空间动态签名
2) 烟雾袅绕的寂寞，毒药滋长的容貌。
3) 由亲密变为疏离，不过是壹步的距离。
4) 妳给了我机会解释，我却低下头，选择了沉默。
5) 说白了，人还是群居动物，谁也不渴望孤独。
6) 我是不是要求得太多，所以才会什么都得不到。
7) 令记忆深刻的最好方法，就是试图去忘记。
8) 转弯只为遇见妳，却忘记了，妳也会转弯。
9) 怕壹个人单独呆在壹个角落，因为我怕被全世界遗忘。
10) 我是游魂满大街的游走只为找到那温存的记忆
11) 那天，某个时候，我在沉默中想念。
12) 原来我不是被别人的幸福晒伤,只是把自己的幸福晒干。
13) 妳始终隐藏在我记忆的最深处，壹个连我自己都触不及的角落。
14) 我不怕再试壹次，我只怕为同样的原因受伤。
关键词：群签名,知识签名,动态群签名
群签名的概念于1991年由Chaum和VanHeyst提出[1]。从群签名概念提出至今已经有很多专家和学者提出了自己独特性的见解, 从而使群签名得到迅速发展[2,3,4]。
本文主要研究了文献[6]提出的一种实用的动态群签名的方案, 对该方案中出现的几个重要问题进行了分析, 从而证明了该方案不具有实用性。
1 动态群签名的建立与安全特性
1.1 动态群签名的建立
一个完整的动态群签名方案需要由以下6个部分组成:
(1) 系统建立 (setup) :产生签名过程中所需要用到的公开信息以及管理员或其他权威部门的私有信息。
(2) 成员加入 (join) :使得新成员可以加入群组, 并对该成员颁发可以用于代替群组进行签名的证书。
(3) 成员删除 (delete) :当一个成员由于某种原因不再具有签名的权利时, 可以将该成员从成员列表中删除, 使他不再能代替群组进行签名。
(4) 签名 (sign) :群成员通过颁发的证书能通过签名算法对群组中的信息进行签名。
(5) 验证 (validate) :验证者能够根据群组公开的信息来验证一个签名是否合法。
(6) 打开 (open) :当签名出现争议的时候, 群管理员能够根据用户的唯一标示信息查找出签名者。
1.2 动态群签名的安全特性
一个安全的动态群签名必须满足一般群签名的安全特性:
(1) 正确性:签名的所有过程都要能正确执行。
(2) 不可伪造性:只有群组中的合法成员才能代替群组进行签名。
(3) 匿名性:除了具有签名打开权利的成员外任何人都无法从签名中知道签名者的真正身份。
(4) 不关联性:无法判断两个正确地群签名是否由同一个成员签署。
(5) 不可陷害性:任何人都无法代替一个合法的群成员进行签名。
(6) 可追踪性:当签名出现争议的时候, 签名能被具有签名打开权限的成员或部门打开, 以此可以追查出签名由哪个群成员签署。
(7) 抗联合攻击性:群组中的成员不能联手产生一个不可追踪的合法签名。
除了上面的七个安全特性外, 一个动态的群签名应该能够保证一个合法的签名在任何时候以及任何情况下都能够被正确的验证。即当一个成员被删除时, 其之前所做的合法签名应该能被正确验证。
2 杨等人的动态群签名方案[5]
杨等人研究的动态群签名方案是根据零知识签名方案[6], 结合多项式的性质提出的一种群签名方案。
该方案包括群管理员GM、群成员Ui (1≤i≤t, 其中t为群成员的个数) 和验证者Verf。
2.1 系统的建立
(1) GM随机秘密地选择安全比特长度的素数p和q, 使得P=2p+1, Q=2q+1为素数, 并计算N=PQ, 设G=〈g〉, q|p-1, g的阶位q。
(2) GM随机选择x, 计算y=gx, 其中y为GM的公钥, x为GM的私钥。
(3) 选择e, d∈Z*q, 满足ed≡1 mod Φ (N) , gcd (e, Φ (N) ) =1。
(4) 选择抗碰撞的Hash函数H:{0, 1}*→{0, 1}n。
(5) GM公布 (N, y, g, e, H) , 保存 (p, q, d) 。
2.2 成员加入
(1) 群成员Ui对于秘密xi, 计算yi=gxi, z=gyi, 并对z作知识证明Z, 将 (ID, yi, z, Z) 通过RSA加密体制加密, 发送给GM。
(2) GM解密后, 验证知识证明Z和z=gyi是否成立。若成立, 则接受Ui请求, 进行如下计算:选择k∈RZ*q。
① 计算r=gkmodp;
② 计算s= (H (H (z) ) -xr) k-1mod (p-1) ;
③ 选择保密的大素数F及保密二次多项式fi (x) =ax2+bx+c (modF) 或一次多项式fi (x) =ax+b (modF) , 其中a, b, c∈R, z是群成员的公钥。方程满足fi (H (z) ) =0。
④ 计算
等式成立则接受 (r, s) 为证书。
2.3 签名
对于消息m, 群代表Ui作如下计算:
(1) 选择c, v∈Z*q, g′=gc;
(2) 计算y1= (g′) v;
(3) 计算y2=H (z) (g′) -v;
(4) 作知识证明E=SKPLOG{ (α, β) :r=gα∧s=α-1 (H (ID) -βα) } (m) , 将 (y1, y2, E) 发送给验证者Verf。
2.4 验证
Verf收到 (y1, y2, E) 后, 计算H (z) =y1y2, 计算验证是否有A (H (z) ) =0, 若成立则验证知识签名E, 若成立接受签名。
2.5 打开和删除成员
当发生争议时, GM根据z来计算H (z) , 根据 (ID, z) 一一对照查找签名者真实身份。
当需要删除成员Up时, 只要计算A′ (x) =∑fi (x) 满足
3 杨方案的实用性分析
(1) 在上述方案全部都能验证通过的情况下, 群管理员可以根据发送给群成员的证书 (r, s) 对群中的任何成员进行陷害性攻击。例, 当群管理员想要陷害群中的某位成员Ui时, 由于ri和si是由群管理员计算并且群成员Ui没对ri和si做后续处理, 所以ri和si就只有管理员和Ui知道, 在签名过程中没有用到任何成员唯一拥有的秘密值, 所以群管理员可以成功生成Ui的签名 (z对于群管理员也是可知的) 。当签名被打开时由于根据z来判断是属于哪个成员的签名, 所以群管理员可以成功地伪造成员Ui的签名。
(2) 通过对上述方案的研究, 我们可以知道群成员中的任何人所做的签名都不能被验证者验证。原因在于E=SKPLOG{ (α, β) :r=gα∧s=α-1 (H (ID) -βα) } (m) 该签名的作用是用于验证群成员是否知道管理员生成的随机数k (r=gkmodp) 以及群管理员的私钥x (s= (H (H (z) ) -xr) k-1mod (p-1) ) , 由于这两值都为管理员独自拥有, 所以除管理员外的任何群成员并不能验证群私钥x和随机数k。此外唯一知道k和x的群管理员也不能生成能被验证的签名, 因为群成员证书 (r, s) 并不会公布给验证者知道, 而E中签名要能被验证通过必须使验证者知道r和s。
(3) 签名过程中的y1和y2没有实际的作用, 对于生成的签名来说属于冗余数据。y1和y2主要用于计算H (z) , 而z是群成员Ui的公钥, 并且H函数公开, 所以可以直接计算H (z) 。在签名过程中引入y1和y2只会使得群组中的成员或者知道成员公钥的用户可以冒充其他成员进行签名, 从而违背了安全特性中的不可陷害性和不可伪造性。
(4) 当需要删除成员Up时
根据以上四个问题, 我们可以知道该方案所生成的签名不能正确确认, 此外该方案还存在陷害攻击的危险和伪造攻击的危险。所以该方案实际上是不实用的。
4 结语
随着对群签名的深入研究, 越来越多的群签名方案被提出, 其中虽然有的方案被后来者证明为不安全或不实用, 可是他们的方案对后续的研究也存在着推进作用。本文对一个实用的动态群签名方案进行了实用性分析, 证明了他不具有实用性。
参考文献
[1] Chaum D, Heyst V E.Group signature.Lecture Notes inComputerScience:Proc of EUROCRYPT’91, 1991:257—265
[2] Camenisch J, Stadler M.Efficient group signatures for large group.Proc of CryPto’97, 1997;LNCS1294, Spring-Verla, 1997:410—424
[3] Ateniese G, Cameniseh J, Joye M.Apractical and provably secure co-alition-resistant group signature scheme.Crypto’2000, 2000, LNC-SSpringer-verlag, 1880:255—270
[4] Boneh D, Boyen X, Shacharm H.Short group signatures.Crypto’2004, Springer-verlag, 2004
[5]张晓敏, 张建中.基于ELGmal数字签名的零知识证明身份鉴别方案.计算机工程与应用, 2006;42 (13) :41—42
摘 要：空间观念是人们在认知世界的过程中形成的一种思维模式。框架作为一种观念的结构在空间关系言语的表述中体现出了制约性和稳定性。总体来说俄语和英语的空间框架结构清晰，界限分明，对空间位置关系作出了明确的判断，它们的相似点较多。不同点在于两种语言在容器空间框架和平面空间框架观念化的过程中存在一些差异，这些差异体现在前置词的选用上。
关键词：空间；观念；空间关系；语言认知模型；空间框架
中图分类号：H043 文献标识码：A 文章编号：1673-2596（2016）11-0161-03
一、空间关系和空间观念
空间是一种物质存在形式，它有自己的结构和容量，其内部的元素共同作用在一个系统中。人类对空间问题的理解有两大基本阵营，一是以英国物理学家牛顿为代表的实体论学派，他们认为空间是脱离于人的思维之外的一种客观的物质实体，它好比一个舞台，生活中的人和事情都发生在这个舞台上，假设没有演员，没有戏剧，舞台照样存在，它不以人的意志为转移。这样的空间我们通常称为物理几何空间。另一种观点的代表人物是德国物理学家戈特弗里德·威廉·莱布尼茨（Г. В. Лейбниц），他认为空间只不过是客体和过程之间的某种关系，空间不可能脱离这些客体和过程而独立存在，或者说空间的独立存在是没有任何意义的。这种空间观念在语言学界称为符号空间。
“观念（концепт）”与“概念（понятие）”的形成都是人类认知活动的结果，这两个术语在俄罗斯语言学界做了明确的区分。概念（понятие）是科学的范畴，是对事物本质特征的概括。观念是人类思维的一种方式和心理结构，它反映的是人类认知活动的感知体验和心智结构。与概念相比，观念未必科学和严谨，它仅是人类对外部世界进行表征的工具和机制。有的观念在语言中能找到对应的语言表达方式，例如通过隐或语法规则等形式表达，有的观念并没有语言表达方式，它仅以知识的形式存储在人脑中，在一定条件下转化为语义。
语言学所研究的空间观念实际上是物理空间和符号空间的综合体，具有人类中心范式的典型特征，它结合了牛顿和威廉·莱布尼茨的两种空间模型各自的特点。换言之，语言学的空间观念反映的是作为思维和观察主体的“人”所处的环境和事实，是客体与空间参照物之间的关系。空间观念包含两方面元素：一方面是人类在认知空间关系的过程中所形成的画面，二是符合这些画面的空间符号。因此，语言学领域所研究的空间观念是一种主观的模型，是以“人类的观察和感知”为核心的研究范式。
二、框架理论与空间观念的语言认知模型
框架理论是由美国认知语言学家Fillmore提出的。他提出了语言意义研究的场景-框架范式（Scenes-and-Frames Paradigm），其中场景包括现实的视觉场景和从各类经验中提取出来的典型场景，框架是由语言选择组成且与典型场景相关的任何系统，包括词汇的组合、语法规则的选择等。
框架（фрейм）是人类的一种认知模式和思维的方式，是观念的一种结构，它的形成受历史文化和传统等多方面因素的影响。框架制约着人类的语言表达方式，是不同语言文化代表者（носитель языка и культуры）语言结构差别的主要原因。例如，同一空间场景在不同的语言中可能会被“观念化”为不同的空间关系。例如，“工厂里”这一空间情景，用俄语表达式на заводе，英语说in a factory，俄语中把工厂观念化为一个平面，因此语言选择用на（在...上）作前置词，而英语观念化为“在工厂里”，选择前置词in，这其中差别主要是因为不同语言代表者受不同的空间框架制约。“工厂里”这一空间情景被激活时，工厂在不同的语言中被观念化成了不同的意象图式（образные схемы），因此我们在用不同语言表述同一空间意义时，可能会选择意义不同的前置词。空间框架是人类感知空间关系过程中形成的机制和思维模式，是空间观念的一种结构。人们在描述空间关系时在不同程度上都会受到空间框架的制约，并形成了相对稳定的语言结构，即语言认知模型。
语言学研究的空间模型是人类感知空间在头脑中所形成的画面，具有一定的几何空间模型的特点，是稳定的思维框架模式，它不随时间的变化而变化。空间观念的语言学认知模型是人类对空间关系的认知与思考折射在语言符号中的产物，是人们在认知事物、理解世界过程中所形成的一种相对定型的心智结构，是组织和表征知识的模型，由概念及概念之间相对固定的联系构成。
在研究了俄语、英语、法语、日语的空间关系表述后，可以归纳出4种语言共有的语言认知模型为：A+V+ r + L。这其中A是语言中的某客体（人或某物），它的空间关系是通过动词V、前置词r和空间参照物L共同体现的。典型的空间参照物L一般都拥有一定的容积或面积，与前置词连用表示与A相对的空间位置。例如Я живу в Пекине我（A）住（V）在（r）北京（L）。我（A）与北京（L）通过前置词r形成了相对的空间关系，即“我”位于北京这座城市里。该语言认知模型受空间框架的制约，如上例句“我住在北京”中，俄语和英语会把北京这座城市观念化为一种容器的形象，因此选择前置词“в”和“in”。因此，语言模型中的语言表述是受空间框架制约的，空间情景在言语表述中将激活说话人的空间框架，使说话人选择不同意义的前置词，这种认知机制在不同的语言文化中表现出各自的特点。本研究通过对比俄语和英语的空间关系表述，找出空间框架制约言语表达的机制与规律，进而得出反映空间观念的语言认知模型在语言层面上的共同点和差异性。
三、空间框架与空间观念的言语表述
在用语言进行交际时，根据典型的空间场景，人们会自觉或不自觉地激活头脑中的空间框架，形成意义完整、逻辑合理的空间言语表述。Fillmore用槽（slot）和填充项（filler）来表示框架理论中的语项和它的语义特征。框架好比一个鸡蛋托盒，它的上层是符合具体情景的稳定的概念系统，下层是槽，它是被一些具体实例或语言材料填充的（填充项），所有的槽和填充项组成了空间的框架体系。这样，空间框架可以分为不同种类的平面，球面和容器等具体的框架结构，每种具体框架都有符合它形成和激活的具体条件。
（一）容器空间框架
是指客体A在空间参照物L的内部或外部等空间情景。俄语用в， внутри， вне等前置词与L连用。容器框架被激活的情景可以是：
1.人创造的外部环境里；例如，在房间里（俄语：в комнате， 英语：in the room）；在走廊里（俄语：в коридоре， 英语：in the corridor）；在楼里（俄语：в доме，英语：in the building）；在街道上（俄语：на улице，英语：on the street）。英语和俄语在表达“在...里面”的时候，都会激活空间容器的框架，选用前置词“in”和“в”。
2.国家、省、市、地区等行政区划单位：在中国（俄语：в Китае英语：in China）；在河北（俄语：в провинции Хэбэй，英语：in Hebei）；在唐山（俄语：в городе英语：in Tangshan，）；在岛上（俄语：на острове英语：on the island）；在美国（俄语：в США英语：in the USA）；在日本 （俄语：в Японе英语：in Japan）。在国家、省、市以及地区行政区划中俄语和英语在表述客体A位于某个地区时都会观念化L为容器的概念，即容器空间框架被激活。
3.人将自身观念化为一种拥有“灵魂”“智慧”和“心情”的容器。如， 在心里（俄语：в душе英语：in the heart）。“人”作为一个整体可以沉浸在某种情感中，如，他沉浸在悲痛之中（俄语он в глубокой печали英语：he is immersing in grief）。
4.某些抽象概念是被观念化为容器的形象：例如，在生活中（俄语：в жизни英语：in life）；爱情中（俄语：в любви英语：fall in love）；快乐中（俄语：в радости英语：in happiness）；喧嚣中 （俄语в шуме英语：in hustle）。这些抽象的概念两种语言都无一例外地观念化为容器的框架。
5.某些时间范畴可以被观念化为容器的框架。例如，在某年（俄语：в...году英语：in one year）；在某月（俄语в месяце英语：in one month）；一周有7天 （俄语：в неделе семь дней，英语：there are 7 days in a week）。
6.自然界中的某些地形和某些现象可能被观念化为“容器”的概念。例如：空气中（俄语：в воздухе英语：in the air）；水中（俄语：в воде英语：under the water）；森林里（俄语：в лесу英语：in the forest）；沙漠里（俄语：в пустыне英语：in the desert）；风里（俄语：в ветру英语：in the wind）；雪里（俄语：в снегу英语：in the snow）；雾里（俄语：в тумане英语：in the mist）。自然界中的这些地形地貌在俄语和英语中既可以说在其中，也可以说在其上，根据需要选择不同的前置词。法语则不然，均由容器框架支配，只说成在其里或在其中，这是法语空间观念的一个特点。
7.社会团体、机关等组织机构被观念化为容器框架。例如，学校（俄语：в школе英语：at school）；银行（俄语：в банке英语：in the bank）；医院（俄语：в больнице英语：in the hospital）。
（二）平面空间框架
平面空间框架是指客体A处在空间参照物L的表面。前面提到的高山、海洋、河流等自然地形地貌，在俄语和英语中既可以由容器框架，也可以由平面框架激活，根据实际情况选择不同的前置词。
自然河流、平原等地形，如河、平原、海洋等强调处于其表面，而不是在其内部。俄语和英语中客体A是否与参照物L的表面接触是选择前置词的核心问题。俄语中如果A接触到参照物L，用前置词на，如果没有接触到表面，则用前置词над表示在其上空，用前置词у或рядом表示在其旁边、附近。英语亦是如此，例如：书放在了桌子上（俄语：Книга лежит на столе； 英语：the book lied on the table）；飞机在头上飞过（俄语：Самолет пролетел над головами；英语：plane flys over ones head）。
俄语、英语和日语对纸张、卡片以及人体的某个器官表面都观念化为平面容器。如：地图上（俄语：на карте英语：on the map）；脸上（俄语：на лице英语：on the face）；额头上（俄语：на лбу，英语：on the forehead）。
此外，平面框架还可以在下面情况下被激活：
1.客体A在参照物L的正面，侧面。例如：门前（俄语：у входа英语：in front of the door）；门后（俄语：за дверью英语：behind the door）；房前（俄语：перед домом英语：in front of the house）。
2.客体A贯穿参照物L其中。例如：穿过墙（俄语：сквозь стену英语：go through the wall）；穿过马路（俄语：через улицу英语：walk across the street）；透过窗户（俄语：смотреть сквозь окно英语 look through the window）。
3.客体A沿着参照物L移动。例如，他沿着街道走（俄语：Он идет по улице英语：he walks along the street）；水沿着墙流（俄语：вода течет по стене英语：water flows down along the wall）。
平面的空间框架在不同的语言中可以观念化为不同的框架，俄语中很少说“在门前”，而说在门旁边（у входа），这是因为俄语把门观念化为房子的一部分，是空间容器框架的填充部分。俄语中说一个人在书桌后写作业（за столом），而不说“在书桌前”，而英语观念化为书桌的“前面”。
空间观念是人们在认知世界的过程中形成的一种思维模式。框架作为一种观念的结构在空间关系言语的表述中体现出了制约性和稳定性。俄语和英语是具有代表性的两种欧洲语言，它们在空间关系的言语表述中形成了A+V+r+L动态语言认知模型。现实的言语交际所反映的空间观念反映要受到不同言语者认知体系中空间框架的制约，包括容器的空间框架和平面空间框架。总体来说俄语和英语的空间框架结构清晰，界限分明，对空间位置关系作出了明确的判断，它们的相似点较多。不同点在于两种语言在容器空间框架和平面空间框架观念化的过程中存在一些差异，这些差异体现在前置词的选用上。
参考文献：
〔1〕Зульфия А. А. Языковые особенности описания пространства [Электронный ресурс]： Дис. ... канд. филол. наук： 10.02.20 - М.： РГБ， 2003 （Из фондов Российской Государственной Библиотеки）
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〔3〕Osherson.D.N. 1995/1997.An Invitation to Cognitive Science Vol. 1 Language Cambridge， Mass.： The MIT Press.
〔4〕陈梦华.俄罗斯语言文化学视角下的观念研究[J].中国俄语教学2014，（1）：72-76.
〔5〕马伟林.框架理论与意义识解[J].外语与外语教学，2007，（10）：18-21.
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设备因素主要考虑设备无法正常运行,导致分段建造过程受到影响。每个分段在建造中会使用到若干台焊机,焊机故障会导致分段建造进度减缓。装焊工场中,每个跨有若干台吊运设备,吊运设备服务于跨间的不同区域。按照规程,吊运设备运行若干时间段后需要进行保养,保养期间,其所服务区域内的分段建造、吊运作业停止。
人员因素和气候因素导致生产工作时间发生变化,使分段建造进度受到影响。假期期间,分段建造的一切工作将停止。加班是在标准工时的基础上,增加工作时间。当最高气温达到法定高温 ( 36℃) 时,将减少当天标准工时。
生产变动因素主要是分段的建造周期发生变化,导致分段完工时间发生变化。检验不合格分段需要进行若干天的修整,达到设计要求后,分段才算是建造完成。
2船舶分段建造动态空间调度
分段建造按照不同的过程设计了不同的调度策略: 待开工分段进行空间定位,如果处于停工阶段或分段放置不下,则采用定位延迟策略; 已定位分段进行建造,采用进度控制策略; 完工分段进行吊运移出,如果处在停工阶段、吊运设备保养阶段或分段周围存在高度干涉,则采用吊运等待策略。
2.1分段空间定位
分段空间定位就是采用空间调度算法,计算分段的最优布局。分段最优布局计算分为两个步骤: 首先是对开工的分段进行序列优化,采用遗传算法[3]等智能算法; 然后按照优化后的序列计算分段的最优位置,采用启发式定位规则[4]计算分段二维位置。
空间定位时,只考虑假期因素造成停工,此时执行定位延迟策略,将分段定位延迟到下一个调度时间。没有空间放置的分段,也执行定位推迟策略。分段空间定位的流程如图3所示。
2.2分段建造完工预测
分段建造采用进度控制策略,预测分段的完工时间Tf。建造进度与影响因素的影响形式有很大的关系,将主要影响因素的影响形式分为四种: 一是停止分段建造活动,如吊运设备保养、假期; 二是直接减缓分段建造进度,如焊机故障; 三是改变工作时间,从而间接改变分段建造进度,如加班、高温; 四是直接增加分段的建造周期,如完工检验不合格。
分段的建造过程主要是将零部件吊运到指定位置,然后采用焊接设备将零部件焊装在一起。以该主要过程为基础,为便于分析,默认分段不在受影响因素作用下每天建造进度是相同的。针对前三种影响因素,设计分段的建造进度预测模型: 分段以1天为单位进行建造进度预测,分段i在t天的建造进度是前t - 1天进度与t天新增进度之和:
其中,Xi( t) 是分段建造活动状态,由吊运设备保养和假期共同控制,Xi( t) = 0或1; Y是焊接设备总数,Yi( t) 是正常工作的焊机设备数量; Z是标准工时,Zi( t) 是实际生产时间,主要由加班和高温因素控制; Wi是分段每天标准建造进度,满足WiPi= 1。
当Pro( Di,t) = 1时,考虑第四种影响形式。 对分段进行合格检验,检验不合格的分段将要进行mi天的修整,使得分段达到合格,合格的分段才是建造完工的分段。
2.3完工分段吊运移出
完工分段移出采取吊运等待策略,来获得移出时间Tm。当处在吊运设备保养、假期等阶段时, 吊运活动停止,此时执行吊运等待策略,等待下一个调度时刻。完工的分段使用吊运设备将其吊运出去,当分段周围存在过高的分段,阻挡分段吊运时,同样执行调度等待策略。
如图4所示,分段112周围有分段,吊运时需要判断是否存在高度干涉。假设最大吊运高度是Hm,待吊运分段的高度是H,分段之间的安全距离是Hs,待吊运分段在Y轴两侧移出方向上其他分段的最高位置分别是H1、H2。如果分段能够从跨中吊运出去,则存在i = 1或2,满足:
对于不能调运的分段,将其一直放置在原地, 直到能够满足式( 10) ,过程就是执行吊运等待策略。在建造过程中,分段的高度是依据分段的建造进度不断变化的,需要实时更新分段的高度。
3船舶分段建造仿真模型
船舶分段建造的不同过程可以看成若干个离散的事件,采用离散事件系统仿真技术,构建船舶分段建造仿真模型,实现分段建造的动态空间调度仿真。
3.1仿真模型架构设计
采用面向对象的方法构造仿真模型,模型对象如图5所示。
仿真模型共有两组对象: 仿真引擎对象和动态空间调度对象。仿真引擎对象是离散事件系统仿真模型中必不可少的: 仿真控制器是模型的核心,其主要功能是控制仿真流程,使得仿真朝着预定的流程执行; 统计计数器用来统计仿真过程中数据; 随机数发生器生成随机数,通过数学变换生成其他的随机分布; 仿真时钟控制仿真时钟的推进。动态空间调度对象是仿真中主要的执行体: 调度执行对象的作用是生成事件列表,并针对不同建造过程对象处理不同的事件; 调度事件列表记录调度时刻的分段及其类型,包括开工的分段、 建造的分段和完工的分段; 建造过程对象是用来处理不同类型分段的方法,包括空间定位对象、分段建造对象和吊运移出对象; 影响因素对象的作用是获取主要影响因素的状态数据( 例如是否加班、损坏焊机维修时间等) ,实现流程如图6所示。
使用封装技术将对象中的功能封装成类。采用继承多态的方式,实现分段建造影响因素对象和三种建造对象的功能及其调整策略。仿真模型的UML类图如图7所示,通过构造这些类来实现仿真模型。
3.2仿真模型实现流程
在仿真控制器Simulator控制下,仿真模型执行流程如图8所示。
仿真开始前,输入仿真信息,包括装焊工场跨的数量、尺寸,分段的尺寸和生产计划,主要影响因素数据。然后对仿真主控进行初始化,对影响因素进行建模。
仿真时,调度执行类依据仿真时间,生成事件列表; 对开工的分段进行空间定位,位置计算成功的分段和已定位的分段进行建造进度预测; 对完工的分段进行吊运移出操作。将仿真的结果反馈到统计分析类,然后设置下一个仿真时刻,进入下一轮仿真。
仿真结束后,输出分段的建造情况、场地的利用情况和分段动态布局。
4案例应用与分析
以VS2010 MFC软件作为编程工具,开发一套船舶分段建造动态调度仿真系统。输入分段建造的影响因素、生产计划,输出分段生产评价指标,动态布局。
4.1主要影响因素统计数据
以上海某船舶企 业作业区 间历史数 据和2014年高温出现概率预测数据( 参考2010 ~ 2013年上海气温) ,统计分析得出分段建造主要影响因素的数据和设备配置情况,结果见表2。
4.2案例仿真验证
分段建造计划选取该船厂生产的7. 6万吨散货船。建造数量是4,每条船有150个分段,部分分段建造生产计划见表3,表3中,P、h分别表示分段周期和高度。装焊工场有3个跨,跨的长度都是275 m,宽度都是25 m。每个跨上有6台吊运设备,最大吊运高度是20 m。为便于分析,分段高度按照建造进度线性变化。
说明: 表中略去吊运设备的初次保养时间; 形如 x-y 表示日期,例如 7-1 表示 7 月 1 日,日期均为 2014 年。
利用原型系统,对分段建造进行10次仿真。 由于调度计划难以实施,现场作业时分段是沿着装焊工场安全通道的方向进行一维空间布局的, 对这样的布局方式同样进行10次仿真。两种情况均仿真后,统计分段完工情况,其结果见表4。 分段移出时间Tm如果不迟于最晚完工时间F ( Tm≤F) ,此时分段就算按时完工。
将实际作业、空间调度计算的结果和上述两种仿真进行对比,见表5,其中延迟开工指分段开工时间T大于最早开工时间E,即T > E。通常, 船舶企业的实际按时完工率约75% ,实际作业调度方式仿真后的按时完工率是78. 1% ,与实际作业基本相符。而采用本文方法后,减小了延期开工分段数,提高了场地利用率,使按时完工率提高3. 5% ,达到81. 6% ; 虽然仿真一次的时间从2. 1 min延长到20. 5 min,主要是因为采用了布局优化算法,耗时比较多,但是在时间上的损失是值得的。空间调度算法和本文方法耗时相差不多,主要是分段布局优化耗时比较长,在此算法中分段基本上是按照生产计划来生产的,统计按时完工率没有意义。仿真结果表明,本文方法能够缩小调度计划与实际作业之间的差别,同时能够提高场地利用率。采用本文方法仿真输出的布局如图9所示,可作为分段调度计划。
图10对装焊工场利用率进行了统计。图10中,利用率出现了4处峰值和3处低谷,而且第三个跨的利用率偏低,这说明单条船的分段建造计划相对集中,而多条船之间的集中建造时间间隔比较大,装焊工场利用不充分。如果适当缩小多条船的集中建造时间间隔,在保证按时完工率的基础上,可以提高装焊工场的利用率。
分析图10中波峰之间的时间间隔和波峰之间的利用率变化情况,预测船号H2471、H2472、
5结语
本文针对船舶分段建造空间调度过程中存在的问题,在分析分段动态空间调度数学模型和分段建造的主要影响因素的基础上,设计了分段建造动态空间调度调整策略,使得分段建造过程能H2473的建造时间 可以分别提 前10 d、20 d、 30 d。按照预测优化调整后的生产计划,仿真10次分段建造。统计分段按时完工率达到81. 3% , 与优化前基本保持一致。图11是装焊工场场地利用率统计图,与图10相比,利用率曲线明显平缓,利用率得到了大幅度的提高。可见,利用本文方法能够有效地评估分段生产计划、同时指导生产计划的优化调整。够按照影响因素的作用进行动态调整。采用离散事件仿真技术,建立了船舶分段动态空间调度仿真模型,实现了分段建造动态空间调度的仿真,并开发了原型系统。采用实际数据作为输入进行仿真,结果表明,本文方法使调度计划更好地反映实际作业情况,并且提高了场地利用率; 仿真输出的布局可以作为调度计划来指导现场作业; 仿真结果可为生产计划评估、优化调整提供指导。但本文提出的动态空间调度策略中分段进度预测模型是理想化的,分段高度变化是取线性变化的,今后将考虑实际变化情况对其进行改进。
摘要：为缩小船舶分段空间调度计划与实际作业安排之间的差别,提出了一种基于仿真的船舶分段建造动态空间调度方法。针对分段建造的不同阶段,在分析影响因素的影响形式基础上提出了动态调整策略,包括定位延时策略、进度控制策略和吊运等待策略,调整分段建造过程以适应影响因素的作用。构建了船舶分段建造仿真模型,实现了分段建造在影响因素作用下动态空间调度的仿真。以实际数据为输入进行仿真分析,结果表明,该方法制定的调度计划与实际作业情况接近,且能够为分段生产计划优化调整提供指导。
动态视觉感知特性是基于近年来中我国以静态视点去研究城市街道建筑立面而非从人常规运动状态下的连续运动过程体验的角度进行探索研究。本文针对人运动状态感知特点进行分析，从动态感知与街道建筑立面入手，探讨其两者之间的必然关系，再通过格式塔理论对于动态感知原理进行论证，以此推导出动态感知下街道空间基本特性规划趋势，为后续城市建筑立面规划研究时提供理论基础支撑。
关键词：
视觉动态感知理论 街道空间动态特性 街道建筑立面
城市发展本身就是一个历史的动态过程，因此其本体具有动态性。就城市居民而言，城市的动态性不仅仅体现于历史时空性。随着运动速度不同、观察方位以及视线角度的变化，对城市街道空间的感知过程也成为了一个动态过程。真正的城市街道感知过程是由多种因素综合叠加的过程。因此，仅在常规城市街道建筑立面的静态规划设计已经无法满足“动态”城市发展的需求。
1.对街道空间动态感知特性研究的必要性
就目前的城市街道状况分析，如今街道不断大规模改造说明现有街道还未跟上现代城市的快速发展，未形成系统性的从人出发而的体验式规划系统。街道空间局部改造对原有城市空间的形态结构造成了一定的冲击，空间破碎、视觉效应冲突、空间节奏重复等问题依旧存在。然而这些改善城市功能的改造并没有完全考虑到人这一城市主体对于城市这个庞然大物的感知效应。城市居民在街道的运动状态是人在街道空间中的常规状态，因此应该认识到城市街道建筑立面规划的动态性是现在缺乏的，在此基础上研究人对城市本体的感知就尤为重要了。
2.动态感知与街道建筑立面
“动态感知”来自相对静态感知概念，是根据观察者的视觉观察方式“动态”还是“静态”来区别的。动态感知建立于视觉感知和心理感知的基础之上。“当我们步行通过城市的速度恒定，城市景观总会以一系列突显或隐藏的方式出现，这种视觉现象我们可以称之为视觉连续。”视觉所可以察觉到建筑立面随速度变化而变化的视觉连续现象，透过视觉现象进行心理影响干预，导致人心理对整体街道感受产生变化。街道建筑立面是与相对运动状态观察紧密联系的，观察的过程是一个相对运动的过程。所以，研究街道建筑立面动态感知特性重点是研究观察者在街道建筑空间中运动状态的感知特点。（图1）
3.动态感知
视觉动态连续性的概念是相对于观察者在静态固定区域得到的静态视觉效果而提出的。视觉连续在街道建筑中的意义在于：将街道空间中零散的各种视觉元素综合为统一的整体但又不使其丧失特征，从而通过视觉刺激激发观察者的心理感知系统。“格式塔”完形理论对“动态感知”给出了较为系统的论调：“作为一个有意义的整体而感知到的一组感觉。”“格式塔”心理学对视觉感知的论述主要包括接近律、相似律、连续律、闭合律、方向律，对视觉动态感知特性研究具有引导性作用。（表2）
通过格式塔心理学的相关理论论述，可以将其理念与街道空间建筑立面进行完整性分析：“从外面进来的、互不关联的一些感觉都被看作是一种组织起来的整体，其自身带有自己的意义”。而街道建筑立面则是构成完整街道空间所不可或缺的元素，是具有空间组织结构所构成的完成整体。在街道空间建筑立面感知特性中，需要视觉感知的主观引导和有区别的筛选和分析，通过建筑立面动态感知产生了街道空间的整体性、流动性、方向性、特殊性和节奏性等感知特性，基于此类感知特性，对街道空间建筑立面具有启发和引导的作用，而人与街道空间建筑立面的视觉关系将影响街道空间整体效果的呈现。
4.动态感知下街道空间基本特性规划趋势
城市街道感知过程是由多种因素综合叠加的过程。街道为人服务，因此进行街道规划就应该从人出发，以人对街道空间特定环境下的感知特性和体验特点方面进行探索，从街道空间组织结构、建筑立面特点出发，结合观察主体（人）对客观对象（街道建筑立面）感知和体验特性进行探讨，通过客体的不同特点对主体产生的不同心理影响作为参照，反推客体，使得主体与客体构建良好互通渠道。综其所述，街道空间感知基本特征因具备以下几点：
4.1空间功能性
街道属于多种功能复合叠加的特殊空间，在街道空间效果在整体上来说是由不同肌里叠加或者排列而来，符合一个闭合的完整体概念。视觉是将这些信息进行联系、综合、完成化的载体。就如同一道菜在人还未享用之前，人就会通过色泽、气息等信息进行收集，从表现出对菜品的初步认知，再进一步体验期味道的过程。现有街道空间，因各种因素而存在空间布局不合理，空间结构特征类似、空间秩序混乱等问题，而街道建筑立面的视觉动态效果对于街道空间具有增加视觉趣味性，调整街道空间秩序，缓和城市空间矛盾，增加空间特性方面具有其不可替代的功能。因此通过空间变化以及视觉趣味性的增加（如建筑色彩动态调和）对街道空间所面临的城市空间问题进行梳理，达到增加视觉趣味性、缓和空间矛盾、完整空间秩序、优化基础功能使得街道成为独特，有内容，趣味多的街道空间。
4.2节奏性
在街道建筑立面所处于线性空间中，在连续动态画面中，随着速率变化，建筑体量和建筑立面材质以及建筑立面中门窗的不同都会对整体形成流动中的视觉产生节奏点，如同音乐一般存在韵律。但音乐的韵律存在于听觉且呈现为类似于线性震荡的节奏，而建筑立面动态视觉存在于三维空间，其韵律蕴藏于视觉中，因此研究建筑立面动态特征所蕴含的韵律应从横向整体性和纵向单体建筑两方面着手。
整体街道建筑立面空间中横向移动中，建筑的体量、形态以及建筑立面的材质特殊性会对空间产生或拉伸、或挤压的作用力。由于建筑对空间作用力的不同因此会让人在动态观察过程中对建筑产生不同的节奏感。在线性街道空间中，街道空间整体性为主旋律，其中建筑作为调节体，可以对街道空间整体进行或快、或慢的调节。建筑体量较大，建筑立面面积较为广阔的建筑会呈现出类似于大提琴声音一般的厚重大气之感，而较为精致小巧且具有独特性的建筑则会成为类似于音乐中较为细碎的节奏点。在单体建筑立面节奏性研究中，单体建筑体量、形态以及建筑立面面积为主旋律，建筑立面的材质和色彩会决定单体建筑立面韵律中的风格主调，其门窗的点缀材质和色彩的过渡不同以及空间处都会成为单体建筑立面的重要节奏点。
在现实生活中，人们通常是处于一种速率变化之中，因此不同的速率变化会使得街道建筑立面节奏的变化在动态观察视觉特性中成为较为独特的需求，人们会从视觉感知特性中获得信息，从而深入了解空间以及自身区位关系。这有助于解决空间视觉冲突，空间活力以及空间秩序方面的现有问题。
4.3特殊性
在城市飞快建设过程中，“干城一面”的情况是每个城市发展所面临的问题。这正是城市秩序不完善的表现，“城市秩序并不是指无休止地重复这种视觉印象”。在城市在发展过程中，较为低级的“模仿”效应使得我们常常不知道置身于何处。根据街道的功能，空间以及人的视觉感知特性，可以将街道空间进行很多种从而增强街道的可识别性。例如置身于威尼斯城市中，地图似乎不再是最好的指示，反而城市色彩的不同会让人们对自己所处的街道以及具体方位有所辨别，威尼斯构建的“色彩地图（color map）”，就是根据色彩的不同增强某一空间的特殊性，从而达到特定空间特定认知的目的。因此，在街道视觉动态感知特性中，特殊性对于一个街道如同一个人的性格所在，每一个元素都会成为构成特定间特殊性感知的组合部分。从格式塔理论来讲，单个元素的组合并不是简单的叠加关系，更可以看作为一个组合完整体的关系。特殊性不单单是某一元素所具有的，是因为此事物所处于的整体环境中使事物显现的特殊，或者说，是特定空间环境下降整体的特殊性赋予了某个事物，使其显得更为特别。
4.4意向性
“对于城市视觉秩序的强硬、死板、全部的控制通常会让人们感到厌烦”因此在我们对于街道空间建筑立面动态感知特性的研究不能仅仅研究位移所产生的视觉变化，同时更多的是一种对人心理上的变量驱动。因此对建筑立面对动态视觉的研究是通过街道建筑立面动态变化对人们意识联想性的探索，始于街道立面动态特性产生的信息而获得意向性，从而产生对人们不同的心理映射效果。通过街道空间的围合感以及各项城市景观、城市家具等来提升整体意向性，这对于人们感知一条街道乃至一个城市会产生特殊的作用。
此外，个人的综合素质、性格、生理条件以及生活环境等都具有很大差异，因此在视觉感知特性中的认知也不尽相同。个体差异导致了在整体对个体效果呈现的巨大差异。在特定的空间，特定环境下也会产生不同动态感知变化。例如在白天，人们熟悉的街道在夜晚灯光下却变得陌生，特殊的环境造就了特殊的感知，从而对观察者产生特殊的心理感受。个体的差异决定了动态视觉感知特性也需有更多的包容性、多样性从而丰富街道空间建筑立面，以对人们不断产生新的可变化性和可发展性。
5.总结
街道建筑作为客体研究对象的动态感知特点，约束着人这一主体的动态感知特征的效果呈现，通过对人动态视觉特征的研究，可以对街道建筑立面的动态效果呈现提供更多的优化和可能性。街道建筑立面动态效果是在于其客观性的前提下，主体与客体相互作用的结果，或可以表述为街道建筑立面的特征效果呈现既是客观主导所致，也是人对街道建筑立面动态感知的主观感受变化而成。随着城市进一步的发展，人为主体研究对象将对于街道空间建筑立面动态感知研究也会得到进一步深入实践和探索。本文通过街道空间和动态感知进行探讨，结合“格式塔”理论以论证，分析其两者之间的关系，得出动态感知下街道空间基本特性规划趋势，是寄希望此理论可以延伸帮助日后在街道建筑立面规划方面解决一些客观问题。
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