文/曾松鳴 德特威勒高級(jí)技術(shù)專家

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智能建筑與綜合布線系統(tǒng)交融的實(shí)踐（II）
——德特威勒太倉廠區(qū)弱電系統(tǒng)規(guī)劃中的構(gòu)思

文/曾松鳴 德特威勒高級(jí)技術(shù)專家

7 可視對(duì)講系統(tǒng)

德特威勒太倉廠區(qū)共有兩個(gè)出入口，分別是南大門和東大門。其中南大門是主廠門，設(shè)有門衛(wèi)室進(jìn)行24小時(shí)不間斷的人工管理。而東大門則僅在工作時(shí)間有保安值守，沒有24小時(shí)的人工管理。

在規(guī)劃時(shí)，需要考慮到萬一的情況。對(duì)于東大門而言，萬一的現(xiàn)象是在非工作時(shí)間或保安人員不在東大門旁時(shí)，有可能外來車輛會(huì)開到東大門，并希望能夠進(jìn)入廠區(qū)。為此，規(guī)劃中為東大門設(shè)置了可視對(duì)講系統(tǒng)。

可視對(duì)講系統(tǒng)是智能小區(qū)中廣泛應(yīng)用，而且被事實(shí)證明是智能小區(qū)各智能子系統(tǒng)中最受歡迎的子系統(tǒng)。當(dāng)可視對(duì)講系統(tǒng)的門口機(jī)安裝在東大門時(shí)，東大門外的人員可以按下對(duì)講按鈕，與廠區(qū)內(nèi)人員進(jìn)行通話，提出自己的需求。

考慮到應(yīng)用的可能性，除了在東大門安裝可視門口機(jī)外，在門衛(wèi)、前臺(tái)和倉庫中都安裝有可視管理機(jī)/可視室內(nèi)機(jī)，以便保安、前臺(tái)和倉庫管理人員看到對(duì)方的面容、車型、車牌，也可以與對(duì)方通話，必要時(shí)可以遠(yuǎn)程打開東大門讓車輛進(jìn)入廠區(qū)。至于怎樣管理，則取決于公司最終制定的操作流程，在智能子系統(tǒng)內(nèi)是確保這一功能與實(shí)現(xiàn)，而不去干預(yù)這一功能是否真正使用。

8 公共廣播系統(tǒng)/應(yīng)急廣播系統(tǒng)

德特威勒太倉廠區(qū)主要分辦公區(qū)、生產(chǎn)車間和倉庫等幾個(gè)部分，總面積約為27000m2，這就意味著在廠區(qū)內(nèi)應(yīng)有一套公共廣播系統(tǒng)以承擔(dān)日常的廣播功能，并在緊急情況下轉(zhuǎn)變成為應(yīng)急廣播系統(tǒng)，用于疏散和搶救。

公共廣播系統(tǒng)/應(yīng)急廣播系統(tǒng)的功能和設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，在本項(xiàng)目中也沒有超出常理的需求，所以僅僅只是簡(jiǎn)單地提出以下規(guī)劃要求。

圖24 壁掛式揚(yáng)聲器

1）利用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，減少廣播線的長(zhǎng)度

由于廠房的面積達(dá)到數(shù)萬平方米，所以在廠區(qū)內(nèi)可以借助于數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用以太網(wǎng)作為廣播系統(tǒng)的傳輸平臺(tái)，形成一套音源和安裝在各個(gè)弱電間中的數(shù)字式功率放大器，配以有線和無線話筒形成全套數(shù)字廣播系統(tǒng)。這一系統(tǒng)可以將通往揚(yáng)聲器的廣播線長(zhǎng)度降至數(shù)十米或100多米的長(zhǎng)度，以便在揚(yáng)聲器滿功率（壁掛式揚(yáng)聲器的功率可達(dá)10W，電壓為110～120V）時(shí)使廣播線的直徑降至最低，以求廣播系統(tǒng)的經(jīng)費(fèi)不至于消耗的纜線上。

對(duì)于廠區(qū)而言，廣播系統(tǒng)的音質(zhì)并不需要達(dá)到高保真效果，所以數(shù)字式廣播系統(tǒng)的音質(zhì)已經(jīng)足以滿足需求。

當(dāng)采用數(shù)字式廣播系統(tǒng)時(shí)，廣播系統(tǒng)主機(jī)與位于各個(gè)弱電間之間的數(shù)字式功放之間采用光纖傳輸，在進(jìn)入弱電間后轉(zhuǎn)換為銅纜跳線（設(shè)備纜線）接入設(shè)備的RJ45接口中。

2）各廣播分區(qū)的揚(yáng)聲器種類依據(jù)慣例

★辦公區(qū)的揚(yáng)聲器可以采用吸頂式揚(yáng)聲器，在上班前、休息時(shí)間播放輕音樂；

★車間和倉庫的揚(yáng)聲器采用壁掛式揚(yáng)聲器，在正常情況下可以廣播通知等重要信息。

★設(shè)置專門的分區(qū)

公共廣播系統(tǒng)可以作為某些會(huì)議場(chǎng)所的擴(kuò)音設(shè)備使用，一舉兩得，使得會(huì)議場(chǎng)所的環(huán)境更為簡(jiǎn)潔。在德特威勒的廠區(qū)內(nèi)，餐廳可能會(huì)作為容納數(shù)百人的大會(huì)議室使用、演示中心的會(huì)議/培訓(xùn)室也需配套相應(yīng)的擴(kuò)聲設(shè)備。所以，針對(duì)這兩個(gè)分區(qū)，都需要配套相應(yīng)的有線、無線話筒，并將其設(shè)置成獨(dú)立的廣播分區(qū)。

★配備話筒

廠區(qū)的特點(diǎn)是車間主任、運(yùn)營(yíng)總監(jiān)、總經(jīng)理都可能會(huì)對(duì)車間或倉庫的某一分區(qū)進(jìn)行臨時(shí)性廣播講話。故此，需在部分領(lǐng)導(dǎo)辦公室、前臺(tái)和門衛(wèi)室設(shè)置廣播系統(tǒng)用的話筒。

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圖25 吸頂式揚(yáng)聲器及投影機(jī)

9 面向工業(yè)4.0的綜合布線考慮

對(duì)于制造工廠而言，智能系統(tǒng)的應(yīng)用離不開制造和管理。同樣，企業(yè)與人的不同訴求如果能夠使用智能系統(tǒng)予以滿足，那相當(dāng)于用錢買滿意、花小錢解決大問題?；诘绿赝眨ㄌ珎}）廠區(qū)而言，目前已經(jīng)需要規(guī)劃和能夠看到未來會(huì)出現(xiàn)的制造現(xiàn)代化需求至少會(huì)包含以下內(nèi)容。

1）規(guī)劃時(shí)已有或可預(yù)見

在智能系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，對(duì)原上海工廠和原蘇州工廠都進(jìn)行了調(diào)研，從中匯總出已有的現(xiàn)代化功能和已經(jīng)提出、未來將會(huì)實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)代化功能。

★工業(yè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)（含檢測(cè)、控制、顯示等多個(gè)組成部分）；

★制造設(shè)備的電腦聯(lián)網(wǎng)管理

★立體倉庫（含條形碼、二維碼掃描）；

★電子工單（管理人員每天向第一線工人發(fā)出的工單）；

★在線操作指導(dǎo)和維修指導(dǎo)（文字、圖片或視頻）；

★清晰的有線電話和移動(dòng)的無線電話；

★立體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境且可以隨時(shí)進(jìn)行無縫切換。

2）未考慮到的工業(yè)4.0

工業(yè)4.0離不開信息傳輸，只要在車間和倉庫內(nèi)均布高速信息傳輸所需要的綜合布線系統(tǒng)信息點(diǎn)和電源插座，無論今后可能會(huì)上什么樣的系統(tǒng)，都能夠就近接入并聯(lián)網(wǎng)。

故此，在德特威勒太倉廠區(qū)走向現(xiàn)代化、智能化的進(jìn)程中，車間和倉庫（除辦公區(qū)外）需要考慮以下的問題。

3）制造車間

德特威勒的綜合布線產(chǎn)品生產(chǎn)線屬于技術(shù)密集型的全自動(dòng)生產(chǎn)線，每個(gè)班次僅有少量生產(chǎn)線工人上班即可，車間內(nèi)配有實(shí)時(shí)工業(yè)控制系統(tǒng)，為設(shè)備、為工人、為管理者提供實(shí)時(shí)的生產(chǎn)信息。盡管第一線員工人數(shù)少，但電子工單、電話、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、設(shè)備維護(hù)資料查詢（文字或視頻）等都離不開信息傳輸。故此，在現(xiàn)今的年代中，制造車間里需要考慮綜合布線系統(tǒng)對(duì)工業(yè)4.0的支持。

（1）任何工位和區(qū)域都可以實(shí)現(xiàn)引入電話、電腦、工業(yè)控制、PLC、電子工單、視頻顯示等功能，使信息傳輸?shù)姆植技词故堑竭_(dá)工業(yè)4.0階段也能得以滿足；

（2）生產(chǎn)車間內(nèi)會(huì)在任何一個(gè)位置安裝新的設(shè)備，在安裝過程中可采用無線局域網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)調(diào)試，而在安裝完畢后應(yīng)就近接入穩(wěn)定、高速的有線網(wǎng)絡(luò)之中；

由于工業(yè)控制系統(tǒng)與設(shè)備相關(guān)，設(shè)備裝到哪里，控制系統(tǒng)布到哪里。所以，在智能系統(tǒng)中僅考慮其聯(lián)網(wǎng)所需的綜合布線系統(tǒng)點(diǎn)位。為了能夠讓廠區(qū)中的設(shè)備可以更換位置，在每根柱子上都裝有雙口信息點(diǎn)，其中之一用于工業(yè)控制設(shè)備就近接入，另一個(gè)信息點(diǎn)則為備用信息點(diǎn)，它可以用作工業(yè)控制設(shè)備接入點(diǎn)的冷備份信息點(diǎn)，也可以作為電話、無線局域網(wǎng)等系統(tǒng)的信息接入點(diǎn)。

（3）工業(yè)控制的信息量往往不大，電話的信息量也不大，但視頻顯示（動(dòng)態(tài)視頻顯示、指導(dǎo)設(shè)備維護(hù)的視頻等）將會(huì)需要大的信息量，而在規(guī)劃階段應(yīng)考慮每一個(gè)信息點(diǎn)的通用性，所以車間內(nèi)所有信息點(diǎn)的傳輸?shù)燃?jí)均應(yīng)確保能夠做到高速的信息傳輸。

（4）車間的信息點(diǎn)只能利用永久性建筑進(jìn)行均布，但會(huì)遇到某些區(qū)域因特殊原因會(huì)出現(xiàn)信息點(diǎn)臨時(shí)增加的可能，故此每個(gè)永久型信息點(diǎn)均需考慮直接接入設(shè)備（也包括電話、電腦、PLC等）的可能，也需要考慮接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（構(gòu)成衛(wèi)星配線架）的可能。

（5）4層的電梯電纜測(cè)試樓（廠區(qū)的東北角）上下均設(shè)信息點(diǎn)，以便信息溝通。

（6）倉庫

德特威勒的倉庫群與其他企業(yè)的倉庫一樣，都是堆放原材料、半成品和產(chǎn)品的庫房。在倉庫中，一排排的貨架充分利用了庫房的高度，使庫房?jī)?nèi)能夠大幅度地提高空間利用率。

圖26 制造車間一角

圖27 產(chǎn)品倉庫一角

在這樣的庫房環(huán)境中，迅速找到貨品是倉庫實(shí)現(xiàn)信息化和自動(dòng)化的關(guān)鍵。在當(dāng)前的現(xiàn)代化倉庫中，條形碼、二維碼已經(jīng)全面運(yùn)用，物聯(lián)網(wǎng)成為了倉庫管理的重要手段?；诖?，庫房?jī)?nèi)各個(gè)區(qū)域的高速信息傳輸是必不可少的。但是，不可避免的問題是，如果在一排排的貨架上設(shè)置有線信息點(diǎn)，對(duì)于條碼和二位碼的掃描槍而言，使用上并不方便。因?yàn)閽呙铇屧谝苿?dòng)，背后拖著一根傳輸線明顯是不現(xiàn)實(shí)的，而且這根傳輸線還可能被拖壞。

所以，在倉庫中采用無線局域網(wǎng)全覆蓋，是實(shí)現(xiàn)立體倉庫自動(dòng)化管理的重要一環(huán)。

故此，在倉庫的庫房?jī)?nèi)，每根柱子上都設(shè)有信息點(diǎn)，用于連接電腦、電話等設(shè)備，同時(shí)根據(jù)所用無線局域網(wǎng)的理論覆蓋范圍和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)定，可以確定無線AP的安裝點(diǎn)。這時(shí)，在第一次安裝時(shí)可以利用橋架進(jìn)行布線，今后無線AP調(diào)整時(shí)，一旦遇到布線不方便之處，也可以利用柱子上的信息點(diǎn)就近提供信息傳輸?shù)耐ǖ馈?/p>

（7）環(huán)境考慮

在一個(gè)制造型企業(yè)的車間內(nèi)，其工作環(huán)境自然比不上辦公區(qū)，為此需對(duì)環(huán)境因素進(jìn)行考慮。對(duì)于德特威勒太倉的車間而言，主要存在的環(huán)境問題是噪音、粉塵、水、振動(dòng)、電磁干擾。在規(guī)劃時(shí)，對(duì)這些因素的思考如下。

★噪音

噪音屬于“聲”的范疇，對(duì)智能化各子系統(tǒng)所面對(duì)的“電”和“光”沒有影響，所以在弱電系統(tǒng)規(guī)劃中無需考慮噪音的影響。

當(dāng)然，在車間正式運(yùn)行時(shí)，噪音會(huì)影響工人的健康。所以部分區(qū)域內(nèi)會(huì)要求工人戴隔音耳塞工作，以免長(zhǎng)期聽到噪音傷害工人的聽力。對(duì)于偶爾或臨時(shí)進(jìn)入高噪音區(qū)域的管理人員或外來參觀者，倒不需要帶隔音耳塞。

★粉塵

對(duì)于德特威勒這樣的全自動(dòng)化線纜制造車間而言，地面清潔工作一直在進(jìn)行，所以幾乎看不見揚(yáng)起的粉塵。但對(duì)于光纖這樣的超細(xì)芯徑（9微米或50微米，比頭發(fā)絲還細(xì)）而言，粉塵的影響還是存在，這對(duì)于光纖光纜而言是不利的，意味著每次插拔時(shí)都需要清潔光纖端面，所以在車間內(nèi)的終端纜線不宜選用光纜。

★水

車間里的制造設(shè)備要用水進(jìn)行冷卻、車間地面清潔時(shí)也會(huì)用到水，所以在車間內(nèi)遇水是正常的事。

在車間內(nèi)，連接器的端口（光纖連接器或銅纜的RJ45口）都希望能做到防水防塵。防止水不會(huì)直接噴射到模塊孔內(nèi)，而且一旦灰塵和水霧凝結(jié)在模塊孔內(nèi)，會(huì)隨著重力自動(dòng)滑落。

★振動(dòng)

線纜制造設(shè)備中都包含有電動(dòng)機(jī)等會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的部件，這些振動(dòng)會(huì)通過金屬件之間的車道，使整臺(tái)設(shè)備都處于微弱的振動(dòng)狀態(tài)。由于這些振動(dòng)會(huì)引起產(chǎn)品品質(zhì)的波動(dòng)，所以在生產(chǎn)設(shè)備安裝和固定時(shí)，都會(huì)千方百計(jì)地設(shè)法降低振動(dòng)的影響，但這些振動(dòng)只能降低而無法完全消除。

對(duì)于綜合布線系統(tǒng)而言，輕微的振動(dòng)對(duì)于銅纜連接件（以RJ45模塊為主）而言幾乎不會(huì)影響傳輸性能。但對(duì)于光纖光纜而言，由于光纖本體是石英玻璃，長(zhǎng)期處于振動(dòng)環(huán)境容易引起光纖纖芯破損或斷裂，而且由于光纖接入網(wǎng)卡時(shí)采用的都是“活動(dòng)連接”，即通過光纖耦合器、光纖連接器進(jìn)行光纖連接，一旦發(fā)現(xiàn)傳輸故障，可以從光纖耦合器上拆下光纖連接器，更換從面板至設(shè)備之間的光纖跳線大多可以解決。但在光纖耦合器內(nèi)，兩端的光纖連接器大多是采用彈簧連接方式，一旦發(fā)生振動(dòng)則連接點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象。

在地鐵行業(yè)中，為了避免地鐵經(jīng)過時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)而導(dǎo)致傳輸線接觸不良，采用了FC連接器。但在制造生產(chǎn)線上，如果有光纖連接器的話，這些光纖連接器的種類是設(shè)備自帶的，無法選擇。

★電磁干擾

德特威勒太倉廠區(qū)的車間內(nèi)擁有線纜、注塑等生產(chǎn)線的制造設(shè)備，目前還沒有配備更大電磁干擾的鈑金制造設(shè)備，但就這些生產(chǎn)線也都配有配電柜，其工作電流大，空開、電動(dòng)機(jī)等部件、器件所產(chǎn)生的電弧、電火花也多，所以如果在靠近這些電磁干擾源的地方采用非屏蔽雙絞線，就可能會(huì)在非屏蔽雙絞線上產(chǎn)生不必要的電磁干擾，降低計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的誤碼率，導(dǎo)致有線電話的音質(zhì)下降。

（8）綜合布線系統(tǒng)的基本要求

為此，出于對(duì)電磁干擾影響的考慮，在車間中僅能使用屏蔽雙絞線和光纖光纜。

綜合考慮以上的各種環(huán)境因素，系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)形成以下對(duì)綜合布線系統(tǒng)的基本要求。

★面板需要防水防塵

可以使用綜合布線系統(tǒng)中的工業(yè)連接器，也可以另辟蹊徑，只要達(dá)到防水防塵的效果即可。

圖28 信息面板防塵防水罩殼

但應(yīng)注意，不能使用面板上的防塵蓋作為防水、防塵的保護(hù)措施，因?yàn)檫@些防塵蓋的保護(hù)能力有限，特別是在插入跳線后，防塵蓋對(duì)跳線端口的保護(hù)是完全無效的。

★防振動(dòng)

根據(jù)前述的分析，防振動(dòng)的關(guān)鍵在于不使用彈簧結(jié)構(gòu)的光纖連接器?？梢允褂勉~纜連接器（RJ45連接器等）或FC光纖連接器。

★抗電磁干擾

抗電磁干擾可以采用屏蔽布線系統(tǒng)或光纖布線系統(tǒng)。但使用屏蔽布線系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)做到接地良好。

通盤考慮以上三種基本要求，最終的選擇是：保障部件中的面板采用防水防塵結(jié)構(gòu)；面向終端設(shè)備的傳輸部分則使用超六類等級(jí)的屏蔽布線系統(tǒng)，如果今后某些設(shè)備的接口為光纖連接器，可以采用光電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行光/銅轉(zhuǎn)換。

工業(yè)控制系統(tǒng)的控制臺(tái)安裝在車間辦公區(qū)內(nèi)。

10 無線局域網(wǎng)系統(tǒng)

在車間設(shè)備調(diào)試時(shí)、在立體倉庫的管理中，都需要使用無線局域網(wǎng)。所以，在現(xiàn)代化的工廠中，無線局域網(wǎng)將會(huì)與有線網(wǎng)絡(luò)并行，形成“天地一體化”的格局，取長(zhǎng)補(bǔ)短，互為備份。

在無線局域網(wǎng)的規(guī)劃構(gòu)思時(shí)，思考以下一些問題。

1)覆蓋區(qū)域發(fā)生變化

無線AP在開通前，需要在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試后確定其覆蓋范圍。這在車間內(nèi)不會(huì)有大的變化。但在立體倉庫內(nèi)，由于德特威勒的貨架上大多是線纜類產(chǎn)品，金屬屏蔽效果會(huì)比較強(qiáng)。而且貨架上的貨物會(huì)隨著物流而發(fā)生數(shù)量和位置變化，所以在倉庫內(nèi)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)某些區(qū)域無線信號(hào)不強(qiáng)的現(xiàn)象。一旦遇到這一現(xiàn)象，為保證倉庫內(nèi)的物流不受影響，就可能會(huì)調(diào)整無線AP的位置。

另外，每一次調(diào)整好的無線AP位置與所用無線AP有關(guān)，一旦更換無線AP，有可能需要重新測(cè)試和改變無線AP的位置。

基于這一點(diǎn)，廠區(qū)和倉庫內(nèi)每一根柱子上的信息點(diǎn)將能夠發(fā)揮作用。一旦測(cè)試數(shù)據(jù)或現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)情況反映出無線AP需進(jìn)行調(diào)整，則可立即啟用新的無線AP所在位置附近柱子上的信息點(diǎn)，確保信息傳輸能夠暢通無阻。然后再分析是否需要重新布線。

2）無線AP的傳輸速率

無線局域網(wǎng)的傳輸速率始終在快速提高，早年的11Mbps現(xiàn)在已經(jīng)不見蹤影，56Mbps、108Mbps、150Mbps、300Mbps、600Mbps、1Gbps都曾經(jīng)登臺(tái)亮相。而無線局域網(wǎng)的一臺(tái)AP為一個(gè)區(qū)域內(nèi)的所有終端設(shè)備提供傳輸通道，這就意味著它的總傳輸速率有可能會(huì)被所有的設(shè)備所均分。隨著終端設(shè)備的傳輸速率越來越高，無線AP的傳輸速率將會(huì)越來越高。所以，連接到無線AP的纜線需要達(dá)到傳輸能力在10Gbps以上的能力，亦即達(dá)到超六類以上的雙絞線等級(jí)或OM3以上等級(jí)的光纜。

3）無線AP的供電

無線AP的常規(guī)供電方式有兩種：本地交流電源供電或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)供電（POE）。本地供電對(duì)于無線AP調(diào)整時(shí)會(huì)帶來諸多不便，而且受所在區(qū)域是否有電的影響，萬一該區(qū)域跳閘則無線AP同時(shí)中斷。

在本項(xiàng)目中，只要POE供電的電量能夠滿足無線AP的需求，則規(guī)劃采用POE供電，利用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的電源由UPS提供的特點(diǎn)，使無線AP在斷電時(shí)依然能夠使用UPS供電，確保網(wǎng)絡(luò)保持暢通。

根據(jù)以上分析，要同時(shí)滿足傳輸能力和供電的需求，只有采用超六類以上等級(jí)的雙絞線方可。故此，在規(guī)劃中確定采用超六類（廠區(qū)）和超七類（辦公區(qū)）屏蔽雙絞線。

11 樓宇設(shè)備管理系統(tǒng)

樓宇設(shè)備管理系統(tǒng)（BA系統(tǒng)）用于對(duì)廠區(qū)內(nèi)的車間空調(diào)、水、電等系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行管理。這些設(shè)備與管理系統(tǒng)均由維修部負(fù)責(zé)，所以BA系統(tǒng)的控制臺(tái)安裝在維修部辦公區(qū)內(nèi)。

在各個(gè)設(shè)備機(jī)房及需要安裝監(jiān)控點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)，綜合布線系統(tǒng)的信息點(diǎn)均敷設(shè)到位，所以盡管BA系統(tǒng)的安裝和調(diào)試并不屬于此次弱電系統(tǒng)的任務(wù)范疇（被列入了土建總包合同之中），但整體設(shè)計(jì)時(shí)仍然考慮了該系統(tǒng)所需的配合因素。