時間:2022-05-08 20:58:25
序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇工業工程論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
2當前工業工程專業實踐教學中的主要問題
實踐環節應該具有較強的針對性。當前在各高校進行工業工程專業實踐教學過程中,雖然都有課程設計、各類實驗和實習等實踐環節,但具體內容上由于專業定位和學校資源的不同,形成了很多有特色的實踐教學模式和體系,但也存在很多問題。
2.1實驗過于側重驗證性
實驗在開設的課程實驗中,多數仍然是驗證性實驗,設計性實驗、綜合性實驗占比較低,各門課程的課內實驗,僅依附于課程內的理論知識,學生難以從實驗中開拓創新。
2.2實踐教學手段單一
理論不能聯系實際課內實驗和部分課程內容設計均采用統一的模式,學生被動接受教師預先設定好的方案,按步驟進行,缺乏實踐活動的參與性,積極性不高,也不利于發揮學生的自主性。同時,由于部分教師缺乏企業實際工作經驗和工程實踐背景,所設計的方案與實際情況出入較大,不能很好地鍛煉學生的實踐能力和學習能力。
2.3實驗設施不夠完備
實踐教學內容簡單在工業工程本科教育中,對于實驗室建設方面明顯投入不足,僅能夠保證基本的專業實驗。對于強調實踐性的工業工程專業,因實驗設施設備的不足,無法充分發揮實驗在實踐教學活動中的作用。
2.4實踐、教學分散
不成體系以我校為例,僅開設了管理信息系統、基礎工業工程、人因工程3門核心課程的課內實驗和設施規劃與物流分析、人因工程2門課程的課程設計,部分需要課內實驗的核心課程,例如生產運作管理、質量管理工程、系統建模與仿真等,都沒有開設課內實驗。雖然開設了金工實習、認識實習、生產實習、畢業實習和畢業設計,但由于實習單位生產情況的不確定性,往往造成實習缺乏針對性和代表性,不能很好地參與生產實踐。對于定位于應用型工業工程專業培養的院校,還存在畢業論文過多的情況,經常出現指導教師指定論文題目進行寫作,缺乏實際背景的現象。這些缺乏聯系,過于分散,沒有形成有機整體,更缺乏綜合實踐的課程,未能最大限度地發揮實踐教學對于學生素質和能力培養方面的重要作用。
3基于職業發展的工業工程專業實踐教學體系的構建
工業工程專業培養的合格畢業生,必然是在企業中與工業工程專業相關的崗位上工作,并具有良好的職業發展潛力。這就要求我們關注學生的職業生涯和可持續發展,使學生既具備從事職業活動必需的高技能,又具備能為整個職業生涯提供持續發展動力的職業素質。在進行新的專業培養計劃修訂過程中,按照職業發展的要求構建工業工程專業實踐教學體系。力求以職業發展為導向,促進實驗教學體系的改進,利于學生的順利就業和職業目標的達成。我們通過梳理核心課程在實踐教學中的作用和相應的職業能力需求,按照從“課堂案例教學-課內實驗-課程設計-工業工程綜合實訓-各類實習-畢業設計”的路徑,輔以課外活動競賽等構建三部分的實踐教學體系工程技術實踐部分,由于工業工程是工程技術與管理的交叉學科,在強調工程技術知識的同時,也要注重工程技術實踐。我們設置機械電子與控制和土建施工兩部分工程技術。實踐部分分別包括機電控制PLC課內實驗和土建施工電子制圖課內實驗,設置機械制造課程設計、電工電子實習以及金工實習。專業核心實踐部分,在理論課堂增加案例教學的基礎上,通過對專業核心課程的梳理,重新規劃建設了實驗室,開設了基礎工業工程課程實驗14學時,人因工程學課程實驗12學時,生產運作管理課程實驗16學時,質量管理工程課程實驗6學時,精益生產課程實驗4學時,系統建模與仿真課程實驗24學時,并且在課程實驗中增加設計性實驗和綜合性實驗的比例,開設開放性實驗,由學生利用實驗設備自主選擇實驗內容。在開設課內實驗的基礎上,進一步開設基礎工業工程課程設計、人因工程課程設計、設施規劃課程設計、生產運作管理課程設計。同時,開設工業工程綜合實訓。此外,我們把生產實習放在工業工程綜合實訓之后進行,以便學生在企業進行生產實習時更具針對性。我們強調,畢業實習和畢業設計的關聯性,僅允許極少部分學生撰寫畢業論文,絕大多數學生要求采用畢業生設計形式完成實踐的最后一個環節。要求學生以畢業實習了解的實際企業背景,尋找企業生產實際中的問題,運用工業工程的方式進行解決,或者模擬進行產品的組裝線設計或生產系統設計。經過畢業實習和畢業設計共16周的強化應用訓練,可以讓學生增強解決問題的實踐能力,便于提高學生走向工作崗位后快速適應崗位的工作需要,為職業發展樹立良好的開端。考慮到部分中青年專職教師的企業實踐和工程背景不足,我們聘請了來自企業的校外兼職實踐指導教師。通過他們的指導,可以拉近教學實踐過程和企業實際之間的距離,從而使培養的工業工程畢業生具有更好的職業發展潛力。課外實踐部分,我們充分利用課外實踐增加學生的工程實踐素質,結合大學生數學建模大賽和大學生創新大賽,進行分類指導,充分發揮競賽對科學素質的鍛煉作用。通過組織學生以全國工業工程案例應用大賽,使學生真正感受工業工程在企業的應用。對于大四學生,鼓勵參與中國機械工程協會工業工程分會主辦的見習工業工程師資格考試,從理論知識和實踐能力方面綜合對學生進行第三方評價。
1.1合作企業的選擇工業工程的主要應用領域是制造業,選擇合適的制造企業,是校企聯合畢業設計培養能否成功實施有效進行的關鍵。首先應對當地企業進行定位分析,找準突破口。在企業的選擇中,要注意以下幾點:1)優先選擇和高校有長期合作關系的企業。這些企業重視校企合作,重視技術研發,重視科研成果的轉化。2)要了解企業對工業工程的認知度,在企業的接觸中要多宣傳,推廣工業工程,讓更多的人,更多的企業了解工業工程,在初期可以免費為企業進行IE推廣,現場改善。3)了解企業的生產狀態和性質。不同類型的企業各有選擇,如選擇一些大批量定制生產和小批量多品種的混合生產的企業。湖北文理學院地處襄陽地區,工業企業較多,制造基礎好,汽車及零部件產業集中度高。工業工程專業在近幾年中,主動聯系企業,尋求合作,取得了明顯的成效,目前大部分課題都來源于企業實踐,主要在本地企業和沿海地區企業,見圖1。
1.2選題的研究課題的選擇要考慮兩個方面的因素。一是題目與專業聯系的緊密性,二是企業的實際需求。盡量避免純粹的理論研究類課題,特別是指導老師的理論研究課,不適合作為本科生的題目。選題時可以根據企業提出的需求進行考慮,也可根據指導教師、學生調研發現問題來命題。結合企業特點和本專業主要方向,工業工程專業近幾年主要確定了以下幾類畢業設計題目(詳見表1):1)生產線改善、優化類題目。如“××軸承廠生產線平衡與改善研究”;2)質量管理類題目。如:“某生產線工序能力分析與改善”;3)廠區、車間物流規劃類題目。如“××車燈廠××車間物流設施優化研究”;4)工廠管理類。如“某企業5S推進與實施”、“精益生產的在某企業的推廣應用”。
1.3時間的安排為了緩解學生考研復試、找工作等因素與畢業設計時間沖突的矛盾。建議從第7學期中期開始就公布畢業設計企業和相關題目,由學生自由選擇,并將初步任務書下發給學生,一并包含時間進度表安排表。任務安排上,重點任務盡量避開考研復試期和找工作黃金月。通常第7學期要求學生查閱與課題相關的文獻,復習相關知識。一般第8學期,安排學生到企業實習一段時間,在企業期間由企業根據實際需要,安排其工作,學生定期向老師反饋。大致時間安排如圖2所示。
1.4做好過程指導與監督學生在實習企業,由于時間較短,企業一般不會安排特別復雜的事情,通常企業會告訴學生他們存在的問題,或者想把某些方面提高,但不愿花費很大的人力去指導學生,盡管企業也安排了指導人員。這時需要指導教師的及時指導,否則學生極易處于知道問題但無從著手的狀態。因此,對實習過程的指導與監管就顯得非常重要。為了避免學生實習中的盲目與茫然,要注意以下幾點:1)根據課題,制定嚴格的目標管理。精確到每一天,這樣即使企業放松管理,學生也知道每天該干什么。根據以往經驗,學生初到企業,新鮮感和好奇心都較重,很容易偏離課題方向。而一段時間之后,新鮮感下降,學生處于盲目狀態,不知道干什么。有了明確的目標后學生不至于無所適從。2)要求學生主動去生產一線,多與一線工人接觸。要多問,善于問。充分了解公司目前的現狀,并做好記錄。3)要求學生每周匯報總結一周工作進展,遇到的問題,所需要的幫助。一般學生的潛力是較大的,初次完成獨立的任務,給予一定的壓力,給予一定的幫助,他們通常能較好地完成。特別是深入了解課題后,他們有解決問題的動力,并且常有創新,他們出的主意想的措施一旦得公司的認可,學生會感到很有成就感。故指導教師在前期要多指導,讓他們盡早真正融入課題,到后期學生的自主能力很強。
1.5考核方式的改革在企業完成的畢業論文其考核評價方式應有別于完全在學校完成的畢業論文。可采取由企業評分、指導老師評分、答辯小組評分相結合的原則。企業指導工程師依據學生在企業的考勤、工作表現,對企業的貢獻率等給予評分。教師評分可根據論文與任務書的符合度、工作量大小、論文的實用價值等方面評價。答辯小組根據論文的實用性、與專業知識結合性及現場答辯情況給予評分。在評價中注重論文核心內容和應用價值,淡化論文的寫作及排版等。可采取如圖3所示的加權平均考核方法。
1.2使用原則根據如上所述的各種材料的特性,以下列出了不同場合壓縮空氣管道的管材推薦選用表,如表1所示[2],方便設計人員選用。
2管徑
當輸送流體量一定時,管徑選擇的大小直接影響著經濟合理性。管徑小,介質流速高,管路壓力降會相應增大,空壓機的運行費用就會增加;管徑大,空壓機運行費用就會減少,但是管路初期投資費用就會增加。因此,為達到合理經濟,設計者必須選擇合理的管徑。管路沿程壓降是管徑考慮的最重要因素,確定方法就是根據管路流量及允許壓降來確定管徑,也可以根據管徑和管路流量來驗算壓降是否符合設計要求。確定管徑時應根據工藝設備運行時可能出現的最大流量和允許的最大壓降雙重因素來計算。工程上管徑一般可根據經濟流速來確定,低壓壓縮空氣輸氣干管一般經濟流速取8m/s~12m/s。當與空壓站距離近時,設計流速可以適當放大。當距離空壓站遠時相反,可以適當減小流速,增加管徑。表2為國際上使用的壓縮空氣流速,表3為國內推薦的壓縮空氣流速,可供設計者參考。
3坡度與放水
壓縮空氣管道初期投入運行過程中,或是空壓站氣體處理不徹底,或是航空工廠非連續運行時外界含濕量大的空氣侵入管網都會造成管道內積水,壓縮空氣管道中的積水如果不排除,一方面會加快管道的腐蝕,減少管道的使用壽命,更重要的是會降低壓縮空氣的品質,影響工藝設備的使用安全,造成產品的不合格。為了不影響末端設備的安全使用,及時恰當的放水很有必要。《壓縮空氣站設計規范》明確規定“設有坡度的管道其坡度不宜小于0.002”。在航空工業工程設計中,一般設計時管道都有坡度,但在很多情況下,往往留給管道敷設的空間很有限,很多情況下需要和別的專業管道共支架敷設。這時如果設計時只考慮有坡度時的放水,而沒考慮現場施工的難度,結果就是現場很多情況都沒按圖施工,沒達到設計需要的坡度,這也為以后氣體品質埋下隱患。鑒于此,如果經壓縮空氣站處理的壓縮空氣壓力露點溫度比周圍環境溫度低,在沿程管道中不會有水分析出,對以上共支架壓縮空氣管道,宜采用無坡度安裝方式。但在具體設計時,為了增加吹掃效果,以及避免平時運行時可能侵入的水分,還需考慮如下兩個因素:1)壓縮空氣沿程適當設置一些放水管,放水管上應設集水器;2)當管道為環狀布置時[3],為提升管道吹掃效果應采用三通彎頭等。這是因為當管路采用環狀布置時,如果用普通彎頭,會存在水壓試驗放水后吹掃不徹底、效果差的問題。
4布置方式
壓縮空氣管網壓力高,泄露點多,泄漏量大,合理的布置方式直接決定著節能減耗,下面介紹布置過程應注意的主要幾個地方:1)廠房內壓縮空氣管道布置形式一般為樹形和環狀形,考慮到廠房后期可能增加生產線,此時可能會造成某一支路氣量不足,建議盡量采用環狀形布置,方便以后改擴建。2)壓縮空氣干管應當避免出現銳角拐彎,壓縮空氣支管與干管應采用“鵝頸”形連接方式,避免主管路中冷凝物直接進入支管路中。在分支管路末端低處設排污口,方便管路中污物排放。3)為了降低局部阻力,盡量選擇局部阻力系數小的管路附件和閥門[4],常開的閥門盡量選擇閘閥等局部阻力小的閥門,彎頭盡量選擇彎曲半徑大的機制彎頭。4)如果廠房面積很大,管路很長,閥門彎頭多,尤其又是三班制企業,在中班和深夜時,用戶用氣量大大減少,管網壓降也相應變小,如果采用樹枝狀風管,不僅壓降大,而且漏泄量也大。此時可以改為輻射狀管網,在空壓站內設置分氣缸,這樣就可以根據用戶生產工藝的需求,調節供氣壓力和流量,既避免了非用氣車間的漏泄,又可方便調節空壓機的運行工況。
2.關鍵質量需求確定根據學生和企業對求職中各種技能的打分,可以得到各種技能的重要度。根據學生和企業的問卷結果,再比較某校IE專業畢業生與省內以及國內重點院校的畢業生,得出比較分析數據Mi。改進目標是改進后希望達到的需求滿足程度,水平提高率是目標質量評估值相對于現有質量情況評價的提升比率。根據目前某校IE專業的現狀,制訂合理的目標,并計算出水平提高率,具體。
3.制作質量表將技能需求轉換為技術質量要素,用KJ法聚類,將抽出的類似技術指標放在一起,從而將各類特性歸納、合并。通過匯總整理,將各指標的質量特性明確化。最后得到技術需求特性如表2中第
4.關鍵質量特性確定利用式計算各項技術要求重要度Hj。通過對技術水平的分析及省內、國內競爭對手的比較,根據式計算技術競爭力指數。通過上述分析,繪制技術措施及競爭力表格。
5.構建二級質量屋由第一階段質量屋,根據技術要求重要度,從6個技術要求中,選出技術重要度最高的前三個作為輸出特性指標,以對某高校本科生的培養機制進行改進:具有較為完善的實驗室以及實踐基地,較高的教學質量水平次之,然后是完善培養方案和教學計劃。將這三個特性目標作為新的質量屋的左墻,并根據前面介紹的方法和步驟找出更精確更具體的改善措施。用同樣的方法,將第二階段的數字利用相關公式進行處理,利用富通QFD軟件。
二、提高IE人才培養質量的改善措施
1.構造良好的教學質量管理評估體系針對某項學習任務制定相關的學科內部標準,以此來監督各項指標的完成;在關注本校狀況的同時還要關注同類院校的動態,并在各個方面制定相關的外部標準。
2.工業工程本科畢業設計與創新型人才培養
3.高等院校工業工程專業本科培養計劃國內外比較研究
4.國內外工業工程本科人才培養課程體系比較
5.中美工業工程本科教育模式的比較研究
6.工業工程本科畢業生就業競爭能力研究
7.工業工程本科教學實驗體系研究
8.基于個性化的工業工程本科人才培養模式研究
9.工業工程本科專業“質量管理學”課程的實踐性教學設計
10.工業工程本科畢業設計存在的問題及對策
11.美國佐治亞理工學院工業工程專業本科教學分析與借鑒
12.新型工業工程本科人才培養模式與方法探討
13.普通本科院校工業工程專業實驗室建設的幾點建議——以河南工程學院為例
14.應用型本科院校集中頂崗實習存在的問題及對策——以河南工程學院工業工程專業為例
15.工業工程本科畢業設計(論文)創新探索
16.基于QFD的工業工程本科復合創新型人才培養模式研究
17.中美比較視野下工業工程專業本科課程體系的優化研究
18.本科應用型方向轉型指導下的工業工程專業創新實踐能力培養模式研究
19.民辦本科高校開設工業工程專業研究——以西安思源學院為例
20.論工業生產知識在環境工程本科教學中的作用
21.面向科教融合的工業工程專業教學改革探索
22.面向21世紀的工業工程人才培養研究
23.本科工業工程專業綜合實驗系統的研究
24.應用型本科院校工業工程專業實踐教學體系研究
25.工業工程專業本科畢業設計校企聯合培養的探索
26.應用型本科工業工程專業人因工程學教學探索
27.本科畢業論文的相關問題研究——以工業工程專業為例
28.管理類工業工程專業本科教學探討——夾縫中尋找出路的專業課教學思考
29.工業工程本科教學實驗體系研究
30.工業工程本科畢業設計與創新型人才培養
31.國內外工業工程本科人才培養課程體系比較
32.高等院校工業工程專業本科培養計劃國內外比較研究
33.中美工業工程本科教育模式的比較研究
34.基于個性化的工業工程本科人才培養模式研究
35.高等學校工業工程本科專業類課程體系模型框架
36.工業工程本科畢業設計存在的問題及對策
37.工業工程本科生培養模式研究
38.工業工程本科專業“質量管理學”課程的實踐性教學設計
39.新型工業工程本科人才培養模式與方法探討
40.提高工業工程本科生畢業實習質量的思考與探索
41.MANAGEMENT雙語教學案例在工業工程本科教學中的應用
42.工業工程本科畢業生就業競爭能力研究
43.應用型本科工業工程專業人因工程學教學探索
44.在企業完成工業工程專業的本科生畢業設計的嘗試
45.美國佐治亞理工學院工業工程專業本科教學分析與借鑒
46.本科工業工程專業綜合實驗系統的研究
47.中美比較視野下工業工程專業本科課程體系的優化研究
48.工業工程專業本科生實踐創新教學模式研究
49.工業工程專業本科畢業設計校企聯合培養的探索
50.提高工業工程專業本科畢業論文質量的對策研究
51.工業工程專業本科生IE意識的形成策略研究
52.管理類工業工程專業本科教學探討——夾縫中尋找出路的專業課教學思考
53.本科畢業論文的相關問題研究——以工業工程專業為例
54.淺談高校工業工程人才培養模式
55.工業工程專業生產實習教學改革的探索與實踐
56.工業工程專業教學實驗體系的研究與實施
57.工業工程專業實驗體系構建與實施
58.工業工程基礎Presentation教學方法研究
59.工業工程專業畢業設計及論文多元化模式研究
60.工業工程專業網絡教學平臺的構建
61.工業工程專業畢業設計(論文)工作的探索
62.面向21世紀的工業工程人才培養研究
63.工業工程專業實驗系統的研究開發
64.工業工程實驗教學體系的研究
65.工業工程專業畢業要求達成情況的定量評價研究
66.應用型工業工程專業人才培養模式研究
67.淺談工業工程專業人才培養模式
68.工業工程專業人才培養方案的研究
69.工業工程專業《可靠性理論》課程教學探析
70.工業工程專業建設的思考與實踐
71.基于QFD的應用型工業工程人才培養方案研究
72.工業工程課程的腦力勞動評測的教學改革
73.“三維動態實踐教學法”在工業工程專業中的應用
74.工業工程專業ERP課程的角色及教學分析研究
75.基于AHP法的工業工程專業大學畢業生質量評價研究
76.工業工程專業物流系列課程教學改革研究與實踐
77.工業工程專業研究生《項目管理》課程教學建議
78.民辦高校大學生專業實踐能力提升探究——以工業工程專業為例
79.數據庫、MIS和ERP課程在工業工程專業的教學探討
80.工業工程專業運作管理系列課程教學改革研究
81.面向科教融合的工業工程專業教學改革探索
82.基于個性化的工業工程本科人才培養模式研究
83.提高工業工程專業本科畢業論文質量的對策研究
84.應用型本科工業工程專業人因工程學教學探索
85.普通本科院校工業工程專業人才培養定位的思考
86.民辦本科高校開設工業工程專業研究
87.本科應用型方向轉型指導下的工業工程專業創新實踐能力培養模式研究
88.工業工程專業ERP課程的角色及教學分析研究
89.工業工程專業人才培養模式改革的思考
90.淺析電子技術在工業工程中的實踐
91.工業工程在我國制造業中的發展淺析
92.穩定性全校通識教育“現代工業工程”課程建設的思考
93.近機類工業工程專業的培養模式研究實踐
94.應用技術大學模式下的應用型工業工程專業建設
95.面向民航的工業工程專業應用型人才培養方法研究
96.基于培養目標的工業工程實驗室建設與管理
97.基于區域經濟特色的工業工程人才培養探討
98.基于市場需求的獨立學院工業工程專業特色培育探討
99.工業工程專業教育體系構建探析
100.創新型工業工程專業人才培養模式探討
101.對高職院校開設工業工程專業的探索
102.工業工程實驗室建設現狀與管理模式分析
103.論工業工程專業人才的創新精神和實踐能力的培養
104.工業工程專業學生教育和就業問題淺析
105.工業工程專業體驗式教學體系和教學模式研究
106.工業工程:提升中小企業競爭力的杠桿
107.面向低碳經濟的工業工程人才培養模式研究
108.金融危機后工業工程專業學生就業情況分析與研究
109.工業工程專業實踐教學體系的規劃與建設
110.工業工程實際應用案例分析
111.工業工程專業人才培養創新模式的探討
112.工業工程專業體驗式課程體系的建設研究
(1)教材(教學內容)與課時的沖突:運籌學相關教材內容多,學時少是多數老師在進行運籌學課程改革時發現的問題。如何在有限的學時內滿足學生學習運籌學課程的需求,合理設置課程內容和選擇或編制教材是關鍵。
(2)理論和實踐的脫節問題:應用型工業工程人才培養模式強調將實踐融入到整個專業教學過程中,運籌學是數學背景較強的課程,涉及到很多繁瑣、抽象的理論推導,如果這部分內容講得太細,就會忽略運籌學多學科的橫向交叉聯系和運用運籌學解決實際問題的能力,導致理論和實踐相脫節的問題。
(3)相關課程之前的聯系不夠緊密:近機類工業工程專業設立在機械工程系,以機械工程技術為背景增加管理知識,強調制造工程相關技術和理論在制造業領域內的應用。運籌學課程作為一門專業基礎課,在整個課程體系中應具有承前(機械類背景知識)和啟后(專業知識的綜合運用)的作用,而目前,這種作用尚不明顯。針對上述問題,本文對學習情境體系架構、案例應用模式等方面進行研究,探索提高學生實踐能力的課程內容設置和教學方法的改革措施。
二實踐導向型運籌學課程體系架構設計
1近機類工業工程專業運籌學課程需求
從專業背景方面看,近機類工業工程專業通過大量的機械平臺專業基礎課如:畫法幾何與機械制圖、理論力學、材料力學、機械原理、機械設計、互換性與測量技術、金屬工藝學、電工電子技術等,使學生掌握扎實的機械設計制造基礎知識。在此基礎上,設置管理類課程如:基礎工業工程、人因工程、管理信息系統、生產計劃與控制、質量管理與控制、工程經濟學、財務管理、物流設施規劃、物流設備自動化、物流管理等,使學生具備制造系統的設計與優化、工程技術經濟分析與生產組織管理等基本能力。從就業需求方面看,對近機類工業工程專業培養出來的畢業生的需求大多來自機械制造企業。有了這樣的區別,就使得近機類工業工程專業的運籌學與其他管理類專業的相關課程從教學目標、教學內容、教學方法等方面都應有很大的不同。
2實踐導向型工業工程專業情境化
運籌學課程體系架構實踐導向模式的教學理論認為,知識是學習者主動構建的,教學應以學習者為中心,但由于每個學習者之間存在著很大的差別,因此它主張情境化教學并強調知識的表征與多樣化的情境相關聯,以及根據不同情境來組織課程等。目前,國內外很多高校院校工業工程專業都在積極應用實踐導向模式,例如浙江工業大學提出了基于制造業的工業工程專業教學體系,西安電子科技大學針對學生了解現代制造企業生產、物流等設施的布局的需求構建了工業工程專業情景教學平臺。吉林大學提出了職業生涯規劃導向型人才培養模式。這些研究和實踐在教學體系和實踐環節方面取得了一些成果。在工業工程專業運籌學教學改革方面,現有研究和實踐主要集中在減少數學推導、增加案例分析、正確引導學生主動學習等方面,缺少針對近機類工業工程專業的特殊專業背景和就業需求的運籌學的實踐導向教學模式的研究,特別是解決運籌學作為一門專業平臺必修課與后續專業課和實踐環節的銜接方面的嘗試還未見報道。而實踐導向教學模式不僅需要課程體系中的各種實踐環節的支持,更重要的是像運籌學這樣的專業教育平臺課對實踐環節的支持。為了滿足近機類工業工程專業學生對運籌學課程的學習需求,本文在分析近機類工業工程專業學生基礎課程結構及其對運籌學課程的支持內容,以及后續應用課程(實踐環節)對運籌學課程的需求的基礎上,應用實踐導向理論,提出實踐導向型的工業工程專業情境化運籌學課程體系架構。該體系結構采用“引例-模型-算法-應用”一體化教學模式進行教學內容的闡述,其中:引例過程:充分利用基礎課程及其對運籌學課程的支持,如高等數學中的函數與極限、導數與微分及其應用、定積分及其應用、向量代數、多元函數、微分方程等知識;概率與數理統計中的基本概念、隨機變量及其分布、隨機變量的數字特征、抽樣分布、參數估計、假設檢驗、方差分析、回歸分析等知識;線性代數中的行列式、矩陣運算、矩陣初等變換與線性方程組、向量組的線性相關性、相似矩陣及二次型、線性空間與線性變換等知識;以及學生在金工實習、理論力學、材料力學等機械類基礎課程中接觸過的工程示例,將這些基礎課程中涉及的知識和問題以引例的形式加入到課程教學中去。通過例舉學生在基礎課程中學習過的背景知識,引導學生加強對已經學過的相關基礎數學知識及其應用問題的溫習,盡量提高續前課程的利用率,避免重新學習老知識,減少學生學習的心理負擔。
模型和算法過程:由引例歸納、引出問題的數學/邏輯等抽象描述,將學生易于理解的工程實際問題歸結為運籌學和系統工程典型問題,提出該問題的建模相關的理論、方法和過程,建立系統模型。通過用基礎知識求解和運籌學算法在求解范圍和能力等方面的對比,增強學生對學習運籌學算法的興趣。在教學內容的優選與設計的過程中,根據各主要運籌學分支和系統工程理論體系中與基礎知識的結合程度,以及對應用課程(實踐環節)的支撐程度進行課程內容的重構和設計,形成以系統思維、系統建模與仿真、系統分析與規劃、系統預測、系統評價決策和系統優化幾大主題為中心的相關理論、方法等組成的全新運籌學課程知識體系結構。其中系統思維重點進行霍爾三維結構、定量化方法、以重構為重點的分析-重構法等方面的訓練;系統建模與仿真主要內容包括數學模型、邏輯模型、模擬模型、系統動力學模擬技術及隨機模擬技術;系統分析與規劃內容包括線性規劃、非線性規劃、動態規劃、網絡計劃技術及隨機服務系統分析等;系統預測包括定性預測方法、線性回歸預測、時間序列預測及判別分析預測等;系統評價決策包括九級評分法、系統綜合評價法、層次分析法、風險決策及不確定性決策;系統優化包括線性系統最優化方法、非線性系統最優化方法、隨機服務系統費用優化及網絡最優化方法等。應用過程:充分考慮應用課程及其對運籌學課程的需求,從相關的制造過程、管理過程等實際問題的層面出發,以案例應用的形式引導學生以實踐為導向進行相關模型和算法的推廣練習。相關需求包括后續課程中:生產計劃與控制中的需求預測、生產計劃編制等,設施規劃與物流分析中的設施選址問題、選址評價等,工程經濟學中的多方案經濟評價、風險分析、設備更新分析等;以及實踐環節中:機械設計課程設計中的優化設計、工業工程實習中的工作分析與評價等。
卓越工程師培養計劃是國家高等教育改革的重要一環,本質上已經超出了教育的范疇。高校能夠動用的社會資源和實踐環境以及器材經費都十分有限,企業不愿意接受大學生的實習,對其進行培養和引導,另一方面又在招聘時對其能力頗有微詞,這就形成了惡性循環。針對這一點,教育部積極協調企業和學校的關系,激勵企業與學校合作,實現雙方的社會價值,充分激發企業的社會責任感。總之,想要增強師資力量,首先需要政府在政策和經費兩個方面的有力支持。其次是教學管理,教學管理也是教學條件的一部分,為了提高學生的創新實踐能力,就要在學生信息登記管理、師資隊伍建設和課程體系等方面下足功夫,如降低數理化等基礎科學課程的比重,增加工程實踐環節等。目前,實踐條件不足,設備條件差,教學場地不足,教學隊伍水平不夠,無法進行雙語教學等問題依然存在。顯然,這些同樣需要教育行政管理部門和高校投入更多,以期循序漸進地解決。
2.課程建設
如果說教學條件屬于硬件建設,那么,展現學校軟實力的具體課程安排顯然占據著更為重要的地位。首先,工科人才的培養體現著團隊合作精神,任何工程的完成都是環環相扣的,而且這些工作絕不可能由一個人完成,那么,在進行課程安排的時候,每一個層次的教學都應該以小組為單位培養每個大學生的團隊意識。其次“,回歸工程”的含義應在課程安排上得到充分的體現,故而課程安排大體上應包括五個基本方面。一是公共基礎課和專業課,通過真實案例和教學經驗,優化課程教學內容,調整課程比例。二是課程設計,即以項目教學的形式作為結課時的考核標準之一,將相關課程所涉及的知識技能濃縮成明確課題布置給小組,讓其根據要求,運用所學知識技能,通過確定項目的任務、制訂工作的計劃、組織項目的實施、考核評估以及總結歸檔等五個階段,查閱資料、問卷采訪、計劃執行,并最終完成課題任務。三是實習,在學校相關實踐中心開展與工程相關的車間基本操作技能及流程練習,或去企業進行假期實習和畢業實習,提高工程實踐能力。四是畢業設計。可以說,畢業設計是對學生大學生活的全面考核,只有在生活、學習和實踐中隨時保持清醒的頭腦,善于觀察,不斷思考和琢磨,才能有想去完成和研究的課題。五是參與項目,通過參與教師的科研項目和各種創新實踐活動,使學生時刻處在一種濃厚的工程實踐氛圍之中,熏陶學生的相關思維,培養學生的實踐意識和綜合修養。
3.周邊教育
“回歸工程”的教育理念本身就具有國際性,是全世界各教育機關都應該思考的問題,如何回歸到工程本身,需要方方面面的努力和加強。與世界高校進行合作交流,鼓勵交換生機制,聘請業內知名教授前來點撥授課,歡迎企業人事部講述對大學生的期許,這些都是在交流中的學習和進步。好想法需要一個很長的孕育期,但技術的進步卻只源自于一個念頭一個靈感,而靈感的誕生,總是在各方各界專業人士討論成果和總結缺點時誕生的。
二“、卓越工程師”的創新工業工程實踐研究
1.在創新競賽中求創新
創新被視為21世紀最重要的能力之一,其實工程方面的創新能力并沒有什么不同,多參加創業比賽、學科競賽、設計競賽等,不一定獲獎,但對學生熟練掌握課堂所學知識,增加常識和人脈,培養細致的觀察力和思考力有很大幫助。在比賽過程中,學生勢必要了解相關的知識,并進行實地考察,這些都是一筆財富,做這件事本身也塑造著學生的做事方法。
二、根據動作經濟原則對掛號業務進行改進
通過對以上結果原因的分析,發現首先是因為工作人員辦公場所設備放置的不合理,其次是工作人員的動作不合理。下面針對具體問題進行分析改進。
(一)設備重新擺放
工作人員拿到病例粘貼標簽時,右手先拿起粘貼單送到左手,然后右手再撕下粘貼單并粘貼。根據動作經濟原則,將標簽單直接放到左手邊,用左手拿起標簽單,右手撕下并完成粘貼動作,此時左手同時放下,這樣就省掉了第4步、第6步和第7步。工作人員要拿起卡進行刷卡操作,由于刷卡機在左手側,工作人員拿到卡之后要轉動身體在左側進行刷卡,根據動作經濟原則,為了減少身體扭動,將刷卡機和打印機的位置互換。同時,由于患者充錢時一般是整數,在出院退款時計算機上會顯示余額,所以計算器一般很少用到,根據動作經濟原則,將計算器與印章的位置互換可以減少右臂的移動距離。
(二)作業順序重排
由于打印機和刷卡機的位置互換,當工作人員用左手撕下票據的時候右手可以同時伸手拿取印章,然后工作人員可以同時放回印章并將病例、卡以及票據送至窗臺,這樣經過簡化合并之后可以節省2.5秒鐘的時間。另外通過表1可以發現打印機打票的時間是7秒鐘,時間較長,而此時工作人員完全處于等待狀態,根據重排原則,工作人員此時可以向患者收取費用,即將第23步、24步以及25步提前到第16步,這樣可以減少6秒鐘的等待時間。
三、改進效果
(1)掛號工作人員工作時間節省10s,工作效率提高了13.6%。
(2)按照醫院年急診量300萬計算一年可節省8333.33小時。
優秀的教學理念是與時俱進的,對于學生是一貫有益的。老年教師教學經驗豐富,中年教師有經驗有創新,青年教師創新多,想法多。如今信息時代新媒體層出不窮,通過老、中、青三代老師的交流合作,能夠有效地傳承本院本課程中的指導性思想和教學特點,保證優秀有效的教學方式能夠延續。
(二)互幫互助,協同提升教學力
教學力是指教師進行有效教學的能力,教學力綜合反映了教師的教學水平及課堂效果。教學的具體過程與時代背景及教師的個人特色有著重要聯系。組建專業核心課程教學團隊,能夠促進教師們探討在教學中發生的問題與自己的教學心得。共享信息資源,汲取其他教師在教學中的優秀經驗及教學方法,互幫互助,協同提升教學力。
(三)產學研合作,不斷更新教學內容
只有理論與實踐相結合,才能有效促進人才的培養。目前,國家提出了“2011計劃”,該計劃的重點在于建立健全協同創新機制。課程教學團隊通過企業實際產業狀況,高校的最新研究成果及教學三方面的有機結合,能夠向學生及時提供相關專業的最新動態,讓學生及時了解專業最新的應用及發展方向,能夠使學生思考所學的知識,加深理解,并激發他們新的想法。
二、現有教學團隊建設中的問題及分析
(一)普遍單干,缺乏緊密的實質合作
各成員在教學團隊之外也還有一定的教學,科研或是行政工作,在團隊固定合作事項之余,教師交流合作不多,因此,目前一些團隊成員合作質量并不高。可以建立團隊專用討論室,鼓勵老師間多交流。規定老師間需要進行實質的合作教學項目,并將此計入驗收標準。希望通過此舉,教學團隊中的各成員能夠更加有效地互相協作,共同提升教學能力,并增加教學團隊的凝聚力。
(二)權責不清,缺乏有效的激勵措施
由于團隊成員都有各自的教學與科研任務,部分隊員對于自己在教學團隊中的權責不明晰或是沒有高效地完成自己的任務。可以建立權責檔案,每期任務權責需簽字確認,在期末團隊驗收對各人權責履行情況進行驗收,將其計入考核標準。
(三)研教比重不清,缺乏自身優勢
教學和科研的比重設置相對重要,各位成員應該充分發揮自己的優勢,可有一定的偏向性,有所成就,優勢互補。總體上不能顧此失彼,需保證教學與研究大致平衡;其次,應注重及時將科研成果應用于實際的教學中,讓學生及時了解到最新的科研動態及專業發展方向,學習到最前沿的知識,激發學生對于專業及所學知識的思考,有利于其專業課程學習及創新。
三、南航工業工程核心教學團隊建設舉措
(一)組建
實行教學團隊建設的首席負責人制度。每個教學團隊設首席負責人1人,成員為有該課程建設意愿和從事該課程教學意向的任課教師。教學團隊負責人應為具備有較高的教學水平、較深的學術造詣和創新性學術思想,持續奮戰在教學一線的副教授及以上職稱在編在崗教師,同時,應有高尚的個人品德,嚴謹的治學態度,良好的團隊協作和組織管理能力。在遴選方面,團隊首席負責人可由成員推舉或者系主任指派產生。一名教師只能擔任一個教學團隊的首席負責人。團隊負責人負責該教學團隊的建設任務制定、分工、建設和質量控制,負責提交檢查和驗收材料。教學團隊的建設課程屬于本科生和研究生的主干、核心或有特色的課程(群)。團隊中至少有2名成員在3年內承擔過本團隊課程或相關課程的教學任務,同時團隊需擁有較好的年齡和學歷層次構造,團隊成員的教學和研究成果積累較為豐富。為了高度融合,提高團隊的建設效率,鼓勵能同時進行雙語或者英語課程建設、同時進行本科生和研究生課程建設的教學團隊優先。
(二)激勵
為了持續鼓勵團隊協作進步,采取“建設啟動—合格驗收”的資助模式,學院按照年度預算,給每個系一定的建設啟動經費。擬建設團隊按照實施方案,認真進行建設工作,各系按照實施方案的計劃節點進行檢查。參考赫茨伯格提出的雙因素理論,建立了專業核心課程教學團隊的激勵機制。首先,建立分目標完成的激勵機制。在專業建設團隊目標方面,按照時間或者效果設立不同的分目標。教學分目標的設立能夠有效促進團隊總目標的完成。分階段完成相對應的目標,當分目標完成后,即給予相應的激勵。其次,建立多方面激勵。各系根據情況給予擬建設教學團隊適度的啟動經費支持。啟動經費主要用于擬建設教學團隊的課程建設調研差旅費、資料費、教學改革研究、論文版面費和教材出版費等。由于團隊核心成員相較于普通成員要為團隊付出更多的時間與精力,故團隊核心成員應當給予更多的激勵。另外,對于有重大科研成果的團隊,給予特別表彰與獎勵。
(三)考核
團隊需提供各門課程教學計劃、教學大綱和教學日志等基礎性材料,積極建設教材(含自編講義)、習題集、案例集和試題庫等教學資源,且質量良好;在學校教學共享平臺系統中架構教學網站。各團隊應積極建設教學資源,如含課程內容的教學視頻、微課程視頻,與課程內容相關的企業視頻,課程相關的前沿教學素材等,并有效應用于教學實踐。同時,團隊應重視實踐和實驗教學,積極創造條件提升學生的實踐能力,具體如專業核心課程設計和論文、圍繞相關專業課程內容的企業參觀、實習、課程競賽等。教學改革和探索是教學過程中的頭等大事,教學團隊積極進行教學改革和研究,在教學手段和教學內容等方面取得創新進展,在研究性教學、案例式教學等方面成績突出,團隊成員合作并發表與課程建設緊密相關的2~3篇教學研究論文。為了鼓勵教學一線教師參與團隊建設,要求建設期內有3名以上老師從事該課程的實際教學工作;團隊有明確的建設規劃和發展目標,能主動參與院系的各類學科、專業建設和實驗室的申報、研討和建設工作,這些公益工作對團隊、學院的發展具有積極作用。團隊成員重視教學和人才培養,教學效果良好,團隊成員的學生有效評教結果100%達到良好及以上;教學督導組聽課效果良好,團隊成員無教學事故,這些是基本的要求。
(四)交流分享渠道
團隊內部具有良好的交流機制,成員積極圍繞教學改革進行交流,定期在團隊內部組織有明確主題的教學沙龍和教學研討會,為了進行示范和分享,應撰寫1~2篇簡訊至學院網站。通過不定期的答疑、課程沙龍和網絡手段等,團隊成員和學生的課堂內外互動交流充分。青年教師可以利用人人、微博和微信等新媒體交流平臺,與學生及時開展線上互動交流,為師生交流注入新活力。面向校外,定期開展沙龍或其他活動與其他各高校相關專業教學團隊相互進行探討交流,汲取經驗。同時深入與企業的交流,定期安排教師及學生前往企業進行調研,并邀請企業一線人員來校演講交流。
2.水庫洪水資源化調度的研究進展
目前,隨著認識的不斷提高,無論從技術上還是管理上,都已使洪水資源化成為可能。洪水資源化,包括工程措施和非工程措施。水庫洪水調度是目前一種最主要的主動防洪措施,它通過時空上重新分配水量,達到防洪錯峰、蓄水興利的目的,是實現洪水資源安全利用的一項重要非工程措施。水庫洪水資源化利用有著悠久的歷史,在過去的幾十年時間里,從單一水庫的常規調度到大規模水庫群聯合優化調度及水庫洪水資源化調度,中國的水庫洪水調度工作在技術上取得了一系列的進步。
2.1水庫常規調度的方式
水庫常規調度方式是以調度規則為依據,利用徑流調節理論和水能計算方法來確定滿足水庫既定任務的蓄泄過程。常規調度方法主要有時歷法和圖解法,調度圖由一些基本調度線組成,這些調度線是具有控制意義的水庫蓄水量(或水位)變化過程線,是根據過去的水文氣象資料和水利樞紐的實際應用工況繪制而成的。由于常規調度方法是一種半經驗、半理論的方法,簡單、直觀,但調度結果不一定最優,且不便于處理復雜的水庫調度問題。水庫優化調度則是在常規調度方式和系統工程理論(最優化理論、智能算法等)的基礎上建立和發展起來的一種新型調度方式,旨在建立以水庫功能發揮為中心的水利水電系統目標函數,擬訂目標函數應滿足的約束條件,然后用最優化方法等現代計算方法求解由目標函數和約束條件組成的系統方程組,最后得到目標函數取最優值時所對應的水庫控制運用方式。
2.2國外水庫水資源的調度研究進展
20世紀50年代以來,隨著系統工程理論的迅速發展和應用,國外許多學者將其應用到水庫洪水調度研究中。1955年,美國的Little提出了水電系統隨機動態規劃調度模型,對水庫優化調度問題進行了研究,從而標志著用系統工程方法研究水庫洪水調度工作的開始。水庫優化調度常采用的數學模型有線性規劃(Linearprogramming,LP)、非線性規劃(Nonlinearprogramming,NLP)及動態規劃(Dynamicprogramming,DP)模型。該方法可在保證水庫大壩安全可靠的情況下,解決各用水單位之間的矛盾,滿足其基本要求,并能經濟合理地利用水能資源,以獲得最大的水利綜合利用效益。
2.3國內水庫水資源調度的研究進展
洪水具有資源、災害雙重屬性,水庫洪水資源化調度是新時期中國治水理念更新的產物,是經濟社會發展的客觀需要,是與時俱進、開拓創新的結果,也是實現興利與除害結合、防洪與抗旱并舉的一個具體典型體現。水庫洪水資源化調度不等同于常規的水庫防洪調度,它是利用現代科技水平與技術手段作為支撐,在不降低水庫下游防洪標準的前提下,充分發揮水庫的防洪與興利功能。許多大型水庫一般均具有防洪與興利兩項功能,由于中國長期遭受洪水災害的困擾,因此常規水庫調度方式過多考慮水庫大壩防洪安全,造成了大量的水資源浪費現象。水庫洪水資源化調度不是被動的防御洪水,而是兼顧防洪與興利,利用現代科技手段突破水庫設計中的部分防洪調度參數和規則,將防洪與興利相結合進行調度。因此,不降低水庫原有防洪標準是評價水庫洪水資源化調度是否可行的最主要準則。另外,由于水庫洪水調度過程中存在的若干不確定性(如設計入庫洪水、洪水預報、調度模型不確定性等),洪水調度系統風險分析是實現洪水資源化過程中不可或缺的工作環節。洪水災害風險管理是當前洪水管理的重要模式之一,因此須在深入細致地把握流域水資源洪水風險特性與演變趨向的基礎上,因地制宜地將工程措施與非工程措施有機地結合起來,以非工程措施來推動更加有利于全局與長遠利益的工程措施,輔以風險分擔與風險補償政策,形成與洪水共存的治水方略,將洪水風險控制在可承受的限度之內,促使人與自然之間的關系向良性互動方向轉變。近年來,隨著智能科學(如遺傳算法、神經網絡、模糊集理論等)及計算科學技術的不斷發展,又相繼出現了水庫洪水優化調度的隨機性模型、確定性模型研究以及各種模型求解的逐步優化算法、神經網絡方法、遺傳算法及聚合分解法等。1997年,馬光文等將二進制編碼的遺傳算法應用于水庫洪水優化調度系統并進行了研究。2001年,暢建霞等將十進制編碼的改進遺傳算法應用于水庫洪水優化調度系統,有效克服了二進制編碼的冗余問題。2005年,趙基花等應用改進的神經網絡建立水庫洪水優化調度函數,提高了計算精度。2006年,劉攀等針對三峽水庫運行初期蓄水實時調度問題,提出了一種改進方法用于訓練神經網絡水庫調度函數。應用結果表明:該方法雖不能最好地擬合訓練樣本與檢驗樣本,但在調度過程中可以獲得較大的發電效益。2006年,張靜等以水庫洪水優化調度方案指標值作為網絡輸入、以方案對模糊集“優”的隸屬度作為輸出建立網絡模型,實現了對實際水庫多個可行調度方案的優劣排序。2008年,陳立華等從編碼方法、遺傳算子和混合算法方面對標準遺傳算法進行改進,提出了采用超立方體浮點數編碼的自適應遺傳算法和超立方體浮點數編碼的遺傳模擬退火算法,并在水庫洪水優化調度中開展了應用研究。實施水庫洪水資源化調度,可提高水電系統的經濟管理水平,幾乎在不增加任何額外投資的條件下,便可獲得顯著的經濟效益。目前,智能科學及計算科學技術的迅速發展必將進一步推動水庫(群)洪水資源化調度技術的研究與發展。利用現代成熟的計算科學技術建立水庫(群)洪水調度的專家決策支持系統,并結合各種優化技術、模擬技術及專家經驗,不斷提高系統的通用性,從而可更加及時、準確、自動和直觀地為決策者的科學決策提供可靠依據。
3.水庫洪水調度方案設計
水庫洪水調度的目的是根據已得到的實時洪水預報成果及水庫面臨時刻狀態,在合理確定各調度目標權重和確保水庫大壩防洪安全的前提下,對水庫未來時刻的多個可行調度方案進行優劣抉擇,從而使水庫獲得最大的防洪與興利效益。水庫洪水調度問題可歸結為對若干可行調度方案的復雜決策問題,而任何系統決策問題均可以歸結為以益損值為目標函數、決策方案為優化變量、自然狀態為約束條件的方案優選問題,其中自然狀態、決策方案、益損值和決策準則是解決這類問題的四個要素。因此,水庫洪水調度問題實際上就是以行動方案為評價對象的一類特殊的復雜系統評價問題。系統綜合評價的實質,就是如何合理地把多層次多維復雜系統評價指標轉換成單層次一維系統評價指標的過程,該過程需要充分挖掘反映評價對象主要特征信息和評價主體價值判斷信息的指標數據結構,需要定性分析和定量計算綜合集成的可操作的、合適的綜合評價方法。復雜系統方案優選評價問題往往涉及的指標眾多,指標之間的關系也較復雜,且常常具有層次性。目前,主要采用定性與定量方法相結合、客觀信息與主觀信息相融合的各種系統工程方法。為此,2006年,金菊良等提出了復雜系統方案優選評價的理論框架:
(1)確定評價對象集生成函數。其中,對于系統評價對象是行動方案的方案優選問題,則常可用多目標規劃法所得到的非劣解集作為評價對象集;對于系統評價對象是多種評價方法對同一系統問題所產生的多種評價結果,則這些評價方法本身也構成一種評價對象函數。復雜系統綜合評價中評價對象的選取問題,至今仍是限制許多基于評價對象樣本數據驅動的統計評價模型和機器學習模型廣泛應用的瓶頸。
(2)對評價系統逐層分析,確定評價總目標、準則層、指標層,得到具有遞階層次結構的評價指標體系,并確定評價指標集生成函數。目前常用的評價指標集生成函數方法有德爾菲法(Delphimethod)、主成分法、層次分析法(Analytichierarchyprocess,AHP)、投影尋蹤方法(Projectionpursuit,PP)等。評價指標體系既是判斷評價對象價值標準的方式,也是表達系統總目標及實現總目標的具體途徑。因此,評價指標集生成函數的合理選取在復雜系統綜合評價的理論框架中極為重要。
(3)確定評價指標測度函數。若某指標本身就是一確定性實數變量,則可直接用其觀測值、實驗值作為該指標的測度;若指標是隨機變量,則可用估計均值、標準差、相關系數等統計特征的有關統計計算方法及指標變量的概率分布確定該指標的測度。另外若指標是定性的,則需將其定量化。
(4)確定指標一致無量綱化函數。目前確定指標一致無量綱化函數的方法主要有廣義指數法、廣義線性功效系數法、非線性函數法、分段函數法等。評價指標一致無量綱化是目前處理綜合評價不可公度性的主要途徑,不同的函數對綜合評價結果將產生顯著影響。因此,需要根據系統評價總目標和約束條件,仔細選取并構造合適的指標一致無量綱化函數。
(5)確定評價指標權重函數。指標權重既是指標屬性之間重要性差異程度的反映(主觀權重),也是評價對象之間整體價值差異程度和評價指標在各評價對象觀測值之間差異程度的體現(客觀權重)。合理確定指標權重是影響系統評價結果是否合理的核心問題之一,已成為當前復雜系統評價研究的熱點和難點。現有的確定指標權重函數的方法主要有客觀賦權法、主觀賦權法、主客觀組合賦權法和變權重法等。權重實質上是一種特殊的定性指標,因此原則上,確定定性指標定量化的方法大多也可移用于確定指標權重。
(6)確定綜合評價指標函數,實現對評價要素的優劣排序。由于實際評價系統評價主體、評價要素、評價指標及其層次結構的復雜性和評價標準的不確定性及動態性,上述眾多綜合評價方法尚存在技術單一或評價結果優劣差異不明顯甚至與實際情況不符等缺點。
1.方案優選智能方法研究進展
由于系統方案優選決策評價問題的復雜性和不確定性,常規的系統評價方法已不能最佳地反映評價對象與評價指標之間的復雜關系。因此,這些方法只復雜系統決策評價問題提供部分參考工具,但不能產生智慧。在解決復雜系統評價問題時,在難于或不適宜建立常規數學模型的場合,要利用人的知識經驗和人工智能、模糊識別等方法建立知識模型,越過數學模型的障礙,直接由知識模型轉化為計算機模型,采用知識模型與數學模型相結合形成廣義模型,以處理大系統的模型化問題。智能是指人們認識事物、運用和創新知識并解決問題的能力,它包括運用知識認識新事物、學習新方法、創造新思維、解決新問題等的能力。根據生物界“物競天擇、優勝劣汰”的運動變化規律,生物進化的過程實際上可以認為是某種優化問題的求解過程。因此,利用智能方法(如遺傳算法、神經網絡、模糊集等)人工模擬生物智能行為并將該優化思想應用于系統綜合評價之中,可望在很大程度上提高優化的性能和效率。目前,模擬智能方法已成為建立和發展這類廣義模型的最有效途徑之一。
(1)遺傳算法在系統評價方案優選中的應用。遺傳算法(Geneticalgorithm,GA)是解決群體自適應啟發式迭代尋優問題的一種直接搜索算法,也是解決系統優化問題的一種通用方法。它特別適用于常規優化方法難于處理的復雜系統非線性優化問題,是21世紀計算智能的關鍵技術之一。它直接面向優化問題,與常規優化方法相比,它的結果是一組好的解而不是單個解,這為解的使用者提供了可供選擇的機會。所有這些都表明了遺傳算法在復雜系統評價理論與實踐中具有廣泛的應用空間。實際上,現代系統工程的理論體系由于吸收、改進和創新遺傳算法而煥然一新。
(2)人工神經網絡在系統評價方案優選中的應用。人腦的最基本單元是神經元,一個典型的神經元通過接受來自其它神經元的信息,將其加工后又通過軸突發出電活性脈沖,大量的神經元相互作用,從而指導著我們正常的思維活動。人工神經網絡(Artificialneuralnetworks,ANN)就是用工程技術手段模擬上述人腦神經元結構和功能特征的一類人工系統,它用非線性處理單元來模擬人腦神經元,構成一個大規模并行的非線性動力系統。與其它人工智能方法相比,神經網絡具有自組織、自學習功能和較強的魯棒性,HechtNielsen證明了在一定條件下,對于任意δ>0,存在一個三層神經網絡,它能以δ均方誤差的精度逼近任意平方可積非線性連續函數。顯然,這種通用的函數逼近功能為神經網絡技術在系統方案優選評價中的廣泛應用提供了理論依據。
(3)模糊集理論在系統評價方案優選中的應用。模糊性是指事物概念和外延的不確定性,這些不確定性是由于客觀事物的演化性、主觀認識的經驗性和科技發展的局限性等原因而產生的。模糊集(Fuzzysets)是以論域(所討論的全體對象)為定義域、以區間[0,1]為值域的實數值函數,稱該函數為隸屬函數,用以刻畫外延具有不確定性的各種概念(統稱為模糊性概念),即論域中任一對象符合某屬性概念的程度可用[0,1]上的某特定實數值來定量描述從數學角度看,模糊集與隸屬函數相等價,模糊集是直觀概念,而隸屬函數是模糊集的數學表達形式。模糊集理論就是應用模糊集這一模擬人腦模糊思維的數學工具來定量描述、分析、識別、分類、判斷、推理、決策和控制各種模糊事物所形成的一門現代應用數學分支學科。目前,已發展成熟并廣為應用的模糊集理論主要有模糊模式識別、模糊聚類分析、模糊綜合評價、模糊推理、模糊控制等方法。實踐表明:由于實際系統評價問題中或許根本就不存在純確定性評價模型,人類主觀因素在這些實際評價過程中起著重要甚至主導作用。而人類處理主觀因素的常用方法就是語言信息,語言信息的特點是其描述的模糊性,所描述的事物沒有明確的外延。模糊集理論恰好可以直接利用人類語言信息及其運算,這就是模糊集理論在系統評價中可廣泛成功應用的主要理論依據。