基于ADC-AHP模型校企共建實驗裝備效能評估
2023-12-29 00:00:00李程劉冰玉潘益煥
江蘇科技信息 2023年7期
摘要： 近年來隨著我國高等教育的發展，高校實驗室作為培養陣地愈加受到重視。對應用型本科高校，實驗室是學生接觸行業、了解企業、培養專業技能、與企業建立溝通的橋梁。作為學校與企業合作的成果——共建實驗設備，如何科學地評價其效能是一個嚴肅的課題。文章采用ADC-AHP相結合的評價模型對其展開定性與定量分析，以期為科學評估做好鋪墊。
關鍵詞：效能評估；ADC-AHP模型；校企共建；實驗裝備
中圖分類號：G647 文獻標志碼：A
0 引言
實驗室是培養學生動手能力、創新能力的主要平臺，是學生接觸行業、了解企業、適應企業生產環境的橋梁。對于企業而言，實驗室是提高科研管理水平和技術創新的主要場所，也是企業新產品研發的重要平臺［1-3］。校企共建合作實驗室是校企雙方深度合作的一種形式，其主要成果——校企共建實驗設備，在雙方看來具有標志性意義。只有科學正確評價校企共建實驗設備的效能，才能為今后的管理決策做好鋪墊。南京工業大學浦江學院是民辦獨立學院，在行業及企業背景下，對校企共建實驗設備的效能發揮及科學使用高度重視，在ADC、AHP基礎上，建立適合的分析模型［4］，通過該校校企合作共建實驗室，根據某共建實驗設備實際數據來計算分析，得出結論為在實驗室設備效能方面的綜合評估提供有力證據。
1 ADC方法簡介
ADC分析法是美國工業界提出的一種系統效能評價方法，它以3個矩陣描述系統使用中的可用性（availability，以A表示）、可信性（dependability，以D表示）、能力（capability，以C表示）。A是系統在實施任務伊始可用性程度的考量;D是系統在可用性的前提條件下，實施任務流程轉換變至目前所處狀況的考量;C是系統完成任務能力的考量。
2 AHP方法簡介
AHP（層次分析法）是美國運籌學專家Saaty博士在20世紀80年代創造的多方案的綜合決策技術。AHP可以將定性和定量的評價有效結合，并根據人為判斷使方案層次化。此方法具備多要素、多標準的性質，顯示了“方案層+因素層+目標層”所組成的遞階層級的復雜決策。該方法優勢是能根據管理者的行為判斷和決策方法建立模型，并定量分析［5］。
層次分析法反映了先分析后綜述的系統思維，通過歸納并綜述人的主體思維決定經驗，將確定分析方法和量化分析方法有機結合，以達到定量化選擇［6-7］。該方法大致包括以下4個過程：創建低層次結構模式、構造判斷矩陣、層級單排序及其一致性檢測。
3 基于ADC-AHP模型的效能評估模型
ADC評估模型的解析表達式為：
E=A·D·C（1）
式（1）中：E為系統效能；可用性A表示系統在某時間開始運行任務所處狀況的概率，行向量表達式為A=（a1，a2，…，an）；可信性矩陣D可以用來表示系統處在各種情況下的工作可能性；C為能力向量，代表系統效能以及控制系統的工作功能情況，表達式為C=［c1，c2，… ，cn］ ，其中矩陣元素ci是裝備系統在狀態i時的功能［8］。
3.1 可用性行向量
可用性行向量A是指系統的各種可能，由狀態的總概率組成，通常表示為A=［a1，a2，…，an］，代表N種可能情況下造成的樣本空間。M1為實驗設備平均正常運行時間，M2為實驗設備平均修復故障所需時間。假設實驗設備系統的開始運行使用僅區分了正常運行（用數字“1”表示）和出現問題（用數字“0”表示）兩個狀態，基于可靠性理論：
3.2 可信性矩陣D
實驗設備在實際工作運行環境中，分成正常運行和出現故障兩種狀態，裝備的可信性矩陣為：
式（4）中，dij為實驗設備在開始狀態i運行，運行中轉變成結束狀態j的概率（見表1）。
可信性矩陣可表示為：
式（5）中，t為實驗設備運行持續的時間。
3.3 能力矩陣C
實驗設備的能力體系主要分為3層，目標層為系統能力C，準則層由實驗設備性能E1、實驗人員操作能力E2和實驗任務能力E3組成，3個因素相互交融共同起作用，實驗能力C1：{E1，E2，E3}={實驗設備性能，實驗人員操作能力，實驗任務能力}，三級方案層又將二級基準層細化為9個具體指標。實驗設備性能E1：{e1，e2，e3}={設備技術水平，設備匹配性，設備年限}。實驗人員操作能力E2：={e4，e5，e6}={實驗準備，實驗操作，應急處理}。實驗任務能力E3：{e7，e8，e9}={實驗完成時間，實驗難度，實驗創新性}。
3.4 層次結構模型
3.4.1 構造判斷矩陣
判斷矩陣構造如表2—3所示。
在層次分析法中，以1～9標度的數值大小構造數值判斷矩陣，某種程度上反映了各因素相對重要程度的主觀判斷［5］。
3.4.2 層次單排序及其一致性檢驗
本文采用方根法計算判斷矩陣的最大特征根及其對應的特征向量，其對應的歸一向量及最大特征根公式如下，其過程不再贅述：
為消除aij值主觀性的偏差，要對構造的判斷矩陣進行一致性檢驗，以保證決策者判斷思維的一致性。需要引入判斷矩陣的平均隨機一致性指標RI值來對比，RI如表4所示。
此處對于1、2階判斷矩陣符合滿意的一致性，無須調整。當階數大于2時，CR（隨機一致性比率），即判斷矩陣的一致性指標CI與同階平均隨機一致性指標RI之比。當CR=CI/RIlt;0.10時，即認為判斷矩陣具有滿意的一致性，否則就需要調整判斷矩陣，使之最終具有滿意一致性。
4 實際評估過程及結果分析
現以南京工業大學浦江學院與某集團共建實驗裝備為例，基于ADC-AHP模型分析其效能，驗證模型的可行性和準確性。
4.1 實際評估過程
可用性A和可信度D依據該共建實驗裝備技術參數、運行情況來客觀計算。能力C采用定性與定量相結合來綜合判斷，具體采用AHP方法（見表5～8）。
4.1.1 可用性向量A的計算
前文已經假定只有可用與故障兩種狀態，分別用M1和M2來計算：
4.1.2 可信度矩陣D的計算
本文認為，符合指數分布特征的裝備出現故障的概率，可以通過λ（系統故障系數），以及t（執行任務時間）來表達。在故障可修復的情況下，可信性矩陣為：
4.1.3 能力向量C的計算
能力向量C采用AHP進行計算，通過邀請學校和企業方面實踐創新的專家對各級指標進行評價并對各因素相對重要性賦值，具體判斷矩陣如下：
總排序為（0.234，0.093，0.074，0.293，0.080，0.027，0.137，0.040，0.023），一致性檢驗通過。
C=（P1，P2，P3）（W1，W2，W3）T（W4，W5，W6）T（W7，W8，W9）T。
E=A·D·C=（0.966，0，0.034）（0.234，0.093，0.074）T（0.293，0.080，0.027）T（0.137，0.040，0.023）T=0.64。
4.2 結果分析
從該共建實驗設備能力矩陣C上看，實驗準備（0.293）、技術水平（0.234）及實驗完成時間（0.137）在總排序中權重比例排前3，實驗準備因素及技術水平構成能力矩陣C的重要因素，符合該共建實驗裝備的特性與實際情況。從該共建實驗設備可行性向量A及可信度矩陣D上看，數據來自設備本身運行情況，數值基本不變。共建實驗設備效能E為0.64，是在引入實驗準備、人員操作及實驗時間等多因素情況下，綜合評估所得的數值。若想要提高共建實驗設備效能，除了提高設備本身技術規格參數，加強對實驗人員培訓與管理顯得尤為迫切。
5 結語
基于ADC-AHP的校企共建實驗裝備效能評估模型，能夠實現對校企共建實驗裝備的效能做出科學評估，雖然能力矩陣C中考慮人為操作因素及實驗任務因素，但在某種意義上說，仍受到主客觀因素的影響。目前，此模型的建立與評估，為高校實驗室管理者決策提供了一定價值的參考。
參考文獻
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［3］邵紅艷，鄭春龍.校企共建實驗室的合作模式與運行機制探討［J］.實驗室研究與探索，2007（7）：119-121.
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［6］楊綸標，高英儀.模糊數學原理及應用［M］.4版.廣州：華南理工大學出版社，2005.
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（編輯 李春燕編輯）
Efficiency evaluation of experimental equipment co-construction of universtiy and enterprises based on ADC-AHP model： taking Nanjing Tech University Pujiang Instituteas an example
英文作者Li Cheng， Liu Bingyu， Pan Yihuan
英文作者單位（Nanjing Tech University Pujiang Institute， Nanjing 211134， China）
Abstract： In recent years， with the development of higher education in China， university laboratories， as training positions， have received more and more attention. For application-oriented undergraduate colleges and universities， the laboratory is a bridge for students to contact the industry， understand enterprises， cultivate professional skills， and establish communication with enterprises. As the result of the cooperation between schools and enterprises， how to scientifically evaluate the efficiency of the co-construction experimental equipment is a serious issue. This article uses the evaluation model combined with ADC-AHP to carry out qualitative and quantitative analysis on it， in order to pave the way for scientific evaluation.
Key words： efficiency evaluation; ADC-AHP model; co-construction of university and enterprise; experimental equipment
