三角模糊層次分析法在高校實(shí)驗(yàn)室評估中的應(yīng)用

李 麗

(河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程系, 鄭州 450046)

三角模糊層次分析法在高校實(shí)驗(yàn)室評估中的應(yīng)用

李 麗

(河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程系, 鄭州 450046)

實(shí)驗(yàn)室評估是高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理的一項(xiàng)重要工作，對提升實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平具有重要作用。針對目前高校實(shí)驗(yàn)室評估工作的現(xiàn)狀和存在的問題，提出采用三角模糊層次分析法對高校實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行評估。根據(jù)高校實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展目標(biāo)和評估標(biāo)準(zhǔn)，建立了高校實(shí)驗(yàn)室的2級評估指標(biāo)體系，共包括7項(xiàng)1級指標(biāo)與35項(xiàng)2級指標(biāo)。介紹了三角模糊數(shù)的定義與運(yùn)算法則等相關(guān)基本理論。給出了基于三角模糊層次分析法的實(shí)驗(yàn)室評估步驟，并詳細(xì)論述了指標(biāo)權(quán)重矩陣的確定方法。最后，通過應(yīng)用實(shí)例對該方法進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，三角模糊層次分析法在高校實(shí)驗(yàn)室評估中具有較好的可行性和實(shí)用性。

實(shí)驗(yàn)室評估； 三角模糊數(shù)； 模糊層次分析法； 指標(biāo)體系

0 引 言

實(shí)驗(yàn)室是高校培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神的重要場所，是加強(qiáng)學(xué)生素質(zhì)教育的重要基地。為了適應(yīng)高校優(yōu)化育人環(huán)境、提高教學(xué)質(zhì)量的要求，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與發(fā)展，有必要采用科學(xué)的評價(jià)方法對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行客觀的評價(jià)。實(shí)驗(yàn)室評估是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理的一項(xiàng)重要工作，對于優(yōu)化資源配置、提升實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平具有重要作用，因此實(shí)驗(yàn)室評估工作越來越引起相關(guān)教育管理部門、學(xué)校職能單位以及廣大實(shí)驗(yàn)室工作者的重視[1-8]。

目前，實(shí)驗(yàn)室評估通常采用百分制打分法、層次分析法、多層次模糊綜合評判法、灰色局勢決策法、變權(quán)綜合法等，均在一定程度上取得了較好的效果。但是，在減小不確定性帶來的誤差、降低人為主觀因素的影響等方面，仍然存在進(jìn)一步改進(jìn)和提高的空間。三角模糊層次分析法將三角模糊數(shù)理論與模糊層次分析法結(jié)合起來，以三角模糊數(shù)代替常規(guī)層次分析法中的標(biāo)度，對評價(jià)對象采用自然語言進(jìn)行單因素模糊評價(jià)，對多層次評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重采用模糊層次分析法進(jìn)行判斷[9]。該方法已經(jīng)在企業(yè)知識(shí)管理水平評價(jià)[9]、風(fēng)險(xiǎn)量化[10]、設(shè)計(jì)方案評價(jià)[11]等問題中進(jìn)行了應(yīng)用，并獲得了比較滿意的效果。鑒于此，本文提出采用三角模糊層次分析法對高校實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行評估，以進(jìn)一步提高評估結(jié)果的科學(xué)合理性。

1 實(shí)驗(yàn)室評估指標(biāo)體系

根據(jù)教育部制定的《高等學(xué)?；A(chǔ)課教學(xué)實(shí)驗(yàn)室評估辦法和標(biāo)準(zhǔn)》、《高等學(xué)校專業(yè)實(shí)驗(yàn)室評估標(biāo)準(zhǔn)(試行)》等文件，并結(jié)合各高校多年來在實(shí)驗(yàn)室評估工作中的經(jīng)驗(yàn)[12-13]，本文設(shè)計(jì)了高校實(shí)驗(yàn)室的評估指標(biāo)體系(見表1)。該指標(biāo)體系共分2級，第1級指標(biāo)包括7項(xiàng)：體制與管理、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍、環(huán)境與安全、規(guī)章制度、特色與創(chuàng)新。每個(gè)1級指標(biāo)又包括若干個(gè)2級指標(biāo)，共計(jì)35個(gè)。

2 三角模糊數(shù)的基本理論

2.1 三角模糊數(shù)的定義

三角模糊數(shù)能夠?qū)⒛：牟淮_定語言變量轉(zhuǎn)換為確定的數(shù)值，在相關(guān)的評價(jià)方法中可以很好的解決評價(jià)對象性能無法準(zhǔn)確量化，而只能用自然語言進(jìn)行模糊評價(jià)的問題。三角模糊數(shù)定義如下[14]：

(1)

2.2 三角模糊數(shù)的運(yùn)算法則

表1 實(shí)驗(yàn)室評估指標(biāo)體系

1級指標(biāo)2級指標(biāo)體制與管理X1管理體制X11管理機(jī)構(gòu)X12管理手段X13建設(shè)規(guī)劃X14保障機(jī)制X15儀器設(shè)備X2儀器設(shè)備配置與管理X21低值耐用品管理X22貴重儀器設(shè)備管理X23儀器設(shè)備維修與完好率X24儀器設(shè)備更新X25儀器設(shè)備使用率X26實(shí)驗(yàn)任務(wù)X3實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)X31實(shí)驗(yàn)考試和考核X32實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理X33實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)與選用X34實(shí)驗(yàn)開出率X35實(shí)驗(yàn)報(bào)告X36實(shí)驗(yàn)研究與成果X37科研任務(wù)與社會(huì)服務(wù)X38實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍X4教學(xué)師資X41隊(duì)伍結(jié)構(gòu)及合理性X42職責(zé)分工X43人員培訓(xùn)X44人員聘任與考核X45環(huán)境與安全X5學(xué)生實(shí)驗(yàn)用房X51設(shè)施與環(huán)境X52環(huán)境保護(hù)X53安全措施X54規(guī)章制度X6儀器設(shè)備管理制度X61安全與環(huán)保制度X62學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則X63工作檔案管理制度X64特色與創(chuàng)新X7實(shí)驗(yàn)室特色X71實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革X72創(chuàng)新成果X73

圖1 三角模糊數(shù)的隸屬函數(shù)

(2)

3 三角模糊層次分析法的步驟

三角模糊層次分析法的步驟如下：

(1) 建立多層次評估指標(biāo)體系。模糊綜合評價(jià)的第1步就是建立多層次評估指標(biāo)體系，列出影響評估對象的相關(guān)因素。高校實(shí)驗(yàn)室的評估指標(biāo)體系由7個(gè)1級指標(biāo)和35個(gè)2級指標(biāo)構(gòu)成(見表1)。

(2) 建立評價(jià)集合。評價(jià)集合是評估專家對評估對象各項(xiàng)指標(biāo)的直接描述。采用基于集合的三角模糊數(shù)定義方法[9]，建立了針對實(shí)驗(yàn)室的專家評價(jià)語言集合及其對應(yīng)的三角模糊數(shù)(見表2)。

表2 評價(jià)集合及對應(yīng)的三角模糊數(shù)

(3) 對1級指標(biāo)X1中的2級指標(biāo)X1i分別進(jìn)行單因素評價(jià)，得到X12級指標(biāo)的三角模糊數(shù)評價(jià)結(jié)果矩陣G1。

(4) 確定X1的2級指標(biāo)權(quán)重矩陣。在模糊綜合評價(jià)中，指標(biāo)權(quán)重是非常重要的。采用模糊一致

判斷矩陣法確定評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，能夠在最大程度上消除主觀因素的影響[4]。

① 構(gòu)造兩評價(jià)指標(biāo)X1k和X1v相對重要程度的標(biāo)度表示方法，如表3所示。

表3 評價(jià)指標(biāo)相對重要程度的標(biāo)度

② 利用表3，將X1的2級指標(biāo)兩兩比較，得到2級指標(biāo)的模糊互補(bǔ)判斷矩陣P1。

③ 運(yùn)用文獻(xiàn)[15]中的數(shù)學(xué)變換方法，將P1改造為模糊一致矩陣M1；求出M1的最大特征值及特征向量，并進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化的特征向量H1，即為X1的2級指標(biāo)權(quán)重矩陣。

(5) 將X12級指標(biāo)的評價(jià)結(jié)果矩陣與權(quán)重矩陣進(jìn)行模糊運(yùn)算，得到1級指標(biāo)X1的評價(jià)結(jié)果三角模糊數(shù)

(3)

式中，符號(hào)⊕和?分別表示模糊數(shù)運(yùn)算的加法和乘法。

(6) 按照上述步驟，計(jì)算得到全部1級指標(biāo)的評價(jià)結(jié)果三角模糊數(shù)，構(gòu)成矩陣

(4)

(7) 利用步驟(4)的方法，確定1級指標(biāo)權(quán)重矩陣

(5)

(8) 將1級指標(biāo)評價(jià)結(jié)果矩陣R與權(quán)重矩陣W進(jìn)行模糊運(yùn)算，得到綜合評價(jià)結(jié)果三角模糊數(shù)

(6)

若有多個(gè)專家參與評估，則需要將所有專家的評價(jià)結(jié)果求算術(shù)平均數(shù)[16]。

4 應(yīng)用實(shí)例

為了更好的提升實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平，某高校實(shí)驗(yàn)室管理處組織了3位專家(Exp1～3)對該校的4個(gè)工科實(shí)驗(yàn)室(Lab1～4)進(jìn)行評估。在評估過程中，建立了多層次的高校實(shí)驗(yàn)室評估指標(biāo)體系(見表1)和專家評價(jià)語言集合(見表2)，采用了本文的三角模糊層次分析法，具體步驟如下。

(1) 對1級指標(biāo)X1的5個(gè)2級指標(biāo)分別進(jìn)行單因素評價(jià)，得到的三角模糊數(shù)評價(jià)矩陣如下：

(3) 將X1的2級指標(biāo)評價(jià)矩陣與權(quán)重矩陣進(jìn)行模糊運(yùn)算，得到X1的三角模糊數(shù)評價(jià)結(jié)果如下：

(4) 按照上述步驟，計(jì)算得到全部1級指標(biāo)的三角模糊數(shù)評價(jià)結(jié)果如下：

(5) 利用2級指標(biāo)權(quán)重的確定方法，得到1級指標(biāo)的權(quán)重矩陣如下：

W1=[0.114, 0.155, 0.164, 0.139, 0.174, 0.116, 0.139]T

W2=[0.112, 0.155, 0.168, 0.141, 0.174, 0.120, 0.130]T

W3=[0.120, 0.159, 0.153, 0.141, 0.170, 0.122, 0.135]T

W1、W2與W3分別為3位專家針對1級指標(biāo)給出的權(quán)重。

(6) 將上述步驟(3)與步驟(4)所得的全部1級指標(biāo)的三角模糊數(shù)評價(jià)結(jié)果，組成新的矩陣，再與1級指標(biāo)權(quán)重矩陣進(jìn)行模糊運(yùn)算，得到綜合評價(jià)結(jié)果。

(7) 對綜合評價(jià)結(jié)果進(jìn)行去模糊值處理，可得：

T=[0.646, 0.552, 0.734, 0.489]T

根據(jù)以上結(jié)果及最大隸屬度原則可知，4個(gè)實(shí)驗(yàn)室的評估等級分別為：Lab1(良)、Lab2(中)、Lab3(良)、Lab4(中)，且排序?yàn)椋篖ab3>Lab1>Lab2>Lab4。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)室Lab3的建設(shè)與管理情況要強(qiáng)于其他實(shí)驗(yàn)室。體現(xiàn)在它的儀器設(shè)備管理較好，實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍實(shí)力較強(qiáng)，規(guī)章制度完善，特色鮮明，創(chuàng)新成果顯著等方面，與實(shí)際情況相符。而實(shí)驗(yàn)室Lab2和Lab4則需要在實(shí)驗(yàn)任務(wù)、環(huán)境與安全、規(guī)則制度等方面進(jìn)一步改進(jìn)與提高。

5 結(jié) 語

高校實(shí)驗(yàn)室評估是實(shí)驗(yàn)室管理中的一項(xiàng)重要工作。本文建立了實(shí)驗(yàn)室評估的二級指標(biāo)體系，并采用三角模糊層次分析法對高校實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行評估，該方法將三角模糊數(shù)理論與模糊層次分析法結(jié)合起來，使評估結(jié)果更加科學(xué)、合理與準(zhǔn)確，并且易于通過計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)，具有較好實(shí)用性。通過實(shí)例應(yīng)用，評估結(jié)果與

實(shí)際情況相符，證明了三角模糊層次分析法在高校實(shí)驗(yàn)室評估中的可行性和實(shí)用性。

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Application of Triangular Fuzzy Analytic Hierarchy Process in Evaluation of University Laboratories

LILi

(Department of Automobile Engineering, Henan Polytechnic, Zhengzhou 450046, China)

Laboratory evaluation is an important work of university laboratory construction and management, and it plays an important role to enhance the level of laboratory construction. In the light of the present condition and existing problems of laboratory evaluation in colleges and universities, the triangular fuzzy analytic hierarchy process (AHP) was adopted. According to the development goal and evaluation standards of laboratories in colleges and universities, an evaluation index system of laboratory including seven first grade indexes and 35 second grade indexes was established. The related basic definition of triangular fuzzy number and algorithm principles were introduced. The laboratory evaluation steps based on triangular fuzzy AHP were given, and the determination method of index weight matrix was described in detail. Finally, an application example of this method was verified. The results showed that the laboratory evaluation method based on triangular fuzzy AHP has good feasibility and practicability.

laboratory evaluation; triangular fuzzy numbers; fuzzy analytic hierarchy process; index system

2016-07-28

河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(16A413015)；河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研基金資助(2015-HZK-04)

李 麗(1982-)，女，安徽無為人，碩士，講師，主要從事企業(yè)信息化、數(shù)字化設(shè)計(jì)的研究。

Tel.：15039094960; E-mail:cflw2006@163.com

G 482

A

1006-7167(2017)03-0255-05