教学办公用房资源优化配置问题.docx
《教学办公用房资源优化配置问题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教学办公用房资源优化配置问题.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
教学办公用房资源优化配置问题
教学办公用房资源优化配置问题
摘要
本文针对教学办公用房资源的优化配置问题进行讨论，运用以供定需的方法进行分析求解。
问题一：
“以需定供”可以最大程度满足各种教学办公用房的需求，由于经费和场地有限等等，现实条件往往是各种限制的，加上诸如人员的动态调整等因素，教学办公用房太多会造成浪费，非急需用房在闲置，太少则不能满足需求，不太可能实现“以需定供”；“以供定需”能够最大限度的利用现有的资源避免造成资源的浪费，但是缺点也非常明显，如果供房不足会造成用房紧张，急需用房的得不到解决。
问题二：
指标因数的重要性排序（从大到小）：
单位面积年教学工作量、教职工人均现有办公面积、定编编制人员现有人均办公面积、标准编制人员现有人均办公面积、师生比。
问题三、四：
配置结果：
部门A1，A2…A13分配获得的空闲用房分别：
0，0，346.7513，0，69.5302，179.4786，577.1615，171.1791，201.8595，107.6371，378.7514，119.6514，0平方米。
关键词：
用房资源以供定需以需定供指标因数
1．问题重述
公共用房资源作为高校教育资源重要组成部分，具有经济资源的基本特征，表现出有限、稀缺、重复再生成本较高等特点，是每个高校赖以生存、活动和发展的基础。
传统的公共用房资源配置方式主要分为两类，一类是“以需定供”，以公共用房的需求来决定资源配置；另一类是“以供定需”，以公共用房的供用量来决定需求。
这两类配置模式都具有明显的时代特征，都有各自的利弊。
现有一高校要以院系为单位对教学办公用房进行优化配置（仅指教学院系的教学、行政办公用房，不涉及学校的行政用房如各处室办公用房，不涉及实验用房等，不涉及教室），请你们运用数学建模的方法完成以下问题：
1、分析“以需定供”与“以供定需”两种资源配置模式的优缺点及适用性；
2、教学办公用房的配置涉及到的指标因素很多，从人员规模上考虑主要包括各院系的定编岗位数、实际教师数（含外聘教师）、师生比、学生自然规模、教学工作量等；从功能上考虑主要有教师办公场所（教研室）、行政办公场所（院系行政办、教务办、学工办等）、领导办公场所（院系主任、书记、副主任办公室等）、集体活动场所（会议室、工会活动室等）、档案资料存放场所（图书资料室、档案室等）等等，请你们查阅相关资料，运用数学建模的方法，分别给出各关键指标因素并排序；
3、根据以上分析，兼顾公平与效率，在现有条件下，建立教学办公用房优化配置的数学模型，并给出配置结果（提示：
应考虑以各部门用房总面积、总间数为模型的目标）；
4、给学校相关部门撰写一份教学用房分配报告，说明你们的配置原理、配置方法以及配置结果。
2．问题假设
（1）为了充分利用资源，把所有的全校现有空闲用房面积投入使用
（2）不减少当前各个部门已经占用的教学办公面积，只对低于调整后总平均值的单位增加办公面积
（3）按照上述各指标因数的重要性分别对单位面积年教学工作量、教职工人均现有办公面积、定编编制人员现有人均办公面积、标准编制人员现有人均办公面积和师生比赋予相应的权值：
5,4,3,2,1
3．符号说明
E：
评价指标
dj:
dj表示上述分析第j个指标因数的权重（j=1,2,3,4,5，分别为单位面积年教学工作量、教职工人均现有办公面积、定编编制人员现有人均办公面积、标准编制人员现有人均办公面积和师生比）
Xi：
Xi表示第Ai个部门分配到的空闲用房面积（i=1,2…13）
Q：
表示全校现有空闲用房面积
Zj：
表示第j个指标因数调整前后影响指标
QQ：
表示调整前全校现有用房面积
QQi：
表示调整前第Ai个部门现有用房面积
QH：
表示调整后全校现有用房面积
Tj：
表示调整后上述分析第j个全校的指标因数值
Ci:
表示调整前第Ai个部门年教学工作量
Stuffi：
表示调整前第Ai个部门的教职工数
Dingi：
表示调整前第Ai个部门的定编制的人员数目
BZi：
表示调整前第Ai个部门的标准编制的人员数目
四、模型建立
（1）调整前后师生比不变，因此我们可以忽略该指标因子的影响
（2）各个部门分配到的空闲用房面积的总和等于全校现有空闲用房面积，有如下式子成立：
Q=∑Xi=2152（平方米）
（2）调整后占有办公面积情况如下：
全校总单位面积年教学工作量为：
QH=Q+QQ=2152+5263.01=7415.01（平方米）
T1=33.16205912（课时）
T2=12.42045226（平方米）
T3=11.9117（平方米）
T4=9.4821（平方米）
T5=0.03073
五、模型求解
对表中给定的数据，建立的数学模型为：
用Matlab2010b在程序中编写程序保存到fun.m中，具体代码如下：
functionf=fun（x）
currMJ=evalin（'base','currMJ'）;
courses=evalin（'base','courses'）;
stuffs=evalin（'base','stuffs'）;
dingbian=evalin（'base','dingbian'）;
biaozhun=evalin（'base','biaozhun'）;
hou_z1=evalin（'base','hou_z1'）;
hou_z2=evalin（'base','hou_z2'）;
hou_z3=evalin（'base','hou_z3'）;
hou_z4=evalin（'base','hou_z4'）;
houMJ=currMJ+x;
z1=courses./houMJ;
e1=abs（z1-hou_z1）;
z2=houMJ./stuffs;
e2=abs（z2-hou_z2）;
z3=houMJ./dingbian;
e3=abs（z3-hou_z3）;
z4=houMJ./biaozhun;
e4=abs（z4-hou_z4）;
f=5*sum（e1）+4*sum（e2）+3*sum（e3）+2*sum（e4）;
end
在Matlab工作目录下面，首先导入附件1中得数据到Matlab中，在执行如下命令：
students=data（1:
13,3）;
z_students=data（15,3）;
stuffs=data（1:
13,5）;
z_stuffs=data（15,5）;
biaozhun=data（1:
13,12）;
z_biaozhun=data（15,12）;
dingbian=data（1:
13,13）;
z_dingbian=data（15,13）;
courses=data（1:
13,15）;
z_courses=data（15,15）;
currMJ=data（1:
13,16）;
z_currMJ=data（15,16）;
Kong_MJ=data（15,17）;
hou_MJ=z_currMJ+Kong_MJ;
hou_z1=z_courses/hou_MJ;
hou_z2=hou_MJ/z_stuffs;
hou_z3=hou_MJ/z_dingbian;
hou_z4=hou_MJ/z_biaozhun;
x0=[0;152;200;0;200;200;200;200;200;200;200;200;200];
Aeq=[1111111111111];
beq=Kong_MJ;
VLB=[0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0];
VUB=[];
A=[];
b=[];
[x,fval]=fmincon（'fun',x0,A,b,Aeq,beq,VLB,VUB）;
结果分析
用Matlab计算出结果如下所示：
x=
0.0000
-0.0000
346.7513
-0.0000
69.5302
179.4786
577.1615
171.1791
201.8595
107.6371
378.7514
119.6514
0.0000
fval=
533.6831
有以上算的的结果可知道部门A1，A2…A13分配获得的空闲用房分别：
0，0，346.7513，0，69.5302，179.4786，577.1615，171.1791，201.8595，107.6371，378.7514，119.6514，0平方米
6、结果分析
根据上述求解分析个问题结果：
1、“以需定供”可以最大程度满足各种教学办公用房的需求，由于经费和场地有限等等，现实条件往往是各种限制的，加上诸如人员的动态调整等因素，教学办公用房太多会造成浪费，非急需用房在闲置，太少则不能满足需求，不太可能实现“以需定供”；“以供定需”能够最大限度的利用现有的资源避免造成资源的浪费，但是缺点也非常明显，如果供房不足会造成用房紧张，急需用房的得不到解决。
2、指标因数的重要性排序（从大到小）：
单位面积年教学工作量、教职工人均现有办公面积、定编编制人员现有人均办公面积、标准编制人员现有人均办公面积、师生比。
当各个指标偏移平均总指标越大，需求调整的也就越大！
3、部门A1，A2…A13分配获得的空闲用房分别：
0，0，346.7513，0，69.5302，179.4786，577.1615，171.1791，201.8595，107.6371，378.7514，119.6514，0平方米
4.配置原理：
以供定需
配置方法：
根据各重要指标因数进行分析求解
配置结果：
部门A1，A2…A13分配获得的空闲用房分别：
0，0，346.7513，0，69.5302，179.4786，577.1615，171.1791，201.8595，107.6371，378.7514，119.6514，0平方米
七、参考文献
[1]姜启源，谢金星，叶俊.数学模型（第三版），北京：
高等教育出版社，2003.79
[2]韩中庚，《数学建模竞赛》，科学出版社，2007.66
[3]王正林，龚纯，《MATLAB语言常用算法程序集》，电子工业出版社，2008.23-48
[4]杨桂元，黄己立《数学建模》，中国科学技术大学出版社，2008
8、附录
几个关键指标因素分析过程：
（1）师生比：
教师和学生的比例，对教学效率影响度非常大，对教学办公用房有一定的影响，但是影响不是很大
（2）教职工人均现有办公面积：
表示当前平均每个教职工占有的办公面积，是对教学办公用房需求度的一个重要影响因素，当该指标越小时对办公用房的需求越迫切，计算方法为：
现有办公面积/现有教职工总数
（3）单位面积年教学工作量：
表示每平方米的现有办公面积一年完成的教学课时工作量，是对教学办公用房需求度的一个最重要影响因素，是目前教学资源需求和公平分配的体现，对教学效率影响度也非常大，当该指标越大时对办公用房的需求越迫切，计算方法为：
年教学工作量/现有教职工总数
（4）标准编制人员现有人均办公面积：
表示按标准编制，每个人占有的办公面积，是对教学办公用房需求度的一个影响因素，主要体现在教学资源在未来满员时的需求，对当前来说不是非常迫切，可以在未来继续调整，当该指标越小时对办公用房的需求越迫切，计算方法为：
现有办公面积/标准编制人数
（5）定编编制人员现有人均办公面积：
表示已定编人员，每个人占有的办公面积，是对教学办公用房需求度的一个比较重要的影响因素，当该指标越小时对办公用房的需求越迫切，计算方法为：
现有办公面积/定编编制人数
下表（表1）是通过附件1计算各种指标因素的结果：
表1
当各个指标偏移平均总指标越大，需求调整的也就越大！
升级会员 