实验项目名称.docx
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实验项目名称
实验项目名称
支持多数学模型的系统综合评价实验
实验学时
24
指导教师
张帅、司书宾
实验地点
航空楼B101
实验对象
工业工程本科生
可选人数
10
支持多数学模型的系统综合评价创新实验大纲
实验名称：
支持多数学模型的系统综合评价创新实验
实验学时：
24适用专业：
工业工程专业开课学院：
机电学院开课学期：
第6学期
一、实验课程简介
本实验采用的是自行开发完成的多数学模型的系统综合评价实验平台，基于Access数据库，可以为机械系统、制造系统等进行综合评价，为系统优化方法的学习提供一个实验平台，该平台可以灵活的支持不同的综合评价数学模型，可提供指标体系建立、综合评估等功能。
该实验平台包含：
基本信息管理、评估体系管理、综合评估管理、评估信息查询、系统管理五个功能模块。
可以完成评价数据采集、评价指标体系建立、指标权重分析、优化目标排序、一致性检验、评价数学模型建立及选择、评价结果分析及输出等。
二、学生应达到的实验能力与标准
1、上机实验前，应认真预习实验内容及有关的相应知识。
2、查找有关信息，了解评价指标体系的基本概念、意义。
3、掌握多数学模型的系统综合评价实验平台的体系结构和操作方法。
4、了解多数学模型的系统综合评价实验平台的开发环境。
5、掌握层次分析法的基本原理。
6、掌握层次分析法的方法、步骤。
三、讲授实验的基本理论与实验技术知识
1、熟悉和使用综合评价实验平台系统。
2、建立评价指标体系，设置指标权限。
3、指标体系与评价对象间进行选配。
4、进行综合评估。
四、实验考核与成绩评定
平时上机实践与设计实验考核相结合，其中平时成绩占30%，实验考核占70%。
台实验指导书
编制人：
张帅、司书宾
实验介绍
支持多数学模型的系统综合评价实验平台基于Access数据库，可以为机械系统、制造系统等进行综合评价，为系统优化方法的学习提供一个实验平台，该平台可以灵活的支持不同的综合评价数学模型，可提供指标体系建立、综合评估等功能。
该实验平台包含：
基本信息管理、评估体系管理、综合评估管理、评估信息查询、系统管理五个功能模块。
可以完成评价数据采集、评价指标体系建立、指标权重分析、优化目标排序、一致性检验、评价数学模型建立及选择、评价结果分析及输出等。
二、实验目的
1、通过该实验可以使学生了解建立评价指标体系的原则，分析影响评价指标的因素，设计并建立评价指标体系，培养学生的实验设计能力，提高学生的实验技能。
2、通过实验使学生了解评价体系的数学模型及评价方法，并且可以根据自己的想法，建立新的综合评价数学模型。
3、对评价数据进行整理，分析评价结果，通过不同实验数据的比较，验证指标体系和数据模型的有效性、科学性和正确性。
4、通过该实验增加了学生对评价指标体系、数学模型、评价方法等方面的知识。
对提高学生的创新能力提供了一个实验平台。
三、实验仪器
计算机、采用Access数据库
四、实验内容
1、基于单一的系统综合评价方法及数学模型，让学生学习和熟悉系统多目标综合评价的内容及过程。
2、针对一个或多个优化目标，让学生建立评价指标体系、选择或建立评价数学模型、分析评价结果。
通过不同实验组间的比较，检验评价指标体系和评价数据模型的有效性、科学性和正确性。
3、建立新的综合评价数学模型，基于组件软件开发技术构建新的评价数学
模型的计算机算法和程序，将数学模型程序嵌入到平台中
五、实验步骤
本实验以工艺管理水平为例，建立工艺管理水平的评价体系。
工艺管理对一个企业来说起着举足轻重的作用，即工艺管理水平的高低与企业的存在以及发展有着密切的联系。
通过一定的方法来对企业的工艺管理水平进行评价，可以使企业认清其工艺管理的现状，及时发现缺点与不足，确定努力方向，使工艺管理上升到一个新的高度，进而达到提高产品质量及企业效益的目的。
同时，间隔的对企业工艺管理水平进行评价，可以掌握其提高的程度，为企业的发展指明方向。
1、建立评价指标体系
1.1工艺管理水平评价指标体系组建
工艺管理水平评A估
图1工艺管理水平评估体系工艺管理水平指标体系下有二级指标五项，三级指标19项。
1）工艺文件工艺文件是指导生产操作、编制生产计划、调动劳动组织、安排物质供应、进行技术检验、工装设计和制造、工具管理、经济合算的依据，工艺文件要做到正确、完整、一致、清晰，能切实指导生产，保证生产稳定进行。
a）正确性：
是指再生产这种产品的技术文件要做到正确、清晰，符合有关标准规定，能切实指导生产，保证生产稳定进行。
工艺流程安排合理，工艺规程切合实际，并有验证合格标记。
能指导操作，保证产品的加工质量。
b）完整性：
是指工艺文件要齐全完整，关键工序要有质量工序作业指导卡。
各类图纸齐全，无缺图。
技术文件要分类装订成册，整齐美观。
c）一致性：
是指各种技术文件的兰图与底图要一致，各部门（工艺、质检、生产）使用的技术文件要一致，技术标准、设计图样和工艺文件相关的要求要一致。
2）现场工艺管理生产现场是企业生产力诸因素的结合处，使各项管理集中体现和各项工作的落脚点，也是衡量企业素质和管理水平的一个重要标志。
现场的管理重点是工序质量控制，对人、机、物料、工艺方法、检测和环境等因素进行综合管理。
现场管理的关键是要从事后把关转到事先预防上来，从传统管理提高到全面质量管理上来。
a）凡交付生产的结构材料、工艺原料辅料以及外协外购件都必须进行检验。
b）所有工装、生产设备应经常保持精度和良好的技术状态，满足生产技术要求。
量检具与仪表坚持周期检查，保证精度合格，量值统一。
c）对加工的零部件按工艺规定应备有相应的工位器具，防止零部件在制造、运输、储存过程中发生划伤和锈腐。
d）工艺管理部门要把全面质量管理所规定的文件表格纳入工艺文件中，应使关键零件的工序卡和质量控制点上的作业指导书合并统一。
质量检验部门要加强对质量控制点工艺文件贯彻的监督和检查。
e）生产作业计划要严格按工艺流程合理安排，做到均衡生产。
f）达到安全生产的目的。
3）计算机辅助工艺管理
计算机的出现和不断发展，不仅推动了机械电子产品的设计和制造的技术革命，而且使制造企业的工艺管理逐步实现自动化。
现在计算机已在工艺规程设计、材料定额和工时定额的计算、工艺设备设计和工艺过程管理等领域获得应用，对提高工艺管理水平、质量和效率发挥了重要的作用。
企业应该有计划地逐步全面开展计算机辅助工艺管理工作。
用于工艺管理的计算机和网络的装备数量与档次、计算机辅助工艺管理采用的通用软件和专业软件的种类及档次、计算机工艺管理的广度与深度等，可以从不同侧面反映企业计算机辅助工艺管理的水平。
4）工艺人员及工人素质提高企业素质的关键和基础，是提高工艺技术及工艺管理水平。
对企业全员进行工艺培训是提高企业素质的重要手段。
企业应充分发挥工艺人员作用，妥善处理工艺人员的奖励、晋级、技术职务评定和待遇问题。
5）工艺管理成效提高工艺管理水平后，对企业的一些综合性指标：
如产品质量、劳动生产率、成本、消耗等会产生一些好的影响，有利于产品创优和企业上等级。
1.2制造企业中层管理人员绩效考核指标设计
图2中层管理人员绩效考核指标体系
（1）工作效益：
规定目标完成情况以及工作成绩如何。
（2）工作数量：
实际承担并完成的业务量，业务范围内的目标实现情况。
（3）工作质量：
考虑工作的质量，与期望值比较，工作过程、结果的符合程度（准确性、反复率等）。
（4）工作效率：
考虑工作的速度，完成工作的迅速性、时效性，有浪费时间或拖拉现象。
5）全局观念：
团队合作精神，立足全局，从整体出发考虑处理问题情况
（6）以身作则：
表率作用如何，严格要求自己与否，遵守制度纪律情况。
（7）工作态度：
工作自觉性、积极性；对工作的投入程度，进取精神、勤奋程度、责任心等。
（8）品德言行：
是否做到品行简洁、言行诚信，是否具有职业道德。
（9）判断力：
预见性及决策准确性，对是非及事物本质关键、发展趋势的把握程度。
（10）计划性：
工作事前计划程度，对工作（内容、时间、数量、程序）安排分配的合理性、必要性。
（11）管理统率：
把握部下性格、才干，指导、教育下属，统一组织行动的能力及用人能力。
（12）协调沟通：
与各方面关系协调，化解矛盾，说服他人，与人打交道的能力。
（13）应变力：
针对客观变化，采取措施（行动）的主动性、有效性及工作中对上级的依赖程度。
（14）改善创新：
问题意识强否，为有效工作在改进工作方面的主动性及效果。
（15）执行力：
对上级指示、决议、计划的执行程度，及执行中对下级检查追踪程度。
（16）人才培养：
对人才的重视程度及储备人员的培养情况。
2、选择或建立评价数学模型
2.1基于AHP的矩阵判定法
层次分析法是由美国运筹学家、匹兹堡大学教授T.L.Saaty在20世纪70年代初提出的。
AHP法是对定性问题进行定量分析的一种实用有效的多准则决策方法。
其特点是把复杂问题中的各种因素通过划分为相互联系的有序层次，并使之条理化。
层次分析法是对人们主观判断做形式的表达、处理与客观描述，通过判断矩阵计算出相对权重后，要进行判断矩阵的一致性检验，克服两两相比的不足。
利用AHP对工艺管理水平评价指标体系进行指标权重设定的步骤如下：
Step1：
选择对应的指标体系。
Step2：
确立思维判断定量化的标度。
在两个因素互相比较时，需要有定量
6
的标度，在此选用1~9标度和1~1.5标度，但大量的实践表明1~9标度还存在
着很大的缺陷，含义如表1所示，其中不重要可以取其倒数。
表1标度表
1~9标度
6
1~1.5标度
含义
1
1.50
两因素具有相同重要性
3
1.5
一个因素比另一个因素稍微重要
5
1.5
一个因素比另一个因素明显重要
7
1.5
一个因素比另一个因素强烈重要
9
1.5
一个因素比另一个因素极端重要
2、4、6、8
两相邻因素判断的中值
Step3：
构造判断矩阵。
运用两两比较方法，对各相关元素进行两两比较评
分，根据中间层的若干指标，可得到若干两两比较判断矩阵。
a）取矩阵A的最大特征值max，max＝1AWi；
niwi
（maxn）
C.I.
b）算一致性指标C.I.，n1；
C.R.C.I.
c）算随机一致性指标C.R.，R.I.，R.I.为平均一致性指标；
C.R.C.I.0.1
d）随机一致性指标R.I.时，判断矩阵认为是可以接受的，否则转到Step5。
表3平均随机一致性指标
阶数
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
R.I.
0.52
0.89
1.12
1.26
1.36
1.41
1.46
1.49
1.52
1.54
1.56
1.58
1.59
Step5：
进行判断矩阵校正。
当判断矩阵出现不一致时，说明专家的意见分歧较大，需要对判断矩阵加以校正。
校正的方法：
一是主观法，即通过专家智慧集中，靠经验凭感觉进行校正；另一类是客观法，即采用定量诊断法，首先确诊出判断矩阵的主要毛病所在，然后再由专家们研究适当修改比例，通过Step4进
行计算并验证。
Step6：
绝对权重的计算及检验。
绝对权重是指各指标相对于总目标层的权重。
在分层获得了同层各要素之间的相对重要程度后，就可以自上而下地计算各级要素关于总体的综合权重。
设c级有m个要素c1，c2，⋯，cm,其对总值的重要度为1，2，⋯.，m；它的下级有n个要素p1，p2，⋯，pn，pi关于cj相对重要度为ij，则p级的要素pi的综合重要度为：
Wijij
j
2.2专家模糊评价法
专家模糊综合评判法，将定性与定量相结合的有效方法，在确定因素集、评语集后，建立因素集和评语集的模糊映射关系，将自然语言的评语转化成隶属度表示的定量化评价值。
专家模糊评价法具有如下优点：
实现定性和定量方法的有效结合；
解决了判断的模糊性和不确定性问题；评价结果包含的信息量丰富。
专家模糊评价法具有以下不足：
不能解决评价指标间相关造成的评价信息重复问题；各指标权重的确定带有主观性；隶属函数的确定有一定困难，实用性不强。
模糊打分法操作步骤：
Step1：
建立评价指标集。
以图1中的评价指标体系为例，第一层的指标集
UB2{uC4,uC5,uC6,uC7,uC8,uC9,uC10,uC11,uC12}，UB3{uC13,uC14,uC15,uC16}，
Step2：
建立模糊评价语集Vv1,v2,,vm。
这里设定
UB4{uC17,uC18,uC19}，
UB5
{uC20,
uC21,uC22,
uC23}
V1v,2v,3v,4v,={十5v分重要，重要
般，不重要，很不重要}
Step3：
设立评价语量化尺度。
量化尺度的设置可依具体需求而定，这里将
其设为c=（c1,c2,c3,c4,c5）=（1，0.8，0.6，0.35，0.1）
其中：
1in,1jm，rij表示第i项指标在第j个评价语中获得的专家比重，ui对应某指标集中的第i项指标，vj对应评价语集中的第j项评价语。
通过组织专家对评估对象选择评价体系模型各指标集（UA,UB1,UB2,UB3,UB4）
分别进行重要性模糊评价，获得对应的模糊评价矩阵集（RA,RB1,RB2,RB3,RB4）
以UA为例，可得：
rA31
rA41
Step5：
计算各指标集内各项指标的相对权重，可得到对应于指标集
B1B2B3
（UA,UB1,UB2,UB3,UB4）的相对权重集（A,B1,B2,B3,B4），其中为相对权重向
量。
以A为例说明其计算方式：
（A1,A2,A3,A4）
Step6：
计算各指标的综合权重。
根据评价指标体系中的指标层次从上至下计
算各项指标的综合权重：
对于选择评价体系中目标层A的权重默认为1，对于维度层B及指标层C的指标综合计算方式如下：
指标综合权重=父节点指标综合权重×指标相对权重
3、分析评价结果
3.1专家对权重确定的影响分析在对评价体系进行权重设定时，无论采用层次分析法还是采用模糊评价方法都将由专家设定完成，为了尽可能消除不同专家间的偏好差异及专家本身的不确定性因素，可以在健全专家信息管理基础上为每一位专家设定一项权重系数，即对第k位专家的权重系数记为k，且k[0,1]
利用层次分析法进行权重设置时，保证每位专家的权重设置满足一致性检验通过的条件下，先得到每位专家在同一判断矩阵下各指标的相对权重，再通过加
权平均的方式整合得到多为专家的相对权重设置结果。
3.2标值获取及量化方案
测评指标由定性及定量构成，搜集、整理及获取标值源就成了工艺管理水平评估及优选的关键。
标值源主要有：
一是历史绩效数据直接提取；二是工艺管理水平考察信息抽取；三是网络专家模糊综合测评。
其中前两种途径主要针对定量指标，第三种则针对定性指标。
在工艺管理水平评估体系中，各评价指标的意义彼此不同，按指标对评估总目标的贡献作用特征分为正指标、负指标和适度指标。
由于各类指标及其之间不具有可比性，需依据不同类型指标值进行统一的无量纲化处理，在此选用非线性无量纲模糊算法进行指标量化。
主要包括一下三种形式：
1）
正指标：
是指对总目标的贡献率呈正相关的指标，其量化公式如下：
2）
负指标：
指对总目标的贡献率呈负相关的指标，其量化公式如下：
3）适度指标：
指对总目标的贡献率呈适度相关的指标，其量化公式如下：
xjminx
jmod，
0，xjxjmax或xjxjmin
式中：
Rjx：
第j项评价指标无量纲处理后的评价值；
xjmax：
对第j项评价指标评价时，采用评分制中的最大值；
xjmod：
第j项评价指标的最适度值；
xjmin：
对第j项评价指标评价时，采用评分制中的最小值。
3.3综合评价经过专家对各评估指标权重的评分及评估指标值的处理，便可以得到各工艺管理水平的最终综合评估得分，以此作为企业进行工艺管理水平管理的依据。
指标的原始信息记为s1，s2，⋯，sn，经无量纲处理后的信息记为s1'，s2'，⋯，sn'；各指标的绝对权重记为1，2，⋯，m；将各指标的处理值与其在评估体系中的绝对权重相乘，即可得到工艺管理水平评估得最终评估得分TS。
TSs1,s2,...,sn1,2,...,n（4）
六、实验数据
图1评价指标体系
表1指标A下的判断矩阵
相对节点A
B1
B2
B3
B4
B1
B2
B3
B4
相对权重
一致性检验
C.R.=？
<0.1
表2指标B1下的判断矩阵
相对节点B1
C1
C2
C3
C4
C1
C2
C3
C4
相对权重
一致性检验
C.R.=？
<0.1
表3指标B2下的判断矩阵
相对节点B2
C5
C6
C7
C8
C9
C5
C6
C7
C8
C9
相对权重
一致性检验
C.R.=？
<0.1
表4指标B3下的判断矩阵
相对节点B3
C10
C11
C12
C13
C10
C11
C12
C13
相对权重
一致性检验
C.R.=？
<0.1
表5指标B4下的判断矩阵
相对节点B4
C14
C15
C16
C17
C14
C15
C16
C17
相对权重
一致性检验
C.R.=？
<0.1
表6评估优选结果表
B1
B2
B3
B4
综合评分
评估对象1
评估对象2
评估对象3
优选结果
七、实验结果分析
1、根据实验结果，综合分析评价对象的优劣。
2、通过该实验了解建立评价指标体系的原则，分析影响评价指标的因素。
3、了解评价体系的数学模型及评价方法，并且可以根据自己的想法，建立新的综合评价数学模型。
4、对评价数据进行整理，分析评价结果，通过不同实验数据的比较，验证指标体系和数据模型的有效性、科学性和正确性。
xj，xjminxjxjmod
j2jminjjmod
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