孔慶書，王 震

(河北科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北石家莊 050018)

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基于SLP理論的高校大學(xué)科技園選址研究

孔慶書，王 震

(河北科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北石家莊 050018)

為了實(shí)現(xiàn)大學(xué)科技園規(guī)劃選址決策的科學(xué)化，基于大學(xué)管理視角，突破現(xiàn)有大學(xué)科技園規(guī)劃選址多從建筑學(xué)角度考慮范疇，運(yùn)用工業(yè)工程中的SLP理論,從理論及實(shí)證方面對大學(xué)科技園的選址問題進(jìn)行了研究，對大學(xué)科技園與校園內(nèi)各功能分區(qū)間的相關(guān)性進(jìn)行分析,規(guī)劃出擬建設(shè)大學(xué)科技園的備選區(qū)域，基于P-中值算法的離散點(diǎn)靜態(tài)模型，分析得出大學(xué)科技園選址的規(guī)劃方案。

管理工程其他學(xué)科；大學(xué)科技園；規(guī)劃；選址；P-中值模型；SLP理論

大學(xué)科技園是以大學(xué)為依托，將大學(xué)的綜合資源優(yōu)勢與社會(huì)其他資源優(yōu)勢相結(jié)合，為大學(xué)科技成果轉(zhuǎn)化、創(chuàng)新人才培養(yǎng)、高新技術(shù)企業(yè)孵化、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合等提供技術(shù)支撐的平臺(tái)或服務(wù)的機(jī)構(gòu)[1]。對大學(xué)科技園的研究最早出現(xiàn)于美國斯坦福大學(xué)，即在斯坦福大學(xué)校園周邊建設(shè)高科技園區(qū)，促進(jìn)了大學(xué)與外界的合作[2]。隨著科技發(fā)展及高校辦學(xué)職能的完善，20世紀(jì)80年代后期，中國大學(xué)科技園如清華大學(xué)、北京大學(xué)等大學(xué)科技園迅速成長[3]。大學(xué)科技園成為高校實(shí)施國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的重要陣地。

工業(yè)工程中的SLP理論主要對人員、物料、設(shè)備、能源和信息組成的集成系統(tǒng)進(jìn)行布局規(guī)劃，它的主旨是改善生產(chǎn)和服務(wù)系統(tǒng)，提高運(yùn)行效率、減少浪費(fèi)。該理論一般應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，隨著工業(yè)工程學(xué)科的發(fā)展，也陸續(xù)運(yùn)用到了服務(wù)及其他領(lǐng)域[4-5]。

大學(xué)科技園建設(shè)的首要問題是如何進(jìn)行選址。當(dāng)前，中國多數(shù)大學(xué)科技園的規(guī)劃選址是從建筑設(shè)計(jì)角度進(jìn)行研究,從其他領(lǐng)域視角研究較少，從校園管理角度對大學(xué)科技園選址的研究更少。傳統(tǒng)大學(xué)校園規(guī)劃布局依據(jù)建筑學(xué)原理，強(qiáng)調(diào)了各校園功能分區(qū)的相對獨(dú)立性[6]，考慮功能分區(qū)間的聯(lián)系較少，有的校園也沒有大學(xué)科技園區(qū)的預(yù)留空間，不能適應(yīng)大學(xué)發(fā)展的多樣化建設(shè)需求。

1 理論方法研究

1.1 SLP理論

SLP理論是由R·Muther提出的，該方法提出了作業(yè)單位相互關(guān)系密級(jí)表示法，使布置設(shè)計(jì)由定性階段發(fā)展到定量階段。在工業(yè)工程布局規(guī)劃的SLP理論中把產(chǎn)品P、產(chǎn)量Q、生產(chǎn)路線R、輔助服務(wù)部門S和生產(chǎn)時(shí)間安排T作為給定的基本要素作為布置設(shè)計(jì)工作的出發(fā)點(diǎn)。SLP理論通常用于傳統(tǒng)制造業(yè)中用于完善制造流程、提高生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)作效率,由于其應(yīng)用效果顯著、方法簡便合理而在制造型企業(yè)中被廣泛使用，隨著方法拓展也逐漸被推廣到服務(wù)業(yè)中,并產(chǎn)生了良好的效果,依據(jù)SLP理論的規(guī)劃方法流程圖如圖1所示。

圖1 SLP方法的流程圖Fig.1 Flowchart of SLP

1.1.1 SLP理論應(yīng)用于高校校園規(guī)劃選址

根據(jù)高校功能，大學(xué)校園內(nèi)各建筑設(shè)施按照其使用功能進(jìn)行規(guī)劃。一般高校校園布局分為教學(xué)區(qū)、行政辦公區(qū)、學(xué)生生活區(qū)、大學(xué)科技園區(qū)、教職工生活區(qū)、大學(xué)商城區(qū)及體育運(yùn)動(dòng)區(qū)等功能區(qū)[7]。高校校園分區(qū)將各個(gè)功能區(qū)合理規(guī)劃防止了各區(qū)之間相互干擾,在一定程度上保證了大學(xué)的有序發(fā)展。大學(xué)科技園的規(guī)劃選址就要科學(xué)合理的規(guī)劃大學(xué)校園各個(gè)功能區(qū)之間的相互關(guān)系，從校園空間、建筑和人流角度統(tǒng)籌規(guī)劃，讓高校校園人性化可持續(xù)發(fā)展[8]。而對于校園規(guī)劃主要考慮，1)校內(nèi)教師和學(xué)生的人流量，即校園內(nèi)人員在各功能分區(qū)之間與建筑單位之間的流動(dòng)數(shù)量；2)行走路線，即校園內(nèi)的學(xué)生和老師根據(jù)自身每天的任務(wù)和工作需求在各功能區(qū)之間的流動(dòng)路線進(jìn)行布局，主要考慮校園中的辦公、教學(xué)、生活和娛樂等各項(xiàng)支持系統(tǒng)的整體規(guī)劃；3)行走時(shí)間，指校園的規(guī)劃里面是否便捷,主要體現(xiàn)校園建筑設(shè)施之間穿梭需要的時(shí)間[9]。

運(yùn)用SLP理論進(jìn)行規(guī)劃布局時(shí),需要對系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行定性和定量的分析：首先要確定學(xué)校各區(qū)域的相互關(guān)系,經(jīng)過綜合分析得到學(xué)校區(qū)域之間的關(guān)系矩陣；然后根據(jù)關(guān)系矩陣中各區(qū)域之間相互關(guān)系的密切程度確定作業(yè)單位之間距離的遠(yuǎn)近,并通過賦值的方法進(jìn)行定量分析[10]；最后繪制出相應(yīng)的位置關(guān)系圖,并將高校的實(shí)際占地面積和位置關(guān)系結(jié)合起來,形成包含大學(xué)科技園區(qū)域的區(qū)域位置關(guān)系圖,通過進(jìn)一步的修正和調(diào)整,得到可行的規(guī)劃方案,再對方案進(jìn)行評(píng)估選優(yōu)[11]。

1.1.2 基于SLP的大學(xué)科技園與校園分區(qū)的相關(guān)性分析

SLP理論從物流強(qiáng)度和非物流強(qiáng)度2個(gè)方面分析多個(gè)區(qū)域之間的關(guān)系,并將兩者綜合,由綜合相互關(guān)系規(guī)劃各單位間在平面上的相對位置。而高校校園區(qū)域規(guī)劃主要考慮空間、建筑、人員因素的思路對其進(jìn)行分析，然后結(jié)合實(shí)際影響單位布局的修正要素對位置進(jìn)行相關(guān)調(diào)整,設(shè)計(jì)出多種可行的布置方案。R·繆瑟將SLP中的單位間相互關(guān)系密切程度分為A，E，I，O，U，X等6個(gè)值，其含義如表1所示。

表1 各相關(guān)程度評(píng)分表

在高校中設(shè)置大學(xué)科技園區(qū)后，將其與對各個(gè)功能分區(qū)的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析,利用關(guān)聯(lián)性兩兩判斷矩陣并依據(jù)SLP理論即可得到大學(xué)科技園與校園功能分區(qū)活動(dòng)關(guān)系圖。通過對各校園功能區(qū)的相互關(guān)系矩陣的賦值計(jì)算，可以得到綜合接近程度值。該值高則表示這個(gè)功能區(qū)與其他區(qū)的關(guān)系密切，也就應(yīng)該處于布置圖的中心位置；反之，就是該校園功能區(qū)處于布置圖的邊緣位置。然后即可繪制各校園功能區(qū)位置的相關(guān)圖?；谛@布局規(guī)劃管理角度的大學(xué)科技園規(guī)劃選址研究增強(qiáng)了與各分區(qū)的聯(lián)系，增強(qiáng)了校園功能的可持續(xù)發(fā)展性，也為大學(xué)科技園的可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1.2 P-中值模型的選址方法

在大學(xué)科技園的規(guī)劃選址研究中,實(shí)際可備選的位置往往都是有限的,因此采用離散點(diǎn)選址模型更為適用。大學(xué)校園里的土地現(xiàn)狀，備選方案中只有有限個(gè)元素,只需要在這有限的幾個(gè)區(qū)域中進(jìn)行分析來確定選址，可采用P-中值模型來解決此問題。P-中值模型即是在給定數(shù)量和位置要求的一組集合和一組備選建設(shè)方案位置的集合下,將事先選定P個(gè)設(shè)施建設(shè)點(diǎn)，并求得P個(gè)設(shè)施建設(shè)點(diǎn)至各個(gè)需求點(diǎn)之間的總加權(quán)成本最低問題[12-13]。運(yùn)用P-中值模型的選址前后對比圖如圖2所示。

圖2 P-中值模型選址前后對比圖Fig.2 Comparison chart of siting before and after with P-median

1.2.1 P-中值數(shù)學(xué)模型

P-中值模型可以用以下的數(shù)學(xué)語言進(jìn)行描述,數(shù)學(xué)模型描述的目標(biāo)函數(shù)如下[14]:

約束條件為

yij≤xi, i∈N, j∈M,

xj∈{0,1}, j∈M,

jij∈{0,1}, i∈N, j∈M,

其中，N為模型中所有的需求點(diǎn)，N={1,2,…,n}；

di為第i個(gè)需求點(diǎn)的需求；

M為模型中所有的備選建設(shè)點(diǎn)，M={1,2,…,m}；

cij為從i到j(luò)的單位成本；

p為可以建立設(shè)施的總數(shù)且p

1.2.2 貪婪取走式算法求解

貪婪取走式算法[15]，即采用逐步構(gòu)造最優(yōu)解的方法，在每個(gè)階段都做出一個(gè)最優(yōu)的決策，在某種標(biāo)準(zhǔn)下一旦做出決定就不能再做變動(dòng)。這種算法主要用于需要建立的園區(qū)確立的情況下的靜態(tài)選址方案，該算法的基本求解步驟如下：

1)初始化，令當(dāng)前選中備選建設(shè)候選點(diǎn)數(shù)k=m，即將所有m個(gè)候選位置都選中，按照成本最低的原則將需求點(diǎn)指派到相應(yīng)的園區(qū)建設(shè)區(qū)域；

2)若k=p，輸出k個(gè)備選建設(shè)點(diǎn)滿足用戶需求的指派結(jié)果停止；否則，轉(zhuǎn)入步驟4)，p為擬計(jì)劃建立的分部選址設(shè)施點(diǎn)數(shù)；

3)選址并從k個(gè)備選建設(shè)點(diǎn)中確定一個(gè)取走點(diǎn)，滿足：假如將它取走并將屬于它的需求用戶指派給其他最近園區(qū)備選建設(shè)點(diǎn)后，增加的費(fèi)用的增加量最??；

4)從備選點(diǎn)集合中刪除取走點(diǎn)，令k=k-1，轉(zhuǎn)入步驟2)。

2 實(shí)證分析

為充分利用高校的知識(shí)優(yōu)勢和人才優(yōu)勢，促進(jìn)高校科研成果的轉(zhuǎn)化，使高校在發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)上得到更多科技型企業(yè)的幫助，進(jìn)而能夠有效促進(jìn)高校、政府和企業(yè)新型互助模式的發(fā)展，在高校校園中規(guī)劃建設(shè)大學(xué)科技園區(qū)是非常有必要的。

2.1 基于SLP理論的高校功能區(qū)規(guī)劃布局

由于某高校校園的規(guī)劃發(fā)展已經(jīng)基本建設(shè)完成，如果需要規(guī)劃建設(shè)大學(xué)科技園的區(qū)域就必須分析大學(xué)科技園與師生活動(dòng)相關(guān)的校園功能區(qū)域的關(guān)系，分析他們之間的相關(guān)性。

2.1.1 高校校園各分區(qū)的相關(guān)性分析

通過調(diào)查，該高校校園師生活動(dòng)區(qū)域主要規(guī)劃為教學(xué)區(qū)、行政辦公區(qū)、學(xué)生生活區(qū)、大學(xué)科技園區(qū)、教職工生活區(qū)、大學(xué)商城區(qū)、體育運(yùn)動(dòng)區(qū)及其他分區(qū)。對各個(gè)功能分區(qū)的關(guān)聯(lián)性分析,筆者采取關(guān)聯(lián)性兩兩判斷矩陣來進(jìn)行,按照SLP理論的表示方法,即可得到校園功能分區(qū)活動(dòng)關(guān)系圖，如圖3所示,圖中字母含義見表1。

圖3 校園各分區(qū)活動(dòng)的關(guān)系圖Fig.3 District of campus activities diagram

某大學(xué)校園內(nèi)各功能分區(qū)的相互關(guān)系程度的確定主要由各功能分區(qū)之間的物流強(qiáng)度和非物流強(qiáng)度兩個(gè)方面決定。物流強(qiáng)度主要是指各功能區(qū)之間的人流量的大小，非物流強(qiáng)度指功能區(qū)之間共用的設(shè)施場地、應(yīng)用相同的文件資料和使用同一批教職工等因素，綜合得出大學(xué)科技園與各功能分區(qū)的相互關(guān)系圖程度。

通過對某高校內(nèi)各功能分區(qū)相互關(guān)系程度評(píng)價(jià)矩陣的賦值計(jì)算，得到綜合接近程度值，對綜合接近程度進(jìn)行排序，結(jié)果如表2所示。

表2 某高校各分區(qū)接近程度排序

綜合接近程度值高的區(qū)域與其他區(qū)域相互關(guān)系總體上是比較密切的，反之這個(gè)區(qū)域與其他區(qū)域位置關(guān)系不是特別重要。大學(xué)科技園與各分區(qū)的接近程度值可以直觀看到大學(xué)科技園不是高校建設(shè)的核心區(qū)域，通過相關(guān)性分析得出大學(xué)科技園區(qū)與教學(xué)區(qū)域、行政辦公區(qū)域和學(xué)生生活區(qū)域關(guān)系相對緊密，所以大學(xué)科技園大致應(yīng)處于大學(xué)校園內(nèi)這些核心區(qū)域的周邊。

2.1.2 高校校園內(nèi)各分區(qū)布局位置相關(guān)圖

根據(jù)高校校園內(nèi)各功能分區(qū)相互關(guān)系密級(jí)程度繪制大學(xué)科技園與校園內(nèi)各分區(qū)的位置相關(guān)圖，如圖4所示，圖中實(shí)線虛線含義見表1。

圖4 大學(xué)科技園與校園內(nèi)其他分區(qū)位置相關(guān)圖Fig.4 Location correlation diagram of university science park and other campus partition

校園內(nèi)功能分區(qū)規(guī)劃位置相關(guān)圖,為大學(xué)科技園規(guī)劃整體的布局提供了一個(gè)清晰的布局位置，在與各個(gè)功能分區(qū)位置關(guān)系確定時(shí)提供重要的參考依據(jù)。在此基礎(chǔ)上,大學(xué)科技園的規(guī)劃選址必須還要進(jìn)一步考慮其他合理相對位置關(guān)系、使用功能、空間特點(diǎn)及交通安全等因素，并結(jié)合某高校土地實(shí)際使用狀況的限制,對大學(xué)科技園規(guī)劃的位置進(jìn)行調(diào)整、歸納和修正，從而能夠得到其他與當(dāng)前大學(xué)科技園規(guī)劃布局的方案。

2.2 P-中值模型選址分析

結(jié)合某高校的實(shí)際土地狀況和校園規(guī)劃的現(xiàn)狀，根據(jù)上述大學(xué)科技園的規(guī)劃結(jié)論，可以得到擬建設(shè)大學(xué)科技園的5個(gè)備選點(diǎn)，并且在大學(xué)科技園的規(guī)劃選址中暫不考慮建筑物外形特征等因素。某高校校園中有10個(gè)與教師學(xué)生相關(guān)的需求區(qū)域，5個(gè)備選點(diǎn)與大學(xué)校園其他區(qū)域的位置關(guān)系如圖5所示。從A，B，C，D，E這5個(gè)備選點(diǎn)中選出2個(gè)作為建設(shè)大學(xué)科技園的規(guī)劃方案。各需求區(qū)域與備選點(diǎn)的人員流動(dòng)時(shí)間成本cij和需求量di，如表3所示。

圖5 擬建設(shè)大學(xué)科技園備選點(diǎn)示意圖Fig.5 Planning to build an alternative schematic point of university science park

備選地址jcij需求點(diǎn)i12345678910A10152030404560401510B20303010202515405045C40505535304050301015D5101525404550603025E20305025152030405045需求量di1016304611011090151854

本文中的擬建設(shè)大學(xué)科技園的備選區(qū)域都是在滿足大學(xué)科技園建設(shè)規(guī)模的前提下，通過人員流動(dòng)時(shí)間成本數(shù)值大小的比較，來進(jìn)行大學(xué)科技園規(guī)劃選址。初始化k=5，將需求區(qū)域指派給人員流動(dòng)時(shí)間成本最小的備選建設(shè)點(diǎn)，初始指派結(jié)果如圖6所示。

圖6 初始指派結(jié)果Fig.6 Initial assignment result

圖7 移除C點(diǎn)后指派結(jié)果Fig.7 Assignment result after deleting section C

令k=k-1，即k=4時(shí)，分別對移去備選建設(shè)點(diǎn)A,B,D,E進(jìn)行單獨(dú)分析，并對各自的人員流動(dòng)時(shí)間成本增量進(jìn)行計(jì)算，通過計(jì)算在移除備選點(diǎn)D時(shí)人員流動(dòng)時(shí)間人員流動(dòng)時(shí)間成本增加量最小，所以應(yīng)先將備選建設(shè)點(diǎn)D移除。同理計(jì)算k=3時(shí)，應(yīng)刪除備選建設(shè)點(diǎn)E。此時(shí)，k=p=2指派停止，計(jì)算結(jié)果表明，在A，B點(diǎn)為該校擬建設(shè)大學(xué)科技園區(qū)的規(guī)劃選址方案，最終選擇結(jié)果如圖8所示。

圖8 最終選址結(jié)果Fig.8 Final site selection result

3 結(jié) 語

大學(xué)科技園是高?？平探Y(jié)合的產(chǎn)物，已成為高校實(shí)施國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的重要陣地，其建設(shè)的首要問題是如何進(jìn)行選址。在滿足大學(xué)科技園建設(shè)規(guī)模的前提下，本研究從大學(xué)管理視角出發(fā)，運(yùn)用工業(yè)工程的SLP理論，從理論及實(shí)證兩方面對大學(xué)科技園的規(guī)劃選址問題進(jìn)行了研究：運(yùn)用SLP布局規(guī)劃方法，從大學(xué)校園內(nèi)各分區(qū)的功能作用出發(fā)，分析得出大學(xué)科技園區(qū)與高校各功能分區(qū)之間的相關(guān)性，找到大學(xué)科技園區(qū)與高校各功能分區(qū)之間的相對位置關(guān)系，進(jìn)而確定擬建設(shè)的大學(xué)科技園區(qū)的備選區(qū)域；運(yùn)用P-中值模型，從校園內(nèi)的人員流動(dòng)時(shí)間成本角度，對擬建設(shè)大學(xué)科技園區(qū)的備選區(qū)域進(jìn)行了研究，得出擬建設(shè)的大學(xué)科技園區(qū)的規(guī)劃方案。基于工業(yè)工程的SLP理論對大學(xué)科技園進(jìn)行規(guī)劃選址研究，可作為建筑學(xué)視角以外的另一種規(guī)劃選址研究。多角度的選址研究，使大學(xué)科技園規(guī)劃選址決策更加具有科學(xué)性。本文提出的從大學(xué)管理角度研究大學(xué)科技園規(guī)劃選址的方法，也適用于其他行業(yè)的建筑規(guī)劃選址研究。

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Research of university science-tech parks site selection based on SLP

KONG Qingshu, WANG Zhen

(School of Economics and Management, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China)

For making more scientific decision on university science-tech parks site planning, based on the management of the university, aiming at breaking through the present situation of science-tech parks site selection based on the considering of the architecture, SLP theory in industrial engineering is used to study the science-tech parks site selection problem from theoretical and empirical aspects. The SLP planning theory is used analyzed the correlation between the science-tech parks and every region in the campus, and the alternative regions for university science-tech parks is put forward. Based on P-median algorithm of the static model of discrete points, the planning scheme for science-tech parks site selection is produced.

other disciplines of management engineering; university science-tech parks； planning； site selection； P-median model； SLP theory

1008-1534(2016)04-0282-06

2016-04-22;

2016-05-16；責(zé)任編輯：張 軍

河北省軟科學(xué)課題(16456224D);石家莊市科技局軟科學(xué)課題(165790065A)

孔慶書(1960—)，女，河北辛集人，教授，主要從事區(qū)域經(jīng)濟(jì)高教管理方面的研究。

E-mail:kongqingshu@163.com

F244.9

A

10.7535/hbgykj.2016yx04003

孔慶書，王 震.基于SLP理論的高校大學(xué)科技園選址研究[J].河北工業(yè)科技,2016,33(4):282-287. KONG Qingshu, WANG Zhen.Research of university science-tech parks site selection based on SLP[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2016,33(4):282-287.