李 麗

(河南職業(yè)技術學院 汽車工程系, 鄭州 450046)

三角模糊層次分析法在高校實驗室評估中的應用

李 麗

(河南職業(yè)技術學院 汽車工程系, 鄭州 450046)

實驗室評估是高校實驗室建設與管理的一項重要工作，對提升實驗室建設水平具有重要作用。針對目前高校實驗室評估工作的現(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驗室進行評估。根據(jù)高校實驗室的發(fā)展目標和評估標準，建立了高校實驗室的2級評估指標體系，共包括7項1級指標與35項2級指標。介紹了三角模糊數(shù)的定義與運算法則等相關基本理論。給出了基于三角模糊層次分析法的實驗室評估步驟，并詳細論述了指標權重矩陣的確定方法。最后，通過應用實例對該方法進行了驗證。結果表明，三角模糊層次分析法在高校實驗室評估中具有較好的可行性和實用性。

實驗室評估； 三角模糊數(shù)； 模糊層次分析法； 指標體系

0 引 言

實驗室是高校培養(yǎng)學生實踐動手能力和創(chuàng)新精神的重要場所，是加強學生素質教育的重要基地。為了適應高校優(yōu)化育人環(huán)境、提高教學質量的要求，促進實驗室的建設與發(fā)展，有必要采用科學的評價方法對實驗室進行客觀的評價。實驗室評估是實驗室建設與管理的一項重要工作，對于優(yōu)化資源配置、提升實驗室建設水平具有重要作用，因此實驗室評估工作越來越引起相關教育管理部門、學校職能單位以及廣大實驗室工作者的重視[1-8]。

目前，實驗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，仍然存在進一步改進和提高的空間。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合起來，以三角模糊數(shù)代替常規(guī)層次分析法中的標度，對評價對象采用自然語言進行單因素模糊評價，對多層次評價指標的權重采用模糊層次分析法進行判斷[9]。該方法已經在企業(yè)知識管理水平評價[9]、風險量化[10]、設計方案評價[11]等問題中進行了應用，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驗室進行評估，以進一步提高評估結果的科學合理性。

1 實驗室評估指標體系

根據(jù)教育部制定的《高等學?；A課教學實驗室評估辦法和標準》、《高等學校專業(yè)實驗室評估標準(試行)》等文件，并結合各高校多年來在實驗室評估工作中的經驗[12-13]，本文設計了高校實驗室的評估指標體系(見表1)。該指標體系共分2級，第1級指標包括7項：體制與管理、儀器設備、實驗任務、實驗隊伍、環(huán)境與安全、規(guī)章制度、特色與創(chuàng)新。每個1級指標又包括若干個2級指標，共計35個。

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)能夠將模糊的不確定語言變量轉換為確定的數(shù)值，在相關的評價方法中可以很好的解決評價對象性能無法準確量化，而只能用自然語言進行模糊評價的問題。三角模糊數(shù)定義如下[14]：

(1)

2.2 三角模糊數(shù)的運算法則

表1 實驗室評估指標體系

1級指標2級指標體制與管理X1管理體制X11管理機構X12管理手段X13建設規(guī)劃X14保障機制X15儀器設備X2儀器設備配置與管理X21低值耐用品管理X22貴重儀器設備管理X23儀器設備維修與完好率X24儀器設備更新X25儀器設備使用率X26實驗任務X3實驗教學任務X31實驗考試和考核X32實驗項目管理X33實驗教材建設與選用X34實驗開出率X35實驗報告X36實驗研究與成果X37科研任務與社會服務X38實驗隊伍X4教學師資X41隊伍結構及合理性X42職責分工X43人員培訓X44人員聘任與考核X45環(huán)境與安全X5學生實驗用房X51設施與環(huán)境X52環(huán)境保護X53安全措施X54規(guī)章制度X6儀器設備管理制度X61安全與環(huán)保制度X62學生實驗守則X63工作檔案管理制度X64特色與創(chuàng)新X7實驗室特色X71實驗教學改革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體系。模糊綜合評價的第1步就是建立多層次評估指標體系，列出影響評估對象的相關因素。高校實驗室的評估指標體系由7個1級指標和35個2級指標構成(見表1)。

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

表2 評價集合及對應的三角模糊數(shù)

(3) 對1級指標X1中的2級指標X1i分別進行單因素評價，得到X12級指標的三角模糊數(shù)評價結果矩陣G1。

(4) 確定X1的2級指標權重矩陣。在模糊綜合評價中，指標權重是非常重要的。采用模糊一致

判斷矩陣法確定評價指標的權重，能夠在最大程度上消除主觀因素的影響[4]。

① 構造兩評價指標X1k和X1v相對重要程度的標度表示方法，如表3所示。

表3 評價指標相對重要程度的標度

② 利用表3，將X1的2級指標兩兩比較，得到2級指標的模糊互補判斷矩陣P1。

③ 運用文獻[15]中的數(shù)學變換方法，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級指標權重矩陣。

(5) 將X12級指標的評價結果矩陣與權重矩陣進行模糊運算，得到1級指標X1的評價結果三角模糊數(shù)

(3)

式中，符號⊕和?分別表示模糊數(shù)運算的加法和乘法。

(6) 按照上述步驟，計算得到全部1級指標的評價結果三角模糊數(shù)，構成矩陣

(4)

(7) 利用步驟(4)的方法，確定1級指標權重矩陣

(5)

(8) 將1級指標評價結果矩陣R與權重矩陣W進行模糊運算，得到綜合評價結果三角模糊數(shù)

(6)

若有多個專家參與評估，則需要將所有專家的評價結果求算術平均數(shù)[16]。

4 應用實例

為了更好的提升實驗室建設水平，某高校實驗室管理處組織了3位專家(Exp1～3)對該校的4個工科實驗室(Lab1～4)進行評估。在評估過程中，建立了多層次的高校實驗室評估指標體系(見表1)和專家評價語言集合(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X1的5個2級指標分別進行單因素評價，得到的三角模糊數(shù)評價矩陣如下：

(3) 將X1的2級指標評價矩陣與權重矩陣進行模糊運算，得到X1的三角模糊數(shù)評價結果如下：

(4) 按照上述步驟，計算得到全部1級指標的三角模糊數(shù)評價結果如下：

(5) 利用2級指標權重的確定方法，得到1級指標的權重矩陣如下：

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級指標給出的權重。

(6) 將上述步驟(3)與步驟(4)所得的全部1級指標的三角模糊數(shù)評價結果，組成新的矩陣，再與1級指標權重矩陣進行模糊運算，得到綜合評價結果。

(7) 對綜合評價結果進行去模糊值處理，可得：

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

根據(jù)以上結果及最大隸屬度原則可知，4個實驗室的評估等級分別為：Lab1(良)、Lab2(中)、Lab3(良)、Lab4(中)，且排序為：Lab3>Lab1>Lab2>Lab4。結果表明，實驗室Lab3的建設與管理情況要強于其他實驗室。體現(xiàn)在它的儀器設備管理較好，實驗隊伍實力較強，規(guī)章制度完善，特色鮮明，創(chuàng)新成果顯著等方面，與實際情況相符。而實驗室Lab2和Lab4則需要在實驗任務、環(huán)境與安全、規(guī)則制度等方面進一步改進與提高。

5 結 語

高校實驗室評估是實驗室管理中的一項重要工作。本文建立了實驗室評估的二級指標體系，并采用三角模糊層次分析法對高校實驗室進行評估，該方法將三角模糊數(shù)理論與模糊層次分析法結合起來，使評估結果更加科學、合理與準確，并且易于通過計算機編程實現(xiàn)，具有較好實用性。通過實例應用，評估結果與

實際情況相符，證明了三角模糊層次分析法在高校實驗室評估中的可行性和實用性。

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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

河南省高等學校重點科研項目(16A413015)；河南職業(yè)技術學院科研基金資助(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)字化設計的研究。

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

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A

1006-7167(2017)03-0255-05