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基于線性約束規(guī)劃的實習中心人力資源優(yōu)化設(shè)計的研究
基于線性約束規(guī)劃的實習中心人力資源優(yōu)化設(shè)計的研究
隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,對于高新技術(shù)人才的需求量也越來越大,各個高校不斷擴招,學(xué)生人數(shù)不斷增加。因此,各高校在師資、設(shè)備、儀器等所謂的軟、硬件方面都加大了投入。但投入的資源是有限的,如何通過合理、有效的資源配置,使有限的資源發(fā)揮最大的功效,更好地為教學(xué)活動服務(wù),成為目前需要解決的一個迫切的問題。
1 研究內(nèi)容
金工實習中心的學(xué)生實習是大學(xué)高等教育的一個重要組成部分,學(xué)生實習需要投入大量的教師資源和設(shè)備資源。隨著實習學(xué)生人數(shù)的不斷增加,實習教育資源也要增加投入。但如何才能既滿足當前學(xué)生實習的需要,又使得投入最少,這正是本文所研究的,在滿足當前學(xué)生實習需要的前提下,使得投入資源量最本文由論文聯(lián)盟http://收集整理少。
2 模型的提出
為完成學(xué)生的實習任務(wù),金工實習各實習工種內(nèi)需配置各種資源,主要包括人力資源(實習教師)、物力資源(機床設(shè)備)。而每一名實習教師需要配制一定的機床設(shè)備,而每一臺設(shè)備所能容納的實習學(xué)生數(shù)也是相對固定的,而作為人力資源的實習教師是核心資源,其他的資源消耗或使用都將圍繞人力資源的運用而配置。因此,一定意義上講,實現(xiàn)實習教師的優(yōu)化配置,實習教師所配置的機床設(shè)備數(shù)也就確定下來,金工實習中心所能容納的實習學(xué)生數(shù)也就確定下來。
對于資源優(yōu)化配置,目前有許多種方法,而線性規(guī)劃是目前應(yīng)用最為廣泛的一種系統(tǒng)優(yōu)化的方法。要建立線性規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型[1-3],首先做出假設(shè):金工實習中心實習過程中共經(jīng)歷m個工種,各個工種內(nèi)配置的實習教師人數(shù)為x1,x2…xm,各個工種所配備機床設(shè)備數(shù)為y1,y2…ym;實習教師人數(shù)與機床設(shè)備數(shù)存在一定的線性關(guān)系,在這里用yi=dixi+ei來表示;每名實習教師投入成本為a1,a2…am,每臺機床設(shè)備所需投入成本為b1,b2…bm,每臺機床設(shè)備可容納實習學(xué)生人數(shù)為c1,c2…cm,即z=c1y1+c2y2+…+cmym,所投入的相關(guān)總成本為p=a1x1+b1d1x1+b2d2x2+a2x2+e1+e2+…+amxm+bmdmxm+em,將p作為目標函數(shù),求其最大值;金工實習中心全年的實習學(xué)生總數(shù)為q,q≤z成為約束條件之一。WwW.11665.coM
另外,由于單位機床設(shè)備、工位所能容納的實習學(xué)生人數(shù)是確定的,而每名實習教師所能負責的機床設(shè)備數(shù)是不確定的,與各工種實習教師數(shù)有關(guān),因此,各個工種容納的實習學(xué)生人數(shù)也是不確定的?紤]到x1,x2…xm的實際意義,要求x1,x2…xm≥0,并且為整數(shù)。
綜合以上條件構(gòu)成如下線性規(guī)劃:
目標函數(shù):q≤c1d1x1+e1+c2d2x2+e2+…+cmdmxm+em
約束條件為:
3 模型的求解
3.1 金工實習中心數(shù)據(jù)
在這里,以2008—2009
學(xué)年的實習學(xué)生為例。2008—
2009學(xué)年,金工實習中心共接納13個機械類專業(yè)班級,91個非機類專業(yè)班級,分為機械類2批,非機類11批,共13批,平均每班35人,約3640人參加實習。
南京工業(yè)大學(xué)金工實習中心是南京工業(yè)大學(xué)內(nèi)為學(xué)生提供實習培訓(xùn)的部門。學(xué)生參加金工實習,需經(jīng)歷車工、鉗工、鑄工、焊工、普銑磨、數(shù)控銑、數(shù)控車、線切割等8個工種的實習。其工種的基本數(shù)據(jù)情況如表1所示。
實習時間由于所實習學(xué)生的專業(yè)不同而有所區(qū)別。金工實習中心原來機械類學(xué)生實習時間較長,為4周;非機械類學(xué)生實習時間較短,為3周。在這里,以第2批機械類學(xué)生(控制0701-0703、熱能0701-0703共6個班,人數(shù)為180人)作為研究對象來分析,不失一般性。
3.2 金工實習中心原資源配置
南京工業(yè)大學(xué)金工實習中心現(xiàn)有金工實習教師21人,分布于車工、鉗工、鑄工、焊工等8個實習工種,由各工種實習教師及機床設(shè)備所確定的原各工種可同時容納實習學(xué)生最大數(shù)見表2,具體在各工種實際分配人數(shù)見表3。比較表2、表3,發(fā)現(xiàn)車工、鉗工、數(shù)控銑、普銑磨工種的學(xué)生實際人數(shù)均超過可容納的實習人數(shù),車工、鉗工尤其明顯,從而形成實習人數(shù)的超標;而鑄工、焊工的學(xué)生實際人數(shù)均遠小于實際學(xué)生數(shù),造成資源的浪費。從實際實習情況看,這樣的實習安排,對于鑄工、焊工,白白浪費了人力資源和物力資源,對于車工、鉗工、卻超過工種的承受能力,需要實習教師加班,增加了實習教師的工作量,降低了實習教學(xué)的質(zhì)量,也增加了實習成本。
3.3 金工實習中人力資源優(yōu)化配置
由于在金工實習過程中,各工種實習都是并行同時進行,在多年的金工實習教學(xué)過程中,發(fā)現(xiàn)把實習工種分成4組進行金工實習教學(xué),這樣能夠最大限度地發(fā)揮各實習資源的潛能,提高實習教學(xué)的效率。因此,把這8個實習工種通過比較、組合,暫時分成4組,相當于4個大“工種”。比較、組合的依據(jù)是各工種機床設(shè)備所能承擔的實習學(xué)生數(shù)。當然,這只是暫時的,經(jīng)過比較、組合,使最終的4組實習學(xué)生數(shù)基本相等。最終,分別定義這4個大“工種”為工種1(車工、普銑磨)、工種2(鉗工)、工種3(鑄工、焊工)、工種4(數(shù)控車、數(shù)控銑、線切割)。
上述線性規(guī)劃的約束條件為金工實習中心所有實習教師的數(shù)量為q,即x1+x2+…+xm=q,各個工種實習教師所指導(dǎo)學(xué)生最大數(shù)不能超過各個工種機床設(shè)備及工位所容納學(xué)生最大數(shù),各工種配置的實習教師人數(shù)必須是整數(shù)。確定了目標函數(shù)和約束條件,一個線性規(guī)劃就構(gòu)造完成了,該線性規(guī)劃為工種內(nèi)實習教師分配的一個數(shù)學(xué)模型,求解這個線性模型,可以得到為實現(xiàn)實習中心可容納實習學(xué)生數(shù)最大,各個工種需要分配的金工實習教師數(shù)量。
1)工種資源(實習教師)優(yōu)化。在構(gòu)造金工實習中心實習流程模型后,接下來需要使用線性規(guī)劃,對金工實習中心實習教師在各工種之間進行優(yōu)化配置。優(yōu)化的結(jié)果是獲得每個工種所配置的實習教師數(shù),如得出的數(shù)值不是整數(shù),則通過鄰域整點搜索法,比較目標函數(shù)的值,最終獲得一組整數(shù)解,這就是各工種的實習教師數(shù)優(yōu)化配置結(jié)果。各工種的實習教師數(shù)確定以后,各工種所能容納的實習學(xué)生數(shù)也就確定了下來,整個金工實習中心最大能容納實習學(xué)生數(shù)也就確定下來。各工種的約束條件是充分考慮金工實習中心各實習教師的教學(xué)能力、實習任務(wù)的均衡及其他因素而定的。表4是實習教師優(yōu)化配置的線性規(guī)劃表。金工實習中心實習教師優(yōu)化后的數(shù)據(jù)如表5所示。
比較表2、表5,南京工業(yè)大學(xué)金工實習中心通過線性規(guī)劃合理配置教師資源后,每批最多可同時容納學(xué)生數(shù)如表6所示。由此可知,金工實習中心2008—2009學(xué)年實際可容納實習學(xué)生人數(shù)如表7所示。
2)規(guī)劃前后比較。通過前面的論述,比較表5、表6、表7,發(fā)現(xiàn)在對金工實習中心的人力資源(實習教師)進行優(yōu)化配置前后,實習中心每批所能容納的實習學(xué)生最大數(shù)發(fā)生很大的變化,比較結(jié)果見表8。
對金工實習中心的實習教師、實習時間等資源通過線性規(guī)劃進行優(yōu)化配置后,實習中心可同時容納的最大實習學(xué)生數(shù)由160人變?yōu)?84人,同比增加24人。在2008—2009學(xué)年全年時間里,在原來的資源配置情況下,只能承擔2080人參加實習,經(jīng)過線性規(guī)劃,優(yōu)化配置資源后,使可容納的最大實習學(xué)生數(shù)增加到2392人,同比增加312人(15%)。
4 結(jié)束語
本文將理論和實際結(jié)合起來,將學(xué)生參加金工實習的過程比作企業(yè)生產(chǎn)線加工制造產(chǎn)品的過程,通過建立金工實習中心實習流程模型和線性規(guī)劃算法模型,分別用線性規(guī)劃求解法中的單純形法、分枝定界法和鄰域整點搜索法算法求解,對人力資源(實習教師)在各工種之間作了優(yōu)化配置,并取得比較好的效果。但是,由于單位物料消耗成本、單位人工成本、單位機會成本及各種成本未作考慮,其數(shù)值將不可避免地產(chǎn)生偏差,這也將會影響到線性規(guī)劃求解的準確性。
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