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反向工程的概念實用13篇

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反向工程的概念

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1 概述

計算機軟件反向工程主要指的是通過對某種計算機軟件產品的結構、原理以及功能進行分析研究后,制作出功能相近、但又不完全一樣的計算機軟件產品的過程。從某種程度上說,計算機軟件的反向工程,其技術的主要過程是分析計算機軟件的程序,并且在分析計算機軟件程序的過程中,使高于源代碼級別的、更抽象層次的運行程序,得以逐漸建立起來。在這個過程中,如果使用有利于逆向工程的軟件產品,有助于完善這個過程的建立。從廣義上講,通過對某種計算機軟件產品的結構、原理以及功能進行分析和研究后,制作出功能相近、但又不完全相同的產品,屬于反向工程的一個基本概念

在計算機硬件領域內,反向工程也得到了應用,微軟公司利用反向工程來開發人體力學鼠標器就是一個很典型的例子。微軟公司生產的鼠標器,其功能很簡單,只需要3個按鍵,就可以滿足用戶使用的需要。但是,如何才能讓鼠標器的手感最好,且經過長時間使用也不產生疲勞感,卻是生產廠商需要認真考慮的問題。對此,微軟公司的研究人員進行了研究,首先,他們根據人體工程學的知識,制作了幾個鼠標器模型,給使用者使用并評估,然后,根據使用者的評估意見,直接對模型進行修改,不行再次修改,這樣經過多次修改,直至修改到所有使用者都滿意為止。最后,再將修改后的鼠標器模型數據,利用反向工程軟件imageware生成cad數據。這樣,當他們生產的外觀新穎、曲線流暢的鼠標器推向市場后,由于其符合人體工程學原理,手感舒適,不易疲勞,迅速獲得了廣大用戶的認可,其產品的市場占有率得到了極大的提高。

2 計算機軟件反向工程在生產中的應用

1)了解計算機軟件產品生產廠家的實力。在購買某款計算機軟件產品前,先對該計算機軟件產品進行適當的反向分析,以確認廠家的計算機軟件產品質量是否符合我們的安全需求。例如,由于網絡安全產品的特殊性,在購買一批網絡安全主動防御產品前,為了進一步獲取該計算機軟件產品是否符合我們的安全要求,可以采用反向工程的辦法,在適當的層面上,對該計算機軟件產品進行逆向分析,以確認該計算機軟件的安全性以及技術優勢。

2)分析計算機軟件產品的功能。計算機軟件廠商在很多時候會公開自己的很多組件接口,以方便客戶根據自己的需要,開發自己使用的第三方組件。有的時候,由于計算機軟件廠商的失誤或錯誤,會導致客戶自行開發的第三方組件出現一些未知問題。這個時候,反向工程就再次發揮作用。我們可以對計算機軟件廠商的組件進行適當的反向工程分析、研究,以找到組件接口的內部邏輯流程,之后,就可以根據研究出的組件接口的內部邏輯流程,來創建更加和諧的兼容組件。

3)分析計算機軟件產品是否存在安全漏洞或設計缺陷。在計算機軟件領域內,安全是最為重要的。因此,在選擇使用某款計算機軟件產品前,需要采用反向工程的手段,對該款軟件產品進行逆向分析,來研究該計算機軟件產品是否存在安全漏洞,以及是否存在設計方面的缺陷。通過對計算機軟件安全性的逆向分析,可以使該款計算機軟件產品的安全性得到驗證。

4)對計算機軟件產品進行相似性對比。對計算機軟件產品相似性對比分析,此項應用與著作權法律相關。例如,某家規模計算機軟件廠商,通過采用逆向工程的辦法,偷偷使用了另外一家計算機軟件廠商的功能模塊。如果他的行為被這一家計算機軟件軟件廠商發現,則該計算機軟件生產廠家可以使用逆向工程,對這家軟件廠商的產品進行對比分析,來確認代碼是否存在相似性,從而判定是否侵犯其計算機軟件著作權。

篇2

但是,由于在反向程序保護區內容的教學上存在難點多、參數多、概念抽象、不易理解等問題,采用目前的教學方法,學生很難達到教學大綱的要求,同時教學效果也差強人意。鑒于此,筆者通過對往屆考試試卷的分析及對空中交通管理專業及飛行專業學生的隨機走訪,發現學生對反向程序保護區的理解及實際應用上存在著諸如概念理解不透徹、一般原理掌握不完整、基本方法應用欠妥當等問題。針對這些問題,筆者利用系統工程的基本原理,建立了反向程序保護區教學方法優選評價指標體系,依靠專家及學生打分的方法獲得每一指標的分值,利用密切法建立了教學方法優選模型。

一、指標體系的建立

通過對往屆學生的練習、考試試卷的專項統計及分析,以及對其他教師、空中交通管理專業及飛行專業學生的走訪,筆者收集到第一手資料。在對收集到的資料進行詳細的分析后,構建了反向程序保護區教學方法優選評價指標體系(見表1)。

需要說明的是表1中的屬性權重值和指標的分值采用百分制,由綜合專家及學生打分的方法獲得。

二、密切值法評價模型的建立

1.密切值法簡介

密切值法的基本原理是將所有決策方案指標值進行規范化處理后,找出方案集的最優點和最劣點,再計算出各方案與最優點、最劣點的距離,即密切值,來排序各決策方案的優劣次序,從而將多指標轉化成一個從總體上衡量其優劣的單一綜合值進行評價。

2.密切值法評價步驟

第一步:建立決策矩陣。

三、實例應用

從2008年3月至2009年12月,筆者在空中交通管理專業、飛行技術專業以及在職人員培訓等8班次上,在反向程序保護區的講授中分別設計應用了四種教學方法(記為A1、A2、A3、A4)。綜合同行及學生的打分,得到如下的原始決策矩陣:

四、結束語

選擇合適的教學方法有利于提高反向程序保護區的教學質量,有利于《目視和儀表飛行程序設計》課程的教學,更有利于提高學生專業素質及專業技能的培養。本文提出基于密切值的反向程序保護區教學方法的優選方法,克服了以往依靠專家主觀評判存在的隨意性等問題,具有客觀、合理、量化等優點。案例分析表明,該方法決策過程簡單,決策結果合理有效,可以為《目視和儀表飛行程序設計》課程其他教學內容的教學方法的選擇針提供理論及技術支持。

參考文獻:

篇3

1 引言

2007年江西省高等自學考試工程力學(一)試卷中第一大題單項選擇題的第9小題是這樣表述的:“在下列公理、法則、定理中,只適用于剛體的是()

A二力平衡公理B力的平行四邊形法則

C 剛化公理 D作用與反作用定理

此道題是原版為2005年1 月全國高等教育自學考試工程力學(一)(課程代碼02159)(以下簡稱國卷)第二大題的第1小題。原題為:在下列原理、法則、定理中,只適用于剛體的是()

A二力平衡原理B 力的平行四邊形法則

C力的可傳性原理D 作用與反作用定理

省卷的A、B、D三個選項答案與國卷相同,省卷的C選項用“剛化公理”取代了國卷的C選項的“力的可傳性原理”。國卷的標準答案是非常清楚的:C選項答案是正確的,即力的可傳性原理只適用于剛體。省卷提供的答案為“A”選項答案,即二力平衡公理只適用于剛體。孰是孰非,省卷有標準答案嗎?下面是對每一選項答案所作的分析與研究。

2 思考與分析

2.1“國卷C選項答案”[力的可傳性原理]

作用在剛體上的力,沿其作用線移到剛體內任一點,不會改變它對剛體的作用外效應(運動效應)”。

在外效應的討論中,由實踐人們有這樣的體會,以等量的力在車后B點推和在車前A點拉車效果是一樣的。如圖1a)、b)示。即力沿作用線移動,不會改變力對物體的外效應。如圖2a示的變形桿AB,沿桿的軸線受到兩個等值、反向的拉力作用,桿AB被拉長了,若把這兩個力沿作用線分別移到了桿的另一端,如圖2b示,桿AB被壓短了。這說明變形效應(內力效應)改變了。因此,力的可傳性原理只適用于剛體,而不適用于變形體。

2.2“省卷D選項答案”[作用與反作用定理]

兩物體的作用力與反作用力總是同時存在,且等值、反向、共線,分別作用在兩個相互作用的物體上。

該定理是牛頓第三定律,它概括了自然界中物體間相互作用的關系。作用與反作用定理是一座橋梁,應用作用與反作用關系,可以將機械或結構中的一個零部件的受力分析順利過渡到另一個另部件的受力分析。

因此,作用與反作用定理,不僅適用于剛體也適用變形體。

2.3“省卷B選項答案”[力的平行四邊形法則]

作用在物體上同一點的兩個力可以合成為一個合力,合力也作用在該點,合力的大小和方向由這兩個力為邊構成的平行四邊形的對角線表示。

該法則說明力的合成是符合矢量加法,它只是一種力系簡化時的矢量運算法則,是復雜力系簡化的基礎。由此可知,力的平行四邊形法則既適用于剛體也適用變形體。

以上分析表明,“作用與反作用定理”和“力的平行四邊形法則”的應用與研究的物體是剛體還是變形體無關。

2.4“省卷A選項答案”[兩力平衡公理]

作用于剛體上的二個力,使剛體保持平衡狀態的必要與充分條件是,此兩力等值、反向、共線。

兩力平衡公理是作用于剛體上最簡單的力系平衡時所必須滿足的條件。對于剛體,這個條件既必要又充分,但對非剛體(如柔索、鏈條、皮帶等等),這個條件只是必要條件而不是充分條件。如圖3、a)所示,柔性繩受兩個等值、反向、共線的拉力作用可平衡;而圖3、b)示,繩受兩個等值、反向、共線的壓力就不能平衡。

由二力平衡公理的內涵與外延說明二力平衡公理適用于剛體,也可有條件的運用到非剛體(變形體)中,如圖3a所示,而不是只適用剛體。

2.5“省卷C選項答案”[ 剛化公理]

變形體在某一力系作用下處于平衡,如將此變形體剛化成剛體,則平衡狀態保持不變。

這個公理闡明了把變形體抽象成剛體模型的條件。如柔性繩在等值、反向、共線的兩個拉力作用下處于平衡狀態(圖3a 示),此時可將柔性繩剛化成剛體(圖3c示), 而柔性繩在兩個等值、反向、共線的壓力作用下就不能平衡,這時就不能將其剛化成剛體。

剛化公理建立了剛體平衡條件和變形體平衡條件的聯系,是把剛體平衡條件應用到變形體平衡問題的依據。因此,在剛體靜力學的基礎上,考慮變形體的特性,可以進一步研究變形體的平衡問題,從而擴大了剛體靜力學的應用范圍,這在彈性靜力學和流體靜力學中有著重要意義。由剛化公理進一步表明二力平衡公理可以有條件的應用于非剛體,而不是只適用于剛體。以上分析可見,省卷C選項答案不符合該題設要求。

3 結論

由國卷、省卷該題的每一選項答案的研究分析表明,省卷作者提供的“A”選項答案:二力平衡公理只適用剛體 是錯誤的,并且該題沒有題設要求的正確答案,即此題出現了原則性的概念不清等問題。在二十一世紀的今天,對經典力學中的公理,定律以及其內涵與外延的理解還有如此嚴重的概念不清的問題的出現,作為一個力學基礎課的教育工作者,有義務用公理、定律的本身性質分析作一回應,以澄清其錯誤概念,是對教育者的啟示,更是對受教育者的負責。

參考文獻:

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二、現階段我國中小企業創新發展的戰略定位

自1912年美籍奧地利經濟學家約瑟夫·熊彼特提出“創新”(innovation)這一概念至今,已經形成了比較完整和系統的創新理論體系,并在引領世界各國經濟增長中發揮了重要的作用。在熊彼特看來,“創新”包括以下內容:(1)引入一個新產品或提供一種新的質量;(2)引進新技術,即新的生產方法;(3)開辟新的市場;(4)開拓并利用原材料新的供應來源;(5)實行一種新的企業組織形式,例如建立一種壟斷地位。由此可見,熊彼特的創新概念包含的范圍很廣,涉及技術性的創新(如產品創新與工藝創新)及非技術性的創新(如服務創新、組織管理創新或制度創新)兩大方面。

然而,目前對于創新的理解,無論是在產業界還是政府部門,甚至學術界,人們的首先反應往往就是原始創新、根本性創新。因此,基于創新的不可預測性或明顯不可管理性以及大投入、高風險性,導致了我國的企業,特別是大量的中小企業,都視創新為可望不可及的事情。而實際上,創新并不意味著一切都要從零開始,這就好比做麻婆豆腐不必從種豆子開始一樣。企業的創新能力,不僅在于能產生科研成果,更重要的是成果的轉化、產業化應用和市場開拓。所以,我們必須要突破對于創新模式的狹隘理念與誤區,拓寬視野,從一個更加廣泛的維度來思考創新的模式。

誠然,現階段條件下,對于我國廣大的中小企業來說,在技術創新的戰略定位上,總體而言無疑應當倡導、鼓勵和支持其在核心技術領域里實施創新,開發并爭取擁有自主知識產權。但與此同時,當前更要注意引導廣大中小企業關注并及時跟蹤核心技術的發展趨勢,積極地同擁有核心技術的企業建立良好的合作關系,爭取比競爭對手更快、更優惠地取得核心技術的使用權。在此基礎上,我們還應充分認識到,企業所謂的獨特的競爭優勢,它的產生往往具有形成的累積性、環境的匹配性和整體組合性,離開了企業特定的歷史因素和環境條件,往往就產生不出其特有的效果,亦即別的企業所“偷不去、買不來、拆不開、帶不走”的核心競爭力。因此,我們在強化企業的非核心技術創新的同時,還要特別提倡加強非技術方面的創新,諸如經營觀念、營銷手段、服務質量、管理模式等許多方面。國內外許多知名企業之所以成功,很多并不完全是其技術方面如何世界領先,而是在這后一方面內容的不斷創新發展,有其獨到之處。

三、現階段我國中小企業創新發展的策略選擇

1、準確的市場細分與定位

市場不敗的秘訣在于是否選準了免予競爭的領域。從西方發達國家中小企業發展的實踐看,中小企業的成功,依賴于它在特定市場領域中的科學定位,依賴于企業在市場中能否尋找到處于領先地位和免于競爭的“生存空間”。美國經營學家保羅·索爾曼曾提出,中小企業在市場競爭中取勝應尋求“生態空間”。因此,基于企業自身實際,科學的市場細分與準確定位就成為了中小企業尋找市場成長空間的重要方法。

對于我國眾多的中小企業來說,提出并運用“生存空間”的創新理念,實際上就是要在大企業涉足的邊緣地帶、企業之間相互協作的生存空間、其他企業進入之外的自然生存空間、市場夾縫生成的空白地帶、潛在的科技產品市場領域、傳統技藝與現代科技的綜合應用以及特殊資源的利用中,充分發揮自己的技術能力和專業化優勢,爭取在一些特殊產品市場和技術上成為佼佼者。

2、潛心掌握技術轉化為商品和市場的手段與方法

技術是企業盈利的手段。然而,技術本身永遠不應該是目的。追求技術的原動力是市場和競爭,但市場和競爭同時也可能成為追求技術進步的一個制約因素。企業在技術上的領先,并不一定就能夠轉化為現實的經濟利益。因此,企業懂得如何開發技術固然重要,但如何應用這些技術,并把它和市場更好的結合,同樣是一個重大挑戰。

現階段條件下,我國中小企業所面臨的創新生存與發展的威脅,從某種程度上可以說,并不是我們技術創新能力的不足,而是技術商業化能力的嚴重缺失。中國科協《全國科技工作者狀況調查報告(2003年)》所顯示的數據對此現象給予了有力的佐證:我國科研成果轉化為產品或者應用于生產的項目數,人均僅為0.78件;其中成果轉換為產品或者應用于生產的項目數為零的高達74.5%。相比之下,日本等發達國家專利和科技成果轉化率一般卻高達70%至80%。因此,對于我國廣大的中小企業而言,不僅要潛心于核心技術的研發,更要潛心于掌握把技術轉化為商品的方法,尤其

是掌握如何有效地把技術轉化為商品并推向市場的方法。這正是一個企業積累技術能力所必須經歷的過程,也是一個企業走向成功所必須遵循的發展規律。3、重點尋求“know-who”而不是“know-how”

創新活動的結果具有高度的不確定性,尤其是在研發的早期階段更是如此。目前我國廣大中小企業的創新能力現狀決定了我們的創新策略必須要實現從尋求“know-how”(技術訣竅)到尋求“know-who”(合作者)的轉變。

如果說20世紀80年代和90年代早期,競爭能力的關鍵在于縮短從開發到實際投產的時間,以求快速響應客戶的需求。那么,在技術和市場變化快速,產品壽命周期日漸縮短,研究開發項目越來越耗時耗資的今天,以至僅關注企業內部關鍵技術開發已不能再產生競爭優勢。企業的競爭力已經更加取決于有效學習、取得和運用最新知識的能力以及將發明轉變為突破性創新的能力。

日本是少數達到西方國家工業發達程度的東方國家。日本的崛起曾引起西方社會的極大震動。因為在過去的40多年中,日本恰恰在西方社會占統治地位的技術領域取得了極大的成功,并在許多領域打敗了西方的大企業。而其中的成功秘訣之一就是,在西方公司非常強調本公司自己的發明創新(know-how)的時候,日本公司則十分清楚自身的弱項,通過大量的正式與非正式手段,尋求外部的知識支持,也就是說強調“know-who”的尋找。佳能、索尼和豐田三公司就通過技術突破的外源化,從大學、供應商和海外實驗室補充專業技能等手段,競相“尋求合作者”(know-who)而妥善地解決了技術和產品創新兩方面日益增長的難題。日本企業這種通過向外部企業“借用”技術源的做法,應該成為我國企業學習的楷模。

4、戰略性運用反向工程技術

學習競爭者創新的最有效方法之一就是對“反向工程”(reverseengineering,RE)技術的戰略性運用。國外的歷史和實踐已經證明,在一定階段,通過反向工程實現企業創新能力的積累和提升是一個國家創新戰略實施過程中的一個不可逾越的階段。一項針對500多家歐洲企業所做的調查研究表明,接近50%的企業認為,通過反向工程所積累的技術知識對企業自身的創新活動極其重要。日本的豐田公司就通過非直接的技術移植,或反向工程進行原創性產品開發的做法,獲取成功。遠在20世紀30年代早期,KiichiroToyoda就確信他能復制和兼容福特、雪弗萊和克萊斯勒各家之長。他發現這種做法能迅速、有力地加強他的工程師的適應力,即使在豐田的研究和開發能力堅實地壯大了的今天依然保持著這一傳統。

目前,“反向工程”作為產品開發和技術創新的一種基本途徑,在我國已經得到了較為廣泛的應用。但“反向工程”作為一項系統工程,其往往不是單個企業就能夠獨立完成或有能力承受的。因為“反向工程”的費用通常也需要到原始開發成本的60%到70%,而且需要大約三年的時間才能夠成功。因此,為了促使企業能夠更快地通過“反向工程”的實施獲取技術創新能力的跨越式發展,相關的政府部門應當對企業集成性“反向工程”系統的開發建設從政策和資金上給予支持。在此,日本和韓國已經為我們提供了可以借鑒的成功經驗。當然,對于廣大的中小企業來說,更重要的還在于通過“反向工程”學習、消化、吸收已有的先進技術,進而研制與開發出“青出于藍勝于藍”的新產品,同時通過專利保護手段的及時采用,擺脫對于技術創新的“路徑依賴”,以最終實現“突破性創新”的真正跨越。

【參考文獻】

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[7]計紅梅:成果轉化究竟難在何處.[DB/OL]:

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一、反向物流概述

(一)反向物流的概念。反向物流的概念最早是James?R?Stock在1992年給美國物流管理協會的一份研究報告中提出的,他認為反向物流是一種包含產品退回、物料代替、物品再利用、廢棄物處理、再處理、維修與再制造等流程的物流活動。目前,廣泛采用的反向物流的定義是Rogers&Tibben-Lembke的定義。但是,該定義中以消費者為起點、以原材料為終點的觀點值得推敲。因為在實際的反向物流運作中,它可以從消費點到原材料之間的任何一點開始,同時也可以在二者之間的任何一點結束。我們用簡單的企業產品反向物流流程圖來描述反向物流的定義,見圖1。(圖1)

(二)反向物流的分類及特點。根據成因、途徑和處置方式的不同以及產業形態的差別,反向物流可以分為投訴退貨、終端使用退回、商業退回、維修退回、生產報廢與副品以及包裝等6大類別,見表1。(表1)

二、反向物流模式類型及理論基礎

(一)反向物流模式類型

1、企業自營。企業利用原有的物流設施和人員或者組建新的物流系統的,進行反向物流的自我服務活動即反向物流自營。這種物流模式可以強化企業內部的物流職能,通過成立獨立司職的物流職能部門可以提高企業物流的效率,改善物流在財務和信息處理上的效率,就一般意義上大規模的具有一定實力的企業生產制造企業來說,具有普遍意義。

2、反向物流外包。物流外包也稱為第三方物流、合同制物流,是由第三方物流企業介入到企業物流系統管理的一種物流實施模式。

從理論上來講,這種模式具有極大的可行性。由于大部分中小企業無力投資進行反向物流系統的建設,缺乏從事反向物流的專業知識、技術和經驗,第三方物流的專業化運作就顯得更具優勢。但是,如果企業決定實施此種物流模式,將面對將原有物流部門的人員縮減、原有物流設施重新處置等問題,同時企業還面臨著一種信任危機。

3、企業戰略聯盟。企業聯合建立的反向物流系統主要發生在諸如報廢的金屬器具、塑料制品等回收價值較高的廢舊物品中。一方面這些物品有些在回收之后經過簡單修理就可以進入二手市場,有些經過拆解之后可以作為零件重新使用,因此對于生產企業來說,廢舊物品可以作為重要的零部件或原料來源,其中蘊藏著巨大的商機;另一方面如果這些廢舊物品不經過適當處理,很可能會對環境產生巨大的破壞,特別是一些塑料橡膠制品、含有重金屬的廢舊電子產品等。要對這些廢舊物品回收處理需要較大的投資,而這往往是單個企業不愿或者不能負擔的,在這種情況下,同行業的多家企業,可能通過合資等方式,建立面向各合作企業甚至整個行業的專門從事反向物流的企業。在政府管制的條件下,建立聯合的逆向物流系統,不僅可以減輕單個企業的資金壓力,更具有專業優勢,而且可以保證該企業運作過程中的原料來源問題,容易實現規模經營。

綜合以上分析,本節總結了企業反向物流實施不同模式,并就其各自的不同優缺點進行了對比。(表2)

(二)反向物流模式決策理論基礎

1、核心競爭力理論。企業核心競爭力是資源基礎知識理論的一個分支,是由布羅哈德和哈默在1990年《企業的核心競爭力》中提出的。

從20世紀八十年代后期開始,企業把有限的資源集中于價值鏈中自己擅長的環節上,也就是培育并保持自己的核心競爭力。企業運用外包的主要原因是極少有企業擁有在所有主要和輔助業務中實現競爭能力所要求的資源和能力,通過培育極少數量的核心競爭能力,企業建立競爭優勢的可能性就增加了。此外,通過外包那些企業自身缺少能力的部分,企業可以專注于能創造價值的核心競爭力,可以尋求到企業的最大價值。也就是企業只會把業務外包給那些在執行主要和輔助業務方面具有核心競爭力的企業。所以,當企業評價自身資源和能力時,必須注意不要把那些自身能夠創造和獲取價值的部分外包出去,也不應該把那些用于緩解環境威脅或用于完成企業任務的主要和輔助業務外包出去。

2、交易費用理論。科斯在《企業的性質》中提出了交易費用的概念,以后又經過威廉姆森等新制度經濟學家在這方面的不斷研究而形成了比較成熟的關于交易費用的理論。所謂交易費用,簡單地說它是指企業用于尋找貿易伙伴、討價還價、訂立合同、執行交易、監督違約行為并對之制裁等方面的費用支出。根據交易費用理論,交易費用的大小決定了企業選擇自己生產還是市場購買的經營方式。那么,將該理論應用于企業反向物流管理上,就要比較企業物流自營成本、外包成本以及戰略聯盟三種模式下,哪種物流實施方式成本更低。

3、比較成本理論。大衛?李嘉圖的比較成本理論是國際貿易的基礎理論,它是相對于亞當?斯密絕對成本理論提出的。把李嘉圖的比較成本理論應用到物流領域也可以借鑒使用。

企業在進行反向物流模式決策時,也可以對其進行比較成本分析。企業在物流方面不存在優勢,物流成本占總成本比重不大,并且第三方物流能夠提供良好的服務,就完全可以實行外包。如果企業自身經營物流的能力與第三方物流服務能力均較強,那么可以引用“兩優取其重”原則,分析究竟是自營還是外包存在比較優勢。第三種情況是,如果企業自營物流實力較差,第三方物流提供的服務也不是十分令人滿意,企業就應該采用第三種反向物流經營模式。

三、反向物流模式傳統決策方法

(一)傳統決策方法。傳統的決策依據是企業是否有能力自營物流,企業這樣對物流方式進行決策時,物流總成本與顧客服務水平并沒被放到首位考慮,通常會導致物流外包只是企業向運輸公司購買運輸服務或向倉儲企業購買倉儲服務。這些服務都只限于一次或一系列分散的物流功能,需求是臨時性的,物流公司并沒有滲透到企業的流程中去,物流服務與企業價值鏈是松散的聯系。

(二)現代二維決策標準。這種標準的前提條件是企業物流自營還是外包服務,決策主要是基于兩個因素:物流對企業成功的影響程度和企業對物流的管理能力。圍繞企業戰略目標,尋求物流子系統自身的戰略平衡是二維決策標準的最大特點。但是,從圖2不難看出,二維決策標準有一個明顯的缺陷,沒有考慮成本的影響。一般來說,每一個特定的物流系統都包括倉庫數目、區位、規模運輸政策、存貨政策以及顧客服務水平等構成的一組決策。因此,每一個可能的物流方案都隱含著一套總成本。各項成本之間成反比例關系,在選擇和設計物流系統時,要對系統的總成本加以檢驗,最后選擇成本最小的物流系統。因此,不考慮成本的決策標準是不完全的標準。(圖2)

(三)SWOT模型與反向物流模式決策。SWOT模型是企業進行戰略選擇工具之一。SWOT分析法用在企業反向物流模式決策時,主要分析企業在采用其中某種物流經營方式時所擁有的有利與不利條件,所具有的優勢和劣勢,所處競爭環境的機會與威脅。對比哪種方式更利于企業總體戰略規劃,更能降低企業成本,提高效率,并為客戶提供更令其滿意的服務。如果說企業有能力自營反向物流,能夠在提供高質量服務的同時獲得更高的贏利率或者贏利潛力。那么,就認為這個企業的自營反向物流比外包給第三方更具有競爭優勢;否則,企業就該選擇外包方式經營反向物流。

(四)改進的物流模式決策方法。綜合以前學者研究,本文得出了改進的反向物流模式決策標準,如圖3所示。(圖3)

改進的企業反向物流模式決策標準,應該從物流在企業的戰略地位出發,在考慮外部因素和內部因素的基礎上,進行成本評價。具體實施決策程序如下:

1、考慮反向物流系統是否構成企業的核心競爭力。一般可從以下幾個方面進行判明:它們是否高度影響企業業務流程;它們是否需要相對先進的技術,采用此種技術能使公司在行業中領先;它們在短期內不能為其他企業所模仿。如果能肯定的回答,就可以斷定反向物流系統能構成企業的核心競爭力。

2、考慮各項功能是否具有戰略重要性。由于物流系統是多功能的集合,各功能的重要性和相對能力水平在系統中是不平衡的。某項功能能否具有戰略意義,關鍵就是看它的替代性,如其替代性很弱,企業就應發展好該項功能,使其保持旺盛的競爭力;反之,那就需要從企業物流能力的角度決定是自營還是外包了。

3、還要查看企業自身的反向物流能力。這里主要是指企業是否具備實施反向物流業務的各種必要的資源,如果現有的資源不足以滿足反向物流的要求,就要考慮是外包還是戰略聯盟,這主要是由反向物流系統對企業成功的重要性來決定。

4、具備了必要的物流資源并不意味著企業一定要自營物流,還要與第三方物流公司比較在滿足一定的顧客服務水平上誰的成本更低。另外,在反向物流模式決策模型的基礎上,我們還應增加對物流服務質量的考慮,成本優勢和服務優勢互為前提,即在一定的服務水平下,企業還應該評價其成本競爭力,以及在一定的成本條件下,評價其服務競爭力。

四、廢舊家電反向物流模式決策分析

(一)廢舊家電信息收集。家電企業在遵循以上反向物流模式決策實施標準和企業戰略分析的基礎上,要想做出最佳的反向物流模式決策,其關鍵是信息的收集。這些信息主要包括:

1、人力資源。每一個環節工作人員每個工作周期內用在回收及回收廢舊家電文件處理上的時間是多少;每一個環節需要配備多少員工;廢舊家電回收處理程序的人工成本是多少。

2、產品屬性。回收廢舊家電的總量和各類廢舊家電的回收量及每年回收廢舊家電價值是多少;以數量或者貨幣計算的在回收過程中損壞、清算、捐贈、重新制造、再加工處理、退貨供應商、完好品入庫的比例是多少;回收的廢舊家電中損壞或缺陷品、入庫完好品、存貨撤回、無缺陷品、在途存貨、召回產品、新產品、保證產品等各項的比例各是多少。

3、運輸。回收廢舊家電的大小及運輸方式的選擇;運輸回收廢舊家電至回收中心的頻率;由供應商運送至運營節點的回收量是多少。

4、庫存控制。每個時間單位(周、月或年)運送至回收中心的廢舊家電的總量是多少;處理回收廢舊家電的回收中心有幾個,其中哪個部門負責回收廢舊家電的處理;回收廢舊家電的倉庫逗留時間是多少(即在庫總時間除以退貨的處理量);每類廢舊家電的回收部分年周轉次數是多少。

5、其他信息。回收廢舊家電處理程序是否計算機化;回收廢舊家電是否有明顯的標示或采用條形碼系統,如果有,那么是在哪里進行標示或編碼作業的;回收廢舊家電處理程序中的單位成本是多少等。

(二)影響廢舊家電反向物流模式決策的因素分析。在各類信息搜集已經完備的前提下,家電企業反向物流模式決策,還取決于內部和外部環境的多種因素,需要根據具體的情況來決策。

1、家電企業的內部目標和外部環境條件。內部目標相對來說比較好量化,它包括成本下降空間、固定資產和其他方面投資的減少、利潤增加比例等。而外部環境條件則不好量化,它包括企業的戰略利益、企業商業機密泄露問題、企業業務流程與外包服務商流程的銜接程度、企業職工人心的穩定與對公司的忠誠度、企業對外包部分的控制力和管理能力、企業對服務商的依賴程度,等等。企業應綜合考慮以上兩種因素,尤其注意在降低成本和戰略利益之間找到均衡點,不能因為降低成本的壓力而影響到企業的戰略利益。

2、家電企業流程和結構的變化。企業反向物流模式的選擇不僅僅是財務問題,它意味著企業組織結構和流程的重大決策和調整。

3、成本方面。一般意義上,企業在進行反向物流模式決策時,考慮的成本主要包括物流系統總成本、收集成本、系統的總運輸成本、庫存維持費用、批量成本、總固定倉儲費用、總變動倉儲費用、訂單處理和信息費用、顧客服務費用。他們往往忽略擁有部分物流能力的企業由自營轉向外包時將會發生的成本,也即我們所說的轉換成本。所謂的轉換成本應該包括以下幾個方面:①監督成本:外包前,企業員工與最終客戶直接接觸;外包后,客戶信息要通過第三方,這就在企業的供應鏈中增加了兩個新的外部界面(企業/第三方,第三方/最終客戶)。如果不止一家第三方物流提供商,外部界面就更多。由于外部界面的增加,企業必須重新建立與客戶之間的信息反饋機制,監督外包反向物流的客戶服務水平,衡量客戶滿意度等;②企業制定相關計劃的成本;③協調成本;④失控與泄密成本;⑤相關信息缺失的成本。外包后可能會使對稱的信息變得不對稱,使企業對整個作業流程中的成本了解不夠全面。同時,企業和第三方之間的信息系統集成是物流外包中的重大障礙。如果在企業和第三方物流企業之間沒有良好的信息集成,是不可能達到理想的物流服務水平的,而這種集成有時需要付出高額的代價;⑥客戶文化障礙成本;⑦設施處理成本和人員分流成本;⑧企業文化障礙成本。

由于轉換成本包含如此之多的內容,而且其中的許多項都會對企業產生重大影響。因此,在選擇物流模式時,那些已經有了一定的物流基礎擁有部分物流設施和人員的企業,一定要充分考慮到選擇反向物流外包將會發生的轉換成本,并將此作為一個重要的權衡因素。

根據以上研究,家電企業在有較為全面的信息的基礎上,可以分析自己所處的外部環境、內部結構、流程變化以及外包交易類型和綜合成本來決定自己是否需要將廢舊家電的回收反向物流進行自營以外的模式。有時候,利用市場化帶來的規模經濟更有利,但有時候企業自己管理的內部化行為更有效率。

(三)廢舊家電反向物流模式選擇。經過以上分析,作為大型家電制造企業為滿足環境法律要求,并同時保證流暢高效的運營本企業的反向物流系統,就要綜合考慮企業戰略目標、成本要求、服務水平、運營效率等因素來進行反向物流模式決策。

考慮到家電企業反向物流系統特殊性、物流處理對象的特殊性,如家用電器有多個零部件組成,這種產品單位價值高;維修處理需要專業的技術,這類產品的零部件維修處理后經組裝可以像原裝產品那樣再使用,具有高額的利潤回報;同時,由于此類產品處理需要專業的設備及專業技術人員,故反向物流建設中供應商及生產商占有重要地位,涉及到企業核心技術的保密及回收網絡對其品牌的影響等等。家電回收企業應該重點考慮反向物流自營模式的選擇決策。

(作者單位:常州工學院計算機信息工程學院)

主要參考文獻:

[1]Chad W.Autr.Formalization of Reverse Logistics Programs:A Strategy for Managing Liberalized Returns[J].Industrial Marketing Management,2005.34.

[2]Rogers,D.S.&Tibben-Lembke .Going Backwards:Reverse Logistics Trends and Practices[J].Journal of Operations Management,1999.1.

[3]Keah Choon Tan.A framework of supply chain management literature[J].European Journal of Purchasing & Supply Management7,2001.

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二、股市動態30指數

本周暫不調整30指數。

三、最新評論

統計3月份兩市牛熊個股,礦業類股票最牛,核電類股票最熊。列夫?托爾斯泰說,“幸福的家庭都是一樣的,不幸的家庭各有各的不幸。”在本月漲跌股票看來,最熊的股票都是一樣的,最牛的股票各有各的上漲理由。

本月牛股中,來自礦業板塊的股票最牛,尤其是小金屬板塊。以前我們說過中國有四種金屬全球第一,分別是稀土、錫、鎢、銻,從目前政府態度來看,明顯是要限制這些我們有戰略優勢的資源的開采。3月31日,國土部公布了《關于下達2011年鎢礦銻礦和稀土礦開采總量控制指標的通知》,對今年鎢、銻、稀土三種礦產的開采總量進行了規定,開采總量指標同比分別上升了8.8%、5%和5.2%;并決定繼續暫停受理新的鎢礦、銻礦和稀土礦勘查開采登記申請直至2012年6月30日。限制開采總量的三種金屬都在我們提到的中國占全球第一的金屬行列。

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集成電路作為一種工業產品,應當受到專利法的保護。但是,人們在實踐中發現,由于集成電路本身的特性,大部分集成電路產品不能達到專利法所要求的創造性高度,所以得不到專利法的保護。于是,在一九七九年,美國眾議院議員愛德華(Edward)首次提出了以著作權法來保護集成電路的議案。但由于依照著們法將禁止以任何方式復制他人作品,這樣實施  反向工程也將成為非法,因此,這一議案在當時被議會否決。盡管如此,它對后來集成電路保護的立法仍然有著重要意義,因為它提出了以保護布圖設計的方式來保護集成電路的思想;在這基礎上,美國于1984年頒布了《半導體芯。片保護法》;世界知識產權組織曾多次召集專家會議和政府間外交會議研究集成電路保護問題,逐漸形成了以保護布圖設計方式實現對集成電路保護的一致觀點,終于在一九八九年締結了《關于保護集成電路知識產權條約》。在此期間,其他一些國家頒布的集成電路保護法都采用了這一方式。

雖然世界各國的立法均通過保護布圖設計來保護集成電路,但關于布圖設計的名稱卻各不相同。美國在它的《半導體芯片保護法,)中稱之為“掩模作品”(maskwork);在日本的《半導體集成電路布局法》中稱之為“線路布局”(cir— cuitlayout);而歐共體及其成員國在其立法中稱布圖設計為“形貌結構”(topography);世界知識產權組織在《關于集成電路知識產權條約》中將其定名為布圖設計。筆者以為,在這所有的名稱中以“布圖設計”一詞為最佳。“掩模作品”一詞取意于集成電路生產中的掩模。“掩模作品”一詞已有過時落后之嫌,而“線路布局”一詞又難免與電子線路中印刷線路版的布線、設計混淆。“形貌結構”一詞原意為地貌、地形,并非電子學術語。相比之下,還是世界知識產權組織采用的“布圖設計”一詞較為妥當。它不僅避免了其他名詞的缺陷,同時這一名詞本身已在產業界及有關學術界廣泛使用。《中國大百科全書》中亦有“布圖設計”的專門詞條‘

二、布圖設計的特征

布圖設計有著與其他客體相同的共性,同時也存在著自己所特有的個性。下面將分別加以論述。

1.集成電路布圖設計具有無形性

無形性是各種知識產權客體的基本特性,,因此也是布圖設計作為知識產權客體的必要條件。布圖設計是集成電路中所有元器件的配置方式,這種“配置方式”本身是抽象的、無形的,它沒有具體的形體,是以一種信息狀態存在于世的,不象其他有形物體占據一定空間。

布圖設計本身是無形的,但是當它附著在一定的載體上時,就可以為人所感知。前面提到布圖設計在集成電路芯片中表現為一定的圖形,這種圖形是可見的。同樣,在掩模版上布圖設計也是以圖形方式存在的。計算機輔助設計技術的發展,使得布圖設計可以數據代碼的方式存儲在磁盤或磁帶中。在計算機控制的離子注入機或者電子束曝光裝置中,布圖設計也是以一系列的代碼方式存在。人們可通過一定方式感知這些代碼信息。布圖設計是無形的,但是其載體,如掩模版、磁帶或磁盤等等卻可以是有形的。

2.布圖設計具有可復制性

通常,我們說著作權客體具有可復制性,布圖設計同樣也具有著作權客體的這一特征。當載體為掩模版時,布圖設計以圖形方式存在。這時,只需對全套掩模版加以翻拍,即可復制出全部的布圖設計。當布圖設計以磁盤或磁帶為載體時,同樣可以用通常的磁帶或磁盤拷貝方法復制布圖設計。當布圖設計被“固化”到已制成的集成電路產品之中時,復制過程相對復雜一些。復制者首先需要去除集成電路的外封裝;再去掉芯片表面的鈍化層;然后采用不同的腐蝕液逐層剝蝕芯片,并隨時拍下各層圖形的照片,經過一定處理后便可獲得這種集成電路的全部布圖設計。這種從集成電路成品著手,利用特殊技術手段了解集成電路功能、設計特點,獲得其布圖設計的方法被稱為“反向工程”。

在集成電路產業中,這種反向工程被世界各國的廠商廣泛采用。集成電路作為現代信息工業的基礎產品,已滲透到電子工業的各個領域,其通用性或兼容性對技術的發展有著非常重要的意義。因此,而反向工程為生產廠商了解其他廠商的產品狀況提供了可能。如果實施反向工程不是單純地為復制他人布圖設計以便仿制他人產品,而是通過反向工程方法了解他人品功能、參數等特性,以便設計出與之兼容的其他電路產品,或者在別人設計的基礎上加以改進,制造出更先進的集成電路,都應當認為是合理的。著作權法中有合理使用的規定,但這種反向工程的特許還不完全等同于合理使用。比如,合理使用一般只限于復制原作的一部分,而這里的反向工程則可能復制全套布圖設計。改編權是著作權的權能之一,他人未經著作權人同意而擅自修改其作品的行為是侵權行為,但這里對原布圖設計的改進則不應視為侵權。

綜之,無論何種載體,布圖設計是具有可復制性的。

3.布圖設計的表觀形式具有非任意性著作權客體的表現形式一般是沒有限制的。同一思想,作者可隨意采取各種形式來表達,因此著作權法對其表現形式的保護并不會導致對思想的壟斷。布圖設計雖然在集成電路芯片中或掩模版上以圖形的方式存在,具備著作權客體的外在特性,但是其表現形式因受諸多客觀因素的限制,卻是有限的或者非任意的。

首先,布圖設計圖形的形狀及其大小受著集成電路參數要求的限制。如果要求集成電路  具有較高的擊穿電壓,設計人在完成布圖設計時就必須將晶體管的基區圖形設計為圓形,以  克服結面曲率半徑較小處電場過于集中的影響。對于用于功率放大的集成電路,其功放管圖  形的面積必須較大,使之得以承受大電流的沖擊。

其次,布圖設計還受著生產工藝水平的限制。為了提高集成電路的集成度或者追求高頻 特性,常常需將集成電路中各元件的面積減小。這樣,布圖設計的線條寬度也相對較細。目前國。外已達到亞微米的數量級。但如果將線條設計得太細,以致工藝難度太大將會大大地降低集成電路成品率和可靠性,這是極不經濟的;同樣地,如果一味,地追求功率參數,將芯片面積增大,也會降低集成電路的成品率。

此外,布圖設計還受著一些物理定律以及材料類及其特性等多種因素的限制。比如,晶體管可能因為基區自偏壓效應而導致發射極間的電位不等。為克服基區自偏壓效應,則需在加上均壓圖形。

雖然從理論上講,突破這些限制條件的圖形也可以受到著作權的保護,但由于布圖設計的價值僅僅體現在工業生產中,所以對那些完全沒有實用價值的、由設計人自由揮灑出來的所謂“布圖設計”實施保護是沒有任何意義的。這些圖形不是真正意義上的布圖設計,稱其為一種“抽象作品”或許更為恰當。布圖設計在表現形式的有限性方面,與工業產權客體相似。

三、布圖設計權的特性

從上面的分析可知,集成電路布圖設計有其自身的特征,并同時兼備著作權客體和工業產權客體的特性。在立法保護布圖設計、規定創作人的布圖設計權時,應當考慮這一特點。

首先,布圖設計權應具備知識產權的共同特性,即專有性;時間性和地域性。布圖設計具有無形性,同一布圖設計可能同時為多數人占有或使用。為保障布圖設計創作人的利益,布圖設計權應當是一項專有權利。另一方面,布圖設計的價值畢竟是通過其工業應用才得以實現。僅就一特定的布圖設計而言,使用它的人越多,為社會創造的價值就越大。如果布圖設計權在時間上是無限的,則不利于充分發揮其對社會的作用,也不利于集成電路技術的發展。所以布圖設計權應有一定時間期限。當然,對時間期限的具體規定應當既考慮公共利益,又照顧到創作人的個人權益。只有找到二者的平衡點,才是利益分配的最佳狀態。地域性作為知識產權的共性之一,同樣為布圖設計權所具備,在世界知識產權組織的《關于集成電路的知識產權條約》第三條;第四條和第五條的內容都涉地域問題,這實際上肯定了布圖設計權的地域性。

其次,布圖設計權還具有其獨特的個性。下面將其分別與著作權和工業產權相對照,從而分析其特點。

1.布圖設計權的產生方式與著作權不同,只有在履行一定的法律程序后才能產生。集成電路作為一種工業產品,一旦投放市場將被應用于各個領域,性能優良的集成電路可能會因其商業價值引來一些不法廠商的仿冒。另一方面,由于集成電路布圖設計受到諸多因素的限  制,其表現形式是有限的,這就可能存在不同人完全獨立地設計出具有相同實質性特點的布圖設計的情況。這就是說,布圖設計具有一定的客觀自然屬性,其人身性遠不及普通著作權客體那樣強。所以法律在規定布圖設計權的產生時,必須對權利產生方式作出專門規定,否則便無法確認布圖設計在原創人和仿冒人之間,以及不同的獨立原創人之間的權利歸屬。

2.布圖設計權中的復制權,與著作權中的復制權相比,受到更多的限制。翻開各國集成電路技術的發展史,反向工程在技術的發展中有著不可取代的作用。如果照搬著作權法中關于復制權地規定,實施反向工程將被認為是侵權行為。為了電子工業和集成電路技術的發展,應當對復制權加以一定的限制,允許在一定條件下或合理范圍內實施反向工程,美國《半導體芯片保護法》第906條第一款中規定,“僅為了教學、分析或評價掩模作品中的概念或技術,或掩模作品中所采用的電路、邏輯流和圖及元件的布局而復制該掩模作品者”;或進行上述的“分析或評價,以便將這些工作的結果用于為銷售而制造的具有原創性的掩模作品之中者”均不構成侵犯掩模作品專有權。與此相反,單純地為復制布圖設計而實施反向工程仍為侵權。反向工程是對復制權的一種限制。

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從表中可以看出,預先反作用原理是針對者一定會出現的某種事件而采取的措施,這些事件對于系統是積極的或是中性。預先反作用原理更多強調的是“預先措施后抵消”。預先防范原理是針對可能發生的某種不良事件預先采取行動,以消除事件發生后所帶來的危害,更多強調的是“預先措施后消除”。而預先作用原理是針對一定要發生的事件(事件通常是積極的或中性的)采取的措施,以改變時間、工藝、流程順序提升系統的安全性、便捷性和高效性,更多強調的是“時間、動作的前移”。反向作用原理與前三個原理字面意思通常比較容易混淆,從具體含義看,內容大相徑庭,此原理是逆向思維的過程,針對當前的作用、特征、物質、功能從相反的方向去考慮,更多強調的是“相反”。

二、理想度與最終理想解辨析

在TRIZ理論的實際應用過程中,尤其是初學者容易將理想度與最終理想解混淆,雖然文字相近,但意思與內容完全不同。理想度與最終理想解的區別主要表現在以下兩個方面。一是理想度是一個比值,通過比值來判斷技術系統的狀態和改進空間,而最終理想解是一個“解”,是一種解決技術系統問題的具體方法或者是技術系統最理想的運行狀態。當然最終理想解的理想度為無窮大,即有用功能之和為無窮大,有害功能為零。二是兩者出發點和關注點不同,理想度更多的考慮當前系統,而最終理想解更多考慮的是未來系統。

三、管理矛盾、技術矛盾與物理矛盾的辨析

管理矛盾是為了避免某些現象或希望取得某些結果,需要有具體的行動去實現,但不知如何開展具體的行動。例如:希望提高產品質量、提升產品的生產效率、降低原材料成本,但不知如何實現,希望通過提高計算機性能以提高企業的工作效率、增加收入、拓寬業務面等等,這些矛盾就稱之為管理矛盾[1]。所有的人、機、組織都是相互聯系、相互作用的綜合體,管理矛盾就是子系統間產生的矛盾。

技術矛盾是如果改善系統一個元素的參數,導致系統中另―個參數惡化,如提高汽車速度的同時,汽車的安全性降低,是同一系統不同參數之間的矛盾。

物理矛盾是當對系統中某―個參數提出互為相反的要求時,就產生了物理矛盾,這是同一系統同一參數內的矛盾。物理矛盾通常表現在空間的大與小、速度的快與慢、溫度的高與低等。

從上述定義可以看出,管理矛盾是系統與系統之間的矛盾,技術矛盾是一個系統內兩個不同參數間的矛盾,物理矛盾是同一參數之間相反的需求。從管理矛盾到物理矛盾,矛盾的聚焦點越來越小,矛盾的原因也就越來越清晰,有利于解決實際技術問題。需要說明的是在TRIZ理論中通常不直接解決管理矛盾,而是將管理矛盾轉化為技術矛盾和物理矛盾來解決。通常技術矛盾表述為“如果……,那么……,但是……”,物理矛盾表述為“為了……應該……,為了……又應該……”。在技術矛盾的表述中改善的參數為“那么”后所描述的目的,惡化的參數為“但是”后所描述的結果,“如果”后所描述的是物理矛盾的需求。在技術矛盾中涉及三個參數,手段、目的和結果。常犯的錯誤是將物理矛盾的參數定義為技術矛盾中改善的或惡化的參數,一般是通過物理矛盾的“手段”,完成了系統所需要達到的“目的”,同時又產生了不良“結果”,也就是說物理矛盾導致技術矛盾的發生前置條件,物理矛盾是更深層次的矛盾。管理矛盾通常較為模糊,而技術矛盾和物理矛盾的矛盾空間、時間較為清晰。

四、產品與工具、功能對象與功能載體、工件與工具間的辨析

產品與工具、功能對象與功能載體、工件與工具是TRIZ理論中很重要的三對概念,這三對概念間支撐著三個工具的具體使用,對于初學者來說,很容易造成混淆。產品與工具是描述技術系統是否完備時所需要掌握的概念。產品是指系統加工的產物,即作用對象。工具是指系統固有的直接作用于產品的部分,即執行裝置。通常可以把產品理解為作用對象,工具理解為作用工具。例如:對機來說,產品是空氣,工具是機翼;對于電話來說,產品是空氣,工具是振動膜;對于縫紉機來說,產品是被縫制的衣料,工具是線[2]。產品與工具的主要作用是從系統的完備性出發,找出系統的作用對象和作用工具,一般兩者可以是系統或超系統具體的物質、部件、組件。

功能對象與功能載體是功能分析中的基礎概念,一個部件對另外一個部件產生作用,那么這個物體就是功能的載體。載體(A)所產生的作用改變或維持了另外一個部件(B)的參數或者狀態,那么部件(B)就稱為功能對象[3]。如鋸子切割木板,功能對象是木板,功能載體是鋸子,鋸子改變了木板的形狀、質量等參數。功能對象和功能載體是從對技術系統功能的角度出發,強調是否改變了參數的行為,通常可以是系統或超系統的組件、場等。

工件與工具是物場分析中非常重要的基礎概念,即通常圖示物場模型時所表示的S1和S2。一般情況下,在物場分析中,所有的元素都可作為工件和工具。在物場分析中,工件和工具從場的角度來說明之間通過什么類型,或者是作用程度如何的場來實現兩者的作用。如錘子釘釘子,工件是釘子,工具是錘子,兩者通過機械場實現作用。

從上述可以看出三對概念似乎沒有較大的差別,只是在不同的分析工具中使用不同的名稱。但是需要注意的是,在很多時候三對概念表達的是同一含義,尤其是工件與工具和功能對象與功能載體在物場分析、功能分析中,兩者之間可實現轉換,使人們一般將工件與工具等同于功能對象與功能載體。而在產品與工具中,有可能存在工具沒有改變產品的某一個參數,這時兩者不能夠等同。在名稱表述上,“產品與工具”、“工件與工具”中,“工具”沒有發生變化,而出現了“產品”與 “工件”兩種不同的名稱,為什么這樣區別?一般情況下,在分析完備性時一個技術系統中通常只有一個“產品”,而在物場分析中會有多個“工件”,因此采取了這樣的表述方式。

責編/劉紅偉

參考文獻:

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中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)26-0159-02

從總量來說,目前我國高等教育培養出來的工程技術類人員位居世界前列,但從質量來說,合格的工程類人才在世界的排名卻并不靠前。以環境工程為例,現實中,環境工程類崗位是典型的“越老越值錢”。一方面,我們的學校用過時的教材,過時的教育理念,過時的培養方式“培養”了一批批學生;另一方面,企事業單位由于人們對環保意識的不斷提高,社會經濟和技術的不斷發展而需要設計能力、動手能力和綜合能力俱強的復合人才。因此,導致高校教育產出(畢業學生)與社會需求(就業崗位)符合度不高。學生實踐能力薄弱、培養產出與社會需求相脫節等問題凸顯。工程專業認證是工程教育質量保障體系的重要組成部分,對于推動和提高工程教育質量具有積極作用,對于改變當下的教育產出與社會需求不符的現狀,具有突出的現實意義。

一、基于工程認證的專業體系構建的意義

1.以目標為導向,切實培養學生的實際工程能力。以工程專業認證教育理念為指引,以成果導向教育(OBE)為目標,建設具有符合學校定位的、學生的實際工程能力和創新能力與社會需求相符合的環境工程專業,明確環境工程專業人才培養目標、畢業要求及相應的課程體系,建立專業內部評價標準、相應的反饋及改進與發展方向,提高學校在環境領域及社會服務方面的教育質量信譽度,為在校學生實現對知識、能力和素質等需求提供保障,為即將畢業的學生就業并獲得職業資格提供保障[1,2]。通過與國際接軌的專業認證建設,進一步明確和細化人才培養目標,全面整合教學資源和改革課程體系,優化師資配置,提升師資工程教育素質,促進本專業的良性發展,全面提升畢業生就業的國內外競爭力。

2.從反向設計入手,緊密對接產業鏈、創新鏈需求。反過來再說企業需求,由用人單位對環境工程畢業生所具備的要求看,強調學生具有現場工作能力、設計能力、工程項目實施能力以及新產品開發與技術改造能力。但我們的傳統工程教育體系,卻是試圖以19世紀的大學教育、20世紀的課程體系來培養21世紀的工程師[3]!長期以來,工程教育由于技術上狹窄且又狹隘于技術,偏重通識基礎課程與學科基礎類課程,重視數理基礎,理論學時偏多,科學教育導向明顯強于工程教育,導致實踐操作和經驗不足,工程實踐訓練逐步邊緣化,由軟化、虛化、弱化而走向形式化。最終,工程教育淪為科學教育的附庸,背離了工程教育的應用性和實踐性的本質特征。

反觀企業需求,我們可以借助成果導向教育反向設計環境工程專業的人才培養目標、畢業要求、課程體系、實踐訓練方式、考核評價方法等一系列的專業體系建設工作。

在上述正向需求、反向設計背景下,環境工程專業必須在強化培養學生的工程能力和創新能力方面狠下功夫,因此,建設立足于學科發展、面向社會需要、體現區域特色的環境工程專業勢在必行。無論是滿足自身發展需要、提高工程專業競爭力需要還是保證和提高工程教育專業質量需要,都迫切要求對原有的環境工程專業體系進行系統的、與時俱進的、徹底的改革與實踐,以適應國內外、行業產業對環境工程人才的需求。

二、環境工程專業課程體系構建內容

1.整體設計培養計劃。對專業目標、培養方案、師資隊伍、學生發展環節以及相應的管理制度及評價指標進行整體設計,并對專業人才培養規格、教學要求、教學條件、考核方法、考核標準、質量標準等給出定性描述和量化規定。

2.改革專業的課程體系。在環境工程學科知識結構體系下,重構本專業的課程體系。依托我校化學工程專業的顯著優勢,研究本專業與給水排水、土木建筑、機械制造三個領域交叉的課程內容和配置特點,合理配置本專業的工程基礎類課程、專業基礎類課程、專業類課程、工程實踐和畢業設計(論文)等課程和教學環節以及數學與自然科學類課程、人文社會科學類通識教育課程的課程,分別形成通識、基礎、專業、實踐教學體系,滿足工程教育專業認證通用標準要求和社會對環境類工程人才的需求標準。

3.構建校企合作實驗實訓平臺。新建校內工程模擬和校外實戰訓練兩大實驗實踐平臺,以此為基礎,改革實踐教學內容、實驗項目、改變教學方法與手段。通過教學組織、教學條件、教學方法的創新與變革,從根本上滿足認證標準對學生在實踐實訓方面的教學要求,從而使學生的工程能力和創新能力有質的提高,符合以學生楦本、以教育產出為目標的成果導向教育模式。

4.建設新型師資隊伍。專業教師大部分直接從博士階段進入工作,與較強的學術研究能力相比,其參與企業的工程實踐和工程教育經驗明顯偏弱,可能導致學生工程設計教育出現環節缺漏。因此,對師資隊伍,特別是青年專業教師,建立持續改進工程能力的制度。如支持教師直接參與工程設計、鼓勵其參加注冊工程師考試、利用設計研究院等單位對教師進行工程能力培訓和建立有工程經驗教師傳、幫、帶指導年輕教師的機制。同時,強化人才引進工作,招聘資深環保工程師來校任教。

三、環境工程專業體系目標實施方案

1.制訂并完善環境工程專業人才培養體系,建立具有引導性、導向性的專業培養計劃。使學生具有雄厚知識基礎、較強實踐操作能力和綜合素質過硬的復合人才。

2.根據本校環境工程專業發展特點,起源于化學,依托于化工,交叉于生物,聯系于安全,綜合考慮各相關領域與環境工程專業的融合及聯系,確定環境工程專業教育模式課程改革的關鍵,建立合理的理論課程體系;設立相對獨立的縱向聯系的專業實驗課程,形成縱橫交叉的網狀專業實驗課體系,實現專業實驗課程之間的縱向聯系和貫通;設計接近工程實際、知識交叉的實驗內容,使實驗教學內容體現工程項目的系統性和全面性。

3.構建校企聯合的實踐和實訓平臺,充分利用校內外一切資源。通過校內工程模擬建立實驗平臺,進行專業實驗的訓練,讓學生建立起初步的工程概念;同時,通過這個平臺上,鼓勵學生自主設計系列專題性或綜合性的工程和研究模擬項目、自主研究活動,掌握科學研究的方法,建立起科研創新的概念。通過校外實戰訓練平臺參與實際工程項目的設計、施工、管理和環境影響評價,在實戰中全面提升學生解決復雜工程問題的能力和創新能力[4]。

4.打破常規師資培訓方法,鼓勵并支持專業教師與企業多方聯系,增加專業教師工程實踐鍛煉和培訓的經驗;將企業界具有深厚工程背景知識的專業技術人員請進學校,對學生實踐和教師實驗項目設計進行實際指導,及時修正和改進,彌補教師工程經驗的不足。

5.改革課程的授課方式,對某些專業性強,直接體現工程能力的課程,除聘用企業界資深技術人員授課外,可以使用嵌入式模型教學,將工藝中涉及到的構筑物、設備、管道、管網按照一定比例制作出實物模型,采用卡扣銜接及完整對接方式直觀呈現給學生,讓學生在概念上有清晰的認識及理解,對下一步的進入場地現場實習起到先期指導的作用[5]。

參考文獻:

[1]姜理英,陳浚.工程教育專業認證背景下環境工程專業教學改革探析[J].浙江工業大學學報(社會科學版),2014,13(9).

篇10

一、模糊推理的概念分析

模糊推理是以有效的遠程化經典邏輯概念進行二次值的推理分析,確定其研究模糊系統標準,對實際的函數進行準確判斷,明確可能存在的規則不合理現象。按照一定的規律分析其最基本的規則標準,應用到商品銷售算法中,實現商品領域銷售的廣泛模糊推理。模糊推理是簡單的二次值分析,在研究模糊系統函數過程中,需要對方法進行復合運算的分析,明確實際中可能存在的隨意性,辨識其語義標準和蘊含的框架內容。

按照3i算法進行分析,從邏輯語義中明確實際蘊含的角度,確定模糊推理的全面意義。采用不同的算術標準進行3i算法的分析,確定其相關理論和改進算法,對整體算法進行有效的總結分析,確定其算法的研究標準和進程,方便在商品銷售過程中可以有效的引導和作用分析。

二、不同算法所蘊含的標準

3i算法是采用RO蘊含標準,準確的分析3i范圍中的一般性價值,以自然有效的標準,充分的考慮實際不同的蘊含算子內容。

1.不同蘊含3i算法的算子標準

按照基礎性的3i算法標準,分析模糊推理過程,按照實際標準進行計算分析,對模糊推理進行反向的約束判斷,得出準確的一般化的反向公式。按照反向公式和模糊概念,準確的分析蘊含算法的公式內容。按照商品銷售需求,采用3i算法對實際銷售過程中可能存在的約束條件和理論進行判斷,明確實際一般化的反向內容,確定實際蘊含的算法標準。

2.3i算法的蘊含標準價值

3i算法的約束方法是以有效的模糊推理為思想標準,為模糊推理的約束條件進行判斷,提出合理的剩余反向內容。按照連續的三角模型,分析伴隨蘊含的算子的邏輯系統。給出準確的3i算法和α-3i算法。提出準確的蘊含格內容,明確實際的表達算式標準。

三、3i算法的相關銷售理論價值

3i算法是將約束理論、支撐理論、還原理論、連續價值理論和響應理論等內容進行等級劃分,明確3i算法的實際相近理論價值標準和意義。

1.約束理論的商品銷售

3i算法的約束理論是以3i計算公式,通過模糊性推理,明確實際商品銷售過程中的正向和反向約束度,按照實際的計算過程,準確的分析基于蘊含算子的相關模糊推理標準,明確3i算法中的約束理論價值,得到準確的計算公式。根據商品需求和銷售標準,采用正向和反向方法,確定整體約束標準理論價值和實際意義。

2.銷售支持度的理論分析價值和意義

按照基礎性的蘊含算法標準,分析實際的模糊推理過程,確定3i算法和反向的3i算法,得到α-3i算法的計算公式內容,明確實際的計算公式內容。研究基于正蘊含的算法L-λ-R0判斷,明確3i算法的理論過程,給予有效的3i算法計算公式和內容,計算基于正蘊含算法中的支持度標準理論。

3.商品銷售連續響應的能力判斷

準確的分析全蘊含的3i算法標準,采用計算公式和還原性方法進行判斷,明確實際還原標準和過程,對模糊的推理進行分析,明確實際條件標準,給予3i算法的表達式。對全蘊含的3i算法進行連續持續性的分析,準確的判斷3i算法的運算過程,對商品銷售的連續性進行判斷,明確實際情況是否滿足連續性,是否逼近細致標準。準確的3i算法可以確保商品銷售供銷分析標準,明確實際連續性價值和響應效果,確定實際的能力判斷標準。3i算法的結構判斷過程中需要明確模糊系統的響應能力標準,按照單輸入模糊控制器進行判斷,明確實際蘊含算法中存在的構造價值,準確的分析商品銷售的模糊控制器,分析其整體響應和判斷能力。

四、銷售商品中3i算法的改進計算標準

針對3i算法和反向3i算法標準,明確實際模糊的缺乏依據標準內容,判斷基于模糊算法條件下的標準原則,構造一系列新型算法。按照模型算法標準,確定市場經營發展模式下商品銷售的概念和意義,基于實際構造標準,明確整理新型算法內容,以三角模式進行伴隨化的基礎性問題分析,給予有效的擾動模糊推理判斷,明確實際3i算法的模糊標準和價值意義。按照3i算條件和存在標準,給予合理的商品計算,確定實際一般計算公式內容。

按照銷售商品的社會需求,對滿足條件的各類社會職能進行有機的結合,明確社會形態標準,明確個人價值和實現載體。按照商業通俗標準,明確商品的買賣活動范圍和效果,確定銷售過程。采用3i算法的模擬方式,可以準確有效的在實際銷售過程中盡可能的改善推理決策標準,確保商品銷售的合理性,避免銷售商品的滯后或不足。根據商品銷售的實際需求,準確的分析銷售3i算法和標準,明確實際商品銷售過程中的目標價值,以有效的方法,準確的判斷商品銷售模糊價值和標準,明確銷售中的利益關系,在不利的利益錯誤發生前及時更正改變,對銷售人員可能犯的各種問題進行處理,避免可能出現的各種銷售風險的發生和發展。

五、商品價格變化對市場經濟的影響

根據商品實際變化水平,準確的分析商品彈性變化量,按照消費替代的原t,當價格下降的時候,消費者往往會多去購買商品,比重較小的產品其實際的彈性較小,比重大的商品實際的彈性也較大。根據商品實際的消費占有支出標準,分析消費者實際收入與比重變化水平,明確實際商品消費的占有比重。根據有效價格變動,合理的分析實際價格變化過程,根據商品實際的銷售價值比例進行有效的分析,完善商品消費支出變化。例如,家用電器、汽車等電子產品實際需求量大,但價格往往隨著時間存在較大的變化,對于價格彈性小的,如香皂、毛巾等,需求量大小對其直接的價格變化較大的變化。根據消費者實際需求和支出價格的比例標準,準確的分析實際商品具有的市場變化視屏,明確未來商品銷售的趨勢,推斷商品準確市場范圍,縮短市場使用周期,控制市場實際發展范圍,米格實際市場競爭激烈標準,完善商品市場的有效控制水平。利用3i算法,準確的分析商品銷售實際的模糊推理標準,對其進行有效的算法分析,判斷實際商品銷售過程中的推斷過程,按照實際準確標準進行商品的市場投入和產出,提升整體市場價格,商品供需的合理性,確保商品整體銷售服務于商場需要。

六、結語

綜上所述,商品銷售過程中利用3i算法的模擬推理方式,可以有效的分析實際銷售過程中的變化標準,明確商品銷售前、中、后過程中可能存在的風險問題,采用模糊控制系統、模糊傳感系統、模糊神經網絡分析系統、模糊決策系統進行研究分析,確定銷售模糊算法的內容和效果,盡可能的提升商品銷售價值,確保模擬推算的準確價值和意義。

參考文獻:

[1]王國俊.模糊推理的全蘊涵三I算法[J].中國科學,1999,29(1):43-54.

篇11

Grid resources schedule model based on the BP algorithm

ZHOU Fei-fei,HU Yan-xia

Ministry of Education’s major laboratory of Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou,730070

ZhengZhou Urban and Rural Planning Bureau ,Zhengzhou,45000

Abstract: The grid is the main direction of high-performance. The major factor affects the grid functional and the performance is grid resource management and scheduling. Because of the complexity of the grid, its resource management compared with traditional distributed networks becomes more complex. The efficient grid resources management algorithms are hot and difficult of grid study. The neural network has intelligence and can get the best results in complex circumstances. this paper uses BP algorithm to solve the problem of grid resource scheduling. And introduced the concept of grid, back propagation algorithm, and proposed grid scheduling of resources result based on the BP algorithm.

Keywords:grid; resource scheduling;artificial neural network;Back propagation algorithm;

0 引言

網格作為新一代的互聯網,是今后高性能計算的主要方向,而有效的資源調度直接影響到網格的功能和性能,因此,對網格資源調度問題的研究具有重要的理論意義和巨大的實踐價值。人工神經網絡是一種模擬動物神經網絡行為特征,進行分布式并行信息處理的算法數學模型,善于在復雜環境下,快速獲得滿足多種約束條件問題的最優化答案,把神經網絡的思想引入到網格的資源調度當中,將二者有效結合,能夠更好的解決網格的資源調度問題。

1 網格的基本概念

網格又被稱為“下一代互聯網”,用于集成或共享在地理上分布的各種資源(包括計算機系統、存儲系統、通信系統、文件、數據庫、程序等),使之成為一個邏輯整體,實現資源在網絡中的全面共享。

目前,網格技術已經在科學計算領域得到了廣泛的應用,很好的解決了分布式超級計算、高吞吐率計算、數據密集型計算等問題。可以預見,隨著共享的資源越來越豐富,網格的應用領域將得到更大的拓展。

2 網格中的資源調度

網格中的資源指所有能夠通過網格遠程使用的實體,包括:計算機軟件(比如操作系統、數據庫管理系統、應用軟件、數據等),計算機硬件(比如CPU、內存、硬盤、光盤感器、磁帶等),設備和儀器(比如通信介質、天文望遠鏡、顯微鏡、傳感器、PDA、儀器儀表等)等物理資源以及人類資源(人的知識與能力)。【1】

由于網格是一個開放、動態的互聯網并行環境,用戶可以從網格的任何地方向網格平臺提交應用,而且由于網格所固有的分布性、動態性、異構性以及自治性等特征,使得網格資源、可能隨時發生改變。因此,網格資源管理系統是網格的核心組成部分,也是網格的重要研究方向。

2.1 網格資源調度策略

傳統的分布式系統中資源管理的主要任務是將多個用戶提交的程序調度到一個計算集群中以最大化系統的利用率。即將一個復雜的程序中的多個子程序調度到并行的計算機中以提高計算效率,減少運行時間。

而在網格中,由于網格系統的分布性、異構性和動態性,網格資源管理必須為用戶提供可靠的、一致的以及廉價的資源,而不用考慮資源訪問點的物理位置。[2]

我們使用有層的層次模型實現資源調度算法。此模型類似于網絡的五層沙漏模型。在邏輯上分為三層:用戶層、資源管理層及網格資源層。

用戶層是網格資源的使用者。各種應用均在這一層實現,該層的需求即網格系統提供的服務,是網格所要達到的目標。在本層中,用戶或應用系統通過面向服務的視圖向下層中的各種發送用戶請求,描述自愿選擇、任務進程創建和任務控制等。

資源管理層是本模型的核心層。由各種組成,是網格資源管理的執行者。能夠發現、收集和存儲不同領域的資源信息;接收用戶請求,并按分配策略將所需要的資源分配給用戶。

網格資源層是網格系統中的硬件基礎,包括各種資源,它是網格資源管理的對象。其基本功能就是控制區域內的資源,向上提供訪問這些資源的接口。

由以上分析可以看出,網格資源調度的實質,就是將多個相互獨立的任務由各種分配到可用資源上,使得資源得到充分利用并且任務的完成時間最小。

調度算法的目標是將所有的獨立的應用任務通過調度到可獲得的計算資源中去,從可利用的資源中選取最佳的資源,并盡量減少由于網格的動態性而對網格整體性能的影響。不好的資源調度算法,將會增加任務的執行時間并降低整個網格系統的吞吐量。因此,一個好的源調度算法,需要具有高效性和一定的智能性,使網格用戶能夠獲得所需要的資源,并且確保網格用戶不會過量使用資源。

由于神經網絡能夠模擬人腦的思維模式,具有很好的自適應性和學習能力,能夠實現難以用數字計算和技術實現的最優信號處理算法。因此,很適合網格資源調度算法。

3 BP神經網絡原理

神經網絡是一種模擬動物神經網絡行為特征,進行分布式并行信息處理的算法數學模型。這種網絡能根據系統的復雜程度,通過調整內部大量節點之間相互連接的關系,從而達到處理信息的目的。

3.1 神經網絡的概念

國際著名的神經網絡專家Hecht-Nielson給神經網絡的定義是:“神經網絡是一個以有向圖為拓撲結構的動態系統,它通過對連續或斷續式的輸入作為狀態響應而進行信息處理”。【3】

神經網絡系統是由大量的,同時也是很簡單的處理單元(稱為神經元),通過廣泛地互相連接而形成的復雜網絡系統。雖然每個神經元的結構和功能十分簡單,但由大量神經元構成的網絡系統的行為卻是豐富多彩和十分復雜的。

神經網絡適合于解決實際問題,它不僅可以廣泛應用于模式識別、信號處理、知識工程、專家系統、優化組合、機器人控制等工程領域,也可以廣泛應用于醫學、商業、金融和文學領域。隨著神經網絡理論本身以及相關理論、相關技術的不斷發展,神經網絡的應用定將更加深入。[4]

3.2 BP神經網絡的概念

BP (Back Propagation)神經網絡是1986年由Rumelhart和McCelland為首的科學家小組提出,全稱為基于誤差反向傳播算法的人工神經網絡。BP神經網絡是目前研究最多、應用最廣泛的神經網絡模型。

BP神經網絡能學習和存貯大量的輸入-輸出模式映射關系,而無需事前揭示描述這種映射關系的數學方程。它使用自適應學習算法,通過反向傳播不斷調整網絡的權值和閾值,使網絡的誤差平方和最小。

BP神經網絡模型拓撲結構包括輸入層(input)、隱含層(hide layer)和輸出層(output layer)。

通過圖可看出,層與層之間的神經元采用全互連的連接方式,通過相應的權系數相互聯系,隱含層內的神經元之間沒有連接。因此BP網絡可以看成是從輸入到輸出的一種高度非線性映射,映射中保持拓撲不變性,如果隱含層中神經元數目足夠多,則BP網絡就能模擬任何有理函數。由于BP網絡可在多個連續的輸入和一個或多個連續的輸出之間建立非線性映射這一特性,它常被用于智能預測。從而,我們使用BP神經網絡模擬網格資源調度過程。

3.2.1 BP神經網絡的工作過程

BP神經網絡由信息的正向傳播和誤差的反向傳播兩個過程組成:

信息的正向傳播過程:

輸入層各神經元負責接收來自外界的輸入信息,并傳遞給隱含層各神經元;隱含層負責信息變換,根據信息變化能力的需求,傳遞到輸出層。各神經元的信息,經進一步處理后,完成一次學習的正向傳播處理過程;輸出層向外界輸出信息處理結果。

誤差的反向傳播過程:

當實際輸出與期望輸出不符時,進入誤差的反向傳播階段。誤差通過輸出層,按誤差梯度下降的方式修正各層權值,向隱含、輸入層逐層反傳。

周而復始的信息正向傳播和誤差反向傳播過程,是各層權值不斷調整的過程,也是神經網絡學習訓練的過程,此過程一直進行到網絡輸出的誤差減少到可以接受的程度,或者達到預先設定的學習次數為止。[5]

4 使用BP神經網絡的網格資源調度模型

由于BP神經網絡算法響應時間較快,適合大規模分布式的網格資源調度。為了能夠最大效率的調用網格資源,我們結合BP神經網絡算法思想,提出了基于BP網絡的網格資源調度模型。

模型流程如下:

(1)將用戶提交的任務請求(包含任務的任務量、通信量、任務提交時間、時間限度等參數)加入到網格中的任務隊列排隊。任務隊列可以根據不同用戶的不同需求(用戶等級、任務時間相應要求等)對進入隊列的任務進行排序。

(2) 調度系統中的計時器,每隔一定時間就從任務隊列中取出待處理的任務,并從監視器中獲得當前系統資源分配列表。

(3) 根據待處理任務及系統資源,使用BP算法產生一個最優化的任務分配表。

(4) 執行任務分配表中的任務。如果任務順利完成,則將任務占有的資源釋,如果任務失敗,則釋放該任務所占有的系統資源,并將失敗的任務插入到任務隊列中,以待下次調度。

(5) 當不能從任務隊列中獲得任務時,表明所有任務都已經完成。

5總結

在網格環境中,資源調度是一項非常復雜且極具挑戰性的工作。計算資源調度的好壞,效率的高低直接關系到網格系統的性能。相對別的網格計算資源調度算法與模型,本文提出使用BP算法的分層資源調度模型。

該模型由調度主程序負責全局資源調度,監控程序監控每個資源任務的完成情況,這種方法在能保證任務完成的前提下,靈活地對網格資源進行配置,充分發揮網格中各節點計算機的計算能力。

參考文獻:

1崔飛.基于市場的網格資源調度算法研究[J].中國科技論文在線

2都至輝,陳渝,劉鵬. 網格計算.[M]. 清華大學出版社, 2002

篇12

OBE(Outcome-Based Education)教育理念起源于美國,并在20世紀的后20年在一些發達國家發展起來的一種新的教育模式。隨著其理念的普及與深入發展,OBE教育模式逐步成為工程教育人才培養的基礎。OBE教育理念的實質是把學生在學習過程中的主體表現作為教育質量考核的重要指標,在人才培養的過程中強調學生的學習結果,并以此作為反饋教學活動質量的重要因素。

單片機原理及應用是電氣工程、電子工程、自動化、通信工程等專業的核心基礎課程。該課程主要包括了單片機的硬件結構,匯編指令和匯編程序設計,接口技術以及C程序設計技術,是一門實踐性很強的課程。在傳統的教學過程中,通常以教師為教學活動的主體,學生被動的接受課程知識,因此在這門實踐為主體的課程中,學生很難達到應有的教學目標。此外,在該課程所配套的實驗教學過程中,多數以驗證性實驗為主,部分學生在實驗過程中目的性不強,很多的時候也只是看到了實驗最終的一個現象,并沒有深刻體會到實驗過程中所涉及到的分析流程,并且在課程的考核上很多的時候都是以卷面考核的方式來進行,在考試過程中很多學生也只是靠僵硬的記憶來答卷,在試卷考核的內容中有一些靈活應用的地方就容易大量丟分,究其原因,很多的學生在學習過程中其目的就是考試及格,學習并不是源于學習的興趣。

1 課程理論內容講授環節設計

從學生的學習效果反饋來看,單片機這門課程難點很大程度上在于很多同學沒有建立起利用計算機進行解決問題的思維方式,換言之,就是很多同學覺得單片機難學在于他們碰到程序設計問題的時候,很多時候無從下手解決,因此可以分析出在教學過程中的匯編指令,匯編程序設計以及高級語言程序設計時單片機教學的重點和難點。根據OBE理論就需要從新反向設計這部分的教學內容和教學手段,在講授方式上教師應當注意由淺入深,課堂上適當增加程序分析和設計的內容,同時注重理論和實踐相結合,可以選擇一個適當的綜合性題目,在題目的完成過程逐步掌握基本程序設計的要領。

基于OBE教育理念的教學方式就是以預期的學習產出作為目標,并通過產出的結果反向設計和課程相關的教學活動。在單片機原理及應用的授課過程中,制定課程的預期學習產出和相應的教學策略是實現OBE工程教育的重要前提。針對單片機原理及應用這門課程需要較高實踐性的特定,同時優化理論教學和實驗教學,激發學生的學習興趣和動力。建立起學生自主學習的積極性,提高教學效率和改善教學效果。

2 實驗教學環節設計

實驗教學是本科教育教學工作的重要組成部分,是人才培養過程十分關鍵重要步驟,實驗教學和理論教學在單片機這門過程中二者的關系是相輔相成的。在單片機原理及應用教學中,強化學生在實踐教學環節的學習效果,有利于提高實踐教學質量,提升學生實踐能力、合作精神和創新意識。從人才培養的根本目的看,實踐環節的意義在于實踐理論,實現學生專業知識外化的轉化能力。

在實驗教學環節,優化實踐教學方案,制訂實驗教學大綱,設計實踐教學的環節和相關子項目,突出學生實踐能力培養、重視實踐教學效果、明確技能考核要求,充分體現課程體系下實踐教學改革的總體思路,從根源上優化各專業的實踐教學方案,以便形成科學且合理的實踐教學體系。在制定電子信息類專業教學計劃時,教學大綱的制定重視課程與實驗內容的合理優化配合,避免理論知識與實踐的重復或脫節;另外,充分體系課程知識結構發展和教學安排的組織、內容及方法的映射關系,避免重復的驗證性實驗項目,增加具有創新性、設計性、綜合性的實驗項目的實踐教學體系,使學生在實驗教學環節能提升其實踐主動性、創新能力、求實及合作精神的作用。因此,構建科學、合理的實踐教學體系對此實踐教學目標產生深遠的影響。

3 課程評價的考核目標和學習產出的關系

課程評價的考核目標引導和決定預期學習產出的結果,具有重要的導向作用。在單片機原理課程上實行相應的多元考核評價方法,多元化的評價模式包括兩個方面,理論環節和實驗環節。其中理論環節包括識記能力、理解能力和表達能力;實驗環節包括實踐能力、小組合作能力和創新意識。通過理論環節和實踐環節測評的設定,過程考核和結果考核有機地結合起來,學習結果可體現為過程和結果兩個方面。

4 結語

對大學生計算思維能力的培養已經成為工程教育界的共識,其最終目的是培養大學生的實踐與思維相結合的能力,培養大學生利用已有計算機和數學基礎發現和解決問題的創新能力。該研究通過對計算思維基本概念的界定,介紹了以計算思維能力培養為導向的單片機原理課程的教學改革現狀,探討了其中存在的問題,提出了相應的教學模式與解決策略。

參考文獻

[1] 高鳳梅,劉艷,張文超.“以學生為本”的《單片機原理》課程教學模式改革[J].高教論壇,2010(6):35-36.

[2] 顧佩華,李N平,沈民奮,等.以設計為導向的EIP-CDIO創新型工程人才培養模式[J].中國高等教育,2009(Z1):47-49.

[3] 劉光蓉.以計算思維能力培養為導向的C程序設計實驗教學[J].實驗技術與管理,2013(1):154-156,191.

[4] 鄧磊,姜學鋒,劉君瑞.實施專業融合,提升理工科學生的計算思維能力[J].工業和信息化教育,2013(6):15,37-41.

[5] 馬寶山,劉劍橋,金國華,等.單片機應用課程設計教學改革探討[J].實驗科學與技術,2015,13(2):103-104.

篇13

Research and Implementation of Intelligent Design System Based on Artificial Neural Network

WU Zheng

(The CAD Research Center of Tongji University, Shanghai 200092)

Abstract:Axisymmetric part of the design for the introduction of the concept of the feature encoded file, its characteristic features in a coded form to be expressed. In order to achieve intelligent process state model output, the use of artificial neural networks for automatic reasoning capabilities. Through the intelligent reasoning system to remove the experience of design continued exploration and improvement, will be part of the feature modeling input, the system can automatically determine the parts of the process, then automate production. The intelligent system can help developers and designers to quickly produce design example, so developers can focus more on product innovation activities of enterprises to improve product design and R & D has important practical significance.

Key words: neural network; intelligent design; feature coding; intelligent reasoning; KBE

產品工藝設計是產品開發的首要環節,也是關系到產品設計成功與否的核心問題。提高工藝設計集成化、系統化和智能化程度,實現經驗設計向科學設計的飛躍是研究人員多年追求的目標。而智能設計作為現階段的熱點技術,吸引了越來越多的專家和學者的目光。[1]伴隨著計算機軟硬件的成熟,以及圖形圖像學、CAD、人工智能設計技術和工藝模式理論的發展,顯著的提高了設計的質量和效率,大大縮短了設計周期和工時,形成了工藝設計的的新領域,對我國智能設計和計算機輔助設計的發展起到了極其重要的推動作用。[2]

1 人工神經網絡智能設計系統模型的表達

1.1 智能設計系統的體系結構

該智能設計系統主要的結構模塊如圖1所示。本文將該智能設計系統主要劃分為以下幾個模塊,特征造型器主要將零件的特征進行錄入,數據會同用戶的輸入數據共同進入特征編碼器;特征編碼器相當于一個接口,將形式數據轉化為模式映射器能夠識別的規范化數據(即特征編碼文件),在模式映射器內部,通過神經網絡對數據的處理,同時結合已有的經驗知識庫、材料庫、規則設計庫、工藝特征庫、映射規則和標準庫的數據交互,將數據輸出到數值公式計算模塊。數值公式計算模塊主要是在具體的場景中將約束條件進行量化,結合具體的設計要求將工藝設計順序進行調整。最后將結果反饋到用戶界面,實現智能設計。

1.2 KBE思想和本系統的有機結合

在工程實踐中,人們發現專家知識一般來源于該領域內專家的經驗和積累,具有很大程度的不確定性和模糊性,這對于知識的交流和繼承帶來了很大的困難。歐洲面向KBE應用的方法和軟件工具研究聯盟提出了KBE的概念,KBE是計算機輔助工程領域的一個進步,它是一種將面向對象方法(Object Oriented Methods)、AI和CAD技術三者集成的工程方法,能夠提供設計過程客戶化、變量化和自動化的解決方案[3-4]。,我們認為:KBE是通過知識驅動和繁衍,對工程問題和任務提供最佳解決方案的計算機集成處理技術,是AI和CAx技術的有機融合。[5-6]

KBE系統的要點主要是知識的表示、知識建模、知識推理和知識的繁衍。本系統主要通過特征造型器進行知識的表示,進而在特征編碼器中對所得知識建模,形成了特征編碼文件。模式映射器利用人工神經網絡對于特征編碼文件進行不斷的映射,實現了知識推理;同時模式映射器將學習所得的知識存儲在相應的知識庫中,進行知識繁衍。將經驗知識和隱形知識轉化為顯式知識,實現了智能系統的關鍵一步。我們將KBE的思想結合到本文所開發的系統中來。

2 零件的工藝特征及特征的編碼

2.1 特征的確定和數字化表達

首先我們需要確定零件的特征,進而將零件的特征數字化。本文根據以下原則確立零件的特征:

1)現實性。零件的特征是客觀存在的,不因人的主觀意志的轉移而改變該特征。2)可測量性。相比于傳統的經驗化設計模式,能夠準確的測量和量化零件特征是智能設計的重要要求。3)唯一性。作為零件信息的重要載體,特征的無歧義性是需要重點考慮的原則,不能同時將一個特征收錄到兩個屬性中,進而造成建模中零件屬性的混亂。

本文主要針對軸對稱的零件工藝模式,我們將主要研究零件的以下特征:沖孔、翻邊、正向拉深、反向拉深、帶孔小階梯成形法等。

考慮到神經網絡我們采用的是S型參數,所以我們將特征編碼確定為0到1之間的數,本文共確定了10種特征形狀。如表1所示。

通過確定特征參數,進而可以構建特征造型器,特征造型器以零件的實體特征為基礎,結合零件的幾何信息和拓撲信息,將參數化設計思想和特征編碼思想統一,用尺寸驅動的方法來定義特征,便于計算機對于零件特征的識別和處理。

2.2 面向對象的特征建模語言

由于在實際設計征的復雜性和多樣性,而面向對象的語言具有數據的封裝性、數據與操作的集成性、對象重載、現實世界對象的數據和行為的全面抽象、對象數據的繼承性等等許多的優點,目前已成為設計領域廣泛采用的設計手段,應用在特征設計領域,可將特征的對象數據類型抽象出來。

特征對象首先具有本身的特征尺寸和屬性,考慮到具體的應用,這些尺寸要能夠實現參數化,除此之外,還具有公差、材料、技術設計要求等信息;特征的操作類型主要分為兩種:一種是成型過程,即所謂的造型映射,另一種操作是特征在零件上的形成位置即有關位置的變動操作。在這兩種操作中,造型映射與工藝設計的過程聯系緊密,而特征位置操作則與產品的設計過程相關。下面主要是該特征對象的基類型的原型定義。

class Feature

{Stringfeature ;//零件對象的三維實體名。

StringName;//零件特征名。

Stringmaterial;//特征的材料。

intfeature_parametre; //特征尺寸的參數。

intfeature_num.;// 特征類型的編號。

intfeature_code;// 特征的編碼。

intpt1,pt2,pt3;//特征基點的坐標。

int angle1,angle2,angle3;//特征在三維空間中與X, Y, Z軸的夾角。

Public:

virtualvoidmodel();//構造三維實體特征。

virtualvoidlocate();//確定特征的空間位置。

voidmove (ap_solid *sol, ap_real tx, ap_real ty, ap_real tz);//將特征移動{tx,ty,tz}。

voidrotate (ap_solid *sol, ap_real rx, ap_real ry, ap_real rz);//將特征旋轉。

void chang_feature_para (int class_name, ap_solid *sol, ads_point pt, ap_direc ang, feature_parametre, void model); //該特征的幾何尺寸的參數化修改操作。

voidcal_area(); // 特征面積的計算。

voidcal_circl();//特征周長的計算。

}

通過實例化語言,我們能夠對零件的特征進行描述,進而便于計算機識別和處理。特征編碼的構造加入到零件基類中,具體零件的定義將繼承特征編碼的操作,并能夠進行適當的重載。

3 特征編碼器和特征編碼文件

將特征數字化表示后,本系統主要通過特征編碼器將特征組成特征編碼文件,使后續的人工神經網絡能夠對文件進行處理。有了特征編碼,我們能夠讓機器識別特征;但是為了保存特征的其他信息,如沖孔工藝中孔的直徑,翻邊的高度等等,我們引入了特征參數的概念。特征參數即為了更明確的定義特征的幾何、物理屬性,跟隨在特征編碼后面的一系列數值。圖3表示了部分特征編碼所對應的特征參數。

我們將特征編碼和特征參數組成特征編碼文件,輸入到模式映射器中。特征編碼文件的格式為:每一行表示切僅表示一個特征,其中第一個數字為特征編碼,特征參數在特征編碼之后給出。圖4顯示了一個特征編碼文件的實例。

4 智能設計系統中工藝模式的生成、映射以及神經網絡的構造

4.1 工藝模式映射的過程

我們將零件的特征編碼文件輸入人工神經網絡后,人工神經網絡進行反向推理,將零件的成型信息反向輸出,同時結合知識庫、材料庫等已有的信息,輸出結果。

工藝模式用于指導工藝計算模塊的工作,而經過特征造型之后的零件信息只有特征編碼文件。因此,人工神經網絡的任務就是根據零件的特征編碼組信息,推導出生成零件的各個中間成形形狀的特征編碼組,以及各個中間形狀在零件成形過程中的排列順序。

因為對于神經網絡來講,得到的是設計者輸入的零件模式信息,輸出是零件成形的各個中間狀態(特征編碼表示),這就決定了工藝模式在神經網絡中的映射過程是一個“逆順序”的過程,這一過程又可以描述為“反推導”過程,即:將零件的特征編碼組(零件模式)輸入到經過訓練的神經網絡中,由其輸出該零件成形的各個過程的中間形狀的特征編碼(中間形狀模式)。我們以計算機的視角來看待零件的分解,即:零件->特征->特征編碼文件->人工神經網絡。在人工神經網絡中,特征編碼文件被反編譯,特征結構后得出特征形成的順序,進而輸出,即:人工神經網絡->特征反編譯->特征工藝序列->特征編碼組->特征->零件。由此可見,人工神經網絡是用于處理工藝模式的主要工具,在前面的特征造型器、特征編碼器中生成的零件的工藝模式,以及特征編碼組等概念,都是為了便于神經網絡的處理而建立的。

最后,由這些“中間形狀模式”、“零件模式”等特征編碼組信息及其排列順序,組成該零件成形的“工藝模式”信息文件。這一過程,就是以零件模式作為輸入、以經過訓練。

4.2 神經網絡的比較及選擇

人工神經網絡用于工藝模式映射的工作主要是以下幾個:1)是針對輸入的零件模式經過映射后輸出該零件成形的中間形狀;2)生成按照工藝成形的過程而排列的零件成形中間形狀的排列順序;3)進行反向學習,從輸入的特征編碼文件中提取零件成型順序,存儲到知識庫中。[7]

神經網絡主要由以下幾類:1)分解映射結構;2)集中映射結構;3)前向網絡;4)集中反饋式網絡。[8]

我們選擇的是集中反饋式的神經網絡,相比于其他類型的網絡,反饋式結構的優點是:統一的網絡便于訓練模式的組織和映射工作的開展;輸入單元和輸出單元的數目相同,可以形成對稱的網絡結構,使得網絡的穩定性和收斂性有了保障;工藝模式的成形順序性問題不占用網絡的實際結構形式,順序性問題轉化為反饋映射的順序問題,映射的順序代表成形的順序;網絡在結構上將保證各個單步成形映射的準確性,從而提高網絡的訓練質量。[9]

表2給出了神經網絡訓練的相關內容,由于神經網絡中節點和隱層數目的不同會極大的影響神經網絡的性能,本文主要對各個不同的網絡進行了比較,得出了一個最優的網絡(即網絡7)。

5 實例模型

本文在研究的基礎上開發了一個應用實例,該實例主要是設計者將零件的特征編碼和特征參數輸入系統后,經過神經網絡的智能推理,將輸出反饋到設計平臺上。

系統首先進行特征編碼的輸入,以確定零件的特征造型;然后輸入每一個特征編碼對應的特征參數,圖5顯示了拉深工序對應的特征參數的錄入。特征參數錄入完成后可以選擇繼續添加特征或者生成特征編碼文件。圖6為一個以記事本方式打開的特征編碼文件。將特征編碼文件輸入人工神經網絡,對應的輸出為特征造型順序文件(Y.SFM),數值公式計算模塊處理該文件,最后給出智能設計工藝流程(圖7)。

圖5特征參數錄入 圖6特征編碼文件圖7 智能設計系統給出的零件成型順序及計算結果

6 結論

本文提出了軸對稱零件成型工藝的產品建模方法,然后給出了面向對象的建模語言,能夠量化表示零件的特征,在將零件的特征編碼文件通過神經網絡映射和輸出的同時,運用KBE系統的自學習理念,將習得的知識存儲。實踐表明,通過人工神經網絡和工藝智能設計系統的應用,能夠解決實際的零件設計成型問題。

參考文獻:

[1] 高偉.工藝設計信息系統中的知識發現技術研究[D].成都:四川大學,2005:22-23.

[2] 羅小賓.機械產品圖像識別技術及其在反求設計中的應用研究[D].成都:四川大學,2004:15-16.

[3] The Knowledge Engineering and Management Centre at Coventry University,UK,[EB/OL].kbe.cov.ar.uk.

[4] MOKA-Methodology & soft-ware tools-- Knowledge based engineering Applications[M].ESPRIT proposal EP25418,1997.

[5] Peng Ying-hong,Zhao Zhen,Ruen Xue-yu.Application of KBE technology in Die & Mold Design[J].International Conference on Die end Mold Technology, Beijing,2000,90-86.

[6] Peng Ying-hong,Zhao Zhen,Ruen Xue.KBE technology in Engineering Design[J].International Conference on Engineering end Technological Sciences 2000, Beijing,2000:94-100

[7] 劉振凱.智能CAD人工神經網絡專家系統的模型和結構[J].中國機械工程,1997(2).

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