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電工基礎實用教程范文1
一、傳統實驗教學模式存在的問題
實驗教學與理論教學分開的教學方式，存在一些弊端，主要體現在以下幾個方面：
（1）實驗教學與理論教學處于分離狀態，由不同的教師在不同的位置分開進行實驗教學與理論教學，這樣在很大程度上容易導致電工基礎與電子線路課程實驗教學內容與實踐教學內容出現脫節狀況。
（2）實驗教學與理論教師分離之后，教師在開展實驗教學的時候，要將與實驗教學相關的理論知識重復講述一遍，使電工基礎與電子線路課程教學內容出現重復現象，無法有效地將理論與實驗有機地結合在一起，導致實驗難度增加，實驗教學效果不理想。
2.電工基礎與電子線路課程實驗教學內容老套、方法單一
現階段，教師講解實驗原理，在教學中進行操作示范，然后指導學生根據實驗指導書中規定的流程完成實驗，這種單一的教學方法在很大程度上影響了學生對于電工基礎與電子線路課程的學習興趣，沒有將學生作為教學中的主體，即使學生認認真真地完成了實驗，也無法使學生全面了解、掌握實驗內容，從而降低實驗教學效果。
3.電工基礎與電子線路課程實驗教學手段滯后
一些職業院校為了解決師資力量、實驗設備以及實驗教師不足等一系列問題，每一個班級中的人數通常規定在45～55人之間，由于學生的人數比較多，而且每一名學生在文化素質方面存在一定的差異，整體上缺乏良好的學習習慣，如果教師在實驗教學過程中采用傳統的實驗教學手段，直接將學生帶到相關實驗室中開展實質性的教學實驗，雖然教師在實驗教學中對相關的實驗內容進行了講解、示范演示，但是還有很多學生需要在教師的指導下才能夠有效地完成實驗任務，這在很大程度上會影響學生學習電工基礎與電子線路課程的積極性和主動性。
二、教學改善策略
1.計算機仿真技術融入課堂教學
教師在理論教學過程中，使電工基礎與電子線路課堂教學變得更加生動、形象，然后讓學生使用電腦對理論知識進行實驗驗證，將理論教學與實驗教學有機地結合在一起，學生通過實驗操作能夠加深自身對于理論知識的理解，由被動狀態轉換為主動狀態，充分調動學生在電工基礎與電子線路課程學習中的積極主動性。
目前，Multisim10計算機電子仿真實驗軟件在電工基礎與電子線路課程實驗教學中的應用范圍比較廣泛；Multisim10計算機電子仿真實驗軟件所提供的虛擬儀器設備與電子元器件同實際的儀器設備相比較，在操作方法、外形等方面十分相似，學生在仿真實驗中進行反復的觀察與操作，不僅能夠加深對電工基礎與電子線路理論知識的理解，還能夠了解與掌握相關儀器設備的使用方法，這樣能夠在很大程度上提高實驗教學的效率與質量。
2.重視實驗結構的優化，將實際實驗與仿真實驗結合在一起
電工基礎實用教程范文2
【關鍵詞】中職 電工基礎 實踐 理實一體化 教學改革
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）12-0243-02
當今社會科技的迅速發展給我國中職學校技術人才培養帶來了新的發展機遇，也帶來了新的挑戰。如果仍舊用過去以傳統傳授知識為主的教學方式培養學生，就會使學生的能力與社會和企業的需求越來越遠，很難適應現代社會所需求的技能型人才發展的需要。隨著教育改革的不斷深入，中職學校對專業基礎和專業課進行理實一體化教學，讓學生在做中學，在學中做；其目的是在課堂教學中把理論與實踐教學有機地結合起來，充分發掘學生的潛能，提高學生解決實際問題的綜合能力等，適應現代化社會的高速發展需要，滿足社會對中等應用型技術人才的需求，是中職教育工作者一直在研究的課題。
一、《電工基礎》施行教學改革的必要性
《電工基礎》是中職學校工科的專業基礎課，在專業（中職）的人才培養方案中處于承上啟下的地位，是后繼專業課程學習的堅實基礎，在專業可實施性教學計劃中占有十分重要的地位，所以加強理論知識教學、切實提高學生動手能力、樹立一定的專業意識，是該課程教學的重要任務。基于以上情況和現行中職學校的實際情況，為提高課程的教學效果，提高學生的實際動手能力，改變電工基礎傳統的教學方法，引導學生認識實訓實習過程，推行電工基礎教學理論一體化建設和探討很有必要。
二、《電工基礎》教學改革實施過程
1.全面分析當前中職教育形勢，把握學生
中職學校的老師很多都說學生難教。從中職學校學生的來源看，中職學校的學生多是在初中時學習不夠好、基礎差、表現一般的學生。這些學生在初中時，有些就已經開始厭棄學習，加之現在的農村學生的父母在外打工的多，“留守兒童”多；他們接受父母的教育、管束較少，自由懶散喜歡攀比經濟也比較寬裕，學習的勁頭不足，厭學情緒濃。這是現在必須面臨的中職教育形勢，中職學校的老師，應該把這個問題看得清清楚楚明明白白才能搞好職業教育。
《電工基礎》是一門理論和實踐操作緊密結合的課程。課程對初中物理有一定的要求，但又與初中物理成績的好壞沒有必然的關系。《電工基礎》有較強的理論性和實踐性，多年來，學生學習這門課程理論時總不如學習該課程實訓課時積極性高。在學生就業以及后續發展上，教師既要搞好學生有興趣的實踐實訓，又要提升學生的課程理論學習；既要把握學生的整體趨勢，又要分析個別學生在這門課程上的個性差異等方面。
2.更新觀念，進行課程教學方法探索
實施理實一體化教學，對教師的要求是高的，不僅要求教師更新觀念，具有較扎實的專業理論功底，也要具有較熟練的實踐技能，教師不僅是傳統意義上的雙師型人才，更要具有創新綜合能力。專業教師必須到企業進行實踐鍛煉；在一定期限內，取得中級以上的技能等級證書。
中職學校的教學過程不同于普通中學的教學過程；它在教學目標上，有明確的專業性；在教學內容上，有一定的探索性；在教與學的關系上，學生的學習有相對的獨立性。但是在教學過程中有些學校還是延用了以前教師在講臺上講授為主，學生在座位上聽講為主的教學方法；而這種教學方式帶來的劣勢比優勢多。如學生的自主思考能力變弱，學生創新能力受到抑制，專業知識只掌握在表面層次上，沒有過硬的實際應用能力等。因此，必須創新電工基礎課程的教學理念，如在“電工基礎”教學方法上，不但要發揮老師“教”的作用，更要注重學生“學”的主動作用；在教學過程中注意引導學生學會融會貫通知識，正確應用知識，形成自己的學習方法，具備一定的自學能力等。由于現階段學生對感性認知接受能力比理性強，在教學過程中就要根據學生的特點，安排多媒體教學；應用多媒體動畫來演示，使學生有感性認識。如交流電有些抽象部分內容，對學生來講很難想象，教師通過多媒體動畫演示使學生加深印象。進行探討式的學習方法，在中小學進行學習時，都是“填鴨式”的教學，學生只能是機械式的被動接受知識；學生養成了聽教師講解的單一學習習慣，而對知識的理解和解決問題的能力就十分有限。中職階段的學習主要是提高學生的動手能力和解決實際問題的能力，為將來成為一線高等技術工人奠定基礎。因此，在課堂上我們應該讓學生知道如何發現問題，引導學生自己來解決問題。如在教學過程中可以給學生問題，然后讓學生到講臺上講述自己的觀點和看法，然后大家討論、分析、總結；同時教師進行指導，這樣就可以調動學生的積極性，建立起學生的學習信心；還可以讓學生形成經常向他人學習的良好習慣。以培養學生提出問題、收集信息、明確問題、設計方案、選擇方案、組織實施、具體檢驗問題、解決實際問題的能力。
隨著計算機網絡、多媒體技術的不斷發展，將這些高新技術引入到教學中，以提高課堂教學效率。在電工基礎教學中，采用相關軟件（Proteus、Multisim、Protel2004等）進行演示和仿真，這樣既加大了課堂教學范圍，又使教學過程變得直觀、形象。如：在電工基礎教學中，對基本電路原理或定律進行演示和驗證實驗時，采用Proteus電路仿真軟件進行教學是再合適不過了。實踐證明：設計一些仿真電路圖，并用于教學加以演示和仿真實驗，可以大大提高課堂教學效率，激發學生的學習興趣，取得良好的教學效果。
3.優化課程教材體系，進行理實一體化建設
電工基礎課程教材內容基本上按直流電路、磁場和磁路、變壓器、單相交流電路、三相交流電路等部分組成；通過多年的教學，教材進行了幾次修訂，增加了許多實驗的部分，比較通俗，使學生盡快進入實際應用。另一方面，在教材中適當增加了新技術內容，每個學生可以通過實驗來對教材的內容進行理解。但有些內容沒有必要進行講解；例如：戴維南定理就可以進行刪減。許多新版本教材較舊教材要求教師在課堂中進行演示，還要讓學生來做，這樣就可以大大地激發學生的學習興趣，使學生在很短的時間內獲得較深的感性認識與體會，并大大拓寬了他們的思維空間。只要不斷優化電工課程教材體系，教師才能有的放矢，大膽創新，重點講解實踐和有實際運用價值的知識和技能，為理論實踐一體化建設做好充分準備。
針對《電工基礎》課程的特點，在優化課程內容的基礎上，可以采用項目式教學：把每一章看作是一個項目，該章的每一節看作是一個個的單元，該節的每一個知識點看作是一個個任務。在具體教學活動中，教師將需要解決的問題或需要完成的任務也可以以一個個項目的形式交給學生；在教師指導下，以個人或小組工作方式，由學生自己按照實際完整項目，共同制定計劃、共同或分工完成整個項目。同時注重實際應用及學生操作能力的培養，弱化理論分析及數學計算等內容，充分考慮中職學校教學實驗、實訓設施的情況，使整個內容實現教學理實一體化。
4.改革學生評價方式，為理實一體化建設服務
中職學校有效教學評價的特點：（1）發展性――不僅對學生現有的水平進行評價，同時還要考慮過去的水平，以及其發展的趨勢。（2）指向性――進行評價指向學生達成教學目標的方向發展。（3）全程性（過程性）――評價是為了促進學生的全面發展，采用多元的評價方式。電工基礎課程應用性、實踐性較強，而一次性卷面考核方式很難全面客觀地評價學生的真正學習成績，改為不僅關注評價結果，更加關注學生成長發展過程，促進學生發展；不僅期末給學生發一個學期的“成績報告單”，還要使評價日常化，通俗化，一個口頭表揚，一個作業評語，都可以表現出教師對學生發展的鼓勵與肯定。對中職學生來說，更應體現他們的實踐操作能力，要評價學生處理各類實際問題的經驗、技能和技巧能力；評價學生在實踐中是否具有創造性和創新意識等方面內容。
通過以上的分析和實踐，證明理實一體化教學模式有助于改善目前單調的教學方法，改善課堂的教學環境，改變目前中職學校學生普遍厭學的現象。它能激發學生的學習興趣、提高課程的教學質量，從而大大提高學生的專業技能，拓寬學生的就業面，促進中職學校的建設和發展。電工基礎等課程改革任重道遠，在教學改革路上會遇到很多困難和問題。例如教師對教學改革的認識不到位；學生數量多，設備配置不能完全滿足相關專業的教學要求等；但只要我們能夠以滿腔的熱情投入進去，不斷探索、不斷克服、不斷完善，相信一定會有所收獲，理實一體化建設將會取得更大進展，中職學校將會培養更多社會所需求的高技能型人才。
參考文獻：
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電工基礎實用教程范文3
關鍵詞：Auto CAD；工程繪圖；課程改革
一、問題的提出
（一）企業需求。
機電設備維修與管理（以下簡稱機電維修）是一個面向生產型企業的大維修專業。在生產實際中，企業既需要能解決生產設備的機械系統、液壓系統、電氣系統以及計算機控制系統故障的維修人員，也需要能承擔專用設備設計和傳統設備升級改造的設計人員。由于維修工作涉及面大，造就維修人員見多識廣，技術素養全面，一些企業的產品開發部門尤其喜歡從維修技術隊伍中選擇合適人才來加強自身建設。
（二）教學現狀。
讀懂和快速繪制機械、電氣和液壓等工程圖是機電維修專業的一個重要教學內容。然而在當前的教育系統中，不同的作者根據Auto CAD在繪制不同類型工程圖中的作用，分別編著出版機械CAD、電氣CAD、建筑CAD等不同的教材。無論是哪一類CAD教材，一般都包括如下內容：一是CAD自身的繪圖功能，二是這些功能在某個專業或幾個相近專業的應用及技巧。由于在“2+1或2.5+0.5”的高職教學模式下校內教學課時偏緊，更為了減少課程內容的重復，因此一般的高職院校不在機電維修專業中開設機械CAD和電氣CAD兩門課程，這就造成機電復合型人才培養鏈在繪制機械和電氣兩種工程圖的教學環節中出現技能缺失。
顯然，當前的這種教學狀態不能滿足企業對高技能人才的要求，更不利于學生的求職和未來的發展，必須進行教學改革。
二、教學改革思路
針對上述情況，我們在充分討論、廣泛征求相關企業專家、學者意見的基礎上，對機電設備維修與管理專業人才培養方案進行了重大修訂，即在以機械為主體的原課程方案基礎上增設了電工電子基礎、電機與電氣控制、傳感器與檢測技術以及PLC控制與應用課程。但在如何培養學生快速繪制機械電氣圖的技能上，有著不同的意見，其簡單方法是開設機械CAD和電氣CAD兩門課程。但由前述知，這樣做會造成教學內容大量重復，并形成課時浪費、學生厭倦的狀況。
一般地要掌握用Auto CAD快速繪制一份機械電氣圖的技能，只需掌握如下知識：（1）熟悉電氣控制原理和機械電氣圖的基本知識；（2）掌握Auto CAD的繪圖技能；（3）掌握國家標準中關于繪制工控電氣圖的規范，熟悉電氣元件圖形符號。
為了使學生盡早掌握電氣控制原理和機械電氣圖的基本知識，我們對新的人才培養方案教學內容和順序進行調整，其有關電類課程的教學安排如下：
（一）學校在第二學期開設了“電機與電氣控制”課程。該課程電氣控制部分的主干線是電氣元件――典型控制回路――電氣控制系統圖，講授電氣控制原理、讀識電氣圖的基本知識，為學生讀圖、繪圖打下了一定的基礎，
（二）學校在第二學期為機械系各專業開設“Auto CAD機械繪圖”，通過對CAD基本功能及其繪圖應用的學習和實訓，學生已掌握了快速正確繪制機械圖的技能。
根據這些條件，我們把融合CAD繪圖課程作為更好地培養高技能人才的一個教改項目。
三、課程融合的內容和方式
（一）課程內容融合。
根據上述情況，以培養機電復合人才為目標，通過對機械CAD和電氣CAD繪圖兩門課程內容進行全面分析，基于“機械CAD”課程，將電氣制圖基本知識、國家標準及CAD繪圖相關知識有機融合，以“適用、管用、夠用”為指導，編寫“CAD電氣制圖簡明講義”。
（二）教學方式融合。
機械電氣圖的種類有電氣原理圖、電氣元件布置圖和接線圖，主要構圖元素是電氣元件圖形符號和連線。當一個電氣控制方案形成后，表達方案的主要工作就是通過繪制許多圖形符號和連線，再經過編輯、修改形成圖。在繪制電氣圖時，為減少勞動強度，提高工作效率，人們一般先利用CAD的塊功能將圖形符號繪制成“圖塊”并存入圖庫，待繪制完線路結構圖，再用“插入”命令將相應的圖塊插入圖中。在教學實施中，圍繞快速繪制機械電氣圖的課程目標，我們以塊功能為節點，將“CAD電氣制圖簡明講義”嵌入到“機械CAD”課程的教學中。
嵌入內容及時間見下表：
電氣原理圖的圖框需要按照各條電氣回路控制功能和元件的功能類別對圖幅進行分區。分區采用行與列兩組編號組合的方式來表示。編號從圖紙的左上角開始，水平方向用阿拉伯數字編號，垂直方向用大寫英文字母編號，圖區代號為字母+數字。由于這些知識對讀圖和繪圖都非常重要，在教學中對其進行專題講授。
四、結語
本教改項目在校內機電維修專業實施了3輪教學，取得了如下效果：
（一）通過一門課的教學，學生僅用8課時就增加了快速繪制電氣圖的技能。提高了教學效率，擴大了學生求職和發展的空間，滿足了企業對機電復合型高技能人才的要求。
（二）在實施中本教改項目與“電機與電氣控制”課程安排在同一學期教學，使兩者相互作用，教學效果明顯提高。尤其在繪制電氣原理圖圖框的實訓中，學生通過按線路功能和元件功能類別對圖幅分區，加深了對電氣原理圖的理解，進一步提高了讀圖識圖能力。
【本文系廣州科技職業技術學院教改課題“加強課程融合，探索機電復合型人才培養模式”（編號：2011004）的研究成果。】
（作者單位：廣州科技職業技術學院）
參考文獻：
電工基礎實用教程范文4
關鍵詞：紅外焦平面陣列；非均勻性校正；ASIC；兩點法
中圖分類號：TP274 文獻標識碼：B 文章編號：1004-373X(2008)02-142-03
Design of IRFPA Nonuniformity Correction Algorithm Using ASIC
DU Honghua,ZHANG Meng,XIAO Peng
(National ASIC System Research Center,Southeast University,Nanjing,210096,China)[HJ1*3][HJ]
[HJ*2]Abstract：The key quality point which effect IR image is nonunifomity of Infrared Focal Plane Array(IRFPA).Here think about the requirement of real-time,to make Application Specific Integrated Circuit(ASIC) based on two-point nonuniform correction algorithm.This article introduces chip′s structure and mode′s functions.ASIC design has advantages of good real-time,small size and high quality with low cost.It is suit for processing image at high speed real-time in IR imaging system.The algorithm has been verified at Garifield4 which is designed by national ASIC system research center of Southeast University.
Keywords：IRFPA;non-uniformity correction;ASIC;two-point method
1 引 言
紅外焦平面陣列(IRFPA)探測元具有敏感度高、探測能力強等優點，用他構成的成像系統具有結構簡單、可靠性高以及系統工作幀頻較高。IRFPA各陣列元響應率的非均勻性，讀出電路自身及讀出電路與探測器偶合的非均勻性和暗電流的非均勻性等因素統稱為IRFPA的非均勻性［1,2］。其極大地影響紅外成像系統的圖像質量，成為IRFPA應用的瓶頸，所以必須對IRFPA的探測信號進行校正。
根據獲得非均勻性校正參數原理的不同，可將非均勻性校正算法分為基于溫度定標的方法和基于場景的方法。基于溫度定標法采用簡化的數學模型，包括兩點法和多點法，其中兩點法是研究較早的一種算法，由于其數學模型相對簡單，易于硬件實現，其成為紅外成像系統中應用較廣泛的一種校正方法［3］。本文考慮到實時處理的需要，基于溫度定標兩點校正法，進行ASIC設計。
2 溫度定標兩點法的基本原理
在前述的影響IRFPA的非均勻性的因數中，假設：
(1) 在感興趣的范圍內各陣列元的響應是線性的；
(2) 各陣列元的響應率在時間上穩定；
(3) 其他噪聲如暗電流等的影響較小。
基于溫度定標兩點校正法的硬件實現通常包括乘加運算單元和校正系數存儲和讀取單元。結構相對簡單，易于ASIC設計，是當前系統實現的主流算法。
3 基于溫度定標兩點法的ASIC設計
根據溫度定標兩點校正法進行高速乘加運算的特點，需要預先對校正系數進行存儲同時保證校正系數非易失性。而校正系數讀取速率是整個芯片工作頻率瓶頸，因此采用NORFLASH和SRAM的雙存儲器結構，將校正系數保存在NORFLASH中，上電復位處于工作模式時通過內部控制單元將NORFLASH中數據搬運到SRAM中，由于目前SRAM數據存取時間都小于10 ns［7］，可以很好地滿足需求。
3.1 ASIC設計的結構
本設計分為數據通路、運算執行和控制3大模塊，分別完成校正系數載入及存儲、兩點校正法的乘加運算和數據載入、搬運、讀取、輸出處理的控制。結構的框圖如圖2所示。
3.1.1 數據通路模塊
數據通路模塊由通用串口通訊模塊(UART)、外部存儲器接口(EMI)組成，增益校正系數和偏移量校正系數可通過UART，EMI儲存在外部NORFLASH中。
UART模塊用來與PC串口進行通訊，支持RS 232協議標準非歸零的編碼格式，標準的九針串口。校正系數可以通過PC的軟件界面進行載入。考慮到電路的專用性及穩定性，固定模塊的波特率和每次傳送字符的個數，分別為57 600 b/s和8個字符。UART模塊主要包括接收模塊和發送模塊，分別含有16級深度的FIFO用于數據緩存。此外還包括中斷產生模塊，當數據傳輸出錯以及FIFO的空、滿狀態產生中斷信號通知發送模塊和接收模塊停止傳送或接收數據。
EMI模塊是控制單元對數據進行存儲和讀取的接口。本設計的EMI支持SRAM和NORFLASH的讀寫。考慮到2種存儲器具有基本相同的讀寫時序，且不會同時占用讀寫數據通道，故僅用一個SRAM接口接管2片存儲器的讀寫操作。圖3為SRAM的讀寫時序圖。
根據SRAM讀寫時序的特點，設計的EMI模塊主狀態機如圖4所示，分為讀和寫2個狀態組。以讀狀態組為例，分為READ-S，READ-CS，READ，READ-HOE，READ-H5個狀態,分別表示位屏蔽信號DQM有效、DQM和片選信號CS都有效、DQM和CS及輸出使能信號OE都有效(此時執行讀的動作)、OE信號無效但DQM和CS有效、OE和CS均無效但DQM有效。由于圖4中的cs-wait,oe-wait,oe-en等時間長度的可配的，也就是說在需要時可以直接由IDLE狀態跳到READ狀態。故狀態圖如圖4所示。
NORFLASH編程(寫入數據 )通常需要4個周期，包括2個解鎖寫周期、1個編程建立周期和1個寫入數據周期。在前3個周期中都需要對特定的地址寫入特定的數據，目前各家廠商在地址和數據的定義上各不相同。所以在對NORFLASH進行編程操作時采用軟件的方法實現。
3.1.2 運算執行模塊
運算執行模塊由1個12位定點乘法器和1個20位加法器組成，采用流水線設計，可在一個周期內完成校正計算，并校正后的數據的有效位進行截取。
3.1.3 控制模塊
主控單元給數據通路模塊和運算執行模塊提供控制信號，由狀態機實現，具體流程如圖5所示。
為管理系數載入和校正運算，這里設置調試和工作2種模式。當芯片上電復位后，主控模塊自動檢測控制模式，在調試模式下載入校正系數，在工作模式下將NORFLASH中12位增益校正系數和12位偏移校正系數拼接成24位寫入SRAM的相應地址。同時主控單元根據顯示設備的要求對校正結果進行處理。
3.2 實驗結果及本設計特點
在具有自主知識產權的SoC芯片Garfield4上進行算法實驗，其結果如圖6所示。圖6(a)為校正前圖像，圖6(b)為校正后圖像。測試結果表明此算法可以滿足設計要求。
本設計主要特點如下：
(1) 運算速度快，實時性強。采用雙存儲器結構和內部流水線技術使得在處理320×240象素圖像時達到120 f/s的速率。
(2) 體積小、可靠性高、性價比高。由單個芯片完成校正運算及數據處理，具有良好的可靠性，與采用DSP或FPGA實現的方案相比在量產時具有很強的價格優勢。
(3) 具有較強的靈活性，支持可編程功能。
4 結 語
本文提出一種基于溫度定標兩點法的ASIC設計，介紹該設計的內部結構以及所支持的雙存儲器策略，并給出其在自主設計的SoC芯片Garifield4上算法的實驗結果。
參 考 文 獻
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電工基礎實用教程范文5
Abstract： Because of the uncertainty of the risk evaluation process and the complex inefficiency of evaluation method which due to the large number and nature of different projects in large-scale construction enterprise， this paper establishes the risk evaluation model of multi-project based on analytic hierarchy process （ANP） and decision tree classification. Based on the characteristic project risk assessment index system of construction， through ANP which determines the possibility of risk factors and weights， combining with KNIME software to deal with decision tree classification， finally this paper builds multi-project risk assessment model which will be applied to multiple new multi-project risk assessment fast and efficient. The numerical example results show that the model has a stronger practicability in assess of multi-project risk factors accurately and determining the risk level of multi-project quickly， which will provide a scientific basis for large-scale construction enterprises and government departments.
關鍵詞：多項目風險評價模型；網絡層次分析法；決策樹分類；KNIME
Key words： risk evaluation model of multi-project；ANP；decision tree classification；KNIME
中圖分類號：F284 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）02-0012-04
0 引言
建筑工程項目具有投資規模大、參與方眾多、建設周期長等特征，大型施工企業一般具有多個參建項目。通常多項目的同時施工增大了實際管理者對每一個項目協調管理的難度，并且在其建設過程中經常會出現由各類風險引發的種種事故。因此，多項目或單一項目的風險管理、評價一直是學者關注研究的重心。如陳勇強，顧偉在對相關項目風險管理文獻的統計總結基礎上指出了目前工程項目風險管理研究的不足及未來發展方向[1]；如王冬霞以灰色系統理論為主，結合德爾菲法、層次分析法以及項目管理、風險管理、工程項目評價等方面的理論，對水電工程項目風險評價管理進行研究[2]。但較多評價方法在運用過程中均存在較強的主觀性，且僅對某單一項目展開評價分析，評價方法的擴展性差，不利于企業多個參建項目整體風險的把控。隨著學者不斷的深入研究，評價方法的擴展性得到一定提高，如網絡層次分析法（ANP）結合誤差反向傳播（BP）神經網絡模型能較為高效的解決有關風險評價的擴展問題。考慮到目前建筑工程領域中較多文獻僅就單一項目進行風險評估，并且評估過程較為局限。為解決多項目風險因素評估的客觀性差、風險等級評價模型欠缺等問題，本文以項目主要參與方作為風險來源，提出了項目風險評價指標體系，建立了基于ANP的項目風險評價模型，在此基礎之上，應用“康斯坦茨信息挖掘工具”KNIME軟件構造決策樹分類模型，兩者的有效結合使得多項目風險因素評價的客觀性得到提高、多項目風險等級的評價更加高效。
1 基于ANP的項目風險評價體系
1.1 ANP的基本理論與解決方法
1.1.1 ANP的基本理論
網絡層次分析法（ANP）是美國匹茲堡大學的Saaty教授于1996年在AHP基礎上提出的一種適用于非獨立的遞階層次結構的決策方法。相對于AHP，ANP更多的考慮了指標相互之間的影響與反饋性。ANP通過建立網絡結構模型，將決策系統分為控制層和網絡層：控制層一般由目標和準則組成，控制層允許沒有準則，但至少有一個目標；網絡層包含受控制層支配的元素組，組內元素相互影響與支配，形成網絡結構。
1.1.2 ANP的解決方法
ANP不再單一考慮各指標的上下層次關系，而是綜合考慮不同層次之間的信息反饋和同層次元素之間的相互依存關系。學者王蓮芬曾提到，ANP的解決主要是通過超矩陣與加權超矩陣[3]。本文，筆者通過ANP，將計算獲得的二級指標權重匯總得到超矩陣，繼續對各相互影響的因素進行綜合分析并應用Super Decision[4]及MATLAB軟件得到極限超矩陣，獲得各元素指標的極限權重。進一步處理，即可得到后續研究所需的各指標綜合權重。
1.2 構建項目風險評價指標體系
筆者遵循系統全面性原則，綜合分析了周榮喜[5]、唐小麗[6]等人關于項目風險評價指標體系的研究成果，在此基礎之上，通過案例研究、訪談調查等方式全面搜集項目風險評價的資料，咨詢相關建筑工程領域的專家獲取經驗，結合現行法律法規及相關項目實際管理者對項目風險的具體管理情況，獲得數量眾多的風險評價指標。如按照項目風險承擔主體分類，可以劃分為業主、承包商、設計方、監理方風險等評價指標；按照風險特征分類，可以劃分為工期、質量、費用、安全性風險評價指標等。整體來說，任何項目風險因素都可能影響項目的目標，但并不是所有風險因素都能對項目產生顯著影響。因此，筆者遵循指標的科學性篩選原則，突出各參與方對項目風險的影響、突出本文研究的重點，考慮到后續軟件的應用，經仔細斟酌，最終確定項目風險評價的一級指標即施工方風險A1、業主方風險A2、設計方風險A3、監理方風險A4、環境風險A5五大類，并確定相應20個內部相互依存與反饋的二級指標。綜合各評價指標，形成項目風險評價指標體系，如圖1項目風險評價指標體系所示。
2 算例分析
2.1 基于ANP的各級指標判斷矩陣
①一級指標判斷矩陣：本文建立的判斷矩陣均是通過集成多位專家的學識與經驗，是在對各指標因素進行兩兩比較的基礎之上，結合1～9標度方法[7]打分而成的。換言之，判斷矩陣的原始數據是由多位專家根據經驗給出，這樣每一個指標對項目風險的影響程度都具有較強的表達性。本文集合五位權威專家的學識經驗，由每位專家針對項目的5個一級指標包括施工方風險A1、業主方風險A2、設計方風險A3、監理方風險A4、環境風險A5進行兩兩比較，最終得到一級指標判斷矩陣（后續五位專家對每個項目各二級指標的打分亦采用同樣的方法進行處理）。再利用“特征根”法[7]，結合MATLAB軟件計算出判斷矩陣的最大特征根，求出特征向量（后續二級指標判斷矩陣亦采用相同方式求得相應指標權重），如表1一級指標的判斷矩陣所示。
②元素組內部判斷矩陣：元素組內部的指標相互影響相互依存，因此對于矩陣的構造，原理與上述方法類似。基于ANP，五位專家們利用1～9標度方法[7]以A1為準則，其中的元素P1為次準則為例，將P2、P3、P4、P5進行兩兩比較[3]，形成五組判斷矩陣。經過對類似上述一級指標的五組判斷矩陣數據的一致性驗證處理，形成如表2 P1下的判斷矩陣所示。相應我們可以得到在A1準則之下，分別以P2、P3、P4、P5為次準則，兩兩比較其他的元素關系，建立判斷矩陣，通過對數據的處理保證矩陣數據的一致性，利用特征根法[14]、MATLAB軟件計算得到各二級指標權重（其他元素組內部的判斷矩陣建立方法相同）。
2.2 項目風險評價指標的超矩陣
將各二級指標變換次準則相互比較，經計算驗證獲得的各二級指標權重，整理得到評價指標的超矩陣。如表3項目風險評價指標的部分超矩陣所示。
2.3 綜合權重的確定
綜合權重的確定是依據ANP的超矩陣和加權矩陣[3]獲得的，通過建立判斷矩陣、運用特征根法[7]獲得各指標權重，綜合后應用Super Decision[4]及MATLAB軟件得到極限超矩陣即可獲得各二級指標極限權重，與相應一級指標對應相乘，即得綜合權重。上述評價指標超矩陣，每一列已經過歸一化處理，繼續運用MATLAB軟件編寫程序求得極限超矩陣，得到各二級指標的極限權重。將一級指標權重與二級指標權重對應相乘，即得綜合權重。如表4評價指標的綜合權重所示。
3 應用KNIME軟件的多項目風險決策樹分類模型
“康斯坦茨信息挖掘工具”KNIME軟件是基于Eclipse環境的模塊化智能工具，用戶通過工作流來控制數據的集成、清洗、轉換、過濾，再到統計、數據挖掘。大多基于ANP所得到的各指標權重的評價方法，對新項目的深入評估沒有較高的擴展性。為將ANP方法進一步擴大應用，筆者通過五位專家進行打分（10分制），再結合二級指標綜合權重，對應相乘求和得到項目風險評價的綜合評分。為使多項目的風險等級具有一定的可比性，基于同樣的方法體系，專家繼續給出不同項目各指標的分數，最終結合綜合權重，得到不同項目的綜合評分。進一步應用KNIME軟件的決策樹分類功能，訓練項目風險評價等級模型，便于高效的對后續多項目進行更為完善的項目風險評價。
3.1 數據采集及處理
為提高軟件的訓練精度，本文選取20家大型建筑施工企業各10個項目作為模擬對象，通過ANP得到項目的綜合評分進行風險等級的分類模擬。原始數據處理的過程是基于ANP開展而來，200個項目的基本建設情況不同，但面臨的風險是類似的。因此，基于本文建立的項目風險評價指標體系，專家組根據實際情況對每一個項目的二級指標進行打分，經過一致性檢驗，歸一化后，結合二級指標綜合權重，對應相乘求和，即可作為軟件運行的原始數據。原始數據的具體確定過程以某項目為例，如下所示：
3.3 結果分析及建議
①基于ANP確定得出的各指標權重，以項目各主要參與方為風險來源，幫助實際管理者了解每個指標對項目風險影響的程度。根據表1中的權重，一級指標施工方風險A1對項目風險影響程度最為顯著，在項目的建設過程中，要加強對施工方的管理，落實安全生產責任制。其他指標對項目風險影響程度的排序依次是業主方風險A2、環境風險A5、設計方風險A3、監理方風險A4，鑒于此，項目管理者對不同項目參與方的管理協調應予以重視，從實際出發。
②應用KNIME軟件的決策樹分類，如圖3 Scorer結果顯示，決策樹分類模型的正確率達到97.561%，錯誤率為2.439%，分類精度達到0.966，表明分類效果較好。本訓練模型精度較高，適用于后續多項目風險等級評價。
4 結束語
筆者將網絡層次分析法應用到項目風險評價領域中，以建筑工程項目為例，以項目建設過程的主要參與方作為風險來源，科學的建立評價體系。通過超矩陣結合實際專家意見得到項目的綜合評分。為提高大型施工企業、政務部門的實際管理者對多項目風險級別劃分的效率，更有效的管理參建的多項目，本文將ANP模型進一步擴大，引入KNIME軟件的應用。基于ANP獲得的各項目綜合評分，應用KNIME中的決策樹分類功能，一方面經過算例分析、軟件的運行，結果表明兩者的有效結合可以解決大規模數據問題，減少人為因素的評價偏差，提高工作效率；另一方面經過科學的驗證，即評價模型的高效、評價結果的準確，使得多項目風險等級評價、風險因素評估有了依據，該模型較為新穎，對后續多項目風險的全面評價具有更為完善的指導意義。
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