聶小東++唐更華　尹枚

[摘 要]實踐教育基地的實習崗位是有限的，但參加實踐的學生人數(shù)多且學生有訂單式的多技能的實習需求，如何協(xié)調(diào)實習崗位和學生實踐需求是一個重要問題。文章提出訂單式柔性實習模型，將實習崗位、學生及引導員建模為攜帶實時信息的令牌，根據(jù)學生已完成實習時間占期望總實習時間的比例、緊急程度、延遲狀況等更新學生的優(yōu)先級，然后根據(jù)最短時間規(guī)則更新崗位的優(yōu)先級，按照優(yōu)先級匹配學生和實習崗位。

[關(guān)鍵詞]實踐教育基地；訂單式；柔性；實習

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.16.203

1 前 言

當前高等院校注重提高教學質(zhì)量，在校外建立實踐教育基地進行學生實踐能力的培養(yǎng)。然而由于合作單位要從本身規(guī)模和效益考慮，提供的實習崗位是有限的，但是當前高等教育規(guī)模比較大，需要參加實踐的學生人數(shù)多，且隨著時代的發(fā)展，學生有個性化發(fā)展的需求，傳統(tǒng)的大規(guī)模統(tǒng)一安排已經(jīng)很難適應形勢發(fā)展了。學生往往根據(jù)專業(yè)和自己的規(guī)劃，提出訂單式的多技能的實習需求。每一實踐技能往往有多個可選的實習崗位進行訓練。學生在崗位上訓練技能時往往要處理真實的業(yè)務工作，其持續(xù)時間是不確定的，具有一定的隨機性。在實習崗位上的設(shè)備可能出故障，其故障的恢復時間也具有隨機性，在故障恢復期學生將不能在該實習崗位上。在這種狀況下，協(xié)調(diào)實習崗位和學生實踐需求是一個非常難的問題，給實踐教育基地的高效運行帶來挑戰(zhàn)，解決其建模和運行問題具有重要的理論研究價值和實際應用意義。

針對實踐教育基地協(xié)調(diào)實習崗位和學生實踐需求中存在的問題，提出訂單式柔性實習模型，探討一種有效的運行方式。

2 問題描述

在實踐教育基地中，引導員負責在基地實習崗位、學校之間通知并協(xié)助學生以實現(xiàn)安全有序?qū)嵙暋嵺`教育基地中實習崗位為Jobm（m=1，2，…，J），不失一般性，實習崗位和學校都認為是崗位，實習崗位總數(shù)目為CJOB，實習崗位的集合標記為JOB，學校崗位總數(shù)目為CW，學校崗位的集合標記為W，合作單位基地的前臺為I/O，引導員為robotr（r=1，2，…，R）。

MTBFm（Mean Time Between Failure）：實習崗位的平均無故障時間。MTTRm（Mean Time To Repair）：實習崗位的平均恢復時間。τ：實踐教育基地啟動后的某一時刻記為τ，啟動時刻可以記為τ=0。實踐教育基地啟動后正常運行的一段連續(xù)時間，時間長度記為T，作為評估優(yōu)化的一個時間區(qū)間。要實習的學生記為stui（i=1，2，…，n）。假設(shè)stui的開始實習時間為releasei，要求的實習結(jié)束期為di，實際完成實習的時間為ci，遲延的懲罰系數(shù)為wi。在運行過程中的某一時刻τ，stui的遲延時間tardinessi可以定義為：

在實際實習中，實踐技能的訓練時間是隨機不確定的，僅能根據(jù)經(jīng)驗估計和大量歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計給出訓練時間的估計值，訓練時間是介于最小和最大訓練時間之間有限個離散點的隨機變量，采用如下離散概率模型來描述技能訓練時間的分布。

3 建立模型

假設(shè)實習崗位、學生和引導員都為具有隨機實時屬性變量的實體，相互的結(jié)合、停留與分拆代表處理開始、正在處理和處理完畢等，所有實體所處的狀態(tài)聯(lián)合在一起就是當前系統(tǒng)的狀態(tài)，根據(jù)當前系統(tǒng)狀態(tài)進行判斷發(fā)出實時的執(zhí)行指令。鑒于該想法，建立訂單式柔性實習的模型。這里采用Petri網(wǎng)形式進行建模并進行擴充。

首先，Θ代表網(wǎng)中的令牌集合，令牌的信息包括基本屬性和隨機動態(tài)屬性，在變遷的作用下組合和分拆令牌時，將保留基礎(chǔ)令牌的一些關(guān)鍵屬性變量。一個令牌θ用著色的實心小橢圓表示。

然后，E代表令牌的實時使能函數(shù)，表示在某時刻令牌能否移動，可以移動到哪里。

最后，IT代表智能變遷有限集，是可控延時連續(xù)變遷ITc。可控延時連續(xù)變遷ITc所需要的時間由令牌的隨機動態(tài)實時屬性決定，一個可控延時連續(xù)變遷ITc用兩條豎線夾一個圓圈|○|表示。

變遷的智能函數(shù)根據(jù)令牌的隨機動態(tài)屬性，實時確定令牌優(yōu)先級，將令牌移動到合適的庫所。變遷的執(zhí)行以下步驟：

即優(yōu)先考慮將學生安排到實習崗位上實習而不是安排回去學校，同時優(yōu)先選擇訓練時間最小的實習崗位，即如果有實習崗位可安排，則將學生安排到可最快完成訓練的實習崗位上，如果沒有實習崗位可安排，則安排回去學校。

步驟3：變遷根據(jù)優(yōu)先級，將高優(yōu)先級的學生安排到合適的崗位上，從而移動隨機令牌。

當前Petri網(wǎng)理論中不存在令牌停留在變遷的情況，本文進行擴充，停留在變遷中的隨機令牌的實時屬性決定了變遷的延遲，有利于對實際過程中隨機實時的情況進行建模。由于令牌可以停留在變遷中，那么變遷的觸發(fā)擴充為輸入和輸出觸發(fā)，將令牌移入變遷和從變遷移出令牌。瞬時離散變遷則與傳統(tǒng)Petri網(wǎng)相同。在這里，變遷使能的決定因素是隨機令牌的實時屬性。

在標識M和時刻τ中，由隨機令牌使能的變遷將觸發(fā)，它的觸發(fā)將使系統(tǒng)的標識由M變?yōu)镸'。根據(jù)變遷的智能函數(shù)進行判斷，移動選中的實時令牌θ?？煽匮訒r連續(xù)變遷tc輸入使能的觸發(fā)，將從前置庫所中移動令牌到tc中，

4 結(jié) 論

第一，本文針對實踐教育基地崗位的有限和學生實習的柔性需求，提出協(xié)調(diào)實習崗位和學生實踐需求的問題，并對該問題進行描述。第二，采用Petri網(wǎng)形式進行建模并進行擴充，讓令牌（tokens）攜帶實體的描述信息和隨機動態(tài)信息，讓變遷具有智能函數(shù)從而將移動令牌，令牌停留在變遷中的隨機實時信息作為變遷的延時，更好地建立不確定環(huán)境中教育實踐基地訂單式柔性實習的模型。