优化应用范文

优化应用范文（精选12篇）

优化应用 第1篇

随着生物学、仿生学、心理学和人工智能科学的发展, 从20世纪以来 , 研究人员相继将生物学、仿生学、 神经网络科学的原理和方法应用到智能优化领域, 形成了一系列的最优化方法。如: 人工神经网络、模糊逻辑、粒子群优化算法等。这些智能算法在求解过程中不需要进行严格的数学推导和专 业的领域知识, 而是通过大量简单的信息传递和演变方法来得到问题的最优解, 具有较强的全局搜索能力和良好的通用性。以下对几种常用的智能优化算法作简要的概述。

2 人工神经网络

2.1 概述

人工神经网络 (Artificial Neural Networks, ANN) 也称为神经网络或连接模型, 是对人脑或自然神经网络 (Natural Neural Network) 的若干基本特性的抽象和模拟。它是由生物 学家McCullocn和数学家Pitts在1943年首次提出二值神经元模型之后开始的。人工神经网络是人脑及其活动的一个理论化的数学模型, 它具有自学习能力、联想存储功能以及高速寻找优化解的能力。人工神经网络的这些特性, 已被人们广泛地应用在图像处理、自动控制、信号处理、 视觉、医学工程、农业、 水利等领域。

人工神经网络模仿动物的神经网络行为特征, 由大量被称为节点的简单信息处理单元 (神经元) 组成, 每个节点向邻近的其他节点发出抑制或激励信号, 整个网络的信息处理便是通过这些节点之间的相互作用而完成的。ANN的基本思想是系统接受用户提交的样本集合, 依照系统的给定的算法, 不断修正用来确定系统行为的神经元之间连接的强度, 而且在网络的基本构成确定之后, 这种修正根据其接受的样本集合自然地进行, 用户不需要再根据所遇到的样本集合区对网络的学习算法做相应的调整, 通过系统自动地调整内部大量节点之间的相互连接的关系, 从而达到处理信息的目的。人工神经网络优点在于它是并行分布式系统, 采用了与传统人工智能和信息处理技术完全不同的机制, 具有自适应、自组织和实时学习的特点, 而且容易与其他算法结合, 但是它也存在着许多不足, 比如难于精确分析神经网络的各项性能指标, 并且不宜用来求解必须得到正确答案的问题。

2.2 应用

经过几十年的发展, 神经网络理论已经在在信息处理、自适应的人机接口、通信、模式识别、 自动控制、人工智能等众多研究领域取得了广泛的成功。下面介绍神经网络在一 些领域中的应用现状。

2.2.1 信息处理

现代信息处理要解决的问题是很复杂的, 人工神经网络具有模仿或代替与人的思维有关的功能, 可以实现自动诊断、问题求解, 解决传统方法所不能或难以解决的问题[1]。人工神经网络系统具有很高的容错性、鲁棒性及自组织性, 即使连接线遭到很高程度的破坏, 它仍能处在优化工作状态, 这点在军事系统电子设备中得到广泛的应用[2]。现有的智能信息系统有智能仪器、自动跟踪监测仪器系统、 自动控制制导系统、自动故障诊断和报警系统等。

2.2.2 通信

人工神经网络具有通过学习样本来求解问题和快速反应的能力, 使得它便于对事务进行实时控制与处理; 同时它也具有卓越的自组织、自学习能力, 善于在复杂条件下, 充分逼近任意非线性系统, 快速获得满足多种约束条件问题的最优化答案; 再者它也具有高度的鲁棒性和容错能力等优越的性能。因此在通信中取得了广泛的应用。

3 遗传算法

3.1 概述

遗传算法 (Genetic Algorithm ,GA) 是基于生物的进化法则 (适者生存 , 优胜劣汰遗传机制) 和种群的思想提出一种具有自适应能力的、全局性的概率搜索算法。 它是由J.Holland教授1975年在他的专著《自然系统和人工系统的自适应》中首先提出的, 其主要特点是不要求待解决的问题具有可微、可导等数学特性; 具有并行计算的潜力和自我优化的能力; 具有较强鲁棒性, 能适应动态的变化, 自动调整搜索方向和搜索空间。遗传算法的这些特性在自适应控制、组合优化、 模式识别、机器学习、规划策略、 信息处理和人工生命等领域的应用中越来越展示优越性。

遗传算法模拟生物进化论和遗传学, 其基本过程是用特定的编码方式生成编码来表示染色体, 通过选择、基因重组、变异等遗传算子来仿真生物的进化过程, 利用适应度函数来评估染色体所蕴含问题解的质量的优劣, 使得最优染色体所代表的的问题解逼近待解问题的最优解或者近似最优解。遗传算法的基本思想是从代表问题的可能潜在解集的一 个种群开始, 首先进行编码, 然后按照适者生存和优胜劣汰的原则, 逐代演化产生出越来越多的近似解。在每一代根据问题中的适应度大小选择个体, 并借组遗传学中的遗传算子进行组合交叉和变异, 产生出新的解集种群, 后代的种群比前代更加适应环境, 末代种群中的最优个体经过解码就可以作为问题的最优解或者近似解。遗传算法优点在于快速随机, 过程简单, 具有广泛的适应性和潜在的并行计算能力, 而且也容易与其他算法进行结合, 然而遗传算法也存在着不足之处, 比如计算量比较大, 搜索速度比较慢, 不能保证在有限的时间内找到最优解。算法的并行机制的潜在能力没有得到充分的利用, 也是当前遗传算法的一个研究热点方向[3]。

3.2 遗传算法的应用

遗传算法具有全局并行搜索、鲁棒性强和优化搜索等优点, 使得遗传算法广泛地应用于函数优化、组合优化、机器学习、图 像处理、计算机科学、人工智能、自动控制和数据挖掘等领域。

3.2.1 计算机科学与人工智能

遗传算法在计算机科学与人工智能领域中的应用包括数据挖掘和知识获取、专家系统、模式识别、 人工神经网络结构与参数优化、数据库查询等。另外, 遗传算法在软件测试用例自动生成方面也做出了很大的贡献。

3.2.2 组合最优化问题

随着问题规模的增大, 组合优化研究那些含有有限个可行解的日常生活中大量存在的问题。有时在目前的计算机上用枚举法很难求解出最优解, 对于这些复杂问题, 遗传算法是寻求满意解的最佳工具之一。

4 蚁群算法

4.1 概述

蚁群算法 (Ant Colony Optimization,ACO) ,又称为蚂蚁算法, 是一种源于生物世界的仿生类随机搜索算法, 由意大利学者M.Dorigo等人在20世纪90年代初首先提出的。蚁群算法是模拟真实的蚁群觅食过程, 在由图中寻找优化路径的机率型算法。蚁群算法优化过程的本质在于:(1) 选择机制: 信息素越大的路径, 被选择的概率就会越大;(2) 更新机制: 路径上面的信息素会随蚂蚁的经过而增大, 同时也会随时间的推移逐渐减小;(3) 协调机制: 蚂蚁之间实际上是通过信息素来相互通信、协同工作的[4]。正是由于蚁群算法充分利用了选择、更新和协调的优化机制, 通过个体之间的信息交流与相互协作最终找到最优解, 使得它具有很强的发现较优解的能力。

蚁群算法的基本思想是首先将待解决的问题编码成图, 然后通过模拟大量的蚂蚁在图中移动来解决该问题。在图中顶点代表一个地方, 每一条边代表顶点之间的距离。负责通信的信息素与每一条边关联, 而且可以被蚂蚁读取和改变, 蚂蚁在运动过程中不能访问它已经访问过的节点, 它只能通过基于信息素引导的随机机制选择后续的节点进行访问。在每次迭代结束的时候, 根据蚂蚁构建的解的质量的好坏, 更新器走过的边上的信息素, 从而引导蚂蚁在未来的迭代中构建的解能近似于历代以来所构建的最优解。

4.2 应用

目前, 蚁群算法已经在各种离散优化的问题上被广泛地应用, ACO可以很快地取得高质量的解。另外, 蚁群算法还在工业问题的调度、网络通信中的选择最短路径等问题中得到广泛应用。

4.2.1 在计算机科学与人工智能

由于遗传算法具有并行搜索、简单通用、鲁棒性强等特点, 使得它在计算机科学与人工智能领域中得到广泛的应用, 例如在数据库查询、数据挖掘、人工神经网络结构、专家系统 等。此外, 遗传算法还在软件测试用例方面做出了很大的贡献。

4.2.2 在图像处理

图像处理是计算机视觉中的一个重要研究领域。在图像处理过程中, 如扫描、特征提取、图像分割等不可避免地会存在一些误差, 这些误差会影响图像处理的效果。如何使这些误差最小是计算机视觉达到实用化的重要要求。遗传算法在这些图 像处理中的优化计算方面找到了用武之地, 目前已在模式识别、图像恢复、图像边缘特征提取等方面得到了广泛的应用。

5 结语

智能优化算法作为人工智能研究领域的一个新兴的研究分支, 对智能计算机的快速发展有着重要的贡献。智能计算将探索新思维、新理念、 新方法和新技术, 这些将在以后的发展中将会取得更大成果。现阶段智能算法的研究水平还很难实现智能机器, 达到真正的人类的智能。但是, 随着人工脑的研究和发展, 使得人工智能的研究向着更为广阔, 更为深远的方向发展。

摘要：简要介绍了人工神经网络、遗传算法、蚁群算法3种智能优化算法,并简述其优缺点及应用研究。

优化应用 第2篇

混沌优化算法在不可分稳态大系统优化中的应用

讨论了整体目标函数关于各子系统不具有可加形式的大规模稳态系统的`优化问题,将混沌优化算法应用于其最优值的求解,利用混沌运动的遍历性来得到优化问题的全局最优值.仿真结果表明,该算法简单易行,求解精度和可靠性较高,是解决不可分稳态大系统优化问题的一种有效方法.

作 者：李薪宇 康波 吕炳朝 LI Xin-yu KANG Bo LU Bing-chao 作者单位：电子科技大学,自动化工程学院,四川,成都,610054刊 名：数学的实践与认识 ISTIC PKU英文刊名：MATHEMATICS IN PRACTICE AND THEORY年，卷(期)：38(3)分类号：O1关键词：稳态大系统 混沌优化 全局最优

安林煤矿通风系统优化应用 第3篇

关键词：采区需风量通风系统调整

一、矿井介绍

河南安林煤业有限公司原为河南省浚县所属地方国营煤矿，现改制为河南地煤公司控股股份制企业，安林煤矿位于太行山东麓，安阳—鹤壁煤田北中部，距安阳市水冶镇4km。井田边界均以大断层形成自然边界。据河南省煤炭工业局文件（豫煤安[2007]1010号），该矿为煤与瓦斯突出矿井，全矿井瓦斯绝对涌出量为7.87m3/min，相对涌出量5.36m3/t。煤科总院抚顺分院于2004年5月对矿区采煤工作面的二1煤层的煤尘进行了测试鉴定，二1煤煤尘不具有爆炸危险性。2004年5月对矿区采煤工作面的二1煤层进行了自燃倾向性测试鉴定，二1煤层属不易自燃煤层。矿井采用中央并列抽出式单翼通风系统。

二、现通风系统存在问题

随着西五、西六采区的陆续投产，矿井需风量增大，且矿井主要用风地点将更加偏离矿井进、回风井（主副井），通风路线愈来愈长，通风阻力亦随之大幅增加，回风井（主井）安设的两台主扇已经不能满足矿井供风需要。

三、通风系统优化方案选择

方案Ⅰ：停止现行主井（回风井）主扇的运行，打开主井上口防爆盖，将主井由原来的回风井改为进风井，同时开启西风井新主扇，形成主、副井进风、西风井回风的两进一回全新的矿井通风系统。此时，全矿井下共布置4个采煤工作面、12个掘进工作面以及6个独立通风硐室和5个其它独立用风地点。西风井主扇运行时期，矿井由原来的副井进风、主井回风的一进一回通风系统改变为矿井主副井进风、西风井回风的两进一回全新的通风系统，矿井总进风量、主扇总排风量以及矿井负压均发生了较大的变化。特别是矿井负压变化较大，通风系统改造后的矿井负压将由原来的1940Pa增加到2776Pa（西风井主扇以叶片安装角1°启动），增幅达43.1%。西风井主扇（以叶片安装角1°启动）运行时期，矿井各主要用风地点风量均满足安全生产要求，矿井主扇工作在主扇性能曲线稳定区域，主扇工作效率达85%。方案Ⅰ－1以配风计划标准为固定风量进行模拟解算与方案Ⅰ－3将西风井主扇（以叶片安装角1°启动）性能曲线直接挂网解算，两者在主扇总排风量、矿井总进风量以及矿井总负压上均相差不大。方案Ⅰ－1按配风计划标准主扇总排风量为5671 m3/min，方案Ⅰ－3西风井主扇以叶片安装角1°启动总排风量为5772 m3/min，两者相差仅为101m3/min；矿井总进风量相差5520-5426=94m3/min；矿井总负压相差2776-2682=94Pa。方案Ⅰ－2西风井主扇以叶片安装角0°启动，矿井总进风量为5348m3/min，风机风压为2606Pa，虽然矿井负压有所下降（2682-2606=76Pa），但矿井总进风量不足，相差5427-5348=79 m3/min；方案Ⅰ－4西风井主扇以叶片安装角2°启动，矿井总进风量为5684m3/min，风机风压为2943Pa，虽然矿井总进风量有所增加（5684-5427=257 m3/min），但矿井负压增加也较大（2943-2682=261Pa），而且矿井负压已经超过《煤矿安全规程》的规定（不大于2940Pa）。

方案Ⅱ：在方案Ⅰ（停止现行主井主扇的运行，打开主井上口防爆盖，将主井由原来的回风井改为进风井，同时开启西风井新主扇，形成主、副井进风、西风井回风的两进一回全新的矿井通风系统）的基础上，依次贯通井下340米-285m～-340m西五上山、1800米-340西三～西五回风石门和500米-200m～-340m3煤回风上山三条回风巷，形成方案Ⅱ-1、方案Ⅱ-2以及方案Ⅱ-3（此时，-200m～-340m西三13煤生根眼以及-200m水平西一～西三总回风巷将全部报废而封闭）。方案Ⅱ在方案Ⅰ的基础上依次贯通了井下部分回风巷道，增加了矿井回风能力，降低了矿井总风阻，矿井各采区及各用风地点风量完全满足矿井安全生产需要。方案Ⅱ－1在方案Ⅰ的基础上贯通井下340米-285m～-340m西五上山，矿井负压由（方案Ⅰ）原来的2682Pa减少到2676Pa，只减少了6Pa，效果很不明显。方案Ⅱ－2在方案Ⅱ－1的基础上（贯通井下340米-285m～-340m西五上山后），再贯通1800米-340西三～西五回风石门，矿井负压由（方案Ⅰ）原来的2682Pa减少到2224Pa，减少了458Pa，矿井负压在原来的基础上下降了17.1%，负压下降比较明显；矿井主扇净功率也由原来的253.5KW下降到210.2KW，每小时可节电43.3度。方案Ⅱ－3在方案Ⅱ－2的基础上（贯通井下340米-285m～-340m西五上山及1800米-340西三～西五回风石门后），再贯通500米-200m～-340m3煤回风上山，矿井负压由（方案Ⅱ－2）原来的2224Pa减少到2127Pa，减少了97Pa，矿井负压下降幅度较小，效果不太明显。但方案Ⅱ－3封闭了-200m～-340m西三13煤生根眼以及-200m水平西一～西三总回风巷，简化了矿井通风系统，减少了巷道维护费用。

四、通风系统优化方案比较

方案Ⅰ，西风井运行时期，矿井总需风量为5427 m3/min，矿井负压为2700Pa左右。若西风井主扇以叶片安装角0°启动，则矿井总进风量不足；若以叶片安装角2°启动，则矿井负压过高；西风井主扇以叶片安装角1°启动，则比较符合矿井实际，也与以计划配风量标准为固定风量进行网络解算的结果相近，此时，矿井各主要用风地点风量均满足安全生产要求，矿井主扇工作在主扇性能曲线稳定区域，主扇工作效率达85%。

方案Ⅱ在方案Ⅰ的基础上依次贯通了井下部分回风巷道，增加了矿井回风能力，降低了矿井总风阻。但贯通井下340米-285m～-340m西五上山及500米-200m～-340m3煤回风上山两条回风巷道，对减少矿井总风阻，降低矿井负压，效果不明显；而贯通井下1800米-340西三～西五回风石门后，矿井总风阻及负压降低非常明显（矿井负压降幅达17.1%），与通风系统优化改造前的1940Pa相差较小。

五、结束语

通过井下通风阻力测定以及矿井通风系统优化模拟，认为由原来的副井进风、主井回风的一进一回通风系统改变为矿井主副井进风、西风井回风的两进一回全新的通风系统，采用方案Ⅰ所确定的矿井通风系统，井下布置的4个采煤工作面、12个掘进工作面以及6个独立通风硐室和5个其它独立用风地点的通风系统优化方案比较符合现场实际情况。通风系统在改造之后，又请了相关有通风阻力测定资质的单位进行了验证。最后认为此次系通改造是确实可行的。也为以后矿井通风管理积累了工作经验。□

采区设计优化与应用 第4篇

煤矿开采的对象是条件各异的煤炭资源, 开采技术随煤层赋存情况不同而有很大的差异, 而在一定的地质开采技术条件下, 怎样去布置采区准备巷道以及在什么范围内布置, 又有多种方式, 所以开采设计是否合理将直接影响矿井的开采成本, 结合矿井的实际, 优化开采设计可从根本上扭转生产的被动局面, 为安全生产提供系统保障。

1 矿井概况

旗山煤矿主采煤层为夏桥系1、3煤, 属于“三软”煤层。矿井1957年始建, 原设计能力45万t/a, 几经改扩建和技术改造, 生产能力增加到180万t/a, 机械化程度较高。1974年国家首批引进综采设备, 旗山煤矿就开始采用综采工艺进行回采, 有着较长的综采历史。1994年在-700 m水平1、3煤合层区, 又实施了“三软”煤层综采放顶煤回采工艺。该工艺的实施使矿井的发展进入一个新的阶段, 同时也对矿井的整体生产布局提出了更高的要求。近年来为确保矿井的安全高效, 大胆创新, 积极推广应用新技术、新工艺, 通过优化采区设计, 取得了良好的经济效益和综合效益, 近几年矿井的产量持续稳定在170~180万t/a。

2 问题的提出

矿井进入-700 m水平以来主要以综采放顶煤工艺为主, 产量约占矿井的76%~89%, 综放工艺的持续实施是矿井产量得以稳定的基础。矿井可供综放的煤层主要集中在-700 m水平的西翼, 该区域是矿井-700 m水平的主采区域, 煤层结构简单、储存稳定、储量丰富, 适合综采放顶煤回采工艺。所以如何最大限度地把这一区域可供综放的储量回采出来, 是矿井稳产高产的关键;如何保证矿井产量持续稳定在一个高位水平, 都是考虑的首要问题。

由于矿井开采历史长, 随着开采深度的增加, 风流线路长, 阻力大, 通风困难;随着开采水平的延深、采区数量的增加, 运输系统复杂、距离远, 区段平巷长距离运输将进一步加重运输负担。而矿井回采机械化程度的增加又要求最大限度地增加工作面的走向长度。为解决这种矛盾, 简化通风系统和运输系统, 也是设计工作中必须要考虑的问题。

另外, 随着工作面走向长度的增加, 又带来区段平巷维护费用的增加问题, 尤其是“三软”煤层综采放顶煤工作面两道沿煤层顶板布置, 两道变形量大, 底鼓严重, 合理地解决这种矛盾, 对降低开采成本意义重大。

近年来, 为适应矿井机械化程度的不断提高, 优化开采设计是所必须面对的问题。

3 原设计方案分析

矿井以往开采设计由于受机械化程度的影响, 以及开采技术条件的限制, 采区划分区域较小, 采用下山剃头式开采, 矿井的采区布置为一组下山分两翼回采, 至采区上下山位置 (即停采位置) 需留设采区上下山保护煤柱。

原采区设计的区段走向长度较短, 而随着开采技术及回采工艺的改进、管理水平以及人员操作技能的提高, 在一定程度上加快了工作面的推进速度, 工作面的开采时间相对缩短, 同时工作面搬家次数相应增加, 不利于机械化效能的充分发挥。

由于采区划分较小, 并留设采区上下山保护煤柱, 这样既造成资源的浪费, 同时对采区巷道的支护也造成长时间的动压影响, 巷道失修严重, 断面缩小, 给巷道的支护带来极大的不利。在使用的过程中造成巷道多次修护仍不能满足安全生产的要求, 应寻求一种合理的采区布置及回采方案, 最大限度减少对巷道动压影响次数, 以减少采区巷道的维修次数和改善巷道的支护状况。

4 优化开采方案

4.1 设计优化目标

(1) 优化采区布置, 简化通风系统, 运输系统, 做到节支降耗、降低成本。

(2) 最大限度地解放保护煤柱的压煤量, 延长工作面的走向长度, 减少工作面的搬家倒面次数, 实现工作面的连续推进, 达到稳产高产。

(3) 优化设计, 减少巷道的掘进量, 降低万吨掘进率, 提高掘进巷道的利用率, 减少主要巷道的多次受压, 从而减少巷道的多次修护, 降低生产成本。

(4) 优化采区走向长度, 合理解决走向长度增加与区段平巷维护的矛盾。

4.2 优化方案

扩大采区范围, 采用主下山联合辅助下山布置采区。即该区东部开掘一组 (两条) 主下山, 中西部再开一组 (两条) 中部辅助下山, 在-770 m水平建一条岩石集中巷连接两组下山。将辅助下山两翼回采变为跨越岩石下山一翼连续回采, 使工作面推进长度加大至1 800 m。

因为该区走向长度达2 300 m, 储量丰富, 是矿井-700 m水平的主要生产采区, 在该区内开掘了两组 (共4条) 下山, 采区生产能力大。方案开掘了该区的东部主下山, 东部下山位置的确定, 同时兼顾了-700 m水平以下矿井的延深系统的布置, 该组下山不仅为该采区服务, 同时也是矿井-850 m水平的开拓延深巷道, 今后该采区收作结束后该组下山将作为矿井进入深部的主要联络斜巷, 担负深部的煤炭、材料的运输及进风等任务, 矿井从-700 m水平向-850 m水平延深时西翼不再另开掘延深下山。所以该组下山服务年限长, 从长远看, 减少了矿井的开拓巷道总量, 生产比较集中, 减少辅助环节的设备、人员, 有利于提高运输效率, 经济效益显著。

优点: (1) 可以实现多头掘进, 一个区段最多可同时上4个头, 可有利于回采工作面接续, 该采区有两组上山均可为两侧的区段服务, 也可采用相对掘进方式, 及时准备连续开采前方工作面, 准备时间短。 (2) 主下山和辅助下山有各自独立的运输系统、通风系统, 可同时布置多个回采工作面或掘进工作面, 采区生产能力大。 (3) 工作面连续推进长度最大可达1 800多m, 减少工作面搬家次数, 有利于提高、稳定矿井产量。 (4) 减少煤柱损失, 提高资源回收率。 (5) 在不影响工作面正常回采及接续的同时, 便于采区生产系统的调整和巷道维护。 (6) 在加快了掘进速度的同时, 减少了掘进期间供风距离, 降低了通风困难, 降低温度, 改善了作业场所的环境。 (7) 主下山联合辅助下山, 提高了采区的抗灾能力。同时有利于人员、材料的运输。

缺点: (1) 回采工作面跨辅助下山推进, 下山受采动影向较大, 两条辅助下山及见煤反坡巷道维护量大。 (2) 采区内开掘二组下山, 采区下山、见煤反坡等巷道准备量大。

5 方案的实施

5.1 应用效果分析

(1) 该采区为矿井的主要生产采区, 由于该方案的实施加大了采区的生产能力, 矿井产量自2002年开始有了明显的提高。

(2) 在该矿的13205、13207、13209工作面采用跨辅助下山连续回采方式, 取得了很好的结果。

采用此种方案后, 解放了预留巷道保护煤柱, 工作面的走向长度比上两个区段有效走向长度每个工作面加长了200 m, 工作面的储量增加了20.16万t, 同时, 实行跨辅助下山回采后, 工作面的走向长度达到1 800多m, 减少一次工作面搬家拆除的次数, 实现了工作面的连续推进。工作面的推进速度达到预期效果。最大推进度达到112 m, 平均推进度为90 m, 工作面连续推进时间达到20个月, 回采区队的年度总产量达到了百万吨的要求, 对矿井高产稳产起到了较大作用。

(3) 采用辅助下山布置, 对工作面准备的影响。如13209工作面走向长1 750 m, 另外切眼及反坡上平巷约350 m, 共计掘进量约3 850 m, 如果按照正常的双头掘进, 平均每天掘进12 m计算, 需10个多月才能完成准备。采用该方案, 实现多头掘进, 实际13209工作面的准备用了5个多月, 有效地缓解了工作面接续紧张状况。

(4) 采用该方案, 工作面准备时多头掘进, 回采时分段进行, 缩短了供风距离, 通风状况明显改善。该矿目前正常的供风距离, 超过1 200 m掘进头供风相对困难, 而13209工作面如果双头掘进供风距离要达到2 300 m, 为满足通风需要必须开掘一条联络巷, 使两道形成全负压通风。采用多头掘进后最大供风距离只有1 050 m, 保证了掘进头面风量、风速、温度等需要。

另外, 矿井随着开采深度的增加地温呈现有规律的增加, 该采区开采上限-620 m, 下限-760 m, 地温相对较高;矿井采用中央并列式通风, 通风路线长。所以工作面温度较高, 采用该方案有力地缓解了温度的影响。

(5) 因为开采煤层是“三软”煤层, 随着开采深度的增加, 矿压的增大, 煤层巷道的变形量大;尤其是采用综采放顶煤回采工艺, 区段平巷沿煤层顶板掘进, 巷道遗留的底煤多, 巷道的底鼓量尤为突出。工作面走向长度大, 相应增加了准备时间和回采时间, 对区段平巷的维护带来一定困难。

采用该方案有力缓解了这种矛盾, 采用主辅下山布置将区段平巷分二段进行准备, 最快时可将准备时间缩短至5个月。另外, 当一段准备完成后即可安装工作面回采, 同时再准备二段, 即实现同一区段边准备边回采的方式, 大大缩短了工作面从准备至回采结束的总时间, 从而减少了区段平巷的维护量。

如13207工作面走向长1 700 m, 一段走向长800 m, 二段走向长900 m, 采用分段准备、分段回采时, 工作面回采19个月, 区段平巷的最长服务时间只有18个月。若13207不能采用该种方式则工作面回采19个月, 而区段平巷的最长服务时间为30个月, 服务时间增加了12个月, 因而增加区段平巷维护的难度。

5.2 方案实施中遇到的问题及对策

由于工作面跨辅助下山连续回采, 跨下山期间巷道受采动影响较大。

巷道的变形主要发生在采面跨巷道的时间段。据各测站变形速度曲线看出, 底板巷道在采面前60 m开始发生较明显的变形, 在采面前15 m左右变形速度达到最大, 至采面推过30 m后又恢复稳定。较剧烈的变形期是当工作面距巷道50 m至跨过10 m这段时间里。

为了保证下山能经受住跨采所引起的采动影响, 将下山布置在比较稳定的底板岩石中, 使下山与煤层底板保持合理的距离。

为了避免下山受到剧烈采动影响而发生破坏, 根据上部煤层工作面超前支承压力的影响距离, 对下山加强支护;同时加快回采工作面的推进速度, 避免工作面在下山上方长时间停留, 缩短支承压力对上山的影响时间。

6 结论

(1) 设计是矿井开采的基础, 开采设计是否合理将直接影响矿井的开采成本, 结合矿井的实际, 优化开采设计可从根本上扭转生产的被动局面, 为安全生产提供系统保障。

(2) 优化采区设计, 加大采区走向长度, 特别是目前随着矿井开采机械化程度的不断提高, 增加工作面连续推进时间, 将有利于机械化效能的发挥, 有力地保证了矿井的稳产高产。-700 m水平西二下山采区的优化设计, 提高了采区开采能力, 减少了采区下山的保护煤柱;分段掘进、分段回采降低工作面运输顺槽的煤炭、材料、人员的运输距离, 减少了设备、人员的投入, 缩短了供风距离, 相应增加了工作面风量及风速, 降低了工作面温度, 改善了作业环境;因此解决了工作面走向长带来的长距离掘进及回采时通风、运输困难等问题。

(3) 工作面走向长度的增加, 同时带来区段平巷维护量加大, 尤其在开采“三软”煤层时, 这种矛盾更为突出, 采用分段准备、分段回采、边准备边回采的方式, 大大缩短区段平巷的服务时间, 如13207工作面两道的服务时间比正常情况减少了近12个月, 有效地解决了这一矛盾。

(4) 同一区段可安排多头掘进缩短了工作面准备时间, 可以从容应对由于地质构造的影响或生产组织不力造成的工作面接续紧张问题, 同时有利于接续方向的调整, 提高了系统的可靠性, 缓解各生产系统的压力。

煤仓施工的优化设计应用论文 第5篇

关键词:大坡度；倾斜巷道；应用

微山湖矿业集团崔庄煤矿位于滕南煤田南部，属国有地方煤矿。矿井设计生产能力60万t/a，2005年核定生产能力120万t/a，中央并列式通风，矿井前期开采二迭系山西组3煤，其中3上煤平均厚4.09m，3下煤均厚3.51m。

1概况

崔庄煤矿四采区煤仓上口位于四采区运输下山机头硐室内，下口位于一水平运输大巷，煤仓整体布置3下煤层底板岩石中。根据四采区地质和煤层赋存情况，采煤工作面采用综采、综采放顶煤工艺开采。为了满足四采区的生产系统，提高煤质管理，实现煤、矸分装、分运，并作为四采区煤、矸的临时储存，四采区煤仓采用双仓布置，2个煤仓间距800mm，单仓直径6m，煤仓深度27.3m，单仓容量965.6t。煤仓为双仓，单仓仓身断面形状为圆形。煤仓仓身深度为21.3m，二次锚网喷支护喷厚为200mm。荒径为6.4m，净径为6m,断面积：S荒=30.144m2，S净=28.26m2。

2优化设计

2.1存在问题

（1）煤仓使用混凝土浇筑支护，工序复杂，劳动强度大，施工进度慢。

（2）下锁口结构复杂，工艺繁琐，施工难度大，要求精度高，不易掌握，效率低，工期长。

（3）2个煤仓中间墙体宽度大，劳动强度大，施工进度慢。

2.2优化设计

针对以上问题，根据现场实际条件及现有施工技术，对原设计煤仓作了优化。

（1）根据现场揭露的岩层，煤仓位于中粗粒分界砂岩和砂页岩内，硬度4～6。岩层比较稳定，决定将浇注混凝土支护改为锚喷支护。采用φ20mm×3000mm左旋螺纹钢锚杆，间排距800mm×800mm,允许偏差±100mm,锚固长度1000mm；锚索型号为SKP17.8×1/1860，锚索长度为6m，间排距1600mm×1600mm，允许偏差±100mm，锚固长度1500mm，锁具外锚索外露部分应散开与二层网连接；金属网使用6号钢筋经纬网；喷浆混凝土强度C20，厚度200mm。

（2）下锁口为一长方形倒台漏斗结构。漏斗侧面倾角为60。初喷混凝土的强度等级不得小于C20，以封闭围岩为准。采用初喷临时支护时，喷射范围必须覆盖掘进区域，不得有岩石裸露。原设计内侧面铺设钢板作为耐磨层，现改为铺设钢砂为耐磨层。

（3）原设计2个煤仓中心距7m，为减少工程量和施工难度，煤仓中心距调整为6.5m中间墙体最窄处由原来的1.2m调整为0.8m，减少了施工难度和工程量。

施工顺序：

（1）四采区煤仓上锁口→煤仓仓身→煤仓下锁口→煤仓中间墙体。

（2）煤仓掘进采用钻爆方法施工，每茬炮的循环进尺为0.8m；采取分次爆破；四采区煤仓岩性较软，应加强煤仓帮部管理，施工前，先按由上向下的顺序对未锚网支护段进行检查，若有危矸活岩，必须及时找掉，确认安全后，方可下一步施工，煤仓采用光爆锚喷向下掘进，根据围岩硬度周边眼距定为400～500mm，周边眼全部予留爆层，眼痕率达到60%以上，掘进过程中要确保巷道质量满足生产技术的要求。

（3）单仓掘进分2次爆破，单仓掘进下部预留有0.8~1.1m的高度不挂网，一次永久支护到2排网后，下部的矸石不清理，登渣进行上部2排网的二次永久支护。按上面施工工序进行循环施工。合理安排各施工工序，尽量做到交叉及平行作业。

3支护设计

3.1临时支护

（1）初喷混凝土的强度等级不得小于C20，以封闭围岩为准。（2）采用初喷临时支护时，喷射范围必须覆盖掘进区域，不得有岩石裸露。

3.2永久支护

3.2.1仓身采用二次锚网喷+锚索的支护形式

当岩石硬度f≥5时，仓身永久支护为锚网喷支护；当岩石硬度f＜5时，仓身永久支护为锚网喷+锚索联合支护；采用二次支护形式。一次挂网支护并复喷完毕后再次复网喷浆进行第二次支护，保证支护密度均匀。二次永久支护可待一次支护完毕后统一进行。初始安注锚杆应保持锚杆贴岩壁外露200mm，第一次锚杆支护完毕并喷浆后，锚杆头可外露，以便于二次锚杆支护。（1）第一次支护：采用φ20mm×3000mm左旋螺纹钢锚杆，间排距800mm×800mm,允许偏差±100mm,锚固长1000mm；锚索型号为SKP17.8×1/1860，锚索长6m，间排距1600mm×1600mm，允许偏差±100mm，锚固长1500mm，锁具外锚索外露部分应散开与二层网连接；金属网使用6号钢筋经纬网；喷浆混凝土强度C20，厚度200mm。（2）仓身每循环施工深度为800mm，初喷后及时锚网支护。第二次支护在第一次锚网喷的基础上统一进行再次挂网并复喷成巷，防止开裂的喷层坠落伤人。金属网为6号钢筋经纬网，网间压茬不少于100mm。

3.2.2两煤仓中间隔离墙两侧支护

采用φ20mm×3000mm左旋螺纹钢锚杆，间排距400mm×400mm,允许偏差±100mm,锚固长1500mm，锚杆外露700mm,用于后期隔离墙钢筋绑扎。在掘进过程中，隔离墙两侧自煤仓上口地坪面往下每间隔5148mm施工隔离墙墙窝，墙窝规格：净高×净深×净宽=2000mm×2500mm×1000mm，墙窝顶部呈倾斜状，隔离墙墙窝顶及两帮支护锚杆采用φ20mm×1600mm左旋螺纹钢锚杆，墙窝里侧挂设金属网并初喷，防止岩石风化脱落伤人。

4安全技术措施

（1）工作面严禁空帮作业。靠近工作面上端范围内的支护在爆破前必须检查加固。施工中要严格执行“五前二后”敲帮制度，“五前”是指“开工前，钻眼前，支护前，装药前，连线前”、“二后”是指“放炮后，接班后”，“五前二后”各工序前后要及时敲帮问顶，找掉危岩活矸。

（2）掘进中，施工人员应及时找掉开裂的喷层，施工人员选好站位点，观察施工现场仓壁喷层片落情况，特别是在打眼定炮、安注锚杆过程中应及时清除危岩、排除隐患。

（3）每次爆破后，迎头工作人员要等迎头炮烟被吹散视线清楚后，由爆破工、瓦斯检查工和班组长首先巡视爆破地点，检查通风、瓦斯、煤尘、拒爆、残爆等情况，并由上向下检查仓壁、锚杆等情况。

5结束语

经过对煤仓一系列的优化设计，降低了施工的难度，提高了施工速度，实际施工工期比原设计预计工期缩短2个月，节省施工材料约300万元。四采区煤仓于2017年5月建成投入使用，监测表明，使用效果良好，满足了生产的需要，提高了单产。同时，安全上并未收到影响。崔庄煤矿四采区煤仓优化设计为同类型煤仓施工提供丰富的实践经验。

参考文献：

机械优化设计的应用发展分析 第6篇

关键词：机械优化设计;应用;优化;发展

科学技术的发展使得大量的机械制造要求要很高的技术水平，机械产品的设计工作变得越来越复杂，要求考虑的内容也越来越多，精确性和科学性都与传统机械设计有巨大差别。面对这种情况，机械优化设计理论应运而生，逐渐发展成为一种现代化的机械设计方法。

1 传统优化方法的应用与发展分析

1.1 傳统机械优化设计方法的应用

传统机械优化设计方法大多应用于机械结构和零件功能的优化设计，针对机械结构的性能和形态进行优化。在机械结构上，内点罚函数优化法，能够对刚度和压弯组合强度结构进行良好的优化，既能够满足尺寸要求又能良好的控制结构自重。在形态方面，典型的是轴对称锻造部件的毛坯形状的优化。在性能方面，采用坐标转换法和黄金分割法对部分两岸结构进行优化设计，使得机械结构更加准确保持运动平衡性，提高了传力性能。这样看来，传统机械优化设计方法依然能够取得良好的效果，所以在机械设计发展中不能忽略传统优化方法的作用。

1.2 传统优化设计方法的一些改进

在新的设计方法出现后，传统机械优化设计进行了一些改进：设计中普遍采用最优设计方案和设计策略，帮助达到最优组合性能;建立能够反映设计问题的数学模型，提高机械设计的准确性;利用计算机选择最优方案，通过计算机程序解决更加复杂的计算;计算机辅助设计，降低人工设计的误差。

2 现代机械优化设计方法的应用和发展

随着机械设计要求不断提高，设计工作需要考虑的问题也越来越多，整体需要解决的问题规模和复杂度都有所增强，传统优化方法的问题暴露出来，局部优化和最优解不再适用于大规模问题的设计，这使得机械设计工作者广泛吸取其他学科的理论知识，产生全新的机械设计思路，通过算法来解决一些复杂的设计问题。

2.1 反馈神经网络在机械优化设计中的使用

反馈神经网络模型的基本内容是一些双向相连的神经元系统，每个神经元之间的连接都具有特别的权值，这个神经网络对于输出和反馈能够统一应用，这样将整个网络的能量函数和机械设计的目标函数映射起来，神经网络的进化过程则与机械优化设计的最优过程对应起来，在实际应用中，寻找神经网络模型与问题的解的过程十分关键。

2.2 多层向前神经网络在机械优化设计中的使用

多层向前神经网络也是目前神经网络模型中应用较广的一种，通过输入层、隐层和输出层，将模型输入信息进行单项的传播输出，整个模型中不论是层内还是层间，均不存在反馈链接。多层向前神经网络具有很高的运算速度，非线性的映射能力也更突出，在机械优化设计中，能够利用这种模型的特点，对机械结构的多目标优化进行映射。

除了神经网络模型的应用外，很多专业的数学软件也应用于机械设计工作中，比如MATLAB，作为功能强大的工程数据计算软件，能够很好的将计算问题与实际问题结合起来，其中配置了大量的工程函数，在解决大部分工程问题时能够节约大量的时间，而且计算结构也非常精确，所以在自动化控制和机械设计领域都有很好的应用。

3 遗传算法的应用与发展

遗传算法简称GA，是一种全新的概率优化算法。遗传算法作为一种非确定性的拟合自然算法，模仿了自然界生物进化的特点和规律，对于随机对象进行自然选择，按照自然界的适者生存法则来循环处理数据，最终产生的随机群体会收敛于整体的最优解。遗传算法有很强的自适应性，借助自然界遗产的规律，能够对全局都进行优化处理，同时遗传算法是潜在的并行计算算法，所以拥有很高的计算效率。遗传算法以其全局优化的优越性，主要应用于机器学习和控制领域，最近几年也得到发展被应用于机械优化设计中。

3.1 遗传算法与机械结构优化设计

简单的遗传算法线性适应度非常理想，通过非线性适度与自适应的变异概率来优化一般的遗传算法，以此来解决机械结构的优化问题，多峰值函数极值等都具有实际的参考意义。

3.2 遗传性算法与可靠性分析

框架结构系统结合遗传算法，能够对系统结构的可靠性进行优化分析。

3.3 遗传算法与故障诊断

遗传算法网络模型中，各个神经元之间的权值可以作为染色体向量，模拟基因多点交叉变异能够对随机对象进行优化选择，这种遗传算法能够应用于变压器故障的诊断。

4 机械优化设计软件的应用与发展

4.1 专用软件的应用与发展

目前国内机械优化设计专用软件开发和使用的都比较少，机械优化设计软件的开发还需要积累足够的经验，根据工作经验转换成计算机功能组成专用软件。计算机辅助设计软件的使用，能够帮助解决很多机械设计中的工程问题，结合人工神经网络和遗传算法，开发计算与图形化功能，专业软件的发展速度也是越来越快。

4.2 网络在线机械优化设计软件

优化算法的研究已经有所成绩，利用网络平台逐渐开发一些工业化在线优化软件，便于工业设计使用。对于在线机械优化设计软件来说，亟待解决的问题就是模型问题，对于非常复杂的系统来说，结构、流程、物料和系统参数等，都非常复杂，如果计算对象比较模糊，运算效率会受到严重的影响，这就给在线优化软件带来了巨大的困难。为了解决这种情况，通过合适的算法解决辨别模型，结合神经网络和学习特点进行数据的识别，让在线优化软件也能够良好的应用于各种模型，比如国内比较成熟的NEUMAX软件包，基于神经遗传算法的在线优化软件包，都能够良好的实现各种模型的遗传算法，这些软件已经成功应用于甲醇合成机械设计的优化工作中。

5 总结

机械优化设计在传统机械设计的基础上，结合了大量的先进科学得到了高效的设计方法，大大提高了机械设计的质量和速度，随着数学理论和计算理论的发展，机械优化设计方法也在不断更新，思维更加开阔，各种设计方法也都得到了不同程度的完善。所以机械优化设计不但要深化工程设计理论，更要结合多种学科打开更加广阔的发展未来。

参考文献：

[1]王瑾.面向环境的产品设计制造及应用研究[J].机械管理开发，2011（01）.

[2]王维威，解念锁.金属基复合材料的加工方法及应用[J].科技创新导报，2010（29）.

[3]王瑾.基于材料的绿色产品设计与管理研究[J].科技创新导报，2009（32）.

[4]张运节.机械优化设计综述与展望[J].科技信息.2009（06）.

[5]孙学军.人工神经网络在机械优化设计中的应用[J].黑龙江科技信息，2011（32）.

优化应用 第7篇

CH2=CH-CH3+NH3+3/2O2→CH2=CH2+3H2O+519 KJ/mol

整个生产装置由合成、分离、后处理、乙腈4个工序构成[1]。

流化床反应器是整个装置的心脏, 产物收率的高低直接影响最终产品丙烯腈的收率[2]。该装置的生产瓶颈是丙烯腈反应器温度用常规PID (比例-积分-微分) 控制实现平稳控制难度大, 特别是对反应器温度、压力等被控变量进行微调困难。为了实现平稳生产, 本工作采用化工过程计算机优化控制技术[3]对流化床反应器的反应温度实施广义预测控制 (GPC) , 把控制参数高精度地稳定在设定值附近, 并通过正交优化寻找最佳操作条件, 以提高装置丙烯腈产品的产率。

1 流化床反应器操作的正交优化设计

1.1 正交优化设计方法

正交试验方法[4]就是利用数理统计与正交性原理, 从大量的试验点中挑选适量的具有代表性、典型性的点, 应用“正交表”合理安排试验因子及因子水平并进行优化组合设计的一种科学的试验设计方法。一般正交表用符号Ln (sr ) 表示。其中n表示试验次数, r表示最多安排的因子数, s为每个因子的水平数。这种方法具有如下优势: (1) 各因子水平的搭配比较匀称; (2) 所需试验次数n较少, 所需试验费用低; (3) 能在很多试验方案中挑选出代表性强的少数几个试验方案, 并且通过这少数试验方案的试验结果的分析, 推断出最优方案, 同时还可以作进一步的分析, 可得到许多有价值的结论。单纯从使用角度出发, 正交优化所牵涉的数学知识并不难, 所使用的工具也很简单, 因此, 其在工业生产实践中得到了广泛应用。

1.2 现场正交优化试验

通过对生产工艺的消化吸收, 在与经验丰富的化工工程师及装置长的反复讨论后, 确定了对丙烯腈收率有明显影响的4个因素 (见表1) :反应温度 (因素A) 、反应压力 (因素B) 、氨烯比 (摩尔比, 因素C) 、空烯比 (摩尔比, 因素D) 。以丙烯腈全程收率 (分别以丙烯腈成品中间槽液位变化和成品流量累计计算) 作为考察指标, 对流化床反应器的操作进行了4因素3水平L9 (34) 正交试验, 从2007年5月18日开始, 至5月27日结束, 现场试验结果见表2。

综合表1和表2可以看出, 以丙烯腈全程收率为考察指标, 得出流化床反应器的最佳操作工艺条件为:A3B1C2D2, 即反应温度为427.5 ℃、反应压力为60 kPa 、氨烯比为1.12、空烯比为9.30。

2 应用效果

将所确定的流化床反应器的最佳操作工艺条件应用于丙烯腈装置操作优化系统后, 效果明显, 抗干扰性能强, 控制器跟踪性能好。如图1所示, 2007年8月19日在GPC控制时的温度运行方差为0.01, 温度最大波动幅度为0.4 ℃, 而8月20日在常规操作时的温度运行方差为0.08, 温度最大波动幅度为1.15℃;显然, 参数运行方差降幅为88.2﹪。

如图2所示, 8月21日车间反应岗位操作工将反应温度的设定值从427 ℃改为427.5℃, 运行大约10分钟后, 反应温度达到427.5 ℃, 控制器跟踪性能好。

6个多月的生产投用实践表明, 丙烯腈装置GPC控制器运行稳定, 投用效率高, 流化床反应器操作优化效果明显, 具有良好的适应性能。操作优化后该装置的丙烯腈产率均值由73.2189﹪提高到73.9566﹪, 增幅为0.74个百分点, 同时降低了丙烯单耗, 提高了装置的产能, 按目前3.12万吨/年的产能计算, 预计每年可为该装置带来420.5万元的经济效益。

参考文献

[1]兰州化学工业公司化工厂编.丙烯腈生产分析[M].北京:燃料化学工业出版社, 1973:5-10.

[2]卢天雄.流化床反应器[M].北京:化学工业出版社, 1986:2.

[3]胡泽新, 邵惠鹤.化工过程计算机优化控制[J].化工自动化及仪表, 1993, 20 (4) :1-4.

优化应用 第8篇

过去几十年间最优化理论及方法发展十分迅速,最优化方法在数学上是一种求极值的方法,它是应用数学的一个分支,现在己经渗透到科学、技术、工程、经济等各个领域,它不是工程方法,但最优化技术与应用数学、计算机科学以及各专业领域都有密切的关系。直到有了高速计算机,人们才能够对各类较大规模的优化问题利用计算机进行求解,使最优化方法成为工程设计、管理决策等领域的一种实用工具。陶瓷坯、釉料配方研究至今仍基本上是一门试验科学。目前的专业理论尚不足以精确地预报这类材料的性能,给出完全适用的组成及配方[1]。一般尚需在专业理论指导下,通过大量的试验,摸索材料的性能与组成、结构及工艺条件之间的关系,然后再在考虑成本、价格、利润等经济因素的约束条件下,最终决定材料的组成和原料配方。过去配方设计主要依赖于工艺人员的专业知识和经验,但要想找出一个最佳的配方实非易事。特别是原料多达几十种的条件下,手工计算费时费力,极易出错。在陶瓷配方及工艺条件设计中,把最优化方法借助计算机这一现代化的工具应用到该领域中来,节省人力、物力,这就是陶瓷配方设计中的最优化问题。

1 陶瓷坯釉配方优化设计

陶瓷配方优化设计任务无论是设计新材质的陶瓷配方,还是改进原配方,都有一个确定的目标,即配方最终达到的化学组成。这个组成可以是其它成功的陶瓷化学组成,或是原配方的化学组成。新配方的化学组成要接近这个目标的化学组成;需要多种原料的合理配合。当然,其中还需要考虑到部分原料的性能对目标配方性能的影响等。这些众多的影响因素在通常的陶瓷配方设计中往往难以顾全。在众多因素全面考虑中,设计出最佳的配方方案,这就是一个优化问题。

最优化方法解决实际问题一般分为三步进行:

1)提出最优化问题,确定优化目标、约束条件及所求变量,建立最优化问题的数学模型,确定变量,列出目标函数及约束式。

2)分析模型,选择合适的求解方法。

3)编写程序,用计算机求最优解,对算法的收敛性,通用性与简便性、效率及误差等做出评价[2]。

1.1 建立陶瓷配方优化设计的数学模型

数学模型是描述实际问题的数学表达式。优化结果的好坏不仅取决于优化方法,也取决于构建的数学模型。在陶瓷配方的设计中,组成陶瓷配方的原料的化学成份或物理性能指标与陶瓷配方绝大部分呈线性关系。因此本文采用线性规划建立计算最佳陶瓷配方的数学模型。线性规划是运筹学的一个分支。它的研究对象实际上是求某一线性目函数,在一组线性约束条件下的最小值问题。陶瓷坯釉料化学组成配比问题的一般形式可归纳如表1[3]。

由于原料的配比也要满足工艺条件和某些性能,不同的目标组成、不同的原料、不同的工厂,对坯釉料都有不同的要求。在这些情况下,优化的含义是不一致的,即在优化处理中有不同的目标函数。而这类问题都可以通过优化处理的约束条件加以解决。

在坯、釉料配方的优化设计中,考虑到坯和釉的性能指标,工艺参数等受工艺过程的影响很大,而且不可能建立相关的表达式,因此,不能直接以其性能指标作为优化参数,只能根据坯和釉化学组成与性能的关系,通过对坯和釉化学成分含量的控制,达到控制其性能指标的目的。

1.1.1 优化变量的选取

陶瓷配方设计的主要任务是要获得不同原料配合使化学组成达到目标配方的化学组成含量,因此我们将各种原料的用量作为优化变量(X1,X2,…Xm)。

1.1.2 目标函数的提取

一般陶瓷主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2八种化学组成,首先我们将原料价格不作重要因素控制时,考虑使坯、釉料的化学组成尽可能接近预定值,以追求无限接近预定值为目标。先取计算值与理论值的绝对误差,设定绝对误差大于等于零,然后以绝对误差的总和为目标函数,求最小值[4]。再考虑根据具体情况用引入权重系数的方法来调节各分目标函数的相对误差大小。

绝对误差Y=计算值A-预定值B

目标函数:

Wj为原料的加权系数,默认为1,F(X)为加权处理后的统一目标函数值。

1.1.3 约束条件

在建立陶瓷配方数学模型时,可以将对配方性能影响不大的约束条件舍去,但要确保化学成分的合量等于100%[5]。

由用户输入控制各原料的上下限,即

式中:FL(i)――各原料的控制下限

FH(i)――各原料的控制上限

各原料用量加和应为100,即

各原料用料应该在零到一百之间,即0≤Xi≤100,(i=1,2…m)

各分目标函数fj(X)必须控制为非负值,即fi(X)≥0,(j=1,2…n)

1.1.4 陶瓷配方优化问题的数学模型

经过上述分析,陶瓷配方优化设计的数学计算模型可归结于如下:

1.2 应用单纯形法求解

单纯形法的基本思路是:根据问题的维数n,选取由n+1个顶点构成的单纯形,求出这些顶点处的目标函数值并加以比较,确定它们当中有最大值的点及函数值的下降方向,再设法找到一个新的比较好的点替换那个有最大值的点,从而构成新的单纯形。随着这种取代过程的不断进行,新的单纯形将向着极小点收缩。这样经过若干次迭代,即可得到满足收敛准则的近似解。

这个方法不需要求导数,只需计算函数值。属直接求优法,程序简单、收敛快、效果好。

2 计算实例及结果分析

上述方法用Delphi语言编程。包括配方计算,性能计算,数据库管理等功能。

2.1 坯料配方计算实例

(1)目标配方以及原料的化学组成百分含量见表2。

(2)计算结果

①配方见表3。

②坯化学组成(不含TiO2)及误差见表4。

③配方结果的预测性能:

酸度系数:1.491

烧成温度:1277.3676℃

熔融温度:1371.4894℃

2.2 结果分析

用单纯形法建立数学模型,绝对误差的总和作为目标函数,约束条件为原料上下限,结果表明,在化学组成上满足了要求,在性能上也满足了设计要求。显然,用计算机设计配方既节约了时间,又大大减少了试验的次数,经过分析,这种方法对更换陶瓷用原料或调整陶瓷的性能的计算也同样适用。设计计算中,若能在满足性能及工艺要求的前提下,可以调整加权值来考虑原料价格问题,以求得到价格最低的配料配方[6]。

需要说明的是,由于陶瓷坯釉料所使用的原料种类很多,性能多样,在制造过程中许多复杂的工艺因素和偶然因素无法从数学模型中反映出来,因此,用最优化方法计算出的最佳配合比不一定是实际的最佳配方。实际的最佳配比还要经过实验获得,根据其中发现的问题再进行调整。比如,当目标配方中含量Ca O很少时,我们就不能选用Ca O含量高的原料来设计,否则,会使用表2目标配方及原料化学组成计算出的配方目标配方的化学组成相差很远或无解。当目标配方中Fe2O3含量较高,而所用原料中Fe2O3含量太少则也可能计算出的结果偏差很大或无解。如果计算出的配方没有达到目标,则要仔细分析原因。根据实际情况必须重新设计约束条件即重新选择原料[7]。

3 结论

由上述实例分析可以看出,在陶瓷配方设计中,应用最优化技术,不仅可以综合考虑影响配方的各种因素,而且可以设计出成本最低的最优设计方案;这是以往常规陶瓷配方计算方法所不能达到的。并且,所得的结果比较准确,不失为陶瓷配方设计的方法和发展方向之一。

参考文献

[1]马志远,优选法在陶瓷釉料配方中的应用[J],佛山陶瓷,2005,2(15):18-20

[2]张纯禹,现代优化计算方法在材料最优化设计中的应用[J],材料科学与工程学报,2003,21(1):44-47

[3]陆强,陶瓷坯釉料配方设计及其优化方法研究[J],中国陶瓷工业,2007,14(1):23-26

[4]王志强,姜群英,温其兵,陶瓷配方优化设计的通用方案开发[J],中国陶瓷,2001,4(37):37-39

[5]邓美兰,孙国梁,唐燕超等,陶瓷配方设计的灰色优化方法[J],中国陶瓷,2006,7(42):33-36

[6]刘阳,曾令可,计算机在陶瓷配方设计中的应用[J],中国陶瓷工业,2002,2(9):19-22

企业组合融资优化模型及其应用 第9篇

为降低企业融资成本和提高融资效率,运用最优化理论建立以成本最小为目标的企业融资优化模型,据此得出最佳的组合融资决策方案,以此优化企业资本结构。使用Excel数据建模对模型进行求解,并把该模型运用于实例。

一、引言

随着金融市场和市场经济的高速发展,企业资金来源也越来越呈多元化趋势,形成以内部融资、股票融资、债券融资为主要方式的企业融资渠道,使企业在一定范围内,能够方便、迅速地筹集资金,满足自身经营与发展的需要。融资是企业资金流转的起点,每种融资方式都有其优点和缺点,如何选择融资方式和优化资本结构,把它们有效地组织和利用起来,对企业的生存和发展起着至关重要的作用。Zingales(2000)把企业财务问题分为资本结构、公司治理和企业价值三个方面,认为最基本的问题是企业如何融资。因此,企业如何进行融资决策,选择合理的融资方式,使各种资金来源和资本配比保持合理的比例,以优化资本结构、降低融资成本和提高融资效率,既是企业提高经济效益、提升核心竞争力的必要条件,也是企业财务战略管理的核心。

企业融资效率与企业营运效率、企业投资效率等一起综合决定了企业整体效率的高低,以至于企业业绩的好坏和企业价值的大小。融资效率的高低可以从融资成本的大小、资本市场的成熟度、融资主体的自由程度、融资方式的可选择程度、资金的清偿力、资金的到位率和资金的使用效率等几个方面来考察,其中融资成本与资金清偿力与融资效率成反向变动关系。卢福财(2001)、李登武(2004)等学者把企业融资效率定义为某种融资方式以最高成本与收益的比率和最低风险为企业提供生产经营所需资金的能力,但没有给出企业融资决策方案;黄辉(2009)从融资成本和融资风险两方面对企业融资效率进行了定量测度,以我国A股上市公司的面板数据实证分析了企业特征因素对融资方式、资本结构、融资效率以及企业价值的影响,并得出企业融资效率与企业的非债务税、盈利性、流动性、股权集中度等因素负相关的结论。李华和余学斌(2007)通过分析企业进行融资的各种方式,并运用马科维茨的组合理论来合理确定负债比率。

二战后,投资组合理论在美国得到迅速发展,最初倡导此理论的是学者Tobin与Markowitz。投资和筹资是企业的两种活动,从利益相关者的角度看是两个企业的同一个活动,因而收益和风险在数量上是一致的,即投资者要求的收益就是筹资者所花费的成本,投资者的风险也就是筹资者的风险。投资者可以通过组合投资来减少或规避自己的投资风险,提高自己的投资收入,既然投资和筹资是两个企业的同一个活动,筹资者同样可以采取组合融资策略,选择不同融资方式,达到自身融资目标。因此,本文从企业融资角度出发,运用投资组合理论和最优化理论,建立企业组合融资优化模型,并得出企业最佳的融资组合方案,以此优化企业资本结构。为企业如何选择融资方式、优化融资结构提供决策支持。

二、模型构建

1. 问题描述

企业要生存并得以发展,必须筹集一定数量的资本。如何进行融资决策,选择合理的融资方式,使各种资金来源和资本配比保持合理的比例,是企业日常经营面临的普遍问题。在构建模型之前先做以下假设:

(1)融资者可以了解资本市场上的基本信息,包括各种融资方式的融资成本、最大额度等。

(2)使用留存收益需要支付资金的机会成本。

2. 模型建立

符号说明:

M={i|i=1,2,3…,N}:资本市场上融资方式集合;

Q:企业需要筹集的资本总额;

MQi:企业在资本市场上以一定的融资成本采用i种融资方式能够筹集到资本的最大额度;

Ci:第i种融资方式的单位融资成本;

Xi:选择第i种融资方式筹集的数量。

根据以上符号说明,建立以成本最小为目标的企业组合融资优化模型:

模型中,目标函数式(1)表示企业选择组合融资方案的总融资成本。约束条件式(2)表示采用各种融资方式筹集到资本之和要满足的企业需求;式(3)表示选择的融资方式筹集到的资本不超过该种融资方式在资本市场上以一定的融资成本能够筹集到的最大额度;式(4)表示非负约束。

3. 模型求解

上述所建模型是一个线性规划模型,可运用图解法、单纯形法等线性规划方法求解,也可以LINGO、Excel、MATLAB等软件进行求解。本文应用Excel求解所建的企业组合融资优化模型。其步骤如下:

(1)打开Excel点击“工具”中下拉菜单的“加载宏”选项后,选择“规划求解”并点击确定(如图1);

(2)接着在Excel进行数据建模,包括可变单元格、目标单元格等的设立(如图2,其数据来自实例分析中);

(3)在Excel点击“工具”中下拉菜单的“规划求解”后,在弹出的“规划求解参数”对话框中寻找“目标单元格”的地址,根据模型提示在其后的小框框内选择“最小值”,并在出现的“增加约束”对话框中设置“约束条件”(如图3,其数据来实例分析中);

(4)最后按“求解”按钮,在弹出的“规划求解结果”对话框内,可根据需要生成运算结果、敏感性分析和极限值的报告,然后按“确定”对模型进行求解(如图4,其数据来至实例分析中)。

三、实例分析

国内上市的某航空公司需要融资50000万元,考虑到不同来源渠道获取的资金在融资成本、融资风险、净收益、税收方面各不相同,能对企业决策形成不同的约束。一般债务融资和信贷融资筹集的资金是公司的对外负债,不会涉及公司的所有权,并且债务融资产生的“杠杆效应”可以增加股东的效益,减少企业所得税;通过股权融资的资金是公司的资本金,不需要到期还款付息,但可能削弱大股东对公司的控制和导致企业控制权结构发生变化,而且股权融资会使企业所得税增加;企业使用自由资本融资,不需要实际对外支付利息或者股息,不会减少企业的现金流量,而且不会发生融资费用,其成本远远低于其它融资方式,只需考虑资金的机会成本。但是,其融资能力受到多因素的限制,无法满足企业资金需要。因此,企业需要权衡各种融资方式的利弊,选择最佳的组合融资策略,提高融资效率,并降低融资成本。该企业能了解资本市场的有关信息如表1所示。

根据上述所建模型,及相关参数Q=5000万元,N=6,C1=0.06,C2=0.08,C3=0.1,C4=0.12,C5=0.15,C6=0.18,MQ1=600万元,MQ2=1000万元,MQ3=1000万元,MQ4=5000万元,MQ5=5000万元,MQ6=40000万元。

通过Excel数据建模求解得出该企业最佳的组合融资方案如表2所示,表3给出敏感性报告。其中,x1=600万元,x2=1000万元,x3=1000万元,x4=5000万元,x5=5000万元,x6=37400万元;各种融资方式占总筹资额的百分比为:留存收益占1.2%,银行贷款占2%,企业债券占2%,票据占10%,优先股占10%,普通股占74.8%。其融资年总成本为8298万元。

表3给出了敏感性分析结果,分析了各因素变化对融资总成本的影响,了解各因素发生单一变化或者组合变化时对融资总成本的影响结果;通过敏感系数,只改变其中一个因素的值,可以测算出某个因素变化对融资总成本影响的敏感程度。敏感系数说明在进行决策时以及执行决策过程中要慎重对待敏感性强的影响因素。敏感系数为正数的,表明它与融资总成本为同向增减;敏感系数为负数的,表明它与融资总成本为反向增减。其绝对值的大小则说明敏感程度的强弱。还可通过因素变动的极限值分析,观察某个因素在多大范围内变动才不会影响原定组合融资决策方案的有效性。因此,某因素的敏感系数越大,说明其变化对融资总成本的影响程度越大,在进行决策时应对其重点关注。

四、结论

应用题教学的优化策略 第10篇

一、小学数学在应用题方面存在的问题

1.不能准确掌握教材。

新的教材当中不仅仅有章节的教学应用题,有的还分散到例题与练习题中,不同种类的应用题可能会同时出现,在新教材中有很多以图画形式出现的应用题,条件与问题都在图画中表明。以往教师会感觉应用题有一定难度,现在就更加不明确了,不知道如何面对多种类型的应用题的教学。一些教师对新教材还不能很好地适应,对新教材的掌握情况直接影响应用题的教学。

2.否定传统教学方式的精华。

从前我们已经形成了以根据单纯数量关系分析与解答应用题、形式化的作答过程为特征的基本教学模式。它的优点就是可以让一部分学生拥有高超的解题技巧,缺点就是忽视生活里的数学问题,不能灵活地运用数学知识来解决问题。教学方式有些机械化,知识在运用方面与实际生活脱节。在新课程改革之后,教学理念有了很大的变化,但是,传统的应用题教学还是有很多优秀的方法,是从之前的教学经验中获得的,一些优秀的教学手段还是要进行继承的。

二、应用题教学策略

1.确定教学的指导方法。

在小学数学的教学过程中,应用题训练的主要目的就是培养学生的逻辑思维能力,为学生进行下一轮更高级的数学学习打基础。所以,小学数学教师要从数学的指导思想入手,这样才能有事半功倍的效果。教师运用数学思想详细讲解,学生分析问题的能力虽有了提升,但应用题的解题仍很难找到突破口。这种现象产生的原因可能是在教学过程中忽视了能力的培养,对解题的训练要更多一点。一些应用题的出法任意提升难度,认为越难的应用题就可以更好地提高解题能力,这是一种错误的认识。这种做法加重了学生的负担,并且会形成一种机械方法来解题,具体问题具体分析的能力就弱化了。端正应用题教学的理念,这是提高教学质量的前提。

2.创建教学情境。

新课标中指出:“数学教学要对学生身心的特点进行充分考虑,结合小学生的生活经验,设计出有意思的活动,让学生有更多的实践学习机会。”小学生的认知特点就是对具体的形象有更多的注意。对于小学生而言,只有他们熟悉和理解的东西才是有意义的,而那些不理解的、没感受过的教学材料在他们大脑中并没有概念,因此,在学习上也是无意义的。情境的提供可以激发学生进行思考。学生可以把以往的知识进行组合,把对新知识进行组合的经验放到认知结构当中,以后就可以用此方法来解决相似问题。对题目进行情境的改变,这是有实际意义的,加强学生与现实生活的联系,更有利于学生用数学的眼光来观察周边世界,对于数学知识可以主动地运用,这就是应用能力。另外,小学数学应用题教学中还要重视开放性的策略,开放性的策略可以使学生有更好的思维锻炼,不是单纯地得出习题的答案,而是要通过练习应用题促进自身素质的提高。应用题的答案可能是唯一的,但解题的方法可以非常多,教师一定要注意运用开放性的教学策略。

3.教学要有层次性。

在应用题的教学当中要循序渐进,有层次感,使学生也能够对解题方法循序渐进地掌握。人们获取新技能的过程是一个循序渐进的过程,因此教师在进行授课过程中要考虑小学生的特点,科学设置练习的内容,对学生的表达能力与理解能力都要有专项训练。这些能力训练时需要注意,练习的安排上也要有层次感,要有一定的弹性,使学生的知识转化能力得到检测,思维的灵活性、逻辑性与创新性的能力得以提升,避免学生产生学习过程草率,书写方面的习惯了草的毛病。让学生敢于说,说问题、说思路,对自己的思维进行表达,教师可以通过学生的表达了解学生的思维水平。培养学生爱动脑、爱思考的习惯。除此之外,教师还可以借助图形,让学生根据应用题所给出的条件与问题画出分析图,理顺题目的各种数量关系,促进自我思考,这样不仅符合心理发展的规律,也拓宽了思路。

4.及时反馈与总结。

教学与练习结束之后,教师对于学生的思维活动有所了解,就要对学生的表现及时评价,肯定他们的优点,给予适当的表扬和鼓励,使他们对于以后的学习更有兴趣。对于一些表现不够好的学生,教师也要给予鼓励,使他们能够认识到自身的不足,不能急着否定。应用题的解答过程是不断进行发散思维的过程,在这个过程中,学生对知识的理解会越来越透彻,思维的结构会趋向稳定。对此,教师还要对学生数学以外的各种能力进行评价。很多学生在解答应用题时出现错误不是因为数学能力的问题,而是因为文字能力的原因,也就是对题目理解不正确导致出错。教师要带领学生在解题之前,有意识地对这种读题能力进行训练,讲授一些读题方面的技巧,例如抓关键词,区别容易混淆的词语和问法等,对于读题能力的培养,数学教师可以同语文教师进行沟通交流,两种能力共同提高。

5.掌握应用题特点。

应用题虽然在出题方法上种类多,变化很复杂,但还是有规律的。小学数学的应用题有几类经常出现的,有行程问题和效率问题等。教师可以对应用题的出题方法进行整体把握,对解题方法进行系统总结。这样的分析总结可以在学生的头脑中形成非常清晰的脉络,对容易做错的题目会更加小心谨慎,对重点题目要有更多针对性的联系,难度大的题目要经过分层分析,这样可以少走弯路,大大提升学习效率。例如,在行程问题的应用题中要求学生重点把握“相背”“相向”“相遇”“相距”等类型问题。

应用媒体技术 优化语文教学 第11篇

一、运用媒体技术，激发学习兴趣

兴趣是开发智力的催化剂,是最积极的内在学习动机,是促进学生求知欲望的强大动力。美国教育学家夸美纽斯说：兴趣是创造一个快乐的、光明的教学环境的主要途径之一,美国心理学家布鲁也指出：学习最好的刺激就是兴趣。而现代信息技术可以将无声的语言和有声的口头语言及文字、图片、声音、动画、视频等信息融于一体，把学生的各种感官最大限度地调动起来，从而拨动学生“趣”的心弦，使学生兴趣盎然地投入语文学习，这是传统教学中粉笔加黑板所无法比拟的。如，《鹅》这首诗包含了丰富的信息，有鹅的色彩、形象、动作等等。若按传统的低年级语文教学，如此丰富的信息仅凭口头讲解是不易表达完整透彻的。如今有了信息技术这一创设情境的工具，我根据诗意制作了一幅动画，画面上：亭台楼阁，杨柳依依，岸边一位老翁喜滋滋地捋着胡须，一个儿童正在不断地向湖里那群“嘎嘎”欢叫的大白鹅抛撒谷粒。教学时诗画对照，相映成趣，加之图中白鹅的颈部、红掌部的运动，为学生的想象活动提供了丰富、鲜明的表象信息，使学生很轻松地踏入了诗的意境之中。在此基础上，再让学生结合画面说说生动活泼、天真可爱的白鹅形象，学生就不难表达了：那长着一身洁白的羽毛，有着两只红红的脚掌的鹅，在清澈浅绿的湖水中悠闲自在地拨掌前行，欢快的引颈高歌，这不仅为学生对“白毛浮绿水，红掌拨清波”诗句的理解搭建了桥梁，同时也让他们陶醉在了水波荡漾，荷叶轻摇，荷花飘香……这美好的意境中。整个教学过程，声情并茂，视听结合，渲染了气氛，创造出了原诗的意境，不仅激发了学生的学习兴趣，降低了学习难度，还提高了学习效率。应用现代信息技术，激发学生的学习动机，我认为要注意以下三点：1.内容要具有吸引力。2.要强调学生的活动。3.内容要与学生的生活实际有机地结合起来。恰当应用现代教学技术定能够有效激发学生的学习动机。

二、运用媒体技术,促进感知教材

感知是个能动的认识过程，是认识事物的第一步，它属于认识的感性阶段。没有对教材的感知，也就不可能进入到对教材的理解。运用媒体技术可把文、图、声、像有机结合的特点，有效激发学习动机,促进学生感知教材。如教学《只拣儿童多处行》，当学生看完课件，自由读了一遍课文后，老师问：“为什么冰心奶奶说‘只拣儿童多处行，就能找到春天呢？’”学生有的读懂了一点儿，大部分同学还没有读懂。出示课件：“从香山归来，路过颐和园，看见成千盈百的孩子，从颐和园门内挤了出来，就像从一只大魔术匣子里，飞涌出一群接着一群的小天使。”看完课件后,指名读，其他同学闭上眼睛感受一下眼前会出现什么情景？从哪些词看出孩子多呢？课件帮助学生感知到：孩子多，孩子可爱……

三、运用媒体技术,指导作文教学

媒体技术参与作文教学不必让学生当堂完成，可以让学生到图书馆查资料，可以实地调查访问，可以浏览网络资料，给学生充分思考和准备的余地。如教学《美丽的菊花》一课后，模仿“菊花”的写法，写了很多篇描写植物的文章并把它的样子画下来作为插图。有的还学会了用电脑绘画和编辑安排插图，制作出图文并茂的作品，很优美。我把最佳作品贴出来，学生们倍受鼓舞，创作热情高涨。学生的创造力发展了。课堂上利用计算机为学生展示一些有趣的情节，指导他们观察，思考想象，写好解说词，然后通过网络反馈、交流评议，学生的写作潜能得到了发挥并迁移到生活中去。又如在上完作文课《春游》后，有的学生为自家旅游的录像片段编写了解说词，并配音；有的把自己过生日的场面录下来，请同学帮助自己写下了《我真幸福》作为说明资料。多媒体、网络以其巨大的容量，更丰富的表现形式，更直观的感受，更方便快捷等优势得到人们的青睐，为语文教学注入了无尽的源头活水，让一直沉浸在单调书本中的学生，通过网络空间，了解了生活，认识了社会，开阔了视野，培养了实践能力。如：搜集资料是语文学习过程中常常用到的一项基本技能，传统的做法是教师布置任务后，学生到图书馆、阅览室找报纸，看杂志，查工具书，花费时间无数，结果却未必如愿。而今天只要任务布置下去，让学生到网络上快捷地使用搜索引擎，相关的资料立即尽收眼前。

优化药物应用护理课程设置 第12篇

1 课程设置现状及存在问题

1.1 课程设置繁多, 重要地位不突出

我校中专护理专业第二学期同时开设了11门课程, 包括药物应用护理, 该课程是护理专业的核心课程, 但目前其重要地位并不突出, 仍以专业基础课形式设置。由于第二学期课程繁多, 学生对该课程不够重视。且中职卫生学校学生学习能力和主动性较差, 并且有相当一部分学生厌学, 导致课堂教学效率低下。

1.2 课程内容陈旧, 与护理岗位需求距离较大

护理专业课程多数按临床医学模式设置, 缺乏护理学科特点[1]。药物应用护理内容的设置与编写基本沿用药理学的模式, 虽然增加了一些用药护理方面的知识, 但与实际护理岗位需求仍有一定距离。这样会导致毕业生与护理岗位脱节, 增加毕业生就业难度。药物应用护理既是一门临床基础课, 又是一门应用性学科, 具有特殊的性质与地位, 其教学质量直接影响学生未来的工作能力, 甚至是患者的生存质量。另外, 药物的应用及护理是护理工作的一个重要环节, 与护理工作质量密切相关。加上护士执业资格考试提前, 就业压力增大, 迫切要求我校对药物应用护理教学进行改革。如果不改变陈旧的课程设置和教学模式, 那么学生很难掌握应用药物的技能, 教师也很难培养出符合社会需求的技能型劳动者。

基于上述问题, 必须对药物应用护理课程设置及其教学内容进行适当调整, 使其更加符合目前学生的学习特点和护理岗位的需要。

2 调整课程设置, 优化教学内容, 改革教学方法及手段

2.1 调整课程设置

由于药物应用护理在中职护理专业中是一门核心课程, 因此必须使学生具备扎实的药物理论知识和熟练的用药技能。但目前这门课程以专业基础课形式出现, 理论课与实验课课时比例相差悬殊, 造成教师和学生重理论轻实践的现状, 不利于学生用药技能的培养。因此应将这门课程分为理论课与实训课2个模块, 课时比例可调整为1∶0.5或1∶1, 以彰显药物应用护理的实用性和趣味性, 增强学生学习兴趣, 调动学生求知欲。

2.2 优化教学内容

2.2.1 调整理论课内容

药物应用护理由以前的药理学演变而来, 在内容编写上两者差异不大, 对目前中职卫生学校学生来讲, 偏难、偏深, 导致其学习兴趣不浓, 所以应对理论课教学内容的结构进行调整和优化。如“作用于传出神经系统药物”一章, 按目前的顺序来讲解, 由于学生对传出神经系统不太熟悉, 尤其是递质与受体的有关内容, 导致课堂效率很低。根据多年的教学经验, 笔者认为本章内容按照药物的应用编写和讲授更适合学生学习。如本章的药物按照眼科用药、有机磷中毒解救药、抗休克药、骨骼肌兴奋药和肌松药等来编写、讲授, 使其更贴近临床用药, 可显著提高学生学习兴趣。

2.2.2 增加实训课内容

根据护理专业及学生特点增加实训课并调整其内容, 如删减以验证性为主的实验内容, 突出常用护理药学计算、不良反应监测、配伍禁忌、常用给药方法的特点、用药评估和医院参观等实训内容, 培养学生用药技能, 使学生能较早接触临床用药知识。

2.3 改革教学模式

为提高药物应用护理的教学质量, 将“任务引领”作为教学目标, 根据护理岗位需求, 从药物应用实际出发, 介绍药物的作用、用药护理及不良反应的观察, 激发学生学习兴趣。

2.3.1 改进教学方法

药物应用护理的课堂教学应突出重点、难点, 同时要教会学生学习方法。可以采用多角度、多样化的教学方法。

(1) 突出重点, 以点带面, 在让学生理解基本概念的基础上, 将各章节的代表药讲深讲透, 使他们对同一问题能举一反三, 同时掌握同类药物的相关知识。 (2) 应用案例分析法激发学生学习欲望。例如学习阿司匹林时, 先介绍一起医疗事故:某患者长期服用阿司匹林预防脑血栓, 由于某种疾病需要实施手术, 患者手术期间因大出血而死亡。学生听后非常惊讶, 急切想知道患者死亡原因, 这时讲授阿司匹林的有关知识, 很容易被学生接受, 并能使学生明确应用阿司匹林时应该注意哪些问题。 (3) 采用问题教学法, 增强教学过程中的启发性和探索性。可以对有关重点、难点提出问题, 通过讲授、课堂讨论进行解答, 使学生在教学过程中处于主体地位。 (4) 采用启发式教学法, 引导学生开动脑筋, 可收到事半功倍的效果。

2.3.2 优化教学手段

药物应用护理实训课的教学手段应具有灵活性和趣味性。除采用动物实验、播放录像、多媒体教学等方式传授有关药物的知识外, 还可建立“模拟小药房”, 让学生看到真实的药物, 识别药物的性能, 加深对药物的印象。也可带领学生参观医院中心配药室, 观看药物实际配置过程和操作规程, 形成严谨的学习和工作态度。

3 改革考核方法

在优化课程设置的同时, 对教学质量的评估方法和标准也应进行相应改革。目前, 药物应用护理课程考核多为理论考试, 这并不能真正考查学生应用药物的实际技能。因此, 应改革考核方法, 使理论考核和药物应用实训考核相结合。

通过调整药物应用护理的课程设置, 优化其教学内容, 尤其是增加实训课, 可以明显增强本学科的实用性、趣味性及对学生的吸引力, 激发学生学习欲望, 使其能够主动学习, 从而提高学习效率;可让学生真正掌握药物的基本知识和应用技能, 更好地符合未来工作岗位需要, 缩短毕业生与就业岗位的距离, 提高毕业生就业能力。

摘要：通过优化药物应用护理课程设置, 以增强学生学习兴趣, 提高课堂教学效率, 让学生在有限的时间内掌握护理岗位必需的药物知识和药物应用技能, 实现毕业生与就业岗位的零距离。

关键词：药物应用护理,课程设置,教学方法

参考文献