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1984年8月,核工業(yè)部黨組為了適應(yīng)和推進民的全面展開,并逐步建立科學決策咨詢體系,決定建立一個政策研究的冷班子,當時定名為“核工業(yè)發(fā)展研究中心”。主要任務(wù)是:遵循黨的路線、方針、政策和國家的法規(guī),對核工業(yè)調(diào)整轉(zhuǎn)民、發(fā)展與改革的重大問題,進行調(diào)查研究和系統(tǒng)分析,提供核工業(yè)改革與發(fā)展的思路和建議;參與核工業(yè)方針、政策、法規(guī)的制定和政策性報告、文件的起草,既是日常政務(wù)的參謀機構(gòu),政策法規(guī)的管理機構(gòu),又是政策決策的研究機構(gòu)。1988年,國家機關(guān)機構(gòu)改革,核工業(yè)部組建為核工業(yè)總公司,總部機構(gòu)中設(shè)立政策研究室,要求比“發(fā)展研究中心”更貼近經(jīng)營實務(wù),同時建立核工業(yè)經(jīng)濟研究所,使決策咨詢研究有更深厚的實體基礎(chǔ)。
部、總公司領(lǐng)導決定建立決策研究機構(gòu)和強化政策研究系統(tǒng),作為總部進行科學決策前的醞釀和預研,是改進領(lǐng)導工作的一項重要舉措。成立“研究中心”在某種意義上說,是建立新型(不同于傳統(tǒng)的秘書班子)的智力機構(gòu)的一次嘗試。十年來的實踐證明,這個嘗試是必要的,基本上是成功的。
改革發(fā)展實踐中體現(xiàn)政研作用
1984年,正是核工業(yè)全面推進調(diào)整轉(zhuǎn)民之時,用當時領(lǐng)導的話來說,就是“每年要動幾次大手術(shù)”。對這樣一次歷史性的、全局性的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移,全行業(yè)性的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,難度是很大的。各級領(lǐng)導和職工的思想準備也是不充分的。戀舊、懷舊、復舊的思想感情滲透于方方面面。當時,最需要的是思想、方針上的引導和政策、措施上的支持。政研人員和綜合部門一起,圍繞新情況、新任務(wù),努力進行發(fā)展戰(zhàn)略、指導思想、工作方針、政策措施的研究與探索,一些建議得到領(lǐng)導和同志們的認可。1989年3月13日中國核工業(yè)總公司正式注冊登記,向經(jīng)濟實體過渡。在當年召開的工作會議上,把發(fā)展“核電、民品、內(nèi)外經(jīng)貿(mào)”作為發(fā)展實業(yè)的三個主攻方向,后來發(fā)展為“三二一”方針,即三個主攻方向,科研教育和經(jīng)營管理兩個戰(zhàn)略環(huán)節(jié),思想政治工作一個根本保證。這些都有效地推動了總公司民和走向經(jīng)濟實體,將30萬職工的力量凝聚在各主戰(zhàn)場上奮力開發(fā)。1991年12日15日秦山核電站并網(wǎng)發(fā)電,實現(xiàn)了我國核電零的突破;1991年12月30日,中國和巴基斯坦簽訂核電站合作合同;一批利用外資的民品大項目立項興建;內(nèi)外經(jīng)貿(mào)三年內(nèi)上了新臺階,銷售額和利潤額均有新的突破。1993年國務(wù)院機構(gòu)進行新一輪改革,根據(jù)走向社會主義市場經(jīng)濟的新形勢,總公司工作會議又提出了核工業(yè)90年展與改革的目標和思路。
再從政策措施上看,核工業(yè)調(diào)整實際上是全行業(yè)結(jié)構(gòu)性的停產(chǎn)、限產(chǎn),對局部生產(chǎn)線來說就是一次政策性的破產(chǎn)。對此,黨和國家十分關(guān)懷,急需我們提出政府部門可操作、可承受、可支持的政策措施。啄昀矗在部、總公司的領(lǐng)導下,政研人員和各有關(guān)部門一起,提出了一些政策建議,報請國務(wù)院批準后,得到了落實。諸如兩個堆化廠停產(chǎn),不減收購資金支持產(chǎn)品開發(fā)政策;兩個擴散廠保持優(yōu)惠電價政策;允許鈾和核技術(shù)出口收匯留成政策以及建立核能配套資金、“三廢”專項資金等政策。這些政策有力地支持了核工業(yè)民的結(jié)構(gòu)調(diào)整,并保持了全局的穩(wěn)定。
在這十年中,政研人員還開展了發(fā)展戰(zhàn)略、技術(shù)經(jīng)濟可行性和產(chǎn)業(yè)政策的研究。如核燃料工業(yè)規(guī)劃及各段綜合成本的研究;核能高技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究;核工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策的研究等。還參與了國家綜合部門和總公司職能部門組織的核工業(yè)、核電發(fā)展規(guī)劃和技術(shù)路線的研究;核和非核重大項目可行性論證、技術(shù)經(jīng)濟分析以及建設(shè)項目的總結(jié)和后評估工作等。
十年中,政研人員緊緊圍繞部和公司工作的重點、熱點和難點,進行調(diào)查研究和對策研究。無論是秦山,還是大亞灣;無論是四。四廠、八二一廠,還是10個首批停產(chǎn)的礦山(水冶廠);無論是沿海開發(fā),還是對外工程(包括核不擴散政策的研究),都跟蹤進行了調(diào)查研究,并向有關(guān)部門反映情況,爭取支持。有的是隨同部、總公司領(lǐng)導參加調(diào)研,或在現(xiàn)場解決問題,或?qū)Ⅻc上的經(jīng)驗在面上推廣;有的是深入基層、深入現(xiàn)場,了解各類人員的意見和反映,提倡“講真話,談實情”,以掌握第一手材料,多向領(lǐng)導提供真情實況,以利科學決策。
在這十年中,核工業(yè)經(jīng)歷了兩次大的機構(gòu)體制的改革,政研人員配合有關(guān)部門對體制、機制和管理模式進行了對比研究,為新體制的確立起到了積極的作用。經(jīng)幾年實踐,逐漸認定核工業(yè)體制要走經(jīng)濟實體之路的大方向、總趨勢,并研究與此相適應(yīng)的觀念轉(zhuǎn)變、方針調(diào)整以及工作方法和機構(gòu)設(shè)置的改變。始終注意既把握住改革的總方向,又必須從總公司現(xiàn)階段實際情況出發(fā);既要加大改革的力度,又要注意平穩(wěn)過渡。按照這一指導思想,既注意克服“官本位”的統(tǒng)管一切的思想,又從我國國情出發(fā),爭取有利于實際工作的行業(yè)分工,并在對外關(guān)系上爭取允許使用中國國家原子能機構(gòu)的稱謂,在阿爾及利亞重水反應(yīng)堆最終驗收時,首次正式使用。
總之,在核工業(yè)民的實踐中,在實踐一理論(包括思路、方針、政策)一再實踐的循環(huán)中,政研人員,這支核工業(yè)軟科學的小分隊得到了鍛煉,逐漸擺脫“書生氣”而走向成熟,繼續(xù)向“成為有效、有用的謀士”而努力。
對政研工作的體會
實踐出真知,十年出實踐,我們逐步悟出了政研工作的一些體會。
要努力貼近決策者的需要。既然政研工作的服務(wù)對象是決策者,那么各項研究工作就要“瞄準”決策者的需要。為此,必須做到:
超脫。政研人員的意見,不應(yīng)是部門之見,而應(yīng)該立足于全局。要把領(lǐng)導聽不到、看不到、尚未想到的信息和思路,通過政研這個“外存”(外腦)輸入給“主機”(決策者);要把圈外友鄰怎樣“看核工業(yè)”引到圈內(nèi)來思考;要進行必要的“危機研究”,給領(lǐng)導打幾個警嘆號、問號。只有研究危機、預防危機,才能避免危機。
獨立。要解一個二元一次方程必須要建立兩個獨立方程。如若一個方程是另一個方程的線性放大,則方程就解不出來。假如我們向領(lǐng)導提供的信息,僅僅是領(lǐng)導掌握情況的局部和枝節(jié)的增減,或者“順著領(lǐng)導意圖”小心求證、隨聲附和,這就從根本上失去科學決策的參謀作用。所以,政研工作一定要以調(diào)查研究為基礎(chǔ),廣開信息渠道,在研究的深度、新度和超前度上下功夫。
適時。杜甫詩曰:“好雨知時節(jié),當春乃發(fā)生”。我們給領(lǐng)導參謀,好象公雞給主人打鳴一樣(內(nèi)稱“雞鳴理論”),鳴早了討嫌,鳴晚了誤事。我們認為,掌握參謀的適時性,既是參謀的水平,又是參謀的藝術(shù)。
適度。參謀與將帥的關(guān)系不應(yīng)混淆,更不能顛倒。顛倒了就成了“秘書”,就會出亂子、誤大事。我們在實際操作中,注意參與而不干預,一般不應(yīng)多次重復參謀,強加于領(lǐng)導。
要善于做到“冷熱”結(jié)合。文字工作能力是政研人員的基本功,沒有被公眾認可的文字綜合能力和表達能力,就不是一個合格的政研班子。但只擅長文字工作,缺乏實際工作知識能力的冷班子,最多是群好“秀才”,不可能成為好參謀。例如,這幾年我們工作還有一點起色,重要的一條在于“出思路”重于“寫文章”。但有了思路沒有載體也不行,而且撰寫過程本身就是思路的提煉和升華的過程。
為了多出思路,我們必須投身到實際工作中去,了解熱線,關(guān)心熱線工作,要有一股像記者捕捉新聞的熱情,去主動參與業(yè)務(wù)工作的各項活動。還要注意與熱線工作部門結(jié)合,進行冷熱“換位思考”。常言道,看戲容易演戲難,切忌在圈外指指點點,而要同舟共濟獻計獻策。搞好冷熱結(jié)合也是減少政研工作“書生氣”,使軟科學走向?qū)嵱没闹匾緩?。我們深感“不好操作的主意,等于沒有主意?!?/p>
冷熱結(jié)合再一層的含義在于,不僅研究過程要冷熱結(jié)合,實施過程也要冷熱結(jié)合,這樣既可在實踐中檢驗決策是否正確,又可防止在執(zhí)行中走樣。所以,我們在工作中提出抓啟動、抓跟蹤的工作方法。
下大力抓信息的采集與篩選。政研工作從本質(zhì)上講像信息加工業(yè)。所以,信息是政研工作的生命線,為此,就要:搞好信息大聯(lián)合。首先是搞好總公司內(nèi)部軟科學隊伍的聯(lián)合,包括情報研究、經(jīng)濟研究、信息網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部報以及學會、協(xié)會的信息交流和信息資源的共有共享。我們始終把自己看作是整個軟科學隊伍的一個小分隊,但又處在領(lǐng)頭雁的位置上,出于對事業(yè)的責任心,促使我們主動地去做好交流和聯(lián)合工作。
其次是要與兄弟部門、各大公司搞好信息聯(lián)網(wǎng)。這幾年,我們采用“請進來,走出去”的辦法,擴大與友鄰單位的聯(lián)系,特別是與原軍工部改組為公司的政研、體改部門的交流和交往,深感受益匪淺。
善于開“貧礦”。更多的信息和思路火花來自大量的日常工作面,往往是量大而品位低。我們十分注意以此來豐滿自己,提出善于開貧礦的思想方法。這使我們網(wǎng)開一大片,抓住星星點點的思想火花,舉一反三,由表及里,由淺入深,形成新思路。另外,還有這種情況,往往不是人家品位低,而是自己缺乏儲備,平時積累少、思考少,也就無法“共振吸收”了。
善于自我積累,自我修正。鑒于政研工作的特點,接觸信息面廣、渠道多、層次高。如何利用這些有利條件,積累信息,建立數(shù)據(jù)庫、資料庫、政策性語錄、匯編、剪報是有效的辦法。
在信息積累和篩選中,還要解決好一個“自我修正”問題(內(nèi)稱“導彈機制”,即不斷反饋校正自己)。因為對外來信息的吸收,也象器官移植一樣,存在排他性。如不能拋棄自己固有成見,及時修正過了時的一些觀念,就會影響新思路的吸收。最近,我們聯(lián)合有關(guān)部門,召開了一次中青年改革與發(fā)展研討會,大開思路,大開眼界,得到總公司領(lǐng)導的好評。這使我們體會到,不克服論資排輩、固步自封的弱點,就難以發(fā)現(xiàn)青年人的思想火花。
時任總書記在1993年7月召開的全國政研室主任會議上指出,政研室的同志要善于從全局觀察問題,想大事,議大事,努力研究新情況,分析新問題,積極提供有價值的信息和對策建議。為此,應(yīng)該做好三件工佑
進一步貼近市場,向?qū)嵱没~進。隨著核工業(yè)總公司體制向經(jīng)濟實體轉(zhuǎn)化,軟課題研究、政策研究應(yīng)更注重經(jīng)濟、貼近市場、進入企業(yè)、深入到項目,向?qū)嵱没~進,向具有更強的應(yīng)用性、針對性的咨詢產(chǎn)業(yè)靠攏。要使研究工作通過對全局情況、宏觀環(huán)境的觀察與分析,直接服務(wù)于總公司開發(fā)經(jīng)營的硬任務(wù),使研究成果進一步“硬化”,提高實際應(yīng)用的效果,即“軟起步,硬著陸”。進一步向著研究目標具體化、思路方案化、建議實用化、政策措施化的方向努力。為此,要加強對企事業(yè)單位、重點工程項目的調(diào)查研究。要強調(diào)“調(diào)查研究”是政研工作的基本方法,沒有調(diào)查就沒有發(fā)言權(quán),就沒有決策的參與權(quán)。
建設(shè)好一支具有謀士素質(zhì)的小班子。常言道,“十年樹木,百年樹人”?!把芯恐行摹苯M建十年來,先后有29位同志為此作出了貢獻,做了大量有益的工作,而多數(shù)沒有領(lǐng)到自己獨立的“工分”,因為我們多半在后臺工作,重在參與,義在奉獻,志在有效,唯一算得上的是樹了一塊牌子,“研究中心”也好,“研究室”也好,現(xiàn)在上上下下都知道有這個“店”,喜歡找我們談?wù)?,反映點情況,提供點信息,這是對我們最大的信任和獎償。但要保持住這牌子,或爭取搞得更好一些,沒有隊伍素質(zhì)的支持是不行的。要培養(yǎng)幾個、十幾個真正具有幕僚的素質(zhì)與眼光的人才,非一日之寒,為此:
努力提高理論水平。要知曉現(xiàn)代科學技術(shù)基礎(chǔ)理論和發(fā)展動態(tài),當前特別要努力學習建設(shè)有中國特色社會主義理論、社會主義市場經(jīng)濟理論;要努力提高政策科學、信息科學、管理科學、經(jīng)濟學、政治學、社會學、法學等方面的理論功底,熟悉并掌握好我國F行的政策、法規(guī)體系。
擴大掌握實際案例的容量。要多積累國內(nèi)外有關(guān)本行業(yè)的實際案例,對國情、地情、人情、行情有更深的了解和研究,包括現(xiàn)實和歷史,特別是對中國核工業(yè)史要有較深的了解。
培養(yǎng)八種能力。實踐告訴我們,一個合格的研究人員必須具備觀察能力、思維能力、判斷能力、閱讀能力、綜合能力、表達能力、公關(guān)能力、修正并戰(zhàn)勝自己的能力。當然不同類型的研究人員應(yīng)具備的深淺有所不同,但在范圍上應(yīng)包含這八個方面。
關(guān)鍵詞:預條件;偏移Laplace;稀疏近似逆;電磁場
中圖分類號:TP274 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2013)29-6612-03
1 概述
矢量有限元(FEM)方法被廣泛應(yīng)用于分析三維電磁場邊值問題,其分析結(jié)果往往產(chǎn)生一個大型稀疏復對稱且高度非正定的線性系統(tǒng),求解此類線性系統(tǒng)目前主流的迭代法是Krylov子空間迭代法。該文將采用一種針對復對稱非正定線性系統(tǒng)的對稱線性雙共軛梯度迭代法(LBCG)[1],對若干電磁場邊值問題進行FEM分析得到的大型線性系統(tǒng)進行迭代求解??紤]到有限元系數(shù)矩陣往往具有很差的譜特性,為迭代求解帶來求解不穩(wěn)定、迭代緩慢等諸多困難,因此需要采用預條件技術(shù)對系數(shù)矩陣譜特性進行改善,從而確保迭代的高效穩(wěn)定。
作為一種分解類的稀疏近似逆技術(shù),AINV[2]能靈活而高效地應(yīng)用于對系數(shù)矩陣的預處理過程,然而,在分解過程中可能遭遇主元崩潰的問題。針對這一問題本文采用了偏移Laplace算子[3]結(jié)合主元補償策略,來構(gòu)造穩(wěn)定高效的AINV預條件子。數(shù)值算例表明,這樣得到的預條件子在對三維電磁問題的有限元方程組的求解上比常規(guī)方法更加有效
2 理論分析
本文研究對采用矢量有限元分析以下Helmholtz邊值問題進行求解:
[?×(μ-1r?×E(r))-k20εrE(r)=-jk0Z0J(r)] (1)
邊界條件為:[n×E=0].
其中,[E]為電場強度,[J(r)] 為電流源,k0、Z0 為自由空間波數(shù)和波阻抗, [εr]、[μr]為相對介電常數(shù)和相對磁導率。對(1)式進行有限元分析的結(jié)果將產(chǎn)生如下大型復對稱且高度非正定的線性系統(tǒng):
[Kx=b.withK∈?n×n,b,x∈?n] (2)
為加速求解,須對(2)式兩邊同乘以一個預條件矩陣M,得到如下形式的復線性系統(tǒng):
[MKx=Mb.withM∈?n×n] (3)
系數(shù)矩陣MK將具有比原來的K更好的譜特性。對預條件矩陣M的構(gòu)造,該文接下來將采用偏移Laplace算子并結(jié)合帶主元補償?shù)腁INV分解法RAIN的方法來實現(xiàn),步驟如下:
Step 1. 對原始系數(shù)矩陣K施加偏移Laplace算子,得到K的一個合理近似[K];
Step 2. 對[K]進行RAINV分解,即可得到預條件矩陣M,且M具有形式:[M=ZD-1ZT≈K-1],其中Z為上三角矩陣,D為對角陣。
將以上步驟得到的M代入(3)并采用對稱LBCG進行迭代求解,即可解得x。下面給出構(gòu)造M的詳細過程。
2.1 偏移Laplace算子
從有限元離散(1)對應(yīng)的泛函方程的過程來看,系數(shù)矩陣K實際上是由兩個部分構(gòu)成,即:
K=R-Q, ([R,Q∈?n×n]) (4)
其中,R對應(yīng)于[?×(μ-1r?×E(r))]項離散的結(jié)果,為一半正定矩陣,Q對應(yīng)于 [k20εrE(r)]項離散的結(jié)果,為正定矩陣,這樣得到的K為高度非正定矩陣。在以往實、虛偏移Laplace算子基礎(chǔ)上[4],我們提出采用復數(shù)的偏移的偏移Laplace算子法,其構(gòu)造如式(5),令:
[K=R-ξQ,where ξ=ξ1-jξ2,ξ1,ξ2∈?] . (5)
通過調(diào)整自定義偏移因子[ξ],可使得經(jīng)偏移算子處理后的[K]能具有比K更加正定,在此基礎(chǔ)上能構(gòu)造出更加穩(wěn)定的預條件子。
2.2 帶主元補償?shù)腁INV算法
算法1給出了經(jīng)典AINV算法:
Algorithm 1.
[1:Letz(0)i=ei(1≤i≤n)2:fori=1,2,...,n-1do3:forj=i,i+1,...,ndo4:p(i-1)j:=kTiz(i-1)j5:enddo6:forj=i+1,...,ndo7:z(i)j:=z(i-1)j-p(i-1)jp(i-1)iz(i-1)i8:zj(t)=0(1≤t≤n)forzj(t)
其中 [kTi]為矩陣[K]的第i行向量,ei為第i個單位基向量。算法第 8行是為保證內(nèi)存需求而執(zhí)行的丟棄策略, 其中 τ是一個正實數(shù)的比例因子。主元 pi’s 由第 4步 (when I=j)計算得到。 由于丟棄策略使得z矢量存在損耗,導致主元[pi=kTizi
在算法1中第4步執(zhí)行前,加入如下判斷準則:
[|Re(p(i-1)i)|
當(6)式成立,即表明此時主元過小而需要進行適當補償,其計算將由下式實現(xiàn):
[pi=ziTKzi]
這里的非負實數(shù)α為補償門限因子。考慮到有限元離散Helmholtz邊值問題得到的系數(shù)矩陣中,實部元素的絕對值占主要,(6)中主要采用基于實部的補償方案。通過上述補償方案,可使得AINV分解過程能盡可能避免主元崩潰,從而確保分解穩(wěn)的定性。
基于以上方法,可得到一個性能良好的預條件子M,我們稱其為新型AINV(N-AINV) 預條件子。下一節(jié)的數(shù)值結(jié)果表明其不僅穩(wěn)定并能有效加速對稱LBCG的迭代求解。
3 數(shù)值算例
算例1. 七級波導帶通濾波器傳輸特性分析[5],其結(jié)構(gòu)如圖1所示。采用矢量FEM進行仿真分析,最終得到一個大型線性系統(tǒng)。采用提出的N-AINV預條件LBCG法對其進行迭代求解,同時也采用若干常規(guī)預條件方法與本文方法進行比較,迭代的誤差門限為-60dB。
圖2顯示了主元補償門限因子α 和Laplace偏移因子ξ的取值對迭代步數(shù)(縱坐標)的影響。
從圖2結(jié)果可以看出:
1)當α取值為0至0.1區(qū)間時,ξ1對N-AINV求解性能的影響大于ξ2;
2)基于本文提出的復偏移Laplace算子的預條件子性能比純實數(shù)偏移(when ξ=(-1,0))以及純虛數(shù)偏移(wh en ξ=(0,1))的情況更優(yōu);
3)當α取值為0.04 ~ 0.1時,所需的迭代步數(shù)最少。
基于圖2結(jié)果分析,該文迭代求解參數(shù)選擇α=0.06且 ξ=(1, 0.5)。表1顯示了采用本文提出的N-AINV預條件子,常規(guī)預條件子:ILU、 SSOR,以及不帶預條件子情況下的迭代求解所需CUP時間(單位:s)的比較。
從表1中可以看出,提出的N-AINV預條件法比不帶預條件子的情況,求解效率提高了約10倍,并且比常規(guī)預條件法ILU、SSOR分別提高了6.8倍和2.1倍, 充分表明其性能更優(yōu)越。
仿真結(jié)果如圖3所示,并與文獻得到的結(jié)果進行比較,可以看出二者吻合得很好,說明我們采用方法的有效性。
算例2,對文獻[6]中立方形理想導體的RCS計算,采用矢量有限元法進行分析,對得到的大型復對稱線性系統(tǒng)進行迭代求解。類似的,采用提出的N-AINV,以及 AINV、IC、SSOR 等預條件法結(jié)合對稱 LBCG進行迭代求解,其求解時間分別如表2所示。
表2中,常規(guī)ILU以及不帶主元補償?shù)慕?jīng)典AINV由于遭遇主元崩潰而算法失?。ㄓ?“—“表示)。表2結(jié)果充分表明提出的N-AINV在求解此類線性系統(tǒng)時能同時具有高效率和穩(wěn)定性。
4 結(jié)論
電磁場Helmholtz邊值問題進行有限元分析所得到的線性系統(tǒng),往往具有高度非正定性,其系數(shù)矩陣普特性差,為求解帶來很
大困難。該文提出了一種基于復偏移Laplace算子聯(lián)合帶主元補償?shù)腁INV的新型預條件子N-AINV,將其用于對初始有限元系數(shù)矩陣進行預處理后,能改善其特征譜,從而有利于迭代求解。數(shù)值算例以兩類常見電磁場邊值問題的分析為例,采用提出的N-AINV預條件子,以及其它常規(guī)預條件子,結(jié)合對稱LBCG迭代法對該線性系統(tǒng)進行求解。數(shù)值結(jié)果表明,提出的N-AINV方法能比常規(guī)預條件法具有更高的求解效率,并同時能確保求解的穩(wěn)定性。
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