专利名称：可重构装配系统重构规划方案评价方法
技术领域：
本发明属于生产线自动控制与人工智能评价领域，涉及一种可重构装配系统重构规划方案评价方法。
背景技术：
可重构装配系统是一种新型的复杂系统，系统在构造和规划初期要充分考虑各种因素，形成一个合理的系统规划方案。此外，当外部市场或生产任务发生变化时，可重构装配系统会经常随之重构，从而形成多种不同的系统构形，这些都需要一种新的评价决策体系，以此对可重构装配系统的构造决策、规划设计、及运行阶段做一个综合的评价。因此， 为系统的设计或重构提供一个最优化的决策方案具有十分重要的意义，但是迄今为止国内外对可重构装配系统的评价体系的研究大多局限于对系统的某些方面的评估，如设备的性能，控制系统的可靠性、系统的布局规划等，而忽视了对影响可重构装配系统整体性能的诸多因素进行综合评估，因此，企业很难对可重构装配系统的规划方案进行科学合理地综合评估，也就无法分析比较多种规划方案，并从中加以选择。此外，评价过程复杂，需要进行建立层次结构模型、构造判断矩阵、一致性检验等步骤，且评价指标权重的选取大都主要取决于专家的知识水平和经验。造成评价结果缺乏一定的科学性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从工程实际出发，构建一个系统、科学、全面的可重构装配系统的评价方法。实现本发明目的的技术方案是一种可重构装配系统重构规划方案评价方法，包括以下步骤
①根据《个评价对象 0=沿，￡^...肩,...0丄(/ = 1又..均建立包括目标层、指标层和方案层的三层评价指标体系，建
立可重构装配系统的评价对象的评价指标集1=(巧而，...勺..而},0 = 1义...《),构造指标特征值
矩阵if =( )_ , Xii表示第2·个待评对象的第J个指标的特征值；
②获取步骤①中的评价指标集中的各评价指标值；
③根据扎德提出的最大最小隶属度函数模型，采用从优隶属度原则，对指标进行归一化处理，得到评价指标的隶属度矩阵, 表示第3个待评对象的第J个指标的隶属度；
④根据评价指标的隶属度矩阵A= (i) 5^,得出系统最优参考向量1 = ( , ，... 尸和最劣参考向量P=(A， ...Pjf ；
⑤根据确定指标权重值的非线性目标规划模型得到组合权重妒=Cw1,W21-,Wh)；⑥依据最小二乘原理构造关于隶属度4目标函数F(Ui),并获得优良隶属度计算式
⑦根据优良隶属度计算式4求解各指标隶属度向量相对于最优参考向量 Zf = (A1為,..JJj 的优良隶属度值EJ1,[J3.^ ,得到各个方案的总的隶属度值根据该隶属度数值确定最优重构方案。所述步骤①中，指标层分为两级，一级指标集合定义为U = Ci^U2.二级指标集合定义为一级指标集合中各指标的进一步细化；
所述步骤⑦中，根据优良隶属度计算式求解各二级指标隶属度向量相对于最优参考
向量// = (Λ為，.Af的优良隶属度值O1JJ^ui，然后，再由U1,U2..马构成一级指标对总目
标的隶属度矩阵j ，求解各一级指标隶属度向量相对于最优参考向量ι = (‘Α2”Λ/的
优良隶属度值，最后再通过优良隶属度计算式 < 得到各个方案的总的隶属度值根据该隶属度数值确定最优重构方案。所述步骤①中，一级指标集合^ = ( , ,... )=(经济性，装配性能，可重构性，可靠性，环境性，风险性)；
二级指标集合U1= (U11, U12，U13，U14，U15, U16, U17’ U18)=(原始成本，重构成本，运行成本， 机会成本，静态投资回收期，动态投资回收期，投资的收益率，净现值指数)；u2=(u21，U22. U23, U24, U25, U26, U27)=(系统生产率，生产资源利用率，装配设备利用率，装配资源的集成度，装配能力范围，装配线设计容量)；U3= (U31，U32，U33，U34，U35)=(设备的可重构性，工艺可重构性，生产布局的可扩展性，物流系统的可重构性，功能单元的可重构性);U4= (U41, U42，U43，U44，U45)=(斜升时间，系统的可诊断性，平均故障间隔时间，平均修复时间，系统可用度) ’ U5= (U51, U52, U53, U54, U55)=(生态环境影响，资源的优化利用，职业健康，系统安全性，系统宜人性)；U6= (U611U621U63, U64)=(技术风险，组织风险，市场风险，资金风险)。所述步骤②中，分别通过评价专家评分法、隶属分布函数、公式计算和EM-Plant 软件仿真的方法获取各评价指标值。所述步骤③中，指标隶属度矩阵R = ( )^X
权利要求
1.一种可重构装配系统重构规划方案评价方法，其特征在于包括以下步骤①根据 个评价对象建立包括目标层、指标层和方案层的三层评价指标体系，建立可重构装配系统的评价对象的评价指标集Z = .V^Wi= U.…H),构造指标特征值矩阵表示第个待评对象的第个指标的特征值；②获取步骤①中的评价指标集中的各评价指标值；③根据扎德提出的最大最小隶属度函数模型，采用从优隶属度原则，对指行进行归一化处理，得到评价指标的隶属度矩阵, %表示第2个待评对象的第个指标的隶属度；④根据评价指标的隶属度矩阵A=得出系统最优参考向量H 二 ( 為「Λ/ 和最劣参考向量尸= O1J2,...Pjr ；⑤根据确定指标权重值的非线性目标规划模型得到组合权重W=(W1WWs)；⑥依据最小二乘原理构造关于隶属度4目标函数F(Ui),并获得优良隶属度计算式《‘2 ⑦根据优良隶属度计算式《‘；求解各指标隶属度向量相对于最优参考向量 H H\f的优良隶属度值巧.％.1马，得到各个方案的总的隶属度值r根据该隶属度数值确定最优重构方案。
2.根据权利要求1所述的一种可重构装配系统重构规划方案评价方法，其特征在于 所述步骤①中，指标层分为两级，一级指标集合定义为U=巩巩而口Λ), 二级指标集合定义为一级指标集合中各指标的进一步细化；所述步骤⑦中，根据优良隶属度计算式《丨求解各二级指标隶属度向量相对于最优参考向量if = ( , ,..4:f的优良隶属度值U1,02JJi ,然后，再由O1,!J2..马构成一级指标对总目标的隶属度矩阵Λ，求解各一级指标隶属度向量相对于最优参考向量# = (H..A/的优良隶属度值，最后再通过优良隶属度计算式‘得到各个方案的总的隶属度值U，根据该隶属度数值确定最优重构方案。
3.根据权利要求2所述的一种可重构装配系统重构规划方案评价方法，其特征在于 所述步骤①中，一级指标集合!^ = ( , ,... )=(经济性，装配性能，可重构性，可靠性，环境性，风险性)；二级指标集合U1= (U11, U12，U13，U14，U15, U16, U17’ U18)=(原始成本，重构成本，运行成本， 机会成本，静态投资回收期，动态投资回收期，投资的收益率，净现值指数)；u2=(u21，U22. U23, U24, U25, U26, U27)=(系统生产率，生产资源利用率，装配设备利用率，装配资源的集成度，装配能力范围，装配线设计容量)；U3= (U31，U32，U33，U34，U35)=(设备的可重构性，工艺可重构性，生产布局的可扩展性，物流系统的可重构性，功能单元的可重构性);U4=(U41, U42, U43，U44，U45)=(斜升时间，系统的可诊断性，平均故障间隔时间，平均修复时间，系统可用度) ’ U5= (U51, U52, U53, U54, U55)=(生态环境影响，资源的优化利用，职业健康，系统安全性，系统宜人性)；U6= (U611U621U63, U64)=(技术风险，组织风险，市场风险，资金风险)。
4.根据权利要求1所述的一种可重构装配系统重构规划方案评价方法，其特征在于 所述步骤②中，分别通过评价专家评分法、隶属分布函数、公式计算和EM-Plant软件仿真的方法获取各评价指标值。
5.根据权利要求1所述的一种可重构装配系统重构规划方案评价方法，其特征在于所述步骤③中，指标隶属度矩阵
6.根据权利要求5所述的一种可重构装配系统重构规划方案评价方法，其特征在于 所述步骤④中，向量/f =,满足hi = mPi^')为最优参考向量；向量,满足t = mP C^')为最劣参考向量。
7.根据权利要求1所述的一种可重构装配系统重构规划方案评价方法，其特征在于 所述步骤⑤的具体推导步骤为假定对指行而言组合权重的值力H主观权重值为 ，客观权重值为々，则对应于各不同权重向量到理想参考向量4的加权海明距离可分别定义为
8.根据权利要求7所述的一种可重构装配系统重构规划方案评价方法，其特征在于 所述步骤⑤中，采用改进层次分析法获取各评价指标之间主观权重 其求解方法如下(a)通过专家评分的方式，构造比较矩阵C= ^U，各因素的重要性采用三标度法来确定 第i因素tb第J·因素重要 Cii = Jl 第i因素与第J因素同等重要 ο 第i因素比笫j.因素重要其中％是第因素与第J因素重要性比较的数值，且Q = I ；(b)利用重要度排序指数η，构造判断矩阵Μι ,其中， (c)首先通过~
9.根据权利要求8所述的一种可重构装配系统重构规划方案评价方法，其特征在于 所述步骤⑥中的具体推导步骤为定义A与巧分别为评价对象的指标隶属度向量巧=(%，&>…，、…力》)相对于系统最优参考向量丑和最劣参考向量P的隶属度，根据模糊数学余集的定义有
全文摘要
本发明公开了一种可重构装配系统重构规划方案评价方法，包括以下步骤建立三层评价指标体系，建立评价指标集；获取评价指标集中的各评价指标值；获取评价指标的隶属度矩阵；得出系统最优参考向量和最劣参考向量；得到组合权重；构造关于隶属度目标函数，并获得优良隶属度计算式；根据优良隶属度计算式求解优良隶属度值，得到各个方案的总的隶属度值U，根据该隶属度数值确定最优重构方案。本发明从工程实际出发，构建了较为系统、科学、全面的可重构装配系统的三层指标评价体系，提供了一种基于组合权重的可重构装配线评价方法，使评价结果主观与客观统一，通过最小二乘法求解最优隶属度可以在一定程度上克服评价值易均匀化，决策难度大的不足。
文档编号G06Q10/04GK102411735SQ20111026683
公开日2012年4月11日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者纪爱敏, 苑明海, 许焕敏 申请人:河海大学常州校区