分解为指标层，其中， 能效经济指标具体化分解为万元产品能耗cn、万元增加值能耗c12;产品能效指标具体化分 解为单位产品综合能耗C21、产品节能量c22、产品用能水平c23;设备能效指标具体化分解为 机床设备能效C31、能源输送效率c32、能源加工转换设备c33;任务流程能效指标具体化分解 为生产工艺能效c41、生产资源调度能效c42。
[0064] 步骤二：确定能效评估指标体系下各评估指标的权重向量W，W=(Wpw2，…，Wi,… ，wn)，则％满足
[0066] Wi为步骤一中各个指标的权重。本步骤中采用层次分析法确定各评估指标的权 重，构建各评估指标的判断矩阵：
[0068] 其中dij是指标i与指标j比较后的标度值，并满足du= 1/dji，屯=1。计算矩 阵D的最大特征根A_，将判断矩阵归一化：
[0070] 将归一化后的判断矩阵按行相加：
[0072] 对其归一化，即可得到权重向量：
[0074] 计算判断矩阵的最大特征根A
[0076] W为权重向量，各指标的权重，即指标权重向量的第i个分量。
[0077] 则判断矩阵的一致性检验：
[0079] 其中，n为指标集中的指标数量也即是矩阵阶数。通过计算一致性比率CR，判定 矩阵的合理性：
[0081] 其中，RI为平均随机一致性指标，是足够多个随机发生的判断矩阵计算一致性指 标的平均值，如果CR< 0. 1，矩阵合理，认为一致性可以接受，如果CR多0. 1，则遍历上述评 估指标并进行两两对比，从而重新构建各评估指标的权重矩阵。
[0082] 由步骤一可知，采用多层模型，根据上述公式可计算出一级指标的权重向量W1以 及各二级指标分别对一级指标的权重向量W2。那么根据得到的一级指标的权重和二级指标 的权重，可以得出二级指标对目标层的综合权重矿=wf。
[0083] 步骤三：采用灰色关联法确定最优指标集，并进行规范化处理，确定关联度系数和 关联系数矩阵。由于指标相互之间具有不同的量纲和数量级，一般不能进行直接比较，因此 要首先对原指标值进行规范化处理。本发明采用极值法对原指标进行规范化处理，如下： [0084] 若性能指标j为效益型，则规范化转换公式为：
[0086] 若性能指标j为成本型，则规范化转换公式为：
[0088] 将经过规范化处理后的最优指标集{yj= [yea,ya，…，yj作为参考序列，本发 明将第j个指标在所有北平对象中的最优值作为的值：
[0089] 若性能指标j为效益型，则：
[0090] .V", =n〒x V,,
[0091] 若性能指标j为成本型，则：
[0092] v(l/ - tiling J l J
[0093] 将经规范化处理后的方案指标值{yd= [yn,yi2，…，yin]作为被比较数列，综合r 位专家对第i个指标的评价因素，可用如下关联度系数公式分别计算第i个指标与第j个 最优指标的关联系数0i(j):
[0095] 其中，m/nmjnk-和mpm^c|_y。厂y分别表示最小绝对值和最大绝对值， 分辨率pe[0，1]，一般取0.5。通过如上计算，得到关联系数矩阵0 :
[0097] 步骤四：采用模糊综合评价法得到最终评价结果。将步骤二中得到的权重向量W和步骤三中得到的关联系数矩阵0进行复合运算得到综合评判矩阵，则模糊评价算子Z: [0098]Z=W? 0T
[0099] 确定评语等级论域，即确定等级矩阵V:
[0100] V= (Vj,v2, ???vn)T
[0101] 隶属于集合M= {(优）1，（良）0.7,（中）0.5,（差）0.2}
[0102] 利用归一化将评价向量Z进行归一化处理得到Z#=(zz2，…，zn)，并对指标各评 价等级进行加权平均，得到综合评价结果：
[0104] 上述技术方案中，能效综合评价结果值越大，能效就越高。
[0105] 下面结合具体实例介绍本发明的具体方法：
[0106] 步骤一：建立机床产品制造系统能效的评估指标架构。采用自上而下的分析方法 对影响机床产品制造系统能效的要素进行总结分析。构建包括能效经济、产品能效、设备能 效以及任务流程能效等部分的评价架构。
[0107] 步骤二：深入调研分析与机床产品制造系统能效相关的制造过程数据，对步骤一 中建立的评估指标体系架构进行进一步的具体化实例化分解，构建的综合评价指标体系如 图2。
[0108] 步骤三：计算评估指标体系下个评估指标的权重，根据层次分析法，针对步骤一和 步骤二中构建的评价指标集进行两两对比处理，得到判断矩阵如下：
[0111] 分别求得各矩阵的最大特征值以及一致性检验，如表1所示，根据权重计算公式 求得判断矩阵对于的各指标权重，如表2所示。平均随机一致性指标RI查表可知，二阶判 断矩阵RI=〇,三阶判断矩阵RI= 0.58,四阶判断矩阵RI=0.9。由表1可知，一致性比 率CR< 0. 1，所有两两对比得到的矩阵都可接受。
[0112] 表1特征值及一致性检验
[0114] 表2评价指标权重
[0115]
[0116]
[0117] 步骤四：计算灰色关联系数和模糊矩阵。根据4位专家评价的原始能效数据，如 表3所示，可设最优指标集为：（7. 4, 7. 5, 8. 1，8. 3, 6. 0, 9. 2, 9. 0, 8. 4, 9. 1，9. 2)，取规范后 的指标数据为（1，1，1，1，1，1，1，1，1，1)作为被比较数列，则根据关联系数公式可求得关联 系数矩阵0 :
[0119] 表3评价样本矩阵
[0121] 步骤五：计算最终综合评价结果。由前面求得的W和0，可得模糊评价算子：
[0122] Z=W? 0 T= [0? 8944, 0? 6304, 0? 6751，0? 8296]
[0123] 将其归一化得Z*= [0? 5845, 0? 412, 0? 4412, 0? 5422]，则综合评价结果为G= 0?6071。
【主权项】
1.机床产品制造系统的能效组合评价方法，其特征在于，包括w下步骤： 步骤一、采集原始的能耗相关数据，建立机床产品制造能效评估指标体系，其中包括能 效经济指标、产品能效指标、设备能效指标和任务流程能效指标四类； 步骤二、确定能效评估指标体系下各评估指标的权重向量W，W= (W。*2,…，…,W。)， 则Wi满足Wi为各个指标的权重；采用层次分析法确定各评估指标的权重，构建各评估指标的判 断矩阵：其中dy是指标i与指标j比较后的标度值，并满足(1。= 1/dj,，山=1 ;计算矩阵D的 最大特征根Am。,，则判断矩阵的一致性检验；其中，n为指标集中的指标数量也即是矩阵阶数； 通过计算一致性比率CR判定矩阵的合理性：其中，RI为平均随机一致性指标，是足够多个随机发生的判断矩阵计算一致性指标的 平均值，如果CR< 0. 1，矩阵合理，认为一致性可W接受，如果CR> 0. 1，则遍历上述评估指 标并进行两两对比，从而重新构建各评估指标的权重矩阵； 步骤=、采用灰色关联法确定最优指标集，并进行规范化处理，确定关联度系数和关联 系数矩阵；将经过规范化处理后的最优指标集{y。,.} = [yen,y〇2,…，yj作为参考序列，经规 范化处理后的方案指标值by} = …，yJ作为被比较数列，则可用如下关联度系 数公式分别计算第i个指标与第j个最优指标的关联系数0i(j):其中，呼1mjn-馬I和mpem严-.r,.,I分别表示最小绝对值和最大绝对值，分辨率PG[0, 1];通过如上计算，得到关联系数矩阵0 :步骤四、采用模糊综合评价法得到最终评价结果；将步骤二中得到的权重向量w和 步骤S中得到的关联系数矩阵0进行复合运算得到综合评判矩阵，则模糊评价算子z= W- 0T; 确定评语等级论域，即确定等级矩阵V= (V。V2,…V。)T隶属于集合M= {(优）1，（良）0. 7,（中）0. 5,（差）0. 2} 利用归一化将评价向量Z进行归一化处理得到Z>= (Z。Z,，…，Z。)，并对指标各评价等 级进行加权平均，得到综合评价结果：综合评价分数越高，则说明制造系统的能效越高。2.如权利要求1所述的机床产品制造系统的能效组合评价方法，其特征在于，步骤一 所述能效经济指标包括万元产品能耗、万元增加值能耗；所述产品能效指标包括单位产品 综合能耗、产品节能量、产品用能水平；所述设备能效指标包括机床设备能效、能源输送效 率、能源加工转换设备；所述任务流程能效指标包括生产工艺能效、生产资源调度能效。
【专利摘要】本发明公开了一种机床产品制造系统的能效综合评价方法，本发明所采用的方法是：首先从能源资源角度建立机床产品制造能效综合评估的三层能效管理评价指标体系，然后建立机床产品制造能效动态评估的数学模型，最后针对数学模型利用层次分析法、灰色关联法和模糊综合评价法相结合对制造能效进行评估。该方法以能源利用统计数据以及历史与当前生产数据为基础，主要针对无线传感器技术、网络技术等采集的实时制造能耗，综合考虑制造系统各层级的能耗，并将定性分析和定量分析有效结合，较好地避免了企业能效评价过程中的主观性和不确定性，有效的保证了评价结果的系统性和合理性。
【IPC分类】G06Q50/04
【公开号】CN104933627
【申请号】CN201510362878
【发明人】王艳, 党鑫, 纪志成, 毛志慧
【申请人】江南大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月26日