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金属切削带锯床的性能指标评估

时间:2020-09-02 22:36 点击次数:

带锯床设计方案完成后,通过对设计方案进行准确的评估是考察带锯床设计方案质量的一种有效手段,也是保证方案设计科学合理的重要基础。从图4.1.2可以发现,带锯床锯切能力性能评价所涉及的指标较多,而且很多指标是定性的,无法利用定量的方法直接进行对比分析,具有鲜明的模糊特性,因而带锯床锯切能力性能评价是一个多层次的模糊综合评判问题。层次分析法(analytichierarchyprocess,AHP)是由美国运筹学家萨蒂提出的一种将定性与定量分析方法相结合的多目标决策分析方法,该方法的主要思想是通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素,对两两指标之间的重要程度作出比较矩阵,通过计算比较矩阵的最大特征值以及所对应的特征向量得出不同因素重要程度的权重,适用于复杂的模糊综合评价系统.是目前被广泛应用的一种综合评价方法。

以下介绍基于层次分析法建立模糊综合评价模型的步骤,并应用层次分析法和模糊综合评判法对带锯床锯切能力进行综合评价。

1.建立递阶层次结构

利用AHP进行分析时,首先要将各个指标进行分组,每组作为一个层次,自上而下按照最顶层、若干中间层和最低层的形式排列,构建层次结构模型。处于最上层的通常只有一个元素,它是分析问题的预定目标,称为目标层;中间的层次包括实现目标所涉及的中间环节,称为准则层;最低一层为实现目标可供选择的各种措施、方案或体现各准则要素变化的指标,称为指标层。

2.构造判断矩阵

建立判断矩阵是层次分析法最关键的一步。根据图4.1.2的性能指标体系结构建立递阶层次结构,通过将因素之间对于其上一层次因素的相对重要性进行两两比较,判断两个元素哪-一个更重要,并按Satty提出的1-9标度进行赋值建立判断矩阵。如准则层相对于目标层建立判断矩阵A=(a;)nxn,a;是准则层第i个因素与第j个因素相比对于其上一层次的相对重要性比例标度。同理可以建立指标层相对于准则层的判断矩阵B=(b;)nx。表4.1.3列出了1-9比例标度的含义。

1-9 比例标度的含义

3.计算指标权重及层次单排序向量

根据判断矩阵A计算准则层B中的因素相对于目标层A的优先权重,由这些权重所构成的向量称为准则层B的单排序向量,表示B层因素排序的优先程度。层次单排序向量的计算可以归结为求解矩阵A最大特征值所对应的特征向量,即满足的特征向量。本书采用判断矩阵首行求和并归一化的近似方法来求解矩阵的特征向量W。同理可以通过判断矩阵B求得指标层次C的单排序向量。

4.计算层次总排序向量

所谓层次总排序向量就是通过计算得到的某一层次所有因素对于目标层相对重要性的权值排序向量。这个过程是由高层次到低层次逐层进行的。从图4.2.2可以看出,准则层B包含3个因素(U1,U2,U3) ,假设其对目标层A的总排序权值分别为w1 ,W2 ,W3,Bi下的指标层C包含4个因素(Ui1,Ui2,…,Ui4),它们对于因素B,的层次单排序的权值分别为wi1,wi2.…,Wi4,此时Bi下指标层C元素相对于目标层A的总排序权值由下式给出:

这样就可以获得指标层C相对于目标层A的层次总排序向量。

5.判断矩阵的一致性检验

如果判断矩阵A满足条件,则称矩阵A具有一致性。由于带锯床锯切能力性能评价过程中影响因素的复杂性和评价者对这些因素主观判断具有不稳定性,以及.不同评价者偏好也不同,因此难以将同一准则下的因素差异度量地很准确,也就是说通过两两比较得到的判断矩阵A不一定满足判断矩阵一致性条件。因此,可以利用层次分析法中的一-致性比例Rc来衡量A的不一致程度,当Rc≤0.10时,则称判断矩阵具有满意的一致性,否则就不具有满意的一致性。

式中,为一致性指标,λmax为判断矩阵最大特征值,n为判断矩阵的阶数;IR为平均随机一致性指标,根据表4.1.4可以查找出不同矩阵阶数所对应的值IR。

平均随机一致性指标

6.建立评估语集

在评估过程中,由于指标层存在大量的定性因素,需要用定性评语(模糊语言)描述并量化,以便进行定量计算。按模糊数学方法可以对评语集采用5级或9级划分法,通过给评语赋予相应的分数并对各定性指标进行打分。

7.建立隶属度评价矩阵

确定评语集之后,选择-定数量的技术专家组成评估团,在评估过程中,综合每一位参评人员的评价意见和每一个评价指标对每个指标进行评价,从而得到隶属度评价矩阵R。

其中,为第i个一级指标Ui的第j个二级指标Uij的某个评价等级Vm的隶属度。具体的算法可以在实际中由专家根据一些具体算法及经验确定。通常由以下算法计算获得:

8.多级模糊综合评价

首先,利用各指标层权重集wi=(wi1,Wi2,…,wij)和指标层评价矩阵R进行一级模糊综合评价,并将结果归一化处理,得到准则层指标因素级对评价集的隶属向量Bi:

其次,利用准则层权重集w和准则层评价矩阵B,进行二级模糊综合评价,并将结果日一化处理,得到目标层评价矩阵:A=wB。

最后,进行“模糊矩阵数值化”,得到该带锯床的综合评价结果:

带锯床性能指标体系的建立为全面了解带锯床产品性能提供了参考依据,可以此来分析和寻找产品的薄弱环节,有针对性地进行改进,从而提升产品性能。

 


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