基于主成分分析法的机床制造能耗分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于主成分分析法的机床制造能耗分析方法，首先建立机床制造能耗评价指标体系，在此基础上运用主成分分析法，通过主成分分析法，原来相关的原始变量变换为相互独立的主成分，进而对这些主成分进行评价，消除了由于指标间相关而在评价时反馈的重复信息。主成分分析的权重主要是信息权重，即从评价指标包含待评价对象分辨信息的多少来确定的一种权重，具有客观性。本方法可以科学合理的评价分析机床企业能耗情况，通过计算能效，机床企业可以针对性地进行能效改进，推进绿色制造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机床制造过程能效优化控制
，具体是一种基于主成分分析法的机床制造能耗分析方法。
技术介绍
制造业的节能减排一直是国家节能减排任务的关键之处，以机床为典型系统的机械加工系统具有量大面广和能量消耗巨大的特点，并且统计资料表明我国机床能效利用率普遍低于30％，具有很大的节能潜力。受立法状况和制造业降低能源计划的影响，高能效机床产品成为企业发展的方向。另外，机床系统工作过程具有能量源较多，能耗环节和能耗组件复杂，以及具有动态变化大、随机影响因素多等特点，涉及的科学问题多，因此研究意义较为重要。机床制造过程能耗分析包括能量消耗状态和能量消耗过程的分析评价，以及在此基础上对能量效率的分析评价。建立有效的能效评价体系，运用可行科学的分析手段，对机床制造车间节能工作有重要的现实意义，为企业高效使用能源提供定量的分析和决策的依据，有助于企业改善生产工艺和企业管理方式，进而提高能源利用率。评价分析车间的能耗是车间能耗管理的基础，无法获取车间的能耗评价结果是实施能耗优化的阻碍之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述能耗分析问题，提出一种基于主成分分析法的机床制造能耗分析方法，该方法将多指标问题转化为较少的综合指标，使复杂的问题简单化，同时该方法给出客观的权重，弥补其他评价方法中人为因素影响较强的缺点。本专利技术所采用的技术方案是，所述基于主成分分析法的机床制造能耗分析方法，包含以下步骤：步骤一、建立机床制造能耗评价指标体系和评价指标集；步骤二、对评价指标体系中逆向指标进行正向处理，使其一致化；正向指标是指对评价结果产生积极影响的指标，逆向指标是指对评价结果产生消极影响的指标，对逆向指标进行正向处理即取其倒数；步骤三、应用分级打分法对机床制造能耗系统定性指标数据进行定量化处理；步骤四、建立机床制造能耗评价指标变量矩阵；步骤五、应用Z-Score变换对步骤四的变量矩阵进行标准化处理；步骤六、根据主成分贡献率大小确立主成分个数和评价模型；步骤七、在评价模型的基础上，采用信息权重法对主成分加权求和，确立评价综合函数，求出样本评价结果并对样本能耗水平排名。具体的，步骤四所述建立机床制造能耗评价指标变量矩阵的方法为：设选取的机床制造过程能耗的样本个数为n个，每个样本包含p个评价指标变量，则可建立能耗评价指标变量矩阵X： X = ( X i j ) n × p = = X 11 X 12 ... X 1 p X 21 X 22 ... X 2 p ... ... ... ... X n 1 X n 2 ... X n p ]]>其中Xij表示第i个样本第j项的能耗评价指标变量值，i＝1，2，3，...，n；j＝1，2，3，...，p。步骤五用Z-Score变换对变量矩阵X进行标准化处理，变换后得到新矩阵Zn×p，转变公式如下： Z i j = X i j - X ‾ j S j ]]> X ‾ j = 1 n Σ i = 1 n X i j ]]> S j 2 = 1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于主成分分析法的机床制造能耗分析方法，其特征是，包括以下步骤：步骤一、建立机床制造能耗评价指标体系和评价指标集；步骤二、对评价指标体系中逆向指标进行正向处理，使其一致化；正向指标是指对评价结果产生积极影响的指标，逆向指标是指对评价结果产生消极影响的指标，对逆向指标进行正向处理即取其倒数；步骤三、应用分级打分法对机床制造能耗系统定性指标数据进行定量化处理；步骤四、建立机床制造能耗评价指标变量矩阵；步骤五、应用Z‑Score变换对步骤四的变量矩阵进行标准化处理；步骤六、根据主成分贡献率大小确立主成分个数和评价模型；步骤七、在评价模型的基础上，采用信息权重法对主成分加权求和，确立评价综合函数，求出样本评价结果并对样本能耗水平排名。

【技术特征摘要】
1.基于主成分分析法的机床制造能耗分析方法，其特征是，包括以下步骤：步骤一、建立机床制造能耗评价指标体系和评价指标集；步骤二、对评价指标体系中逆向指标进行正向处理，使其一致化；正向指标是指对评价结果产生积极影响的指标，逆向指标是指对评价结果产生消极影响的指标，对逆向指标进行正向处理即取其倒数；步骤三、应用分级打分法对机床制造能耗系统定性指标数据进行定量化处理；步骤四、建立机床制造能耗评价指标变量矩阵；步骤五、应用Z-Score变换对步骤四的变量矩阵进行标准化处理；步骤六、根据主成分贡献率大小确立主成分个数和评价模型；步骤七、在评价模型的基础上，采用信息权重法对主成分加权求和，确立评价综合函数，求出样本评价结果并对样本能耗水平排名。2.如权利要求1所述的基于主成分分析法的机床制造能耗分析方法，其特征是，步骤四所述建立机床制造能耗评价指标变量矩阵的方法为：设选取的机床制造过程能耗的样本个数为n个，每个样本包含p个评价指标变量，则可建立能耗评价指标变量矩阵X： X = ( X i j ) n × p = = X 11 X 12 ... X 1 p X 21 X 22 ... X 2 p ... ... ... ... X n 1 X n 2 ... X n p ]]>其中Xij表示第i个样本第j项的能耗评价指标变量值，i＝1，2，3，...，n；j＝1，2，3，...，p。3.如权利要求2所述的基于主成分分析法的机床制造能耗分析方法，其特征是，步骤五用Z-Score变换对变量矩阵X进行标准化处理，变换后得到新矩阵Zn×p，转变公式如下： Z i j = X i j - X ‾ j S j ]]> X ‾ j = 1 n Σ i = 1 n X i j ]]> S j 2 = 1 n - 1 Σ i = 1 n ( X i j - X ‾ j ) 2 ]]>其中Zij表示矩阵Zn×p第i行j列的值。4.如权利要求1所述的基于主成分分析法的机床制造能耗分析方法，其特征是，步骤六中实现了机床能耗评价指标用主成分代替，将原来相关的的原始机床能耗指标变量，转换为相互独立的主成分，然后对这些主成分进行综合评价，消除了由于指标间相关而在评价分析时反馈的重复信息，同时减少了综合评价的维数；首先计算标准化数据的相关系数矩阵R： R = [ r i j ] P × P = Z n × p ...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳，陈彦，纪志成，徐军辉，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32