一种钢结构桥梁制造决策评价方法技术

本发明专利技术提供一种钢结构桥梁制造决策评价方法，通过对钢结构桥梁进行层次划分，建立相应的制造任务模型，根据制造任务模型建立对应的制造企业模型。基于制造任务和制造企业模型构造本体模型，通过本体推理得出备选企业方案。根据得出的备选企业方案构建多属性评价体系，设计三角模糊数‑TOPSIS方法确定权重并实现对制造方案的排序，得出最优决策。本发明专利技术钢结构桥梁制造决策评价方法，将制造任务信息模型与制造企业信息模型相匹配并建立本体模型，针对本体模型建立多属性决策评价体系，采用三角模糊数确定属性的权重，结合构造三角模糊数‑TOPSIS方法对方案进行排序并得到最优决策，实现钢结构桥梁的自适应、自治生产，提高桥梁制造过程的智能化、自治化程度。

【技术实现步骤摘要】
一种钢结构桥梁制造决策评价方法
本专利技术涉及钢结构桥梁制造领域，涉及钢结构桥梁制造决策，具体涉及一种钢结构桥梁制造决策评价方法。
技术介绍
随着物联网、信息物理融合系统、数字孪生等新兴技术在制造业的发展应用，在传统机械产品的制造中，已经实现了对制造过程运行状态数据的实时采集、处理与分析，提高了生产过程的透明化程度。然而，目前针对钢结构桥梁的工业化建造特点建立的网络协同制造技术尚为空缺，难以得到钢结构桥梁制造过程中决策评价的最优方案，进而难以实现钢结构桥梁制造的自治化、智能化生产与管理。针对钢结构桥梁的制造方案选取问题，已知钢结构桥梁的结构特点及制造过程，如何通过数学方法来准确地描述钢结构桥梁最佳制造方案就成为了瓶颈问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种钢结构桥梁制造决策评价方法，解决现有技术中无法建立钢结构桥梁的制造方案自动化决策进而实现钢结构桥梁的自动化智能化生产与管理的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现，该方法包括以下步骤：步骤一：首先通过对钢结构桥梁进行层次划分，建立相应的制造任务模型，补充制造任务基本信息、任务要求和特殊要求，并分别建立制造任务基本信息模型、制造任务要求模型和制造任务特殊要求模型；步骤二：基于制造任务模型、建立制造任务基本信息模型、制造任务要求模型和制造任务特殊要求模型建立制造任务信息模型；步骤三：基于制造企业基本信息、制造企业制造能力和制造企业的经营状态信息建立制造企业信息模型；步骤四：基于制造任务信息模型和制造企业信息模型建立钢结构桥梁制造匹配模型，通过本体推理得出备选企业方案；步骤五：根据得出的备选企业方案建立备选制造方案模型、备选制造方案的属性模型和备选制造方案中所有属性的权重模型，并构建初始多属性决策矩阵；步骤六：利用三角模糊数-TOPSIS方法确定所有方案的所有属性的三角模糊数互补判断矩阵，利用向量变换对初始多属性决策矩阵进行规范化处理，得到规范化多属性决策矩阵，对规范化多属性决策矩阵进行求解和排序，得到最佳方案。进一步的，步骤五中，备选企业方案模型集合P＝{P1,P2,…,Pm}，Pi为备选企业方案，1≤i≤m，m为备选制造方案的数量；属性模型的集合U＝{u1,u2,…,un}，uj为某一个方案中的不同属性，1≤j≤m，n为某一个方案的属性的数量；权重模型的集合W＝{w1,w2,…,wn}，wj为某一个方案中不同属性的权重，1≤j≤m，所有权重定义为：w1+w2+…+wn＝1；根据备选制造方案模型、对应具体某一方案的属性模型和该方案中所有属性的权重模型构建的初始多属性决策矩阵X如下：其中，xij为初始多属性决策矩阵中第i个方案的第j个属性的初始决策评价指标值。进一步的，步骤六包括以下步骤：a)记为三角模糊数，定义三角模糊数的期望值计算公式为：其中，0≤λ≤1，aL为最保守评价值，aM为最可能评价值，aU为最乐观评价值；b)根据评价目的和评价指标对属性两两评价，建立三角模糊数互补判断矩阵，第k次评估的三角模糊数互补判断矩阵Ak，其中式中分别表示专家系统第k次评估得到的第i个评价指标相对于第j个评价指标的最保守评价值，最可能评价值和最乐观评价值；c)用权重对评价值进行集结，得到关于评价指标的综合三角模糊数互补判断矩阵元素：式中：i,j＝1,2,…,n，k为评估次数；ωk为专家系统第k次评估的权威性；d)对于第i个指标的三角模糊数权重采用下式进行计算：式中，表示第i个评价指标相对于第j个评价指标的最保守评价值；表示第i个评价指标相对于第j个评价指标的最可能评价值；表示第i个评价指标相对于第j个评价指标的最乐观评价值；e)在这里决策者采取中立态度，故取λ＝0.5，期望值计算公式变为：f)计算备选企业方案集合P中每一个方案的第i个属性的权值ωi，g)对P中的每一个方案的多属性进行权重统计，建立所有方案的所有属性的三角模糊数互补判断矩阵，采用向量变换方法利用三角模糊数互补判断矩阵对初始多属性决策矩阵进行规范化处理，得到规范化多属性决策矩阵Y,其中，yij表示第i个方案的第j个属性的权值；h)根据规范化多属性决策矩阵数值确定理想解方案的集合Cj*和负理想解方案的集合Cj0，计算各个方案距理想解和负理想解的加权欧氏距离dj*和dj0以及综合接近度指数fj；i)将所有方案按照综合接近度指数从小到大进行排序，综合接近度指数最大的方案即为最佳方案。进一步的，步骤a)中λ的选择取决于决策者的风险态度：当决策者偏向乐观态度时，0.5＜λ＜1；当决策者偏向悲观态度时，0＜λ＜0.5。进一步的，步骤f)还包括对权重值的一致性验证，一致性验证的判断指标CI计算公式为：式中：的最大特征根值；为的期望，一致性判断系数CR计算公式为：式中：RI为平均随机一致性指标；当CR<0.1时，则认为三角模糊数判断矩阵通过一致性检验，若通不过则重新建立三角模糊数判断矩阵。平均随机一致性指标RI和判断矩阵的维数有关，具体对应关系如下表：矩阵维数123456789RI000.580.901.121.241.321.411.45进一步的，步骤一中，钢结构桥梁依照从低到高依次划分为：特征层、节段层、桥跨层和桥梁层。进一步的，步骤三中，制造企业信息模型的数学描述为：ME＝{ME_Basic,ME_Capacity,ME_Status,ME_Auxiliary}，其中，ME_Basic表示制造企业的基本信息，ME_Capacity表示制造企业的制造能力，ME_Status表示企业的状态信息，ME_Auxiliary表示企业的辅助信息。本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：本专利技术提出的一种钢结构桥梁制造决策评价方法，通过对钢结构桥梁进行层次划分，建立相应的制造任务模型，根据制造任务模型建立对应的制造企业模型，将制造任务信息模型与制造企业信息模型相匹配并建立本体模型，通过本体推理得出备选企业方案，根据得出的备选企业方案构建多属性评价体系，采用三角模糊数确定属性的权重，结合TOPSIS方法构造三角模糊数-TOPSIS方法对方案按照综合接近度指数大小进行排序并得到最优决策，为钢结构桥梁的自适应、自治生产奠定基础，提高桥梁制造过程的智能化、自治化程度。附图说明图1是钢结构桥梁制造决策评价方法的实施步骤图；图2是制造任务信息模型图；图3是制造企业信息模型图。具体实施方式遵从上述技术方案，以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。实施例：S桥位于陕西省某县境内，修建于2001年，由于常年超载使用致使该桥承载能力下降。为了保证桥梁的运营安全，受当地公路管理局委托，对该桥病害进行了现场踏勘，并针对该桥病害进行施工图设计工作。最终确定了重新施工上部结构及桥面系，采用钢板组合梁新型结构的方案。方案为保证建造质量，对钢结构桥梁的制造方面主要有如下规定：(1)钢结构桥梁制造企业必须具有相应钢结构加工制造二级及以上资质。(2)钢梁制造及验收必须使用经计量检定合格的计量器具，并应按有关规定操作。(3)钢梁所使用钢材应符合GB/T1591-2008的规定。(4)工厂制造进行板块划分的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢结构桥梁制造决策评价方法，该方法包括以下步骤：步骤一：首先通过对钢结构桥梁进行层次划分，建立相应的制造任务模型，补充制造任务基本信息、任务要求和特殊要求，并分别建立制造任务基本信息模型、制造任务要求模型和制造任务特殊要求模型；步骤二：基于制造任务模型、建立制造任务基本信息模型、制造任务要求模型和制造任务特殊要求模型建立制造任务信息模型；步骤三：基于制造任务信息模型建立备选制造方案模型、备选制造方案的属性模型和备选制造方案中所有属性的权重模型，并构建初始多属性决策矩阵；步骤四：利用三角模糊数‑TOPSIS方法确定所有备选制造方案的所有属性的三角模糊数互补判断矩阵，利用向量变换对初始多属性决策矩阵进行规范化处理，得到规范化多属性决策矩阵，对规范化多属性决策矩阵进行求解和排序，得到最佳方案。

【技术特征摘要】
1.一种钢结构桥梁制造决策评价方法，该方法包括以下步骤：步骤一：首先通过对钢结构桥梁进行层次划分，建立相应的制造任务模型，补充制造任务基本信息、任务要求和特殊要求，并分别建立制造任务基本信息模型、制造任务要求模型和制造任务特殊要求模型；步骤二：基于制造任务模型、建立制造任务基本信息模型、制造任务要求模型和制造任务特殊要求模型建立制造任务信息模型；步骤三：基于制造任务信息模型建立备选制造方案模型、备选制造方案的属性模型和备选制造方案中所有属性的权重模型，并构建初始多属性决策矩阵；步骤四：利用三角模糊数-TOPSIS方法确定所有备选制造方案的所有属性的三角模糊数互补判断矩阵，利用向量变换对初始多属性决策矩阵进行规范化处理，得到规范化多属性决策矩阵，对规范化多属性决策矩阵进行求解和排序，得到最佳方案。2.如权利要求1所述的钢结构桥梁制造决策评价方法，其特征在于，步骤三中，备选企业方案模型集合P＝{P1,P2,…,Pm}，Pi为备选企业方案，1≤i≤m，m为备选制造方案的数量；属性模型的集合U＝{u1,u2,…,un}，uj为某一个方案中的不同属性，1≤j≤m，n为某一个方案的属性的数量；权重模型的集合W＝{w1,w2,…,wn}，wj为某一个方案中不同属性的权重，1≤j≤m，所有权重定义为：w1+w2+…+wn＝1；根据备选制造方案模型、对应具体某一方案的属性模型和该方案中所有属性的权重模型构建的初始多属性决策矩阵X如下：其中，xij为初始多属性决策矩阵中第i个方案的第j个属性的初始决策评价指标值。3.如权利要求2所述的钢结构桥梁制造决策评价方法，其特征在于，步骤四包括以下步骤：a)记为三角模糊数，定义三角模糊数的期望值计算公式为：其中，0≤λ≤1，aL为最保守评价值，aM为最可能评价值，aU为最乐观评价值；b)根据评价目的和评价指标对属性两两评价，建立三角模糊数互补判断矩阵，第k次评估的三角模糊数互补判断矩阵其中式中分别表示专家系统第k次评估得到的第i个评价指标相对于第j个评价指标的最保守评价值，最可能评价值和最乐观评价值；c)用权重对评价值进行集结，得到关于评价指标的综合三角模糊数互补判断矩阵元素：式中：i,j＝1,2,…,n，k为评估次数；ωk为专家系统第k次评估的权威性；d)对于第i个指标的三角模糊数权重采用下式进行计算：式中，表示第i个评价指标相对于第j个评价指标的最保守评价值；表示第i个评价指...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠记庄，雷景媛，张富强，丁凯，刘永健，程高，张金龙，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61