一种云环境下众包设计方案的多目标群体决策方法技术

一种云环境下众包设计方案的多目标群体决策方法。该方法通过分析云环境中众包设计与制造过程的特点，将已有的众包设计方案作为研究对象，根据方案特点分析在群体决策过程中需要考虑的评价目标，采用层次分析法对定性与定量的评价目标进行量化计算,并建立众包设计方案的多目标评价体系。同时，将多目标群体决策问题转化为多目标优化问题，以评价体系为依据构建决策模型，并采用优化方法对模型进行求解，得到与理想化方案最接近的众包设计方案。最后，以应用案例说明所提方法的有效性和正确性。该方法可以有效解决云环境中针对众包设计方案在制造过程中遇到的决策问题，帮助用户与众包团队选择决策出满意度最高，以及与理想化方案最接近的备选方案。

【技术实现步骤摘要】
一种云环境下众包设计方案的多目标群体决策方法
本专利技术涉及一种众包设计方案的多目标群体决策方法，特别是一种云环境下众包设计方案的多目标群体决策方法。
技术介绍
文献“基于设计理性的群体一致性产品方案决策方法，计算机辅助设计与图形学学报，2018，Vol30(07)，p1356-1365”公开了基于设计理性的群体一致性产品方案决策方法。该方法将产品设计中的备选方案选择问题与决策过程结合，提出一种群体一致性的产品方案决策方法。通过提出产品设计方案的文本与数值信息，将产品设计方案中的设计意图转化为决策特征矢量，并选取与设计约束契合度高的方案作为备选方案，采用直觉模糊集对所有备选方案进行评价打分，计算独立策者与群体决策的相似度，并衡量决策是否达到群体共识水平，最后通过加权平均算法求解产品备选方案集决策结果，该方法较好的解决了产品设计方案的决策问题。文献所述方法将备选方案的多目标评价结果进行简单的线性叠加，再根据最终的评价值对方案进行排序完成决策过程。在云环境中，由于每次参加评价的众包成员与云平台专家在知识、经验领域方面都不尽相同，这种方法必然导致在方案决策过程中发生决策冲突。同时，该方法对各备选方案与理想化方案的接近程度考虑不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够实现云环境中产品众包设计备选方案的优化选择，同时充分考虑各备选方案与理想化方案间的接近程度的云环境下众包设计方案的多目标群体决策方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：步骤1、构建众包设计方案多目标评价体系：依据待设计产品在设计与制造阶段的不同设计决策制定评价目标，并计算各个评价目标的权重；步骤2、计算评价目标相对权重：根据各个评价目标的权重，采用判断矩阵与和积法求解各个评价目标相对权重值；步骤3、评价目标相对权重检测：采用一致性检验方法计算各个评价目标相对权重值的合理性；步骤4、众包设计方案多目标决策：构建多目标群体决策模型，将多目标群体决策问题转为多目标优化问题，使用相对权重值并采用灰色关联度优化方法求解决策模型，得到多目标群体决策方案。所述步骤1确定各个评价目标的权重采用层次分析法求解：在云环境下产品众包设计制造服务过程中，假设备选方案集合为P，P＝{P1，P2，…，Pk}，k为备选方案总数，每一个备选方案Pn表示为一个二元组D，D＝(Xi，Yi)(1)其中Xi表示备选方案Pk的评价目标集合，Yi表示备选方案评价目标Xi对应的取值，备选方案的多目标评价体系是由评价目标与约束条件组成，由n个评价目标和c个约束条件组成的备选方案的多目标评价体系的数学描述如下：式中f(x)为备选方案多目标评价优化函数，x表示需要优化的目标，t(x)与y(x)表示各个目标的取值与约束条件，m表示不同情况下约束条件的数量，得到各个评价目标的权重。所述步骤2求解各个评价目标相对权重值：其中评价目标的权重采用层次分析法计算，构造评价目标的判断矩阵R＝[rij]n×m，(3)式中rnm表示备选方案第n个评价目标对第m个评价目标的权重，权重打分取值范围为{1、2、3、4、5}，对应的权重表达为{弱、较弱、一般、较强、强}，根据打分结果对判断矩阵R采用和积法计算求解相对权重值；(4-1)式为判断矩阵R中的数值进行归一化处理的计算方法，(4-2)与(4-3)式计算得到评价目标的相对权重wi，wi代表备选方案中第i个评价目标的相对权重值。所述步骤3计算各个评价目标相对权重值的合理性：由公式(4)得到评价目标的相对权重值wi，wi还代表了各个评价目标的重要度，wi的分配是否合理，需要进行一致性检验，如果wi取值不合理，则需要对wi重新进行计算求解，wi的一致性检验计算方法如下:式中λmax为判定矩阵R的最大特征根，CI为一致性指标，RI为平均随机一致性指标，CR为一致性比例关系，当CR<0.1时，wi取值合理，当CR≥0.1时，重复步骤二。所述步骤4众包设计方案多目标决策计算：备选方案的多目标群体决策过程看作是一个多目标约束的优化问题，在优化过程中，备选方案的评价目标看作是优化方向，其中评价目标的取值看作是优化过程的约束条件，通过灰色关联度分析法求解备选方案与理想化方案接近程度：4-1)评价目标数据收集与处理：根据待设计产品选择备选方案的评价目标，并结合产品设计与制造阶段的设计目标制定，评价目标包含了定性与定量的目标，对评价目标数据进行归一化处理，同时，构建备选方案对应的评价目标变量信息矩阵E＝[eij]m×n，其中eij表示备选方案Pn中评价目标i的值为j，m为备选方案数量，n为评价目标的个数；4-2)评价目标数值规范化处理：将E＝[eij]m×n矩阵中的元素进行规范化处理，得到矩阵E′＝[e′ij]m×n，其数学描述如下：(6)-(7)式中，i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，m；与表示备选方案在第j个评价目标的最大值与最小值，其中，效益型指标值越大目标越接近理想化方案，成本型指标值越小越接近理想化方案；4-3)计算备选方案与理想化方案灰色关联度系数：根据公式(8)计算得到备选方案Pn第i个评价目标与评价目标j与理想化方案灰色关联度系数ζij，式中γ为分辨系数，γ∈[0，1]，取值为0.5；4-4)计算备选方案与理想化方案接近程度(9)式中di表示第i个备选方案与理想化方案接近程度，由备选方案与理想化方案接近程度di得到所有备选方案的决策结果，并根据di大小进行选择决策，di值越大，备选方案越接近理想化方案。在产品众包设计方案的决策过程中，须先确定备选方案的评价目标并建立多目标评价体系.备选方案的多目标群体决策过程可以视作多目标约束的优化问题.在优化过程中，备选方案的评价目标可以视作优化方向，评价目标的取值可以视作优化过程的约束条件.各方案间的指标存在一定的关联性，所以难以直接量化其与理想化方案的接近程度.采用灰色关联度分析法量化各评价指标之间的关联度，从而衡量各方案与理想化方案的接近程度。本专利技术将已有的众包设计方案作为研究对象，根据方案特点分析在群体决策过程中需要考虑的评价目标，采用层次分析法对定性与定量的评价目标进行量化计算，并建立众包设计方案的多目标评价体系。同时，将多目标群体决策问题转化为多目标优化问题，以评价体系为依据构建决策模型，并采用优化方法对模型进行求解，得到与理想化方案最接近的众包设计方案。最终实现云环境中产品众包设计备选方案优化选择，同时充分考虑各备选方案与理想化方案间的接近程度。附图说明图1是本专利技术方法流程图图2是本专利技术方法中云环境下众包服务模式图下面结合具体实施方式对本专利技术作详细说明。具体实施方式本专利技术将以医疗镇痛泵的众包设计方案决策问题为例，采用所提方法对众包设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种云环境下众包设计方案的多目标群体决策方法，其特征在于包括如下步骤：/n步骤1、构建众包设计方案多目标评价体系：/n依据待设计产品在设计与制造阶段的不同设计决策制定评价目标，并计算各个评价目标的权重；/n步骤2、计算评价目标相对权重：/n根据各个评价目标的权重，采用判断矩阵与和积法求解各个评价目标相对权重值；/n步骤3、评价目标相对权重检测：/n采用一致性检验方法计算各个评价目标相对权重值的合理性；/n步骤4、众包设计方案多目标决策：/n构建多目标群体决策模型，将多目标群体决策问题转为多目标优化问题，使用相对权重值并采用灰色关联度优化方法求解决策模型，得到多目标群体决策方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种云环境下众包设计方案的多目标群体决策方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1、构建众包设计方案多目标评价体系：
依据待设计产品在设计与制造阶段的不同设计决策制定评价目标，并计算各个评价目标的权重；
步骤2、计算评价目标相对权重：
根据各个评价目标的权重，采用判断矩阵与和积法求解各个评价目标相对权重值；
步骤3、评价目标相对权重检测：
采用一致性检验方法计算各个评价目标相对权重值的合理性；
步骤4、众包设计方案多目标决策：
构建多目标群体决策模型，将多目标群体决策问题转为多目标优化问题，使用相对权重值并采用灰色关联度优化方法求解决策模型，得到多目标群体决策方案。


2.根据权利要求1所述的云环境下众包设计方案的多目标群体决策方法，其特征在于：所述步骤1确定各个评价目标的权重采用层次分析法求解：
在云环境下产品众包设计制造服务过程中，假设备选方案集合为P，P＝{P1，P2，…，Pk}，k为备选方案总数，每一个备选方案Pn表示为一个二元组D，
D＝(Xi，Yi)(1)
其中Xi表示备选方案Pk的评价目标集合，Yi表示备选方案评价目标Xi对应的取值，备选方案的多目标评价体系是由评价目标与约束条件组成，由n个评价目标和c个约束条件组成的备选方案的多目标评价体系的数学描述如下：



式中f(x)为备选方案多目标评价优化函数，x表示需要优化的目标，t(x)与y(x)表示各个目标的取值与约束条件，m表示不同情况下约束条件的数量，得到各个评价目标的权重。


3.根据权利要求1所述的云环境下众包设计方案的多目标群体决策方法，其特征在于：所述步骤2求解各个评价目标相对权重值：
其中评价目标的权重采用层次分析法计算，构造评价目标的判断矩阵R＝[rij]n×m，



(3)式中rnm表示备选方案第n个评价目标对第m个评价目标的权重，权重打分取值范围为{1、2、3、4、5}，对应的权重表达为{弱、较弱、一般、较强、强}，根据打分结果对判断矩阵R采用和积法计算求解相对权重值；



(4-1)式为判断矩阵R中的数值进行归一化处理的计算方法，(4-2)与(4-3)式计算得到评价目标的相对权重wi，wi代表备选方案中第i个评价目标的相对权重值。


4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健，王毅，王伟伟，杨晓燕，贺鹏，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61