（采矿工程专业论文）基于模糊工程集理论的露天矿生产工艺评价.pdf

摘要 在露天矿的生产过程中，生产工艺的选择对前期的投资和后期的 生产成本都有着决定性的影响因而在露天矿开采中对生产工艺进行 评价具有十分重要的意义本文以霍林河矿区为例，来进行生产工艺 的评价与优选。出于论文完整性与合理性的需要，同时对开采技术条 件进行了评价。论文对影响工艺评价的开采技术条件以及现行的几种 生产工艺进行了详细的分析，在结合了矿区具体的开采技术条件的基 础上，应用工程模糊集理论和知识，采用模糊模式识别模型作为工艺 评价的模型，从工艺选择的决定性因素一开采技术条件本身去评价工 艺对开采技术条件整体的适应性。这是从工艺评价与选择的本质处入 手，这种基于开采技术条件的工艺评价是工艺选择、评价和改造的基 础。最后利用模型得到针对霍林河矿区开采技术条件下的不同工艺的 优属度，即何种工艺对霍林河矿区的开采条件适应性最好并将此结 论作为工艺选择或改造的参考 关键词：露天矿；生产工艺；评价；模糊模式 i nt h ep r o d u c ep r o c e d u r eo ft h e o p e n - p i tm i n e ，t h ec h o i c eo ft h e m i n i n gt e c h n i q u ep l a ya nd e c i s i v er o l ei nt h ee x - i n v e s t m e n ta n dp o s t - c o s t s ot h ee v a l u a t i o no ft h em i n i n gt e c h n i q u ed u r i n gt h ee x p l o r a t i o nh a sa g r e a ts e n s e i nt h i sp a p e r ，t a k et h eh u o l i n h em i n ef o ri n s t a n c e ，m a k ea n e v a l u a t i o na n ds e l e c t i o no ft h em i n i n gt e c h n i q u e w ea l s oe v a l u a t et h e m i n i n gt e c h n i q u ec o n d i t i o nf o rt h ei n t e g r i t ya n dr a t i o n a l i t yo ft h i sp a p e r t h ep a p e rh a sa n a l y z e dt h em i n i n gt e c h n i q u ec o n d i t i o nt h a ti n f l u e n c e d t h ee v a l u a t i o na n ds e v e r a lk i n d so fm i n i n gt e c h n i q u ei nc o n n e c t i o nw i t h t h es p e c i f i ct e c h n i q u ec o n d i t i o n ，a p p l yt h ee n g i n e e r i n gf u z z ys e tt h e o r y a n d k n o w l e d g e ，e v a l u a t i n g t h e a d a p t a b i l i t y o ft h ew h o l em i n i n g t e c h n i q u e c o n d i t i o nf r o mt h em i n i n g t e c h n i q u ei t s e l f , w h i c hi st h e d e c i s i o ne l e m e n to ft h et e c h n i q u ec h o i c e t h i s t e c h n i q u ee v a l u a t i o n w h i c hb a s e do nt h em i n i n gc o n d i t i o ns t a r tw i t ht h ee s s e n c eo ft h ec h o i c e ， a n da l s ot h ef o u n d a t i o no ft h e t e c h n i q u ec h o i c e ，e v a l u a t i o n a n d t r a n s f o r m a t i o n a tl a s t ，w eg e tt h em e m b e r s h i pd e g r e eo ft h ed i f f e r e n t t e c h n i q u ew h i c hi sf r o mt h em i n i a t u r ei nt h eh u o l i n h em i n i n ga r e a ，t h a t i sw h i c hk i n do ft e c h n i q u ef i tt h ec o n d i t i o no ft h ea r e aw e l l w et a k et h e d e c i s i o na st h er e f e r e n c eo ft h et e c h n i q u ec h o i c ea n dt r a n s f o r m a t i o n k e yw o r d s ：o p e np i tm i n e ；m i n i n gt e c h n i q u e ；e v a l u a t i o n ；f u z z ym o d e 辽宁工程技术大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 论文研究的目的和意义 1 1 1 露天采矿问题的特点 我们将模糊评价引入到露天矿的生产工艺的评价之中，主要是根 据现代露天采矿生产中所表现出来的显著特性决定的采矿问题有如 下几方面的特点： ( 1 ) 采矿问题是个大系统问题采矿各要素之间联系十分紧密 孤立的研究某个局部问题或单一问题都是不切实际的。因而采矿问题 的研究往往涉及因素繁多，解决问题所需要技术人员的知识和经验十 分车富。 ( 2 ) 采矿问题的不确定性。采矿问题的不确定性是指数据的不确 定，采矿问题可以说是一个不完善的系统分析与决策过程。如采用传 统的优化方法会因数据的不确定而无法解决采矿问题。 ( 3 ) 采矿问题具有模糊性影响采矿问题因素之间的界限划分是 模糊的，同时它们对问题的影响程度也是模糊的模糊性是采矿中的 一个十分显著的特点 1 1 2 模糊综合评价应用于露天矿生产工艺评价的意义 正是由于采矿问题所表现出来的上述特点，使得模糊数学知识可 以用到对露天矿的生产工艺进行的综合评价之中 综合评价是指对多属性体系结构描述的复杂对象或系统认真收集 有关信息，客观评价其整体运行状态的过程。通过综合评价，人们可 以对参评对象或系统有一个更为清晰的认识，为进一步对其改善以及 科学决策奠定坚实的基础t 1 1 综合评价的应用范围和领域相当广泛，从最初的经济效益综合评 价到后来的生活质量评价、环境质量评价、综合国力评价，再到近些 年来的可持续发展评价、科技创新能力评价等。可以说：综合评价问 题无处不在由于大部分待评价对象或系统都具有一定的模糊性，因 此，基于模糊集理论的综合评价方法在综合评价中占据着重要的位置， 对其进行深入研究具有非常重要的现实意义；又由于模糊综合评价是 辽宁工程技术大学硬士学位论文 2 模糊集理论的一个重要组成部分。本文的研究有助于进一步丰富模糊 集的有关理论和研究方法 露天矿的生产工艺评价不但可以用于新的露天矿，也可以用于已 建立的露天矿针对新建的露天矿，工艺设备的选择是首要问题也是 最重要的问题。因为设备的投资巨大，一旦选定就很难更改，工艺系 统的改变将会影响到生产各环节的调整；工艺一经确定，将服务很长 时问，这将对露天矿的产量、生产成本等方面有着决定性的影响【2 】因 而在工艺选择的方面进行评价和分析是十分必要的般情况下对工 艺进行技术经济分析是工艺评价与选择的一个常用方法，但是技术经 济评价有其自身的局限性，存在着各种不确定性因素，很容易造成决 策的失误虽然可以进行项目的不确定性分析( 盈亏平衡分析、敏感 分析和概率分析) ，但是这些分析方法本身需要大量的数据，他们也 需要对未来进行预测，因而也存在着一定的风险比如某种工艺可能 前期的投资比较少，由于生产成本是前期估计出来的，所以存在着风 险，可能使得所选择工艺的经济效果不如其它的工艺。这是严重的决 策失误。由于技术经济评价的缺点以及露天采矿问题所表现出来的模 糊特性，我们将模糊数学的知识用于露天矿生产工艺的评价之中我 们是从工艺对开采条件适应性的角度来进行的评价，这种评价将与技 术经济评价互为补充，针对一些其它的评价：李新春矿山企业系统 科学决策研究 中对生产工艺的二级模糊评价，尽管指标包括：经济 指标、时间指标、生产技术指标。它仍然缺少了对主要开采条件的适 应性评价，而在获得数据进行权值训练方面也是个困难，因而本论文 将对工艺评价方法进行有益的探讨 本文就现行的几种典型工艺选择的评价问题，建立新的评价模型 一个露天矿选择哪种工艺设备，首先要考虑的是适用性问题，接着再 去做相关的技术经济评价与分析这也是本论文的目的及意义所在： 我们对生产工艺的评价是针对具体的开采条件，哪种工艺具有最好的 适应性，达到最优的技术上可行这个评价不但可以对新建设的露天 矿在工艺选择方面做一个参考，同时可以为生产中的露天矿工艺改造 起到指导作用论文中提出了工艺对开采技术条件的适应性的评价， 因而在工程上我们可以针对不同的工艺设备，把开采技术条件进行等 级分类，从而方便了工艺选择的评价、对开采技术条件本身的评价以 及对其总体地认识 辽宁工程技术大学硕士学位论文 1 2 国内外研究现状 1 2 1 采矿工艺研究方法分析 采矿工程研究的问题是复杂的大系统问题，匈题涉及因素众多， 因素的随机性和模糊性较大，各因素之间的关系多是非线性，使常用 的一些定量方法在设计中难以达到优化的目的，为了解决开采发展中 出现的诸如矿区的资源评价、生产工艺评价、确定合理的动态境界和 开采程序等，越来越多的模糊数学和人工智能等方法被应用到采矿工 程中 2 1 。 有以下几种传统的和新的露天采矿工艺研究方法。 ? ( 1 ) 经验类比法。经验类比法是在总结已开采露天矿工艺系统的 经验基础上，通过类比的方法对新的露天矿的工艺系统作出选择。经 验类比法在一定的范围内有相当的可靠性，但往往由于经验积累不足 而有很大的局限性。由于类比时两个矿山必须有相近的地质和开采条 件，这也往往限制了该方法的应用h 】 ( 2 ) 模糊分析和概率分析等数学方法由于采矿过程中存在大量 不确定性和残缺性因素，使露天采矿工艺在研究的过程中必须应用模 糊分析和概率分析等数学方法通过模糊分析可以对采矿工艺的可行 方案进行优化，通过概率分析可以确定矿山设备的出动率等。 ( 3 ) 系统模拟方法系统模拟就是建立矿山工艺系统模型，通过 对模型的优化，确定相关的参数和工艺类型系统模拟的关键是准确 建立模型编制的计算机程序，计算机模拟的准确程度依赖于模型的程 序是否合理正确。系统模拟存在的缺点是由于在模拟时往往需要简化 一些前提条件，有时会造成模型的不完整。 ( 4 ) 决策支持系统( d s s ) 露天采矿工艺优化属于半结构优化 决策问题，因此，有些优化闯题不能用固定的程序或确定的模型求解， 再加上影响工艺系统优化的决策因素众多，难以进行准确的量化，因 而工艺系统优化就需要采用决策支持系统方法进行非程序化的优化决 策，通过人机对话，达到优化目的 ( 5 ) 人工智能的专家系统技术( e s ) 专家系统以求解不良结构 问题为特征，专门用来解决具有不确定信息或不完全特征的问题，或 问题不能用确定的模型或程序精确描述而露天采矿工艺优化正具有 这些特点 辽宁工程技术大学硕士学位论文 4 上述几种优化方法在露天采矿工艺优化中都得到了应用随着计 算机技术的不断发展，应用智能技术，将专家的经验积累通过计算机 建立起来的知识库：应用神经网络的高度容错性解决问题信息的残缺 不全。从实例中归纳出各种因素的内在关系；应用遗传算法优化多因 素、多方案等智能技术，将是露天采矿工艺优化的一种新的可行性发 展途径 1 2 2 模糊综合评价应用于露天矿 模糊综合评价是对综合评价的知识与模糊数学知识的综合运用， 体现了综合评价的特点与模糊的属性。 对露天矿的生产工艺进行评价其实质是工艺的比选或是为工艺的 改造傲准备，它涉及到很多定性和定量的影响因素这种问题往往带 有模糊性和经验性，因而常采用模糊集方法加以处理对露天矿所选 择的工艺进行评价，需要建立评价指标集。决策指标的取值依赖于矿 山的具体条件，对一个矿山工艺的评价指标，专家只能给出一些综合 的评价如一个矿山的某种工艺，专家根据评价指标的实际值只能绘 出这项工艺的优劣，这种评价往往是含糊不清的，也就是说是比较模 糊的故采用模糊决策的方法，通过对评价指标的模糊评价，对工艺 系统进行优化将是可行的1 3 】 1 2 3 模糊属性及其发展状况 ( 1 ) 模糊属性是随着社会的不断进步和处理对象的复杂化。出现 了许多。亦此亦彼”的模糊现象，主要表现在以下三个方面1 ： 由于所研究的系统中的变量越来越多，而且变量之间的关系也 越来越复杂，对系统的分析和推理的精确性要求也越来越高。而复杂 的系统是难以精确化的，这就使得人们所需要的精确性与系统的复杂 性之间形成了尖锐的矛盾正如l a z a d e h 的。不相容原理”所指 出的，当系统的复杂性增长时，我们对系统的特性作出精确而有意义 的描述的能力将降低，直至达到这样的一个阈值，一旦越过它，精确 性和复杂性就变成两个相互捧斥的特性 随着社会的进步，许多过去与数学毫无关系或关系不大的人文 和社会学科也迫切要求定量化和数学化，如心理学、语言学、生物学 和社会科学等，它们的共同特点是存在大量的模糊概念和模糊问题， 辽宁工程技术大学硕士学位论文 人们必须创立新的数学理论和工具来处理这种模糊性 人脑的思维活动具有两重性。其一是具有逻辑和顺序的特点， 这一过程可由数理逻辑进行形式化：其二，人的大量思维活动具有强烈 的模糊性，而这些模糊性能用语言来描述。 当人们越来越被这些模糊的现象感到困惑的时候，模糊理论诞生 了1 9 6 5 年，美国加州大学柏克莱分校的自控专家l a z a d e h 教授 在i n f o r m a t i o n c o n t r 0 1 ) 杂志发表了“f u z z ys e t s ”，这一著名的论文， 提出。模糊集合”这全新的概念，为人们进一步探索自然界的奥秘和 认识人脑的思维机制提供了有力的武器】。 、 l z a d e h 认为，有时精确远不如模糊更符合事物的本原在现 实生活中复杂事物要想绝对精确是不可能的，本来就是含糊的事物要 想精确化也是不可能的，实际上只是把不准确程度降低到无关紧要的 水平罢了z a d e h 在这篇论文中，首次成功地运用数学方法描述了。模 糊性”，突破了c o n t o r 集合论的二值逻辑的束缚，解决7j t u k a s i e w i c z 和e p o s t 等人的三值逻辑论和多值逻辑论的无法处理的一些关键概 念，提出了一个求解逻辑问题的更一般的、更抽象的方法。其关键思 想是承认由于客观事物的差异所引起的中介过渡的不分明性，承认渐 变的隶属关系一个元素可以部分地属于某个集合，一个命题可以部 分地为真其中隶属函数是描述某个元素模糊性的关键，是模糊数学 赖以建立和发展的奠基石口， ( 2 ) 自1 9 6 5 年来，模糊数学已渗透到了数学的各个分支，如模 糊拓扑、模糊逻辑、模糊概率、模糊规划、模糊系统等方面已取得了 重大的理论研究成果，模糊分析理论与方法在气象预报、医疗诊断、 人工智能、模式识别和模糊控制、商品评价，以及农林地质等学科方 面显示了其强大的生命力 模糊数学理论的飞速发展和应用的广泛普及，主要在于它反映了 人脑的不确定性思维，利用数学的方法妥善处理了生活中“亦此亦彼” 的现象。是人类认知水平自然发展的过程，也是人类认知过程的一种 转交和飞跃 事实上，早在1 9 2 3 年，著名哲学家罗素就论述过模糊性在现实生 活和自然界各个领域中的客观存在问题”恩格斯曾明确而高度概括地 指出。一些差异都在中间阶段融合，一些对立都经过中问环节而相互 过渡。i “辩证法不知道什么绝对分明和固定不变的界限，不知道什 辽宁工程技术大学硕士学位论文 6 么无条件的非此即彼，它使固定的形而上学的差异互相过渡，除了非 此即彼，又在适当的地方承认亦此亦彼，并且使对立互为中介” 因此，模糊性是客观存在的自然属性的论点有着坚实的哲学基础模 糊性不是由于人的主观认识达不到客观实际而造成的，而是事物的一 种客观属性，是事物的差异之间存在着中间过渡，是事物或现象的归 属界限的不确定性所带来的亦此亦彼的表征结果。从另一方面讲，模 糊性也不是由于人的认知思维的不确定性在造成的，而恰恰相反，是 人的思维力求确切反映自然事物或现象的本质属性时的一种客观再 现，亦即模糊性是事物的本质属性，“模糊”模式是一种能较好地模 拟人类思维模式的工具伸1 。 因此，模糊数学并不是“模糊”的数学，它是采用严格的、精确 的数学手段处理模糊现象的一门数学“”模糊数学是传统数学的延伸 和推广，与传统数学一样，有着严格的数学理论基础。从认识发展的 观点来看，它实际上也是对客观世界的一种精确反映，体现了人类认 识能力的深化，是以模糊达到精确的手段。 1 2 4 我国模糊综合评价方法研究的发展情况 1 9 8 0 年，汪培庄教授提出了模糊综合评判模型，陈永义等对该模 型提出几种改进方法。王光远研究了模糊综合评判几种数学模型的实 质，王道勇给出了模糊综合评判几种失效的判定及处理方法，来世德 等提出加权合成方法来解决模糊综合评判中的失效和失真问题。张晓 平从理论和应用方面对模糊综合评判进行了研究，并提出了基于贴近 度的模糊综合评判结果的集化方法f i l l 1 9 7 4 年，日本学者s u g e n o 提出 模糊测度和模糊积分的概念，并将其应用于主观评判过程，r a l e s c u 等 把s u g e n o 定义的模糊测度和模糊积分的值域推广到整个正半轴f o ，+ 一) 王震源、李法朝研究了s u g e n o 模糊积分在评判过程中的应用，利 用s u g e n o 模糊积分的收敛定理得到了近似客观评判值，从而使s u g e n o 模糊积分可以更好地应用于实际闯题的综合评价中由于s u g e n o 模糊 积分采用的。 ”运算有时可能会损失大量信息，甚至使评判结果明 显失真。于是，赵汝怀以普通乘法。”代替s u g e n o 模糊积分的“ ” 运算定义了( n ) 模糊积分，张文修、赵汝怀用三角模“t ”代替“ ”， 定义了t 模糊积分，吴从忻等提出了“广义三角模”运算，并用广义 三角模。s 。替代s u g e n o 模糊积分的“ ”，定义了( g ) 广义模糊积分， 辽宁工程技术大学硕士学位论文 7 它是上述s u g e n o 模糊积分和( n ) 模糊积分等模糊积分的推广m 1 9 5 4 年，法国数学家c h o q u e t 提出了容度理论。所谓容度，就是所设空间幂 集上的一个实值集函数，并且满足连续性和关于集合包含关系的单调 性。c h o q u e t 又在容度理论的基础上定义了一种积分，即c h o q u e t 积分 鉴于容度与模糊测度的相似性，而且c h o q u e t 积分也具有单调 性，m u r o f u s h i ，s u g e n o 将模糊测度与c h o q u e t 积分联系起来，提出了关 于模糊测度的c h o q u e t 积分当模糊测度满足可加性时，c h o q u e t 模糊 积分即为l e b e s g u e 积分，因此，c h o q u e t 模糊积分是l e b e s g u e 积分的 推广郭彩梅等证明了c h o q u v t 模糊积分具有与s u g e n o 模糊积分类似 的收敛定理。由于将c h o q u c t 模糊积分用于综合评价中不仅考虑了评价 指标特征的重要程度，而且强调了指标间相互关联、相互制约对综合 评价结果的影响，因此，c h o q u e t 模糊积分综合评价方法得到了广泛的 应用m 1 1 9 9 3 年，陈守煌教授提出“相对隶属度”的概念，并建立模糊优 选模型来进行方案的优选，郝聚民等提出影响度因子的概念，改进了 相对隶属度的计算方法，王建明、陈守煌建立一个以决策者经验、偏 好为监督，同时确定指标权重和决策方案优属度的权监督多级模糊优 选模型，陈守煌、刘金禄对模糊优选模型关于权系数的敏感性进行了 研究，得到了保持最优决策序列不变的权扰动条件，陈守煌等将模期 聚类、模糊模式识别、模糊优选有机结合起来，建立了统一的循环迭 代模型对于定性指标较多的方案优选问题，姚敏，张森网于1 9 9 8 年 提出基于模糊一致矩阵的决策方法，黄健元博士后将其推广到多层次 的情形，张吉军等对基于定量指标数据建立的模糊一致判断矩阵进行 了改进，对模糊一致判断矩阵的常用捧序方法进行了比较研究。 1 2 5 模糊综合评价存在的问题 总的说来，模糊综合评价方面的研究主要还存在着以下几个方面 的不足之： ( 1 ) 模糊综合评判模型中隶属度的确定比较困难，主观任意性较 大 ( 2 ) 在基于模糊一致矩阵的决策方法中，虽然模糊优先关系系数 反映了两个对象的优劣性，却不能体现它们之间优劣的差异程度，因 此，该决策方法还需要进一步完善i t 4 e 辽宁工程技术大学硕士学位论文 s ( 3 ) 由于模糊测度一般不满足可加性，因此，模糊积分综合评价 中指标集重要性测度值的确定方法有待进一步研究，以使评价的结果 更为客观。 ( 4 ) 模糊优选模型中相对隶属度对于参评对象数的增加或减少有 时是非常敏感的，影响了捧序结果的稳定性“”。 1 3 论文研究内容 本文主要研究基于模糊工程集理论的综合评价理论、方法及应用 论文建立并探讨对生产工艺的模糊评价模型，这是对单纯的技术经济 评价与分析的补充，在工艺选择或改造中具有一定的适用价值；对比 其他论文有采用神经网络技术进行的工艺评价，这种评价方法需要大 量的实际的数据来进行网络训练，而采用模糊评价，是评价工艺对开 采条件的适应性，对工艺情况我们有所了解，同时开采技术条件也可 以收集到，从而克服了神经网络评价中数据收集不足的缺点。以上的 模糊评价的优点也可以说是论文的一点新意。在结合了大量专家的知 识和现场工程技术人员的经验的基础之上，论文具有进一步加深研究 的意义。尤其是实现开采技术条件的数据化，构建专家系统。 1 4 论文研究方案 生产工艺的综合评价具有一般工程评价的特点，工艺的评价与工 艺选择不是一个概念，我们做的是评价工艺对开采条件的适应程度， 它的结论可以用来评价工艺的应用情况，为工艺改造或改善管理打下 基础，同时也可以对工艺的选择进行指导。 论文通过收集矿区的开采技术条件的实际数据和对数据进行等级 的划分，并结合工艺的适用性分析，运用工程模糊集理论知识对待选 工艺进行评价 ， 论文的具体框架和内容如下： ( 1 ) 概述生产工艺评价的主要研究方法以及模糊综合评价理论与 技术的研究状况 ( 2 ) 详细分析技术方案综合评价的方法和评价过程 ( 3 ) 对露天矿所采用的几种主要生产工艺进行适用性分析。 ( 4 ) 对影响工艺选择的开采技术条件进行分析并进行开采技术条 件的等级划分，最后建立评价指标体系。 辽宁工程技术大学硕士学位论文 9 ( 5 ) 工程模糊集理论知识的论述以及运用理论构建生产工艺综合 评价的模型。 。 ( 6 ) 结合具体的矿区开采技术条件，运用非结构性决策模糊集分 析单元系统理论和模糊模式识别理论所建立的模型，对霍林河矿区的 生产工艺进行评价 辽宁工程技术大学硕士学位论文 2 技术方案评价的总体分析 对生产工艺的评价，它实际是对技术方案的综合评价，它具有技 术方案评价的一般性质我们要评价生产工艺，下面就对技术方案的 综合评价做以介绍： 2 1 技术方案综合评价的概含和必要性、 这里所指的技术方案，是指人类在社会活动与经济活动中达到一 定目的所采用的方法手段包括计宠l 方案、设计方案、政策方案和措 麓方案等一个技术方案的优劣，通常都表现为该方案实施后的技术 效果( 表现为技术的先进性，实用性、可靠性、灵活性、安全性等方 面) 、经济效果( 投资少、效益高、社会效果减轻劳动强度、提高当 地居民的生活质量、改善环境、减轻污染) 等【1 6 1 。 2 1 1 技术方案综合评价的概念 所谓技术方案的综合评价，就是在技术方案的各个部分、各阶段、 各层次评价的基础上，谋求技术方案的整体优化，而不谋求一项指标 或几项指标的最优值。为决策者提供各种决策所需要的信息。综合评 价有两种意义：一是在各部分、各阶段、各层次评价的基础上，谋求 技术方案整体功能的优化：二是将不同观察角度，各种不同的价值观 所得出的结论进行综合。， 2 1 2 技术方案综合评价的必要性 技术方案综合评价的必要性，是由目标的综合性、客观事物的复 杂性、系统的层次性所决定的 系统的层次性及综合性技术方案是由不同层次组成的，现实中 任何一个技术方案都不是孤立存在的，它周围的客观存在的要素状况， 构成该技术方案的系统环境；技术方案与系统环境之间有着密切的联 系。而且，系统与系统之间的界限是相对的，它随着人们研究的范围 和角度而确定。一个系统的环境，可以是一个高级的系统，原系统则成 为高级系统的子系统；同样，一个系统的子系统是低一级的系统， 原系统则是它的环境，这就构成系统的层次性如果在研究技术活动 整体性时，只强调子系统与整体间的线性因果联系，而忽视了其与环 辽宁工程技术大学硕士学位论文 境之间的联系不仅有线性的而且还存在非线性的、非定量的联系，就 不能认识技术发展的规律及其影响。 就技术系统而论，第一层次是根据经济和社会发展的水平而制定 的全社会的综合技术发展战略；第二层次是学科的、专业的技术系统， 如煤炭开采技术系统、冶金技术系统、机械制造系统、农业技术系统 和国防、文教、卫生、通讯等技术系统第三层次是局部的技术系统， 如地区、企业等的技术活动，第四层次是各个个人的技术活动各种 技术系统或技术活动，虽所处的层次不同，内部各异，但是，都是有 有机联系的，要在分散决策的情况下，达到总体目标的优化这就必须 有综合评价 2 2 综合评价的一般工作程序 ( 1 ) 确定目标方案评价的具体目标要根据方案的性质、范围、 类型、条件等确定目标的确定要考虑到眼前、长远、局部、全局。 目标的确定本身就是一项评价内容，要通过反复比较、权衡利弊后才 能确定1 1 。 ( 2 ) 确定评价范围。在目标确定之后，就要调查影响达到目标的 各种因素，各因素问的相互制约关系并找出主要因素进而了解这些 因素所涉及的范围。范围太大，必然增加工作量，也不一定增加评价 的准确性；范围太小，则有可能把最佳方案或需要分析的效果捧除在 外，影响评价的准确性 ( 3 ) 确定评价指标和标准评价指标是目标的具体化，根据目标 设立相应的评价指标指标的设立不仅与方案的目标、特点、类型、 规模等有关、而且与子目标所处的级别( 层次) 有关。站在不同的角 度，评价的侧重点不同，设置相应的指标指标的设立过程也是一个 评价的过程，评价指标的设立应遵循以下原则：系统性原则。指标 体系能全面反映技术方案的综合情况，从中找出主要方面的指标，既 能反映直接效果，又能反映间接效果，以保证综合评价的全面性与可 信度指标的可测性原则指标含义明确，计算指标所需要的数据 便于收集、计算方法简便、易于掌握定量指标与定性指标结合使 用的原则用定量指标计算，可使评价具有客观性，便于用数学方法 处理；与定性指标结合，又可弥补单纯定量指标评价的不足，以防失 之偏颇。绝对指标与相对指标结合使用的原则。绝对指标反映总量、 辽宁工程技术大学硕士学位论文 规模，相对指标反映某些方面的强度和密度。指标之间应尽可能避 免显见的包容和重叠关系对隐含的相关关系，要在模型中用适当的 方法消除。指标的选择要尽可能保持同趋势性，不能保持同趋势的 应经适当步骤实现同趋势化，以保持可比性指标的设置要有重点 重要的方面指标可设置密些、细些、次要方面可设置稀些，指标的覆 盖范围宽些指标要有层次性这样有利于确定指标的权重，便于 确定方案的综合效果 这些原则在实际应用中既要综合考虑，又可能出现一定的矛盾 应力求正确处理以下矛盾：评价的有效性与简便性的矛盾。评价的 有效性要求指标的设立越全面越好而简便性要求减少评价指标个数 实践中应在保证满足足够的有效性的前提下，尽可能达到简便的目的 指标的系统性与指标的可铡性相矛盾。评价的系统性要求在指标内 包含各个层次和各个侧面的指标，但是有些指标不易测度或不易从现 有的资料中获得。对某些对评价结论有重要影响，目前虽不能从现有 的统计资料中获得，仍应在明确这些指标含义的前提下，作专门调查， 以保持指标体系的系统性、科学性丽一些对评价结论影响不十分重 要的又难以测度的指标，则可不必苛求系统全面而舍弃之指标的 精确性和可信度之矛盾。评价指标的计算结果要尽可能做到精确，但 有些指标很难十分精确的度量如生活质量指标、对社会文化影响指 标等。与其为了精确计算而依靠某些假设数据，而使指标的计算结果 可信度降低，倒不如根据经验专家作实事求是的有预见的定性描述， 给某些指标以质的规定更为可信 在评价指标体系建立后，应制定各项指标的评价标准评价指标 的优劣、满意度，不能依靠主观直觉判断，应有共同的尺度，应根据 过去的实际经验和科学依据，制定出被专家们及决策者接受的标准 每一个评价指标都应制定具体的标准和统一的计算方法。其中可用金 额、人数、时间、重量，体积等计量的指标，可进行定量评价对社 会的精神、文化等的影响，可作定性评价和描述 ( 4 ) 确定指标的权重。按各分项指标的评价结果，对综合评价的 目标的影响程度是不同的，为了能正确豹反映各分项指标对评价目标 的影响的重要程度，通常通过加权予以修正，重要的指标赋予较大的 权重，相对次要的指标赋予较小的权重加权理论在国内外都有广泛 的研究和应用，权重的确定主要依靠专家因此，如何选定专家、如 辽宁工程技术大学硕士学位论文 何收集和处理专家意见，是获得较为客观的权重的关键n ” ( 5 ) 确定综合评价的判据目前在对综合评价的看法上的分歧， 集中表现在对综合评价的判据上的分歧：即是否有必要建立单一判据 的分歧。反对设立单一判据的理由是：综合的单一判据信息量损失 大单一的综合评价指标值的内涵对决策者是一个难于掌握的数值。 综合的单一判据捧斥了决策者的作用。决策的正确与否，在很大程 度上依赖于决策者的智慧与能力和他的远见卓识，而单一判据已给出 了方案的优先顺序，无需决策者作出决策。综合评价的主要问题是 确定有形效果和费用即定量部分的范围和尺度，以及各项无形的效 果，即定性部分的相对重要性，并且做到不遗漏、客观、全面，以供 决策者参考。因此，没有设立单一判据的必要性 另一种看法认为单一的判据是十分必要的因为提供决策者的， 除了综合的单一判据外，尚有各部分的评价指标及数据资料，因此， 不仅不会损失信息，还会增加综合判据的信息。有了综合评价的单 一判据，并没有取代决策者，而是为决策者更好的提供决策所需要的 客观依据如无单一判据，仅是将各种评价结果和现象罗列，决策 者要根据各种不同尺度去比较项目或方案的好坏、优劣不能有效的 为决策者当好参谋，为领导者提供决策依据。综合评价受项目的特 点、评价的时阃、费用、客观环境等诸多因素的影响综合评价单一 判据的科学性与实用性是非常重要的综合评价的关键是抓住主要方 面，开发出有效的评价模型，这是国内外各行业都在研究的问题 综合评价的单一判据多为定性与定量相结合的评价值，如某一指 数，某一百分比对综合评价高低，优劣的判据有两种处理方法：一 种是预先规定某一数值n ，大于n 的为可行方案，小于n 的为不可行 方案；另一种是预先不规定一个临界值，而是以综合评价值的大小捧 列优先序 ( 6 ) 选择评价方法根据所评价的内容、类型和具体情况，选择 合适的评价方法评价方法经常是多种方法结合使用，在评价的不同 阶段，采用的方法也不同，并在实践中不断探索、改进。 以上从确定目标、评价范围、确定评价指标体系、指标权重、选 择综合评价方法直至做出评价结论包括预测、分析、评定、协调、 计算、模拟、综合等工作，而且是交叉反复进行的 2 3 综合评价模型 辽宁工程技本大学硕士学位论文 2 3 1 模型开发的要求 一个理想的模型应满足以下要求： ( 1 ) 客观性对客观情况能正确反映，评价结果要经得住考验 ( 2 ) 灵活性能够适应各种类型的技术方案的综合评价，通用性 好 ( 3 ) 使用方便数据处理便于计算处机理，简便易行 ( 4 ) 费用省模型的建立与使用费用节省。 2 3 2 模型开发的步骤 这里仅以技术选择的综合评价模型开发步骤加以讨论 ( 1 ) 影响技术选择的因素分析。在技术选择的综合评价中，要考 虑技术、经济、社会、自然环境等因素这些因素既影响技术装备的 应用与选择，反过来也因技术装备的应用受到影响。 ( 2 ) 因素的分类。全部因素可以分为决定性因素、客观因素和主 观因素三种类型。 决定性因素亦称颠覆性因素，是指无论其他因素或条件的优劣和 满意程度如何，它的特性将直接影响技术方案能否被采纳例如采矿 中先进挖掘设备的引进，其技术可靠性因素就是颠覆性因素 客观因素是指那些通过技术方案预期的数据资料计算的定量因 素 、 主观因素是指那些不能通过数据资料计算获得，只能通过评价人 员结合项目所在地的情况及技术方案实施中或实旌后的某些信息所作 定性描述的因素。 ( 3 ) 选择合适的模型进行建模 ， 这里主要包括对评价模型理论的一个全面的概述，然后就是针对 具体的评价目标，选取评价因子去建立模型，最后得到评价结果并根 据实际情况对评价的结果进行应用分析 辽宁工程技术大学硕士学位论文 3 露天矿生产工艺评价模型的建立 3 i 评价模型概况 ( 1 ) 决策的实质是选优优是模糊概念，且优与劣这一对概念之 间不存在绝对分明的界限，具有共维条件下的差异在中介过度时所呈 现的。亦此亦彼”性。“而非结构性决策的基本特点是在对系统进行 分解与综合的基础上，充分运用人的经验与知识，对大量复杂的定性 因素，反复就关于模糊概念一一重要性、优越性等进行二元相对比较 与量化并根据我国语言与思维的习惯，以互补性准则作为二元对比 的判断准则。 ( 2 ) 将系统分解为若干层次，上下层之间因素与因素、因素与决 策的联结结构分别称为综合单元系统与基本单元系统，两者统称为单 元系统。图3 一l 为系统分层及分解为单元系统图 图3 1 系统分层及分解为单元系统图 基本单 元系统 ( 3 ) 将非结构性决策系统选优问题，变换为对于一系列单元系统 非结构性模糊优选问题的求解。从最低层基本单元系统求解开始，从 低层向高层递升，直至最高层。 ( 4 ) 在单元系统的求解过程中，将决策( 或因素) 之间二元对比 分定性与定量两步。前一步进行决策( 或因素) 问的定性捧序，求满 足传递性( 一致性) 条件下决策( 或因素) 的定性捧序；后一步确定 决策( 或因素) 对优越性( 或重要性) 的相对隶属度 辽宁工程技术大学硕士学位论文 3 2 非结构性决策模糊集分析单元系统理论的基本理论 3 2 1 非结构性决策基本单元系统输入的求解原理 求解从最低层开始，该层中的单元系统是为基本单元系统计算 任务是确定基本单元系统的输入一一决策集对于优越性的相对隶属 度，与确定决策集联系的因素c i 权向量，以及该单元系统输出 设非结构性决策基本单元系统的决策集为 d = 磊，畋，以 ( 3 一1 ) 式中刀一为决策数 若决策集对于该系统中支配它的因素c 而言，其相对优属度向量为 ，= ( r j ，r 2 ，) i = l ，2 ，m ( 3 2 ) 式中用一该基本单元系统支配决策集的因素数。 求解基本单元系统要对其中支配决策集的因素逐个地进行 下面首先研究决策集关于优越性的定性捧序与定量计算的有关原 理 决策集( 就因素a 言) 优越性定性捧序原理： 设决策集中的决策反与码( 就因素q 言) 进行优越性的二元对比， 规定表示优越性的定性择序标度，在0 ，o 5 ，1 中取值 若以比珥优越，取。e s = l ，= 0 若珥比噍优越，取，e r = o ，一 ( 3 3 ) 若瓯与珥同样优越，取，= ，e t t = 0 5 显然，有j + - = l ，i = i = 0 5 设基本单元系统就该系统中因素q 而言，决策集的优越性二元对比 矩阵为 卜- 而 ，e ；卜忍如 i b e 1 局2 f 乞_ j i = l 2 ，r r , = 1 名，一。 若满足条件 ( 1 ) 当f j 时，有 ( 2 ) 当i 于0 、0 5 、1 ，即不受条件约束，此时检验 州e m ) i 故检验 l 。弦 。，若决策以比嘭优 越，则， ，a j k ；若嘭与也同样优越，则；= 。= o 5 ；若嘭比矾无可比 拟的优越，则。= 1 ，。= o 。由于矩阵，彳的排序下标，、七或序号是就 因素岛而言，决策集关于优越性的有序捧序，故矩阵，爿中对角线元素 o 5 开始的每一行元素，满足 0 5 = 即s ，乃( + i ) s ，a ( + 2 ) s s ，。s l j = 1 2 ，以 ( 3 - 8 ) ，a 自对角线元素o 5 开始的每一列元素，满足 辽宁工程技术大学硕士学位论文 o 5 = f ( p i 毛口，+ 2 j 0 ，= 1 名，刀 ( 3 - _ 9 ) 根据式子3 6 与3 7 ，优越性有序二元比较矩阵。4 特点为n x n 阶 方阵，元素值为o 5 的对角线将矩阵分为上下两个三角，上三角中的元 素值从对角线元素0 5 开始，每行元素值自左向右递增；下三角中的元 素值从对角线元素o 5 开始，每列元素值自上向下递减。式( 3 8 ) 与 式( 3 9 ) 表示了这一特点。 按矩阵( 3 6 ) 构造有序相及矩阵，丑，即将方阵，彳中的下三角 元素，分别除上三角元素，则 b = i ，口1 2 ，口2 l i q f q l j q 2 l 口1 2 i i 口扫l 口2 f i 口i l q 2 j 4 2 j l l ( 3 一1 0 ) 优的相对比较是优的一种测度，测度值的上限为1 ，故有序相及矩阵。曰 的上三角元素定义为l 。下三角元素全都小于1 根据矩阵，4 的特点， 则矩阵。口的下三角的特征为：自对角线元素1 开始，每行元素值自右 向左递减，每列元素值自上向下递减，故矩阵。丑第一列元素为各行元 素的最小值。 对矩阵。曰每一行取小，既。曰的第一列元素 ，、 强= ( 1 。呸。q ：，。i q ) = fl ，三缝，三1 生i ( 3 - 一1 1 ) l q 2 ，k 式( 3 一1 1 ) 给出了决策集就因素c 而畜对于优的相对隶属度向量。 为了在= 元定量对比中更易于按我国的语言习惯给出定量标度 ，q ，故建立语气算子与定量标度。q ，之间的对应关系，式( 3 8 ) 表达 了这个对应关系的两个边界值：在。优越”的前面冠以语气算子“同 样”，其定量标度为0 5 ；或冠以语气算子。无可比拟”，其定量标度 为1 可以在同样与无可比拟地之间，按我国的语言习惯，插入9 个语 气算子：稍稍、略微、较为、明显、显著、十分、非常、极其、极端， 与两个边界的语气算子同样、无可比拟，共同构成l o 个语气算子级差。 由于上述1 1 个语气算子的语义是逐渐加重的，因此在定量标度0 5 与 l 之问，以线性增值0 0 5 。插入9 个定量标度值之间，并列表3 1 辽宁工程技术大学硕士学位论文 定量标度 o 5 00 5 50 6 00 6 5o 7 00 7 5 o o 8 5 o 9 00 9 5l 0 5 2 50 5 7 5o 6 2 5o 6 7 50 1 7 2 50 7 7 50 8 2 50 8 7 50 睨5o 所5 相对隶属度 1 0 0 8 1 80 6 6 70 5 3 80 4 2 9 0 3 3 30 2 5 0 a 7 60 1 1 l 0 0 5 30 o 9 0 5o 7 3 90 6 0 0 4 1 8 0 3 7 90 2 90 2 1 2 0 1 4 3 0 0 8 10 肛z 6 用语气算子判断给出，q ，可以由表3 一l 得决策集就因素q 而言的 相对优属度向量 j r = ( ，jr 2 ，) 它是基本单元系统的一个输入由于该基本单元系统支配决策 集的因素有朋个，可得基本单元系统的珊个输入，构成基本单元系统因 素q 相对优属度输入矩阵( 令，- = 吩) 疋。= i 2 r 2 1 屹k - r i r 2 ，_ - - ( r i ) ( 3 一1 2 ) 矩阵k 为基本单元系统的输入 3 2 2 非结构性决策模糊集分析单元系统因素权重的求解原理 根据基本单元系统的输入求系统的输出，需要知道系统中因素( 指 标) q 的权向量，即应确定基