（检测技术与自动化装置专业论文）网络制造环境下机床产品数据管理系统的研究.pdfVIP

摘要 网络技术的飞速发展和广泛应用深刻地改变了人类的生产和生活方式，也给制造企业 的运作模式带来了深刻的影响，网络化制造强调企业间的协作与社会范围内的资源共享， 能够实现产品设计制造的低成本和高速度。为了弥补机床设计制造行业快速响应能力的不 足，加速我国机床行业信息化进程，提出了网络化制造环境下机床产品数据管理系统的研 究课题。 本文首先对网络化制造环境下的p d m 特点进行了分析，针对机床企业产品数据需求 提出了系统的体系结构和解决方案，结合面向对象的分析技术，给出了其基于项目管理的 p d m 系统功能组成，利用u m l 建模语言，围绕项目全周期过程，建立了系统及其各功 能模块模型。其次，对原型系统的数据层及其数据接口层进行了设计，提供了网络化环境 下机床产品网络数据库的设计方案以及数据库应用层的实现方法。 动态联盟的组建是研究网络化制造环境下机床产品数据管理系统所需解决的一个首 要问题。本文重点研究了网络化制造环境下动态联盟组建过程中伙伴评价与筛选方法，采 用项目招般标的方式组建企业间的动态联盟。具体建立了合作伙伴选择问题模型，提出 了层次结构的因素评价机制，应用模糊评价方法对潜在合作伙伴各因素进行综合评价估 值，优化筛选出最佳方案。 以规范化的软件编制和建模方法为基础，选用支持j 2 e e 的网络开发技术，开发了网 络化制造环境下基于项目管理的机床产品数据管理系统，实现了以项目管理为中心的 p d m 组建方法，选择f t d k 5 6 1 6 雕刻枫作为应用实例，结合项目全生命周期过程和人员 组织权限管理介绍了系统的实现过程，对系统所用理论和关键技术进行了验证。 基于网络技术的机床产品数据管理系统能够满足机床行业在网络化制造环境下的需 求，降低产品设计和制造成本，缩短产品开发周期，提高企业的经济效益，并为机床行业 的异地设计、制造与管理提供技术支持。 关键字：产品数据管理，网络化制造，项目管理，动态联盟，伙伴选择 r e s e a r c ho nt h em a c h i n et o o lp r o d u c tm a n a g e m e n ts y s t e mi nt h e n e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n g e n v i r o n m e n t s a b s t r a c t n l ef a s td e v e l o p m e n ta n da b r o a da p p l i c a t i o n so fn e t w o r kt e c h n o l o g yh a sg r e a t l yc h a n g e d t h ep e o p l e sp r o d u c t i o na n dl i f es t y l e s , a sw e l la st h ei n f l u e n c ei nt h eo p e r a t i o nm o d eo f m a n u f a c t u r e s n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g ( n m ) e m p h a s i z e st h ec o l l a b o r a t i o na m o n gt h e e n t e r p r i s e sa n dr e s o u r c e ss h a r e si nt h es c o p eo fs o c i e t y ；i ti sa b l et om a k et h ep r o d u c td e s i g n a n dm a n u f a c t u r ei nl o wc o s ta n dh i g hs p e e d i no r d e rt oi m p r o v et h er e s p o n s es t a t u so ft h e d e s i g na n dm a n u f a c t u r i n g , a n ds p e e du pt h ep r o c e s so fi n f o r m a t i o n - b a s e di no u rm a c h i n et o o l s i n d u s t r y , t h e r e s e a r c hb a s e do nm a c h i n et o o l s p r o d u c t d a t am a n a g e m e n ti nt h en m e n v i r o n m e n t sw a sp u tf o r w a r d a t6 r s lt h ep d mc h a r a c t e r i s t i c si nt h en me n v i r o n m c n t sw e r ea n a l y z e d b a s e do nt h e p r o d u c td a t ar e q u i r e m e n to f m a c h i n et o o l si n d u s t r y , t h es y s t e ms i n k 姐聆a n dr e s o l v i n gs o l u t i o n w e r ep r o v i d e d , a n dc o m b i n e dw i t ht h et e c h n o l o g yo fo b j e c t - o r i e n t e da n a l y s i s ，t h ef u n c t i o n c o n s t i t u t i o no fp d ms y s t e mb a s e do np r o j e c tm a n a g e m e n tw a sp u tf o r w a r d , t h e nu s i n gu m l ， t h em o d e io ft h es y s t e m sf u n c t i o nm o d u l ew e r es e tu p a f t e rt h a t , t h ed a t al a y e ra n dt h ed a t a i n t e r f a c el a y e ro f t h ep r o t o t y p es y s t e mw e r ed e s i g n e d , a n dt h e nt h ed a t a b a s ed e s i g ns c h e m ea n d t h em e t h o do fd a t a b a s ea p p l i c a t i o nl a y e ro f t h es y s t e mw e l ep r o v i d e d t h ep r o b l e mo fd y n a m i ca l l i a n c ec o n s t r u c t i o nw a sa l li n i t i a lp r o b l e mi nt h er e s e a r c ho f t h e m a c h i n et o o l sp r o d u c td a t am a n a g e r a e n tb a s e do nt h en me n v i r o n m e n t s t h i sp a p e rc h i e f l y f o c u s e dt h et o p i c so nd i s c u s s i n gt h ep r o b l e mo fp a r t n e rs e l e c t i o na n dp a r t n e re v a l u a t i o n u s i n g t h ew a yo f p r o j e c tr e c r u i t b i ds e tu pd y n a m i ca l l i a n c e 。t h e1 1 1 0 d e lo f p a r t n e rs e l e c t i o nw a sb u i l t a n dt h ef a c t o r se v a l u a t i o no fh i e r a r c h yw e r ed e s i g n e d , t h e nb yu s i n gt h ef u z z ys y n t h e s i s e v a l u a t i o n , t h eb e s tc h o i c ef r o ml a t e n c yp a r t n e r sw a sb u i l du p n l em a c h i n et o o l sp r o d u c td a t as y s t e mw a sb a s e do nt h ec a n o n i c a lp r o g r a m m i n gm e t h o d a n d p r i n c i p l eo fs y s t e mm o d e l i n g ，t a k i n gj 2 e ea st h en e t w o r kd e v e l o p m e n tt e c h n o l o g y , a n d w a sc e n t e r e di n p r o j e c tm a n a g e m e n t c h o o s i n gt h ea p p l i c a t i o no ff t d k 5 6 1 6s c u l p t u r e m a c h i n ea sa ne x a m p l e a n dg a t h e r e dw i t hp r o j e c tl i f e c y e l ea n dp e r s o n n e lr i g h tm a n a g e m e n t , t h ep a p e ri n 仃o d u c e dt h er e a l i z a t i o no ft h es y s t e m , a n dt h e nv e r i f i e da l lt h e s et h e o r i e sa n dk e y t e c h n o l o g i e so f t h es y s t e m b a s i n go nt h en e t w o r kt e c h n o l o g y ，t h em a c h i n et o o l sp r o d u c td a t as y s t e mc a nm e e tt h e r e q u i r e m e n t so fm a c h i n et o o li n d u s t r yi nn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n ge n v i r o n m e n t s ；m a k el o w e r c o s to fd e s i g na n dm a n u f a c t u r e ；s h o a e nt h ep e r i o do f p r o d u c td e v e l o p i n g i tc a na l s oi m p r o v e t h ee c o n o m i cp e r f o r m a n c eo ft h eb u s i n e s se n t e r p r i s e , a n ds u p p o r tf o rt h e d e s i g n i n g ； m a n u f a c t u r i n ga n dm a n a g i n go f t h em a c h i n et o o l i n d u s t r yi nd i f f e r e n ta r e a s k e yw o r d s ：p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( p d m ) ，n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g ，p r o j e c t m a n a g e m e n t ( p m ) ，d y n a m i ca l l i a n c e ，p a r t n e rs e l e c t i o n 本学位论文知识产权声明 本学位论文是在导师( 指导小组) 的指导下，由本人独立完成。 文中所引用他人的研究成果均已注明出处。对本论文研究有所帮助的 人士在致谢中均已说明。 基于本学位论文研究所获得的研究成果的知识产权属于南京林 业大学。对本学位论文，南京林业大学有权进行交流、公开和使用。 研究生签名： 导师签名： 起影新 言隧 f 日期：勿7 厂z 致谢 在本文完成之际，我要特别感谢我的导师刘荚副教授 本文的研究工作和论文撰写是在刘老师悉心指导下完成的，所取得的研究成果凝聚着 刘老师大量的心血和汗水在我短短几年的求学生涯中，导师严谨求实的治学态度、敏锐 深邃的洞察力，高度的责任心和敬业精神，虚怀若谷的胸襟和平易近人的工作方式，使我 受益匪浅，终生难忘感谢导师在我学习生活当中，给予的教诲和帮助，使我顺利的完成 学业。在此，谨向导师致以衷心的感谢争崇高的敬意。在4 g 的人生路途中，我将牢记恩 师的教诲，勤奋工作，勇敢面对一切挑战，积极乐观地生活 感谢自动化教研室组各位老师对我的帮助争指导 感谢师兄李海滨，杨雷、师弟蔡杨炜李杰、许杰以及师妹张磊、陈利娇在课题的研 究过程中给予的帮助，感谢各位同届好友在三年的求学生活中给予的关心和支持。他们的 友情是无可替代的。 还要感谢我的父母和亲人，给予我无尽的关爱和帮助，他们是我生命中的精神支柱和 力量源泉。我所取得的所有成绩都与他们的关心支持密不可分的感谢所有给予我关心 和帮助的人，在此向你们表达我深深的谢意 作者：赵元新 2 0 0 7 年5 月于南京林业大学 1 1 研究背景 1 绪论 机床是装备制造业的工作母机。实现装备制造业现代化，取决于我国机床发展水平。 振兴装备制造业，首先要振兴机床工业l i i 。从我国机床行业近几年的发展情况来看，总 体水平不断提高，产值逐年增加，2 0 0 6 年机床产值同上一年相比增长了3 7 3 个百分点， 达到7 0 亿美元，居世界排名第三l 瑚。同时，我国也是世界最大机床消费市场，世界最大 的机床进口国。然而，我国机床单位产值的能耗和物耗排名第一，比发达国家高4 1 0 倍， 机床出口竞争能力并不高，进出口逆差高达1 1 倍以上。机床工业市场处境呈现高端失守、 低端混战的局面，每年约有5 0 的市场被国外占领，且大部分是中高档产品，国产数控 机床不能满足国内市场尤其是航空航天、国防军工、汽车等重点行业核心制造领域的需 求。机床产品缺乏创新、品牌意识，缺乏核心竞争力，我国离机床强国还有很大距离。 如何从现有经济、技术条件出发，制定相应的发展策略，开发出市场需求的新产品，如何 在激烈的竞争中谋得生存与发展，不仅是摆在每个机床企业面前的问题，同样也是影响行 业发展乃至整个国家制造业、经济发展水平的重要问题。 随着市场需求的个性化与多样化，竞争的日益加剧和技术的不断创新，制造企业间的 竞争涵盖了工艺改进能力、信息获取速度、反应速度、生产周期等多方面的竞争，同时也 是先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理方式的竞争。据统计数据 表明，发达工业国家制造企业7 5 8 5 的工作人员不直接与材料打交道，而与信息打交 道。8 0 8 8 0 0 的活动不直接增加产品附加值，产品工艺过程、组织管理日益复杂化。设 计、工艺准备等工作约占去完成用户订货总时间的6 0 以上。因此，要促进我国机床行 业发展由量的增加转向质的提高，必须根据现有行业特点，依靠先进与创新的力量，将信 息技术应用于制造业，以最优化的速度( t ，t i m e ) 、产品质量( q ，q u a l i t y ) 、制造成本 ( c ，c o s t ) 、服务( s ，s e r v i c e ) 、环境影响( e ，e n v i r o n m e n t ) 、知识创新( k ，k n o w l e d g e ) 来满足不同顾客的需求，从而改造传统制造业生产模式，提高产品竞争力。 近年来，各种先进制造管理模式不断涌现( 如c i m ，c e ，a m 等) ，先进制造技术( 如 c 胱a m ，f m s ，c i m s ，p d m ，v m s 等) 层出不穷。精密化、集成化、智能化、全球 化、网络化、虚拟化、标准化和绿色化成为未来制造技术的主要发展方向。网络化制造模 式就是这一背景下的产物，它是一种按市场需求驱动的，以数字化、柔性化、敏捷化为基 本特征的先进制造模式。网络化制造将企业的设计、制造等各个环节集成起来，实现信息 交互和共享，通过网络技术集成c a d c a m c a p p 、虚拟制造、敏捷制造、精益制造、企 业资源计划、客户关系管理等各种先进制造技术和生产管理技术，形成高效可扩展的网络 化生产制造系统，能够极大的增强企业的核心竞争力。 产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t , p d m ) 作为c i m s ( c o m p u t e ri n t e g r a t e d m a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，计算机集成制造系统) 的集成平台，在先进制造技术的推动下其 应用日趋广泛。网络化制造环境下的p d m 的特点是通过计算机网络和数据库技术，以产 品为中心，把企业生产过程中所有与产品相关的信息和过程集成起来，使产品数据在其全 生命周期内统一管理，使产品开发过程有序进行。p d m 系统作为一种应用框架，其对开 放性的要求和扩展性的要求与w e b 的开放系统结构相互补充。w e b 技术的使用增强了 p d m 系统在异构环境下的应用。因此，依靠网络技术开发适合机床产品的p d m 平台， 对于单个机床企业的组织管理和项目开发具有重要意义，而进一步的组建网络化制造模式 下的机床产品p d m 平台，并利用此平台组建产品联盟，实现专业化分工形成完整的产业 链i l i ，对我国机床行业的发展以及先进制造技术的应用实施具有深远影响。如主机厂、 机床附件厂、工具厂、数控系统厂等都可以参加一个或几个产品联盟，实现联盟内部企业 问的优势互补，从而实现机床行业长期、稳定、高效发展。 鉴于此，本文针对机床产品，研究了网络化制造环境下p d m 的若干关键技术，其中 包括构建系统体系结构构建、系统模型的建立、数据库的开发以及网络化制造环境下联盟 的组建过程。希望通过这些研究能够为我国机床行业，特别是为中小型企业，通过优化产 业结构，形成产业链群体的方式，提供一条发展之路，使信息技术带动机床行业的发展。 1 2 网络化制造环境下的p d m 1 2 1 网络化制造的主要内容 信息技术、先进制造技术和管理技术，特别是i n t e m e v e x t r a n e vi n t r a n e t 技术的飞速 发展，不但加快了技术转移、社会和经济改革的速度，而且也改变了人们的工作和生活方 式，同时还触发了企业间更加激烈化、复杂化、全球化的竞争。在这种环境下出现了一系 列的新概念、新观点、新思想，并形成了一系列的新模式和新系统，如敏捷制造、计算机 集成制造、分布式网络制造系统和分散网络制造系统等，这些新概念、新观点、新思想、 新模式和新技术无不体现了网络化制造的理念。网络化制造在世界范围内引起了大批研究 工作者、研究机构、企业甚至政府的高度重视，网络化制造方面的研究正在全球迅速兴起。 网络化制造是将企业的设计、制造等各个环节集成起来，实现信息交互和共享。研究 网络化制造包括以下主要内容及方向【3 】【4 】： ( 1 ) 网络化制造企业电子商务。包括网上发布企业主页信息；网上产品与服务广告； 建立用户网上销售系统，包括查询与应答。建立企业与用户的直接动态联系；根据网上信 息分析市场动态及用户需求。主要方法是利用f r p ( 文件传输协议) 和h t r p ( 超文本传 输协议) ，在企业与用户间、企业与联盟企业间建立快速信息流传递，为制造企业抓住商 机、快速报价、订立合同、组织协作、建立供应链、敏捷响应用户需求提供了保证。 ( 2 ) 高效的网络信息传送方式。以网络信息的传送方式替代企业间和企业内生产信 息的口头、文档、图纸和照片传送方式，提高了生产信息特别是工件数控加工程序、测量 数据、工艺规划等传送的及时和可靠性，使生产信息的实时远距离传送成为可能。 ( 3 ) 产品全生命周期的链路环节。把生产商、供应商、销售商等在一条链路上的所 有环节都联系起来，并进行优化，使生产资料以最快的速度，通过生产、分销环节变成增 2 值的产品，送到消费者手中。这不仅降低了成本、减少了库存，而且使资源得到优化配置， 更重要的是通过信息网络，介绍企业及企业产品，实现企业生产与销售的有效连接，实现 物流、信息流、资金流的合理流动。 ( 4 ) 异地制造和虚拟集成。像快速成形等先进制造技术与装备，往往比较复杂，而 且这些设备往往比较昂贵，不是所有企业都能轻易购置的，通过提供远程服务可以提高设 备的利用率，实现异地制造和虚拟集成，节省开资。 ( 5 ) 网络化产品生产过程。网络化制造可以将处在不同地域的生产现场实时、不间 断的联系在一起。设计、制造、装配可以在不同的地点，维修、服务也可以足不出户。在 网络一端可以链接各种传感器，实现远距离实时或准实时监测加工状态。通过高速通信网 络及时地向远程监控点提供当前加工状态信息并接收远程监控命令，为主产厂家提供远程 诊断与维护。远程诊断可以大大减少维护的盲目性及相关生产费用。 ( 6 ) 网络培训与专家系统。为售前和售后服务提供新的手段包括远程演示、远程培 训、远程诊断与维护等。信息日新月异的变化使继续教育显得尤为重要，可以用网络技术 将培训资源充分调动起来，组成虚拟的“先进铝造技术学校”，在知识的传授者与吸收者 之间构筑“多对多”的通道，打破空间与时间的限制，使更多的劳动者得到培训的机会。 ( 7 ) 异地协同开发技术。新的研究开发和设计模式，实现异地协同研究、开发和异 地设计。企业集团内部的分布异地的各个部门合作，或者异地的多个企业组成的动态联盟， 共同开发同一产品，节省了产品开发费用，提高了产品开发速度，达到异地资源的合理调 度和利用。 网络化制造观念能够改变制造企业的经营理念和方法，通过网络可以使企业管理节约 化，对供应链实行动态优化、减少库存，实时了解生产状态，以提高管理水平，降低管理 费用。 1 2 2 网络化制造环境下的p d m 相关概念 ( 1 ) p d m 的含义 产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，p d m ) 是- f q 管理所有与产品相关的信息 和所有与产品相关的过程的技术1 7 1 。p d m 可以有广义和狭义之分。从狭义上讲，p d m 仅 管理与工程设计相关的领域内的信息，而从广义上讲，它可以覆盖到整个企业中从产品的 市场需求、研究开发、产品设计、工程制造、销售、服务与维护等全生命周期中的信息。 综合以上两方面，比较有共识的定义为：p d m 是以软件为基础的技术，它将所有与产品 相关的信息( 包括电子文档、数字化文件、数据库记录、c a d c a e c a m 的文件、材料 清单o m ) 、产品配置、事务文件、产品订单、电子表格、生产成本、供应商状况等) 和 所有与产品有关的过程 i - i 。 ( 2 ) 整个项目的预期目标。 即是盟主企业希望通过伙伴合作能够达到的期望目标，例如设工程总周期为d ，实际 施工周期为d ，工程预期总费用为b ，则预期目标是在d 1 9 的条件下，b 最小。 ( 3 ) 某一阶段有几家潜在合作伙伴。 对于项目招般标系统来说，也就是对于一个子项目有几家单位参与投标。对于项目 i ，设有m 个企业来应标，项目i 后选单位序号分别为i l ，i 2 ， ，i m 。 ( 4 ) 某一阶段下可选几个合作伙伴。 一般地，每个子项目都有一个企业承担，但根据不同项目的要求，也可能存在多个合 作伙伴的情况【拍】。 ( 5 ) 需要考察潜在合作伙伴的哪些指标。 这一部分是盟主企业通过什么来选择合作伙伴的重要依据，例如企业的生产能力、质 量管理能力、声誉、财务状况等，对于现阶段中国的设计制造业呈现出了新的需求与发展 趋势：客户定制和参与( q ) 、快速响应( d 以及低廉的成本( c ) 即1 都成为盟主企业主要考虑 的因素。其中有些因素需要从企业间的反馈信息中直接获得：有些则根据经验获得，如企 业问的合作次数，信誉度和合作效率等；有些则需要盟主企业对不同类型的因素采用科学 的方法运算获得。伙伴选择问题是一个多标准问题，既有定量因素也有定性因素。如时间 量和成本量是定量属性指标，可以直接比较，而质量、服务、环境等是定性属性指标，无 法直接比较。通常认为伙伴选择必须遵循两条基本原则： 将定量分析和定性分析结合起来，在一些相互冲突的定量和定性中进行折衷： 单个企业的竞争实力与企业问合作的相容性相结合1 3 5 j 。 设某一因素的数学描述为q ，则对于子项目i 中，参与投标的j 企业的此项指标为q i i 。 ( 6 ) 指标或因素间的权重值如何确定。 伙伴选择问题在一定程度上是组合优化问题的一种，研究的是具有有限个可行解的优 化问题。对于将伙伴选择问题按阶段划分的算法，通常在一个子项目确定好需要考察的指 标后，就要确定指标间的相互关系即在评价体系中的比重，从而进一步量化潜在合作伙伴 的综合能力指标，将其排序就可以筛选出适合的合作伙伴。而对于模糊神经网络等一些学 习算法，伙伴选择的选择过程通常将因素和因素的权重结合起来，统一进行比较筛选。通 常权重因子由w 表示，对于项目i 的q 因素的权重可表示为w q i 。 4 2 2 伙伴选择的数学模型与选择过程 由于企业在联盟选择中所处的位置和项目及需求的不同，往往建立的模型及考虑的因 素也有所不同，本节通过对不同算法的应用分析及不同模型的比照，根据机床产品企业特 点建立实用的伙伴选择问题描述模型： 1 动态联盟建立过程 选择合作伙伴的传统方法是以“投标”方式进行的，即在客户提出要求后，企业按客 户的要求提出自己的一些方案，然后将这些方案集中在一起进行比较，从中选择一个较好 的。本文基于项目管理思路，结合动态联盟的组织建立过程及层次分析法的思想，将伙伴 4 0 选择过程划分为若干阶段： 图4 1 动态联盟建立过程 2 伙伴选择数学模型 针对同一子项目。设有1 1 1 个备选公司，即f = ( f i ，f 2 ，f m 。存在n 个影响盟友选择 的关键决策因素，因素集表示为u = u l ，u 2 , - - , it 。定义w i 为因素u i 对伙伴选择决策的 影响程度即权重，且满足规范化条件： w i = 1 ，其中，w 2 0 ，i = 1 2 ，n 百 因素评价集v = 7 l ，v 2 ，v m ，其中，v i = ( r i l , r i 2 , - - , r i m ) 是针对单因素t l i 得到的m 个企业的评 f h 一1 价集v 2 i i i i ，则最佳伙伴的求解过程可以表示为1 i 警 w v l 匕t v j 在联盟组建过程中，对于公开招标的项目，需进行问题数学描述，然后针对不同项且 的招标特点及投标企业的具体状况，设定评价机制，由于可能评价的因素包括很多方面， 且各因素之间也有所关联，结合模糊评判体系，将因素分为多层树形结构，即因素集及其 对应子因素集，并分层对各因素在招标过程中的所占的重要性进行评价( 评价体系的建立 在4 2 3 中介绍) 。因素指标量的获取有些通过企业间的沟通或招标过程中的协商就可以获 得，而对于因素中无法直接获得的指标量，需通过多个专家对结点因素的评价打分机制确 定，然后通过算法实现对指标量处理，从而统一评判选择最优合作伙伴( 算法实现在4 2 4 中介绍) 。 4 2 3 评价体系的建立 1 评价因素的层次结构 实际应用中常常会遇到一些问题，比如当涉及的因素较多时，权重不易分配。为了减 少这些问题的影响，本文提出采用多级树形结构的评判模型。 设u 为因素集，当u 中因素个数较多时，可以按一定准则将u 中因素分组，一般是 将性质接近的因素分在一组。设u 中的因素分为p 组： u = u l ，u 2 ，u 口) 4 1 并满足：u = u u ，且当i j 时u i n u j = o 。 t = l 对于每个u ，有：u f = u ，i ，u 1 2 ，u m ( i ) ， 其中n ( i ) 表示第i 组因素所含的因素个数。 这里将因素集划分了不同层次，u 为高层因素集，u i ，f = j ，2 ，p 为低层因素集。 以此类推，可以扩展将因素指标细化，因此可看作评价因素集的树形结构，末节点的 标号位数即为所在因素集和的层次数( 如图4 2 ) 。 图4 2 因素层次结构 2 层次评判模型 使用多级综合评判模型，首先在低层次上进行综合评判。设r = r i ，r 2 ，r m ) 为评 价等级集，它对任一层、任一因素评判都试用。即对v i 1 ，2 ，口 ，对评判空间( u 政，v ，r i 。) 进行综合评判。这里艮是对因素集螗的单因素评判矩阵。即根据同层因素个数建立 的等价方阵，设u i x 因素总个数为q ，即有r 敦l 、r 勰、r 鹕、一、r 栅、一、r i 个因素， 通过q 个因素的两两比较得到得到矩阵风。r i x 中元素采用9 标度法来确定( 表4 1 ) 。 判断结果 n m 对如而言，舭和r _ 同样重要 l 对r 。而言，r 。比r m 重要一些 3 对胄。而言，r m 比鼢明显重要 5 对尺。而言，r 。比r m 重要得多 7 对r “而言，足。比极端重要 9 介于上述两个相邻判断尺度的中间2 ，4 ，6 ，8 表4 i 要素比较的判断尺厦 设中各因素的权重分配为a b ( 气彳打t ，彳缸z ，彳妊，彳蛳) ，根据层次分析法可由r i 。 计算出a h ，具体步骤为： ( 1 ) 计算r i x 每，行诸元素的乘积m 。： 厶一n 儿印 盯，：1 ，2 ，q d i ( 2 ) 计算肌的q 次方根忑：4 妇= 朋么 ( 3 ) 对石进行归一化，得到判断矩阵的特征向量的各分量4 。： 4 妇：五亨石 篇 4 2 圈囡团镯匐 、 团固 圃圈：圃 一u 一 一集一一素一一因一一层一囤 则各方案关于u i ，的相对重要度为( a 吐- ，4 打：，4 妇，矗唧) ( 4 ) 对判断矩阵r _ 的一致性校验。系统中评价问题中判断矩阵的值通常由专家进行 估值判断，如果在估计时有偏差，则会导致判断矩阵的特征值和最大特征根有偏差，则此 的各方案相对重要度可信度差。设彳。为判断矩阵凡的最大特征根，着m 矩阵具有完全 一致性，则五一= n ：否则五i l 。于是为检验判断矩阵的一致性，建立了判断矩阵如的 一致性指标1 6 l i ： c i = ( 2 - 1 1 ) ( n - 1 ) 当判断矩阵具有完全一致性时，c i = 0 。为了度量不同介数判断矩阵是否具有满意一 致性，引进判断矩阵平均随机性指标i u 。对于1 9 阶的判断矩阵，r j 值如表4 2 。 i 阶数n 123456789 ir i o 0 00 0 0o 5 80 9 01 1 2l - 2 41 3 21 4 11 4 5 表4 2l 9 阶判断矩阵r i 的值 于是有判断矩阵的一致性比例c r 为c r = c f r i ， 若c r 0 1 ，则认为判断矩阵有满意的一致性，根据此判断矩阵而计算的相对重要度 a i x 是可以接受的。若不满足这一条件，则需要重新修订判断矩阵，直至获得满意的一致 性。a i x 确定后即可根据专家针对不同企业的因素打分情况确定艮( 参考评价等级的建 立) 。此时，层次综合评判结果为 = a = o ，f = 1 ，2 ，q ( 4 1 ) 接下来在高层次上进行评判，并进行一致性校验，即逐步对评判空间( u ，v ，r ) 进行 综合评判与校验，其中u = u i ，u 2 ，u ， ，而单因素评判矩阵则由较低层次的综合评判的输 出b i x ，构成： & | b 1 2 ： m a 1 a m ， 爿口o 彳o 玩 ( 4 2 ) 设u 层中各因素组的权重分配为：( a l ，a 2 ，a 0 ，则评判空间，v ，r ) 上的 评判结果，也就是问题的最后评判结果为： w = a o r ( 4 3 ) 3 评价等级的建立 影响评判对象的多种因素，设评判因素集为u = f u l ，u 2 ，t i n ) 。评判结果视评判工作具 体要求，可能用若干不同的等级、评语、数字来表示。设有每m 个不同的评价等级，组 成因素评价集v = ( v i ，v 2 ，v 。 。在盟员选取的各影响因素中，包括不同单位量的指 标，可分为期间量( 如工期) 、数量单位( 如成本、标价) 、程度级别( 如质量等级) 等模 糊量。为了使这些量也能用层次分析法中的9 标度方法来表示，可以根据具体情况将这些 量用模糊数学中的隶属函数l 来划分。 对于数量单位即有范围限制的指标量可用隶属函数表示为： 4 3 ，c 曲= 8 6 。专6 。口+ 1 石宴掣 c 4 4 ， 式中：a ，b 分别为范围下限和范围上限，x 为各企业所报的数量指标量。 对于区问单位即有最佳量的指标量n - i 用隶属函数表示为： v ( j ) = 8 ( 所一工) ( 册一0 + 1 工 1 , m 】 8 ( x - h ) 9 ( h - , , ) + a 聋n , 疗h j s ， x e 】 0其它 式中：，h 分别为范围下限和范围上限，m 到n 为盟主企业最满意的指标范围。 对于传统的打分机制( 6 0 分为及格) ，可视作数量单位的指标量，用隶属函数表示为： ：8 ( 等) “垃6 0 ( 4 6 ) f 【0 x 6 0 其中，x 为专家根据企业现有情况针对指标量所评出的分数。 4 2 4 基于a h p 的动态联盟伙伴选择决策算法 层次分析法分析的最终步骤是求解层次结构模型中最低层相对于最高的目标层的相 对重要权值，针对动态联盟伙伴选择过程来说，就是获得潜在合作伙伴相对于最高的评价 目标的相对优劣排序，从而筛选出盟员企业组成动态联盟。本文基于层次分析法的思想， 结合对模糊评价体系的研究，提出由低层至高层的因素评价体系和由低至高的层次排序计 算方法，候选盟员相对于最高层的优劣排序求解步骤是： 步骤1 根据动态联盟予目标的特点，确定动态联盟盟员选择评价因素，将因素分类 形成树形结构，建立相应的评价体系，并依此建立层次结构模型，子目标即为层次模型的 最高层目标； 步骤2 根据层次分析法，使用l 毋比率标度法由低到高逐层构造评价矩阵，进行层 次单排序，并检验其一致性： 步骤3 对指标层进行层次总排序，得到指标层各评价准则相对于最高层目标的重要 性权值w 口，并检验其一致性； 步骤4 确定评价准则w x 下候选盟员v m 的绝对数量评价数值v 陆，再由低到高逐层 获得候选盟员的总权值，进行排序从而筛选出最佳合作伙伴； 4 3 盟员选择实例仿真 本节通过某机床企业招标项目的实例，演示动态联盟伙伴选择算法的过程。在传统的 企业中，由于产品生产主要是在企业内部完成的，对合作伙伴的选择一般只考虑企业自身 的加工能力、制造成本、交货期、质量等因素。但在动态联盟中，产品的制造是由几个企 业合作完成的，每一个企业只制造整个产品生产的一部分，即每个企业都会对其它企业产 生影响，这就涉及到制造伙伴的选择问题。但是这些企业不是集中在一个地方，而足分散 在不同的地域。因此，对于动态联盟的伙伴选择，除了考虑企业的内部因素外，还必须考 虑企业之间的相互作用和地理位置。还有其它因素，如企业所在地的法律、商务、税率等。 针对机床产品设计工作量大，生产技术准备周期长的特点，选择合作伙伴完成总体项目不 但要考虑制造成本、工期基本因素，还要对潜在合作伙伴完成项目的综合能力进行考察， 综合各项的考虑，还包括以下因素：服务体系、设计能力、改进质量、质量管理能力、硬 件环境、声誉。其中设计能力、改进质量、质量管理都是用来评价公司的整体设计能力水 平的，将其归并为对潜在合作伙伴的质量综合评价；声誉比较抽象，可以看作企业所在的 影响环境，与硬件环境即企业的设备水平合并为环境指标进行综合评价。 评价因素可分为如图4 3 结构： 匦 匦囹匦鲴睡塑匦囹圈 图4 3 评价指标体系 其中，u l = 成本 ； u 2 = i 期 ； u 3 = u 3 l ，u 3 1 ，u 3 3 = 设计质量能力，改进质量能力，质量管理体系 ： u 4 = 服务 ； u s = u s l ，u 5 2 = 硬件环境，声誉) ； 设专家组成员有五位专家，由专家组中各位成员由低到高逐层构造评价矩阵，对其进 行排序，再检验其一致性。对于u 3 层各因素即设计质量能力、改进质量能力、质量管理 体系专家组五位成员给出的评价矩阵，通过此矩阵算得的权重分配及矩阵一致性校验结果 见表4 3 。 专家组成员评价矩阵r 3权重分配a i - 3一致性比例c r 7 1 3 5 、7 0 6 3 7 0 、 专家1 l 3l3o 2 5 8 3 0 0 3 3 2 、1 5 1 3 1 ， 、o 1 0 4 7 ， 7 123 、7 0 5 3 9 6 、 专家2 l 21 20 2 9 7 0 0 0 0 7 9 、i 3 1 2 t ，、0 1 6 3 4 ， 4 5 囱丁囱丁圆丁回一! 圈 7 11 23 、 7 0 3 3 2 5 、 专家3 213o 5 2 7 8 0 0 4 6 2 l 3i 31 、o 1 3 9 6 ， 7 11 31 5 、7 0 11 4 0 、 专家4 3llo 4 0 5 4 o 0 2 5 l 51l 、0 4 8 0 6 ， 7 11 22 、7 0 2 9 7 0 、 专家5 213o 5 3 9 6 0 0 0 7 9 1 2 1 3 l ， o 1 6 3 4 表4 3 也层各因素评价矩阵 从表4 3 可以看出，5 位专家给出的评价矩阵经过致性检验所得的c r 均小于o 1 ， 可以被采纳，综合评定最后得到 对u 5 层的评价矩阵为2 阶矩阵，2 阶矩阵是两个因素的比较，因此不需进行一致性 校验，五位专家给出的评价矩阵及得到的权重分配见表4 4 。 专家组成员评价矩阵r 5权重分配a u 5 专家1 ) f 0 6 6 6 7 1 l0 3 3 3 3 j 专家2f 12 1 f 0 6 6 6 7 1 l 1 21 j1 0 3 3 3 3 j 专家3 ( f 0 3 3 3 3 1 1 0 6 6 6 7 j 专家4 ( ：，l 5 ：5 )( 鞠 专家5 ( ：( 圈 表4 4u 层各因素评价矩阵 综合五位专家的结果最终得到4 订= 0 5 5 3 3 然后对u i 各因素进行评价，专家对u i 层各影响因素进行综合评定，校正后得到的判 断评价矩阵及一致向检验结果见表4 5 ： ， 钳毙器：殂 阳、 l i ， 厶 专家组成员评价矩阵r 3权重分配虬一致性比例c r l1 5l 3 l 327 0 0 8 6 7 、 5l3l6 0 - 3 9 7 6 专家l 31 3133o 2 5 0 9 0 0 9 0 6 3l1 3l30 2 0 1 4 l 21 61 3 1 3i 、0 0 6 3 4 ， 1l ，3 l 2l 227 0 1 1 8 1 、 31325o 4 1 5 5 专家2 21 ，3 l 2 30 2 2 2 9 o 0 3 0 1 21 2l 2l20 1 6 9 0 1 ，21 51 31 ，2l 0 0 7 4 5 ， l1 61 31 347 0 0 9 0 4 、 6l435o 4 9 3 6 专家3 31 ，4123o 2 0 5 5 0 0 9 8 5 31 3l ，2l20 1 5 2 l 1 4 1 ，5l ，3l 2l o 0 5 8 4 l1 3 1 51 337 0 0 9 2 0 、 3l2360 4 0 3 4 专家4 51 2l24o 2 8 7 9 o 0 6 4 l 3l ，3 1 ，212o 1 5 8 1 l 31 6l “1 21 、0 0 5 8 5 ， l1 2 1 2l3 7 o 1 6 9 3 、 213150 3 5 4 1 专家5 2l 31230 2 3 6 7 0 0 9 0 1 l11 2l1便1 5 6 1 1 ，3 1 ，5 1 ，3ll 、0 0 8 3 8 ， 表4 5u 层各因素i , 平f f r 矩阵 从一致性检验结果可知c r = c 尼t 0 1 0 满足一致性要求，归一化向量综合各项指标权重， 即为u 层各影响因素的权重矢量。 4 7 o 1 1 1 3 o 4 1 2 8 得到权重a = l0 2 4 0 9 o 1 6 7 3 o 0 6 7 7 现有五家企业竞标，针