（机械设计及理论专业论文）基于ahp与cbr技术的注射模智能报价方法研究.pdf

浙江大学硕上学位论文摘要 捅要 随着现代工业快速发展和产品更新换代周期急剧缩短，模具的需求量日益增 长。这在给模具制造企业带来了巨大机遇的同时，也带来了更为激烈残酷的市场 竞争。努力赢得订单是现今模具制造企业生存和发展的基础，因此，面对客户的 询价，如何对模具产品进行准确、快速地报价是每个模具制造企业面临的重大课 题。本文就此展开了研究，在参考大量文献的基础上，创造性地提出了分组报价 的思路和报价软件个性化定制的思想，结合层次分析法( a h p ) 与c b r 技术，并 融合c a d 参数自动提取技术，建立了计算机辅助智能报价模型，开发了一个注 射模计算机辅助智能报价的原型系统。以下是本文各章内容的概述： 第一章探讨了对模具产品进行准确、快速地报价的重大意义，着重回顾了 国内外模具报价方法以及计算机辅助模具报价系统的研究现状，并提出了本文的 研究对象和研究内容。 第二章详细介绍了a h p 与c b r 的一些基本原理、发展概况和关键实现技 术，尤其是对a h p 层次结构模型的构建、c b r 实现技术中事例的表示与存储， 检索和修改以及事例库的维护作了详细的论述。 第三章抽取了一系列对注射模价格产生重要影响的问题特征，连同模具价 格构成注射模价格事例的表示模型。研究了d x f 文件信息的自动提取技术。选 用了改进的k o l o d n e r 距离作为注射模价格事例相似度的度量公式。根据问题特 征取值类型的不同，定义了数值型问题特征的相似度函数和字符型问题特征的相 似度表，针对采用c b r 技术问题特征权重不易确定的问题，利用层次分析法对 各问题特征权重进行了专门的研究，使得权重赋值具有系统性和自动化功能，另 外给出了注射模价格事例库两个维护原则。 第四章介绍了智能报价模型的报价流程，详细讨论了报价模型中的四个主 要模块：软件个性化定制模块、整体模具价格检索模块、分组价格检索模块和分 组直接计算模块，并对各模块的要点作了详尽分析。 第五章在前面几章理论研究的基础上，以v i s u a lf o x p r o9 0 为系统开发工 具，开发了注射模计算机辅助智能报价系统，并对开发的原型系统的各个功能模 块进行了概述。最后给出了一个注射模具价格估算的应用实例，对系统的可行性 作了验证。 第六章总结了全文的主要研究内容成果，并对今后研究方向提出展望。 关键词：智能报价，分组报价，个性化定制，层次分析法，基于事例推理 浙江人学硕士学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t 、聃t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fm o d e mi n d u s t r ya n dt h es h a r ps h o r t e n i n go f p r o d u c t s u p g r a d i n gp e r i o d ，d e m a n df o rm o u l d si se v e rg r o w i n g t m sl e a d st om o r e o p p o r t u n i t yt om o l d - m a k i n gc o m p a n i e sa sw e l la sf i e r c e rc o m p e t i t i o n i no r d e rt o s u r v i v ea n dk e e po nd e v e l o p i n g ，m o l d - m a k i n gc o m p a n i e sm u s tm a k ea r d u o u se f f o r t s f o rm o r eo r d e r s s oh o wt o q u o t eam o l da c c u r a t e l ya n dq u i c k l yb e c o m e sa l l i m p o r t a n tp r o b l e mw h e ni nt h ef a c eo fi n q u i r y t h u sar e s e a r c hw a sm a d eb yt h i s p a p e r h a v i n gc o n s u l t e dm a n yl i t e r a t u r e s ，t h i sp a p e rp u tf o r w a r dt h em e t h o do f q u o t i n gb yt h ep a r t sa n dc u s t o m i z a t i o na n da d j u s t a b i l i t yo fq u o t a t i o ns o f t w a r ei na c r e a t i v ew a y u s i n ga h pa n dc b r t e c h n o l o g y , c o m b i n e dw i t ha u t o m a t i ce x t r a c t i o n o fc a dp a r a m e t e r s ，ac a di n t e l l i g e n tq u o t a t i o nm o d e lw a se s t a b l i s h e da n da p r o t o t y p es y s t e mw a sd e v e l o p e d t h eo u t l i n e so fe a c hc h a p t e ro ft h i sp a p e ra r ea s f o l l o w s ： c h a p t e ro n ed i s c u s s e dt h ei m p o r t a n c eo fq u o t i n gam o l dq u i c k l ya n de x a c t l ya t f i r s t ，a n dt h e nf o c u s e do nr e v i e w i n gm o l dq u o t a t i o nm e t h o d sa n dc u r r e n ts i t u a t i o no f c o m p u t e r - a i d e dm o u l dq u o t a t i o ns y s t e ma th o m ea n da b r o a d l a s t l yi tp r o p o s e dt h e c o n t e n t sa n dg o a l so ft h er e s e a r c h c h a p t e rt w op r e s e n t e dt h eb a s i cp r i n c i p l e s 、p h y l o g e n i e sa n dk e yt e c h n o l o g i e so f a h pa n dc b ri nd e t a i l t h i sc h a p t e rl a i dt h ee m p h a s e so nt h ec o n s t r u c t i o no fa h p h i e r a r c h i c a ls t r u c t u r ea n dk e yt e c h n o l o g i e so fc b rs u c ha sc a s ep r e s e n t a t i o n ，c a s e s t o r a g e ，c a s er e t r i e v a l ，c a s ea d a p t a t i o na n dc a s e - l i b r a r yu p d a t e c h a p t e rt h r e ee x t r a c t e ds e v e r a lf e a t u r e st h a tp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei nt h ec o s to f i n j e c t i o nm o l d s ，a n dt h e ni n t r o d u c e dap r e s e n t a t i o nm o d e lu s i n gt h ea b o v ef e a t u r e s a n dm o l dp r i c e i n t e l l i g e n te x t r a c t i o no fd x ff i l e s i n f o r m a t i o nw a ss t u d i e di nt h i s p a p e r i ta d o p t e di m p r o v e dk o l o d n e rd i s t a n c ea st h ef o r m u l at oc a l c u l a t es i m i l a r i t y b e t w e e np r i c ec a s e s c o n s i d e r i n gd i f f e r e n c e sb e t w e e nf e a t u r e s ，t h i sp a p e rd e f i n e d s i m i l a r i t yf u n c t i o n sf o rd i g i t a lf e a t u r e sa n ds i m i l a r i t yt a b l e sf o rc h a r a c t e rf e a t u r e s w i t hr e s p e c tt ot h ed i f f c u l t yo fd e t e r m i n gc a s ef e a t u r ew e i g h t s ，ap e r t i n e n tr e s e a r c h w a sm a d ei nt h i s p a p e ru s i n ga h pt om a k ew e i g h t s d e t e r m i n ga u t o m a t i ca n d s y s t e m a t i c a tl a s th o wt ou p d a t ea n dm a i n t a i nt h ep r i c ec a s el i b r a r yo fi n j e c t i o n m o l d s w a sa l s od i s c u s s e d c h a p t e rf o u ri n t r o d u c e dt h eq u o t i n gf l o wo ft h ei n t e l l i g e n tq u o t a t i o nm o d e l i t d i s c u s s e dt h ef o u rm a i nm o d u l e si nd e t a i l ：c u s t o m i z a t i o nm o d u l e ，q u o t i n go nt h e w h o l em o l dm o d u l e ，q u o t i n go nt h ep a r t sm o d u l ea n d p a r tc a l c u l a t i n gm o d u l e c h a p t e rf i v e ，o nt h eb a s i so ft h e o r yr e s e a r c hi nf o r m e rc h a p t e r s ，b u i l ta c o m p u t e r - a i d e dq u o t a t i o ns y s t e mf o ri n je c t i o nm o l d sw i t hv i s u a lf o x p r o9 0a st h e d e v e l o p m e n tt o o l ，a n dt h e ni n t r o d u c e de a c hf u n c t i o nm o d u l eo ft h es y s t e mi ng e n e r a l i nt h ee n do ft h i sc h a p t e r , a ne x a m p l eo f i n je c t i o nm o l d sw a su s e dt ot e s tt h es y s t e m s l i r e l i a b i l i t y c h a p t e rs i xs u m m a r i z e dt h em a i nc o n t e n t sa n da c h i e v e m e n t so f t h i sp a p e r , a n d p u tf o r w a r d t h ed i r e c t i o nf o r t h ef u t u r er e s e a r c h k e yw o r d s ：i n t e l l i g e n tq u o t m i o n ，q u o t m i o no n t h ep a r t s ，c u s t o m i z a t i o n ，伽bc b r i i i 学号2 q 鱼q 墨! 鱼 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘堂或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位敝作者签名豇玲 签字吼扩孑年歹月帅 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝姿态鲎有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权逝鎏盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 乞狰 导师签 签字日期：扣彤年f 月口e l 签字日期：加以年岁月，oe l 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 浙江大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 模具是生产各种工业产品的重要工艺装备。材料只有通过成型才能成为具有 使用价值的各种制品。7 5 的粗加工工业产品零件、5 0 的精加工零件均由模具 成型，绝大部分塑料制品也由模具成型【l 】。模具成型以其优质、高效、低成本、 低能耗等特点，在国民经济各个部门中，特别是在汽车、航空、电子、电器、仪 表、机械制造和日用品工业中得到了极为广泛的应用。随着现代工业发展和产品 更新换代周期急剧缩短，模具的需求量日益增长。十五期间我国模具工业保持了 年均1 7 3 左右的高增长速度，中国已跃升为仅次于美国和日本的世界第三大模 具生产国【2 1 。2 0 0 6 年，我国模具总产值约为7 0 0 亿人民币【3 1 。截至2 0 0 7 年1 1 月 底，中国规模以上模具制造企业共有企业1 6 0 3 家，从业人员达到2 9 万人； 2 0 0 3 2 0 0 7 年间中国模具产业年均复合增长率( c a g r ) 高达4 5 4 ，机构分析 师预测到2 0 1 2 年中国模具产业产值可以达到1 5 0 0 亿元【l 】。从未来的发展看，我 国的经济仍处于高速发展期，同时国际有将模具制造逐渐向我国转移的趋势，跨 国集团到我国进行模具的国际采购的趋向也日趋明显，这都为我国模具工业的发 展提供了良好的条件与机遇。 塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来，人们对各种设备 和用品轻量化要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品 要发展，必然要求塑料模具随之发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑 材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速，塑料模 具也快速发展。2 0 0 0 年，我国( 未包括港澳台统计，下同) 塑料模具产值约1 0 0 亿元，2 0 0 4 年已发展到2 1 2 亿元，4 年平均增长率为2 1 ，高于模具行业总体发 展速度近4 个百分点【4 1 ；2 0 0 6 年，中国塑料模具总产值约3 0 0 多亿元人民币，其 中出口额约5 8 亿元人民币【5 】。因此可以预计，十一五期间我国的塑料模具工业 仍将持续高速发展，它在整个国民经济发展中的作用也必将愈来愈显著。 模具工业的高速发展，对模具制造企业的模具产品报价提出了更高的要求。 模具报价作为模具制造企业与客户接触的第一步，是企业能否获得潜在新客户和 挽留住老客户的重要环节。如果模具报价过高，模具制造企业显然得不到客户的 订单，甚至还可能损坏企业的信誉，这对于采用订单驱动模式的模具制造企业来 说，无疑是毁灭性的打击，因为订单是模具制造企业的生命线，没有订单，意味 着一切生产经营活动变成无源之水。如果模具报价过低，则会亏本，这对于原本 就薄利的模具制造企业来讲，同样会举步维艰。然而模具报价是个复杂系统工程， 在操作过程中非常容易出错，所以如何在激烈的市场竞争中准确地对模具的经济 浙江大学硕十学位论文第一章绪论 性进行分析，做出正确的决策，已成为每个模具制造企业面临的重大课题。另一 方面，现今制造业间竞争的主要推动力是时间。产品成本和质量当然仍是竞争的 重要因素，但是以时间为基准的竞争将是一个突出的特点。对于时间就是金钱， 就是市场份额的现代市场中，某些客户甚至愿意牺牲价格来换取时间上的领先， 时间己经成为一个重要的竞争因素。模具制造作为产品开发的下游和产品批量生 产投放市场的上游扮演着关键的角色，这就要求模具制造企业对客户的询价必须 迅速地作出反应。报价的不及时会延误订单的签订，无疑会在与其他模具制造企 业的竞争中处于不利的位置。所以如何对客户的询价作出快速及时的报价也已成 为提高模具制造企业竞争力的一个需要迫切解决的问题。 1 2 模具报价方法概述 从现有的文献看，目前模具价格评估领域对于模具成本的计算可分为三大 类：成本函数法，成本类比法和成本分析法，其中每一个大类又有些具体的不 同的报价方法。 ( 1 ) 成本函数法。 成本函数法首先假定模具的全部成本( 或生产成本) 和模具产品的某一项或 几项特征存在某种关系，然后建立特征与成本的对应关系，这种对应关系通常用 数学函数来表示。常见的重量法，工时法，材料比价法等【卯1 都属于成本函数法。 ( 2 ) 成本类比法。 成本类比法的依据是相似的模具组件具有相似的成本或成本计算方法。我国 一些企业里使用的历史资料法、相同产品比较法【8 9 1 均属于此类。此外，如国外 的d p 澍1 0 l 以及e 1m e h a l a w i 等人提出的基于几何相似性类比推理法【1 1 】也都属于 成本类比的方法，而且相比历史资料分析法、相同产品比较法对于类比法的应用 仅仅停留在经验基础上的不同，d p 法、基于几何相似性的类比推理法已经采用 数学公式或属性图表的方式将成本类比法规范化，标准化。 ( 3 ) 成本分析法。 成本分析法是将模具的价格分成一系列的成分或将模具从设计到生产分解 成一系列任务的方式来分别计算成本后汇总求和。这类方法的一个共同特点是报 价过程规范，考虑了所有产生模具成本的各个子项或影响因素，报价方法从理论 上看比成本函数法和成本类比法要来的精确，报价精度也相对要高，但其致命的 缺点就是计算繁琐，比较费时，而且对于计价过程中的一些具体知识要在模具设 计及制造前就要获取较为困难，因此这类方法较适合于在模具加工完成后的成本 核算。工时法由于将模具的销售价格分成了工费、原材料费、设计费、专用工具 2 浙江大学硕士学位论文第一章绪论 费、试模费及销售费这个几个子项，因此工时法既是成本函数法，又是成本分析 法。其他较典型的成本分析法还有： 德国的g e o r gm e n g e s 等人1 1 2 】将整个注塑模成本估算分为四个成本组，型腔 成本组，模架成本组，基本功能组件成本组( 包括流道系统与浇口，冷却系统， 推出系统) ，特殊功能组件成本组( 包括滑块、卸螺纹装置等) 。每一个成本组都 给出了相应的统计公式或计算方法。 u n i v e r s i t yo ft w e n t e 的i f w e u s t i n k 等人【1 3 】构造了一个产品设计成本评估和 控制的通用框架，按照分层的思想，建立特征级、部件级和装配级结构，每一级 别都分为几何、材料、工艺和生产计划4 种成本属性。 新加坡南洋理工大学的s h i n go n en a n 1 4 】通过建立一系列复杂的数学公式， 按结构的区分方法，将成本分为材料、模具和工艺成本，此方法并不依赖于特定 的几何模型，通过一系列特定参数的确定，在产品的概念设计阶段求得注塑件和 模具的成本。 1 3 计算机辅助模具报价系统的研究现状 通过对模具行业中采用的模具报价方法的概述，我们可以发现，对于报价方 法中以经验为主的方法，如材料比价法等，存在着经验依赖性太强，报价精度低， 而且难以规范化和标准化的缺点。而以分析计算为主的报价方法，如德国的g e o r g m e n g e s 等人提出的模具成本评估方法，虽然报价精度高，报价过程规范、标准， 但采用人工报价时，计算繁琐，比较费时，容易出错。因此，它们已不能满足新 形势下模具报价要求快速准确的需要。德国的f i l zr e 、g e n o s k eh 在他们的文 章中着重提到，报价员要面对精确地向越来越多的客户报价，按成功率是5 一 1 0 来说，靠纸和笔来报价是不可想象的，必须代之以计算机系统来精确地计算 出实际成本【1 5 】。 随着现代计算机技术、网络技术和数据库技术的快速发展，以及模具计价方 法越来越规范化和标准化，使得模具报价通过计算机来完成成为可能，从而简化 模具报价工作，降低报价工作对报价人员经验的依赖性，使得模具报价更加快速、 准确。目前国外已经有商品化的模具报价软件出现： t o o l i n ge x p e r t 是比利时m a t e r i a l i s e 公司推出的一款注塑模具报价系统，它 是一款基于知识的报价软件【16 1 。t o o l i n ge x p e r t 提供了一些基本问卷表单，涉及 零件几何形状复杂度、模具制造所使用的材料、模具生产中使用的嵌块和滑块的 数量、模具加工所使用的电极数量及复杂程度、注塑工艺、工艺要求等，用户只 需要真实的填写这些表单，t o o le x p e r t 就可以给用户提供模具的估价，并自动生 成报价单。 浙江大学硕上学位论文 第一章绪论 c i m a t r o n 公司与2 0 0 5 年6 月发布了d i e q u o t e 和m o l d q u o t e 两个模具报价系 统【1 7 】。d i e q u o t e 和m o l d q u o t e 支持整个报价流程，包括零件数据的导入到零件 的分模，以及定义一些物理属性( 重量、体积、曲面区域) 。通过坯料的布局，细 化以及材料状况的收集( 对于冲压模具报价) 以所需的格式产生最终价格。所有报 价相关的数据都存储在一个数据库中，它允许使用者搜索过去相近的报价过程。 并追踪成功和失败的报价，并产生成功一失败分析。另外报价数据能够连接到财 会或e r p 软件中，以减少多余的数据接口并理顺工作流程。 国内市场上目前还没有通用的商品化模具报价软件出现，但国内高校对计算 机辅助模具报价系统的研究和开发已作了很多的工作，研究成果较典型的有： 浙江大学蓉杭模具研究所的卿兆波【1 8 】等以小型冲压模具为研究对象，把模 糊数学的方法引入到模具报价的领域，通过对模糊相似比较法公式的推导，模糊 贴近度公式的选择，冲件周长的数据规格化等内容的研究，提出了模糊相似比较 法报价方法的构想和其体系结构，同时结合传统工时法的计算机化，开发了小型 冲压模具报价系统，对中小型冲压模具计算机的辅助报价进行了探索性研究。 华南理工大学的李洁【1 9 】以材料比价经验估算法和成本预测法作为计算机辅 助报价的理论基础，同时建立了以规则式的知识表达方法和正向推理的推理机制 来实现注射成型模具工艺设计的专家系统，将两者有机结合，开发了基于c o l l d 3 a 的注射成型模具报价辅助系统，具有一定的理论意义和实用价值。 西安交通大学的曲中江等【2 0 】把注塑件的特征分为尺寸精度值、表面粗糙度 值、模具尺寸规格和工时数等几种，从而建立了注塑模价格专家评估系统。整个 系统分为估价知识表达模块，估价知识处理模块，估价知识管理模块，估价知识 获取模块几部分，实现了对注塑模成本的评估。 哈尔滨工业大学的孙希威等【2 l 】开发了一个注塑模具机械加工成本报价系 统。根据模具组成零件的具体信息以人机交互的方式依次确定每一零件的加工工 序链，然后系统将根据零件的工艺尺寸、加工方式、使用的机床和刀具等信息计 算每一个零件的每一道工序的基本加工时间和辅助加工时间。在得到各个零件的 机械加工时间及电火花加工时间之后，再分别乘以工时单价后相加，即可得注塑 模具的机械和电加工成本，从报价原理上提高了报价的精准度。 上海交通大学的王辉等【2 2 】人在其开发的基于事例推理的注塑模成本评估系 统中，把注塑件的类型，塑件尺寸，内凹陷个数，外凹陷个数和类型，表面粗糙 度，型腔的细节，公差，分型面的复杂因子这8 个特征因子作为c b r 系统关键 技术中问题的描述，并对其进行编码作为相似事例匹配的索引，通过a h p ( 层 次分析法) 给定各索引特征的权重，结合神经网络进行相似事例的搜索，从而得 4 浙江人学硕士学位论文 第一章绪论 到相似注塑件的特征信息和其模具的具体特征信息( 每副模具的型腔个数，模架 的类型，型腔材料，电镀、模架的基本材料) ，具体模具加工工厂的模具j ；n - r 因 素( 模具加工工厂的工人劳动的生产率价格，模具制造工厂的设备情况，具体模 具参考件的通用价格和其他因素) ，一个专门指向其他制造和工艺信息的指针。 然后根据这些结果的描述，根据经验公式或者人类专家的建议对结果进行修改， 最终得到新塑件的成本估价。 华中科技大学塑性成型模拟及模具技术国家重点实验室的陈子健等人【2 3 】也 开发了一套基于事例的注塑模模具报价系统，在他们的报价系统中把注塑模事例 描述为( m c ，m p ) 的集合，其中m c 为事例索引特征属性，即事例表示中问题 描述部分，由模具类型、型腔材料、型芯材料。型腔数量、模具结构、浇口类型、 塑料产品的精度等1 9 个特征构成。m p 为事例中结果的描述部分，是事例模具 在生产中各项费用的实际值，包括模具生产成本、加工材料费，热处理费、装配 材料费、设计费、加工费、其他费用( 管理费、试模费、不可预见费等) 。由报 价系统配置员在初始配置时给定各索引特征的权重，给定事例相似度阀值，对超 过阀值的相似事例进行加权平均作为最后新事例的解，即新模具的报价。 尽管商业化的报价软件已有如此之多，但经笔者调查发现，在模具制造行业， 真正使用模具报价软件来对模具进行报价的公司却是屈指可数。究其原因，主要 有以下几个方面： ( 1 ) 很多的计算机辅助模具报价系统仅仅是将人工报价方法计算机化，尽管 利用了计算机强大的计算能力，但是没有突破报价方法理论本身存在着的缺陷， 智能化程度不高，这个是当前计算机辅助模具报价系统应用情况不能令人满意的 最大原因。因此对报价方法的研究仍是今后计算机辅助模具报价系统开发的重中 之重。 ( 2 ) 进口软件价格太高，而且模具价格受地区影响较大，国外市场及技术情 况和国内相比有较大差异，报价准确性不够；而国产大多数软件都是针对具体企 业来开发的，缺乏通用性软件。 ( 3 ) 大多数国产软件要么是根据公式进行估算，要么是对以前的报价进行相 似性比较来提取最为相似的报价。前者没有充分利用以往的资源，输入参数多， 效率低，准确性不高；后者一旦相似性检索失败，则相似检索报价即告失败，成 功率不高。 5 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 1 4 论文的工作内容 1 4 1 本文研究对象 不同种类的模具在结构上有很大的不同，在加工工艺方面也千差万别，因而 在报价时也就会有不同的考虑，所以研究并提出一种适用于所有模具的报价方法 是不现实的。塑料模具是模具中的一个大类，在塑料模具中，又以注射模具的使 用量最大，最有代表性。因此，本文将注射模具的报价方法以及其相应地计算机 辅助报价系统作为本文的研究对象。 1 4 2 本文研究内容 基于事例推理( c a s e b a s e dr e a s o n i n g ，c b r ) 是人工智能领域中新崛起的 一种基于经验的问题求解和学习方法，非常适合于没有很强的理论模型和领域知 识不完全，难以定义或者定义不一致而经验丰富的理论环境中，而模具报价恰恰 是一个弱理论、强经验的领域，因此将c b r 技术引入到模具报价方法中有望突 破原先报价方法中人为经验依赖性强、专家知识或具体信息获取难的局限。国内 的上海交通大学，华中科技大学都在这方面进行了研究，直接以模具价格作为事 例推理的应用和输出对象，并开发了相应的基于事例推理的注射模报价原型系 统，填补了国内在基于事例推理的模具报价方法上的空白，如1 3 节所述。 层次分析法( a n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ，a h p ) 是美国匹兹堡大学教授萨泰 于2 0 世纪7 0 年代提出的一种系统分析方法。a h p 能将定性分析与定量分析相 结合，是分析多目标、多准则的复杂公共管理问题的有力工具，它最适宜于解决 那些难以完全用定量方法进行分析的公共决策问题。将a h p 法结合c b r 技术应 用到注射模辅助报价系统中，能使评价因子权重计算自动化，进一步提高报价系 统的智能性。 考虑到利用c b r 技术进行模具相似性检索可能会带来报价失败，为了充分 利用企业已有资源，本文提出了分组报价的思想：即在整体模具价格检索失败后， 通过对模具成本进行分组，采用适当的评价因子对各成本组分别进行相似性检 索，最后对于分组后仍然检索失败的成本组直接进行成本计算，解决了因相似性 检索失败造成的报价失败的问题。另外，为了提高报价软件在企业的使用率，本 文提出了通用化报价软件的设计思路，即软件本身要具有可适应性，要让各企业 在通用的软件中能够制定出符合自身实际的报价因素，将其转化为个性化的软 件；同时在软件的设计上要尽量减少人为的选择或输入，采用图形参数自动识别 技术，提高报价软件的智能性。针对上述报价思想，本文主要研究内容如下： 1 学习和掌握层次分析法( a h p ) 的相关理论。 6 浙江人学硕士学位论文第一章绪论 2 学习和掌握基于事例推理( c b r ) 方法的相关理论。 3 学习和掌握d x f 文件格式及图形参数读取方式。 4 将层次分析法( a h p ) 、基于事例的推理( c b r ) 方法及图形参数自动识别技 术引入到注射模计算机辅助报价上，建立完整的注射模计算机辅助报价 模型。着重研究如何表示和存储注射模价格事例，如何度量和检索注射 模价格的相似事例，以及当整体模具价格检索失败后如何进行分组报价 及分组价格计算的问题。 5 研究通用化报价软件的个性化定制问题，建立完整的通用化注射模计算 机辅助报价模型。 6 学习v i s u a lf o x p r o9 0 软件开发工具的使用，独立开发完成软件系统的 编码工作，实现系统的安全登录模块、用户管理模块、系统设置模块、 数据库维护模块、模具报价模块等功能模块。 1 5 本章小结 本章探讨了对模具产品进行准确、快速地报价的重大意义，着重回顾了国内 外模具报价方法以及计算机辅助模具报价系统的研究现状，并提出了本文的研究 对象和研究内容。 7 浙江大学硕上学位论文第二章a h p 与c b r 的基本原理和实现技术 第二章a h p 与c b r 的基本原理和实现技术 2 1a h p 的基本定义 层次分析法( a n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ，a h p ) 是将和决策有关的元素分解 成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。这 种方法的特点是在对复杂的决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入 分析的基础上，利用较少的定量信息使决策的思维过程数学化，从而为多目标、 多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法比钔。 a h p 是分析多目标、多准则的复杂公共管理问题的有力工具。它具有思路 清晰、方法简便、适用面广、系统性强等特点，便于普及推广，可成为人们工作 和生活中思考问题、解决问题的一种方法。将a h p 引入决策，是决策科学化的一 大进步。它最适宜于解决那些难以完全用定量方法进行分析的公共决策问题。 2 2 a h p 的发展概况 层次分析法( a h p ) 是美国匹兹堡大学教授萨泰于2 0 世纪7 0 年代提出的一 种系统分析方法。1 9 7 1 年萨泰曾用a h p 为美国国防部研究所谓“应急计划 ， 1 9 7 2 年他又为美国国家科学基金会研究电力在工业部门的分配问题，1 9 7 3 年为 苏丹政府研究了运输问题，1 9 7 7 年萨泰在第一届国际数学建模会议上发表了“无 结构决策问题的建模层次分析法，从那时起a h p 开始引起人们的注意，并 逐步应用于计划制定、资源分配、方案排序、政策分析、冲突求解及决策预报等 相当广泛的领域中。随着a h p 应用范围的扩大，它的理论也得到了发展并逐步 完备。 1 9 8 0 年，萨泰教授出版了a h p 的专著，之后，又陆续发表了一些a h p 应 用的论著。近年来，世界上有许多著名学者在a h p 的理论研究和实际应用上做 了大量的工作。1 9 8 2 年1 1 月，在我国召开的能源、资源、环境学术会议上，美 国m o o r h e a d 大学能源研究所所长尼兹赫德( n e z h e d ) 教授首次向我国学者介绍了 a h p 方法。其后，天津大学许树柏等发表了我国第一篇介绍a h p 的论文，a h p 的理论研究和实际应用在我国迅速展开。1 9 8 8 年9 月，在天津召开了国际a h p 学术讨论会，萨泰教授等国外学者和国内许多学者一起讨论了a h p 的理论和应 用问题。目前，a h p 应用在能源政策分析、产业结构研究、科技成果评价、发 展战略规划、人才考核评价以及发展目标分析等许多方面都取得了令人满意的成 果2 副。 浙江大学硕士学位论文 第二章a h p 与c b r 的基本原理和实现技术 2 3 a h p 的关键技术 用层次分析法分析问题主要有以下四个方面的内容： ( 1 ) 建立层次结构模型。在深入分析所面对的问题之后，将问题中所包含的 因素划分为不同层次，如目标层、准则层、指标层、方案层、措施层等等，用框 图形式说明层次的递阶结构与因素的从属关系，当某个层次包含的因素较多时 ( 如超过9 个) ，可将该层次进一步划分为若干子层次。 ( 2 ) 构造判断矩阵。判断矩阵元素的值反映了人们对各因素相对重要性( 或 优劣、偏好、强度等) 的认识，一般采用1 , - - 9 及其倒数的标度方法，当相互比 较因素的重要性能够用具有实际意义的比值说明时，判断矩阵相应元素的值则可 以取这个比值。 ( 3 ) 层次单排序及其一致性检验。由判断矩阵计算被比较元素对于该准则的 相对权重，并计算其一致性。 ( 4 ) 层次总排序及其一致性检验。计算各层元素对系统目标的合成权重，进 行排序，并进行一致性检验。 2 3 1 建立层次结构模型 应用a h p 分析问题时，首先要对问题有明确的认识，弄清问题的范围，所 包含的因素，因素之间的相互关联和隶属关系，最终所要解决的问题等。根据对 问题的初步分析，将问题包含的因素按照是否具有某些属性将它们聚集成组，并 把它们之间的共性看作为系统中新的层次的一些准则；而这些准则本身也按照另 外一组属性被组合，形成另外更高层次的准则，直到最终形成单一的总目标，即 构成由最高层、若干中间层和最低层排列所构成的层次分析结构模型。 对于决策问题，通常可以划分为下面几类层次： 图2 1 递阶的层次结构模型 9 浙江大学硕：l 二学位论文 第二章a h p 与c b r 的基本原理和实现技术 最高层：表示解决问题的目的，即层次分析要达到的总目标。 中间层：表示采取某种措施、政策、方案等来实现预定总目标所涉及的中间 环节，一般又可分为准则层、子准则层等。 最低层：表示要选用的解决问题的各种措施、政策、方案等，也即方案层。 确定好各层的因素及其相互关系后，即可构建出类似图2 1 所示的层次结构 模型。 2 3 2 构造判断矩阵 在决策问题中，设置元素权重的第一步就是要两两比较，即按照某个指定的 准则，比较每一对元素。矩阵是两两比较不可缺少的工具，它是一种简单的、易 建立的数学手段，矩阵为测试一致性，为获得附加的信息，以及通过改变判断来 分析总体排序的敏感性提供了合适的框架。矩阵独特地反映了权重的双重方面： 支配与被支配。 判断矩阵表示针对上一层次某因素而言，本层次与之有关的各因素之间的相 对重要性。假定a 层中因素4 与下一层次中因素e ，岛，e 有联系，则我们 构造的判断矩阵如下表2 1 所示： 表2 1 判断矩阵m 1 4b ib ： b n 墨鸟。岛： 反。 垦。吃： 6 2 。 ； 戌吃。吃：吃。 上表中，是对于4 而i ，岛对色的相对重要性的数值表不，取僵见f 表 2 2 所示： 显然，任何判断矩阵都应满足： 玩叫6 ：| ，。玄 一，2 一 因此，对于万阶判断矩阵，我们仅需对堕等尘个矩阵元素给出数值。 l o 浙江大学硕士学位论文第二章a h p 与c b r 的基本原理和实现技术 表2 2 两两比较的标度1 重要程度定义 词语描述 1同等重要两个元素作用相同 3 稍强一个元素比另一个元素作用稍强 5 强一个元素的作用明显强于另一个元素 7很强一个元素强于另一个元素的幅度很大 9绝对强 一个元素强于另一个可控制的最大可能 2 ，4 ，6 ，8 以 那蝼标度的中间值 当b 与哆比较时，被赋予以上某个标度值，则哆与忍比较时的权重 倒数值 就应是那个标度的倒数 2 3 3 层次单排序 对问题进行分析并建立了相应层次结构模型后，问题即转化为层次中排序计 算的问题。所谓层次单排序是指根据判断矩阵计算对于上一层次而言本层次与之 有联系的因素的重要性次序的权值。它是本层次所有因素相对于上一层次而言的 重要性进行排序的基础。 层次单排序可以归结为计算判断矩阵的特征根和特征向量问题，即对判断矩 阵b ，计算满足曰形= k 形的特征根与特征向量。式中，为b 的最大特征根： 为对应于k 的正规化特征向量；的分量形即是相应因素单排序的权值。 计算判断矩阵最大特征根及其对应的特征向量的方法有多种，常用的近似算法有 和积法和方根法，文献 2 4 、2 5 中已详细叙述计算方法，在此不再赘述。 在计算单准则下排序权重向量时，还必须进行一致性检验。一个经不起推敲 的判断矩阵有可能导致决策的失误，而且上面提到的排序向量的计算方法都是一 种近似算法。当判断矩阵偏离一致性过大时，这种近似估计的可靠程度也就值得 怀疑了，因此需要对判断矩阵的一致性进行检验，其步骤如下： ( 1 ) 计算一致性指标上( c o n s i s t e n c yi n d e x ) c i ：盐二竺 以一l ( 2 ) 查找相应的平均随机一致性指标尼上( r a n d o mi n d e x ) ，下表2 3 给出了 l 一1 5 阶正互反矩阵计算1 0 0 0 次得到的平均随机一致性指标。 ( 3 ) 计算一致性比例尼( c o n s i s t e n c yr a t i o ) c r ：坠 r j 当兄 1 0 1 时应 浙江大学硕士学位论文 第二章a h p 与c b r 的皋本原理和实现技术 表2 3 平均随机一致性指标位朝 矩阵阶数 123456 78 r 。i 。 0o0 5 8 0 9 01 1 21 2 41 3 21 4 1 矩阵阶数 9 1 0 1 l1 21 31 41 5 r 。i 1 4 6 1 4 91 5 21 5 41 5 61 5 81 5 9 该对判断矩阵作适当修正。对于一阶、二阶矩阵总是致的，此时c 尼= 0 。 2 3 4 层次总排序 利用同一层次中所有层次单排序的结果，就可以计算针对上一层次而言本层 次所有因素重要性的权值，这就是层次总排序。层次总排序需要从上到下逐层顺 序进行，对于最高层下面的第二层，其层次单排序即为总排序。由于本研究的模 型只涉及n - - 层，即只需进行层次单排序，故层次总排序在此不再细述，相关内 容见参考文献 2 4 、2 5 。 2 4c b r 的基本定义 基于事例推理( c a s e b a s e dr e a s o n i n g ，c b r ) 是人工智能发展过程中涌现出来 的区别于基于规则推理( r u l e b a s e dr e a s o n i n g ，r b r ) 和基于模型推理 ( m o d e l - b a s e dr e a s o n i n g ，m a r ) 的一种推理模式。它指的是利用旧的事例或经验来 解决问题，评价方案，解释异常情况或理解新情况。许多学者对其作出了不同的 解释，其中公认的较具代表性的一个是r i e s b e e k 和s c h a n k 2 6 j 在1 9 8 9 年给出的经 典定义：基于事例的推理通过修改过去问题的解来解决新问题( ac a s e b a s e d r e a s o n e rs o l v e sn e wp r o b l e m sb ya d a p t i n gs o l u t i o n s