模糊多属性选择的决策系统

1、目录摘耍21. 简介22. 系统结构的fumahes32丄介绍模块32.2. 数据库用于材料处理设备42.3 数据库对制造系统的需求42.4 知识库52.5 推理引擎62.6 多属性决策模块63公理设计原理63.1 .清晰信息公理63.2 .模糊信息公理84. fumahes 的应用94.1. 确定最合适的设备类型94.2. 选择最合适的输送机95. 结论12参考文献13基于物料搬运设备的模糊多属性选择决策支持系统奥斯曼.库拉克摘要有效地使用劳动力，灵活地操作系统程序，提高生产力，减少交货期和成木是影响物料搬 运设备选择的币:耍因素。在这项研究中，决策支持系统(fumahes:模糊多属性物料搬

2、运设备 选择)考虑这些因索对物料搬运设备的选择。fumahes由个数据库，个基于规则的系统 和多屈性决策模块构成。这个数据库包括详细的关丁设备类型和它们屈性的详细信息。基于 规则的系统模块提供的规则，这是决定利用推理引擎最适当的材料处理设备类型。最终,最后 决定由最合适的设备中选择same type使用信息axiomof公理化设计原则。选择评估是由 主要的完整和不完整的信息。本文还引入了模糊信息公理方法和它在选样材料处理设备在真 实情况中的应用。关键词:物料搬运设备;专家系统;模糊集;信息公理1简介物料搬运设备的选择是一个重要的活动，在人工制造系统是一个重要的步骤。选择适当 的材料处理设备，可

3、以减少牝产交货期，提高物流的效率，提高设备利用率和提高牛产力。材 料处理在总成木中占30%75%,和授冇效的原材料处理町以主要负责工厂的运营成木减少 1530%(sule, 1994)o因此,确左合适的材料处理系统是非常重要的对于降低成木和增加利 润。各种各样的设备是可用的今天，各有不同的特点和区分別人的成本,确定适当的设备的设 计制造系统是一个非常复杂的决定。文学领域，在解决这个复杂的问题方面有不同的研究。智能计算机系统已经改进了，例 如，安装了专家系统和决策支持系统等物料搬运设备的选择。专家最成功的应用程序是 semh:物料搬运设备的选择。semh搜索知识库推荐机械化程度和物料搬运设备的类

4、型，根 据一些搬运特点，如类型、重邀、尺寸等。(一、uppal &格林,2004)o阿吉,乔杜里1987年开 发了一个原型专家系统，考虑17种设备属性和47个设备工业卡车选型。费舍尔、法们和 凯运川数学介绍:物料搬运设备选型，以及专家系统的物料搬运设备的选择，采jijt 16个川 能的选样。数学包括172规则考虑路径，物料流体积，单位人小和部门之间的距离作为参数。 斯瓦米纳坦,马特森和梅利.钱普(1992)对此产生了兴奋：专家顾问近距离的运输设备处理了 35种设备类型和28个材料的属性和方法。楚,egbelu和吴(1995)提供了-个计算机辅助材料处理设备选择系统在制定决策过程屮 的经

5、济分析。帕克在1996年开发了 icmese:智能咨询系统物料搬运设备的选择，包括50 种设备类型和29个属性，即移动属性、材料特性、操作要求和区域限制。金姆运用电光调制 器在1997年介绍了 mahses:材料处理选择专家系统。它包括两个模块，第一个处理电了组 装材料处理方案的选择。chan. ip和lau在2001年开发了一个智能材料处理设备选择系 统称为mhesa:物料搬运装备选择顾问。在这项研究屮，一个专家系统结合层次分析法 （ahp）o丰塞卡.奥跑和格林在2004年已经开发了一个基于计算机的原型系统來从76年的 输送机类型列农中选择合适的输送机解决方案。系统排名输送机类型基于他们的适

6、用性成绩, 通过加权计算评价方法和预期的价值标准。现有的物料搬运设备的选择专家系统有儿个局限 性。人多数这些系统在选择最合适的设备时，不考虑所有的技术，战略和经济标准。这些系 统也不能评估这些情况下替代品完整和不完整的信息。，包括一个以上的测量性能的评估过 程方法被称为多属性或多目标决策方法。这些方法的优点是，他们可以占金融和非金融的影 响。在这些方法中，最受欢迎的评分模型（纳尔逊,1986）、层次分析法，分析网络p（anp）咯瑟 拉曼,实用新型,topsis优选（邓、叶&威利斯,2000）和最为方法（波尔范德。欧，加恩 特根& 1998）0公理化设计原则包括信息公理也提供了一

7、个机会多属性评价（书钉,2001）。生成一个 新的模型基于这个公理支持决策者在物料搬运设备的选择过程。为了避免之前的缺陷的方法, 基于广告的方法使决策者一起评佔的定性和定量标准。许多广告应用程序在设计产品、系统、组织和软件也在过去十年屮的文学中出现。suh 与1990年开创了广告理论和原则。金、suh、金在1991年软件设计实现了广告的原则。 广告原则也被用于设计的质量系统和通用系统设计。suh,科克伦和保罗在1998年提供了一 个制造系统设计使用的广告原则。广告原则也一个基于知识的决策支持系统使用独立公理的 广告是为了提高电池性能被应用于设计柔性制造系统（巴比克,1999年）。陈某，陈某和林

8、某 （2ooi）!ii r-个基于知识的决策支持系统，其使用独立定理的广告是为了提高电池性能。 库拉克，都木搜古鲁，和提斯克斯在2005年提供了一个路线图，使设计师能将传统生产系统从 工艺布局蜂窝布局，根据广告的原则。库拉克和卡拉曼在2005年应用多属性的广告和ahp 方法，使具在确定标准如成本，时间，损害，损失，灵活性和文档能力方面选择一个合适的 运输公司库拉克和咯瑟拉曼在2005年也提供了比较先进的制造系统使用第二公理。这些 研究已经令人信服地证明广告的适用性和福利解决工业问题。本文选择的决策支持系统 （fumahes）介绍了物料搬运设备满足设计需求和应用过程显示使用一个真正的应用程序 屮

9、。在第二部分,介绍了 fumahes的系统结构。在第三节，广告原则包括清晰和模糊信息公 理是多属性决策了模块。物料搬运设备选择的一个应用程序进程是第四节所示。最示，总结 了系统的结果，并提出了未来该领域研究建议。哋址:fachgebiet 温度管理、高校科技”t148 年柏林、wil-b-1-1 wilmersdorfer 10585 柏林，徳 国。电话:c49 30 31424879,传真:c49 30 31421672。电子邮件址:.tr(o .kulak).tr(o .kulak)。0957 -4174/$ 见前页q 200

10、5爱思唯尔冇限公司保留所冇权利。doi:10.1016 / j.eswa.2005.04.0042 fumahes的系统结构音家系统程序中，对于问题的领域知识体现的某一组模块，称为规则、框架，对象或脚木, 并存储在一个存储库称为知识库。fumahes的开发是为了简化在选择最合适的材料处理 系统过程中的步骤，由以下模块组成（见图1）o2.1.模块简介fumahes由物料搬运设备信息模块(im),公理化设计原则wimjm和专家系统。在上ifli 提供关于这个系统的用户指南模块。22用于材料处理设备的数据库在文学领域、关于物料搬运设备主要分为工业卡车组、输送机、自动引导车辆、起重机、 工业机器人和存

11、储/检索系统(1994)0这个模块的例了包括40个移动设备类型和六个存储设 备类型的性能标准(表1).29(3006) 310 - 319 (a.kulak /专家雯竽与祸7黑吗结a葩 1. fuhahes 配,停止,$屈性决定模快(表 1)。2.3制造系统需求的数据库这个模块包括从文学领域中的设备來源属性的相关数据。数据准确、可靠地选择设备的 生产系统。表物料搬运设备类型1工业卡车手推乍，层平板卡车，手叉车，电动手推车，动力驱动平台卡车、叉车，狭窄 走道卡车，材料，拖拉机、挂车列车,鼓卡车，鼓机2输送机皮带输送机、滚筒输送机、滑杷、输送机、板条输送机，螺旋输送机, 链板输送机、链板输送机，小

12、车输送机、轮输送机牵引输送机，斗式输送 机，大车轨道输送机、气动管输送，架空单轨输送机。3.自动引导车辆针对手动加载/卸载agv,低压取值区间扬程取值区间，拖着无人搬运 车，馄甲板取值区间，静止的甲板取值区间,甲板取值区间4起重机塔式起重机、塔式起重机、门式起重机，悬臂起重机.5存储/检索系统单位荷载as / rs,人t操作板as/rs货架存储系统，托盘货架系统丿夬地板袜。6气动机器人机器人，电动机器人，液压机器人，机械化的机械于2.4知识库fumahes在知识库屮包括142条规则，和100%信心的因素。这些规则从制造系统专 家和物料搬运设备的文献中获得。参数数量使用序言语言，以便fumahe

13、s系统不会受到严 重影响的变化方法或知识库的变化。推理机制也可以轻松地更新。知识库屮规则的-些例了, 它们是和假设的结构一致的，现介绍如下。规则27功能类型有机型的移动和地板可利用的空间区域和固定的轨道移动。表2制造系统的设备加性原料：材料类型:个体单位，托盘单元，宽松，散装，包装、杆控等。材料:重量轻、屮、 重。底面:平坦,器壁。材料性质:脆弱,坚固。材料大小:小，中，大。年度要求的 材料:小于，等于或以上工序：操作功能:移动、存储/检索。操作控制:控制，无法控制。口动化:必需的，不是 必需的。运输方式:携带，拖。传输频率（每班）:小于，等于或以上。存储/检索 顺序:fifo,费罗。运输：移

14、动类型:交通、运输、装卸。存储/检索。方向：卜降,水平、垂直。水平:上面 的地板上，地板上。区域和路径:固定、可变。距离:小于，等于或以上。高度: 小于，等于或以上区域约束：占地面积:可用，不可用。通道宽度:小于，等于或以上。桁架高度:小于，等于 或以上。架深:单、双于预定的大小:预定义的值。地板的町川空间和最合适的机型运输移动。规则68: 如果移动机世运输和个人打包机型和指导横向移动和操作无法控制的和表血不平的， 那么最合适的输送机机轮类型的输送机。规则69:如果运输机型移动和个人打包机型移动和横向方向移动和可控操作和不是illi面的底操 作。材料的重量小于100或等于100公斤，那么最合适

15、的输送机传送带机型输送机。2.5推理引擎交互少推理机制在知识库和数据基础上工作,搜索所有材料处理设备和确定最合适的一 个。同时，候选设备类型将会被评估的多标准决策模块确定。2.6 多属性决策模块最终决定是由最合适的设备使用多属性相同类型的选择z决策模块。该模块利用有限 公司美信广告公理原则。选择评估是在完整和不完整信息的情况下进行的。完整信息的清 晰信息公理方法和不完整的信息的模糊信息公理方法也被使用。3 公理设计原理在公理化设计中，最重要的概念是设计公理的存在。第一个设计公理被称为独立公理和 第二公理被称为信息公理。对他们的陈述如下(1990):公理1保持功能需求的独立性公理2使信息含量最简

16、化内容独立公理的功能需求的独立性(frs)必须始终保持，在frs被定义为最小的一组独 立需求特征设计冃标(2001 )o在现实世界中，丄程师往往解决复杂问题分解成子问题，尝试荷 兰国际集团来维持这些较小的独立的解决方案问题。这盂要提供一个冇效的方法复杂问题的 分解和指南独立的问题和解决方案z间的映射。31清晰信息公理信息公理，那些设计满足独立公理设计的最小的信息内容是最好的设1+(2001 )o信息是 由其信息内容被定义的,li,在其最简单的形式相关的概率满足给定的frso li决定的最高成功 儿率的设计是最好的。圆周率是实现功能的可能性在哪里要求经济报道和h志或者是对数基 础2(比特)的单位

17、。2 8 6 2o8 6 4 2 0 o o o ofig. 2. design ninge. system range, comnum range and probability density function (pdf) of a fr.这个定义的解释模仿shannon的定义，尽管有操作上的差异。因为有很多皇家学会总 信息内容是所有这些概率的总和。如果我的目的不确定，系统就不会工作。当所有的可能性 为一，信息内容为零，反之，所需的信息是无限的，当一个或多个概率等于冬(1995)。在任何设 计情况卜，成功的概率是由设计师所希望达到的公差(即设计范围)和系统能够提供(即系统范 围)。如图2所

18、designer-specified之间的重替的设计范围和系统范围的系统能力范围的地 区存在可接受的解决方案。因此，在统一的概率分布函数的情况下pi可能写成pi =common rangesystem range因此,信息内容等于system rangecommon rangei=fri在设计范围内可以表示出来，如果fri是一个连续随机变量，如3 pjfrjdfr, dr*附(fri)是系统pdffri.eqo (4)给出了在整个设计范围内，成功操作通过pdf系统的 可能性(设计范围的下限,dr1设计范围的上限,dru)在图3,常见的面积范围(acr)等于成功的 概率 pi(suh.2oo1)

19、0.4common rangesystem rangefig. 3. design range, system rane common iunge and pdf of a fr.a 七 stiep al=qeqodfig. 4. the numerical approxinulion system for inungibk factorsfig. 6. the common area of system and dexipi mm;es.().kijak / expert systems wfh applications 29 (200、) 3iu-j193.2模糊信息公理前血提到的传统信息

20、公理方法可用于在确定情况下决策问题的解决方案。信息不完整时 不能使用这种方法，因为由传统数字变量定义的决定表达不清晰。由于这个原因，库拉克和卡 瑟尔曼.发明了多属性模糊信息公理。与此同时，一个包括清晰和模糊标准集成的的问题可以 用这种方法解决。与其他多属性方法相比这功能是一个重要的优势。下而将介绍这种方法。在信息不完整吋表达的数据可以表示为模糊数据。模糊数据就语言而言包括模糊集、模 糊数。如果他们是学术性语言，则他们第一次被转换成模糊数。然后这些数字（或模糊集）变成 指定的分数。下面近似系统的数值捉出了系统的转换语言方面相应的模糊数。系统转换包含 五个转换尺度（图4和图5）在模糊的情况下，我们

21、冇不完整的信息系统和设计范围。系统和设计范围在一定标准下 将表示使用的数量、“围绕一个数量”或“两个数字z间”三角形或梯形模糊数可以表示这 些类型的表达式。我们现在有一个关于三角形或梯形模糊数（tfn的）成员函数，而我们有一 个清晰地概率密度函数。所以,相同的区域是三角形或梯形模糊数相交的区域。设计范围和 系统范围的相同区域是图6所示。因此,信息内容为：i=log2 （tfn的系统设计/相同区域）4. fumahes的应用4.1.确定最合适的设备类型观察到当前的人工物料搬运系统不提供简单和连续物料流纺织品制造系统。因此，过度 添加时间和增加产量交货期是无价值的。为了减少这些交货期，材料必须有效

22、地从一个部门 使用到另一个的处理。决策者开始一个重要的项目去整合一个有效的物料搬运设备制造系统。用户在搜索路径 在知识库后输入所碍的数据设备属性后，这些数据包含的属性与运动，材料，操作和区域约束 有关。图7显示了一个直观的用户界面。fumahes然示匹配特定的知识属性的值由用户和建议普通链条输送机输入，替代方案 是最合适的设备类型（参见图8）0表3说明了建成fumahes六个设备类别重要标准。4.2选择最合适的输送机在本节中,决策者在相同类型的设备和多属性决策模块中做合适的选择。 421准备清晰的信息公理表一* * * * *移动/移动类型菜单* * * * *1运输运动在一个固定区域的变量路

23、径或一个口 j变区域的变量路径2传送在特定点之间的一个固定的路径运动3装卸起重在一个小的定位固定区域装在和转移4存储/检索存储和检索存储区域的负荷。输入一个移动类型和返回数量：2表二设备类型推荐菜单fumahes建议普通链板输送机以满足制造系统需求。替代方案和标准被选择过程将在 下面给出替代选 择标准固定成本 每小时变屋成本 每小时输送机的 速度宽度n灵活性c11.5到20.4到0.458到122到150到1013到17c21.8到2.300.4到0.449到132到200到1015到19c31.75到2.250.43到0.457到113到300到2016到20c41.90到2.400.42到

24、0.466到103到250到1514到18这种方法是用于所有值都是清晰的。每个标准被决策者定义为为功能要求。提出的标准 选择过程分为成组和技术特点。集团包括每小时的固定成木和可变成本。该集团的技术特征 包括输送机速度，产品宽度，物品的重量和灵活性。最大输送机长度是排除由于这些标准的值 是相同的侮一个候选人。公司的设计范围标准，表达了功能性需求(fr)设计如下：frfc 每小时固定成本在1.5到2之间frvc 每小时变量成本在0.40到0.44 z间frs 传输机速度在8到10之间frw宽度在10到20 z间friw 重量在()到1()之间frf 灵活性在16到20之间选择输送机成本和技术性能由

25、专家对某些成绩评估标准如表4所示。数据如表4所示安 排包括最小和最人性能系统提供的值。计算表5中给出的信息内容为每个输送机使用设计和系统范i韦i以上和eq。(3)0 输送机和最低的信息内容是根据表5中给出的结果选择。不幸的是，正如c1和c2的信息内 容输送机接近对方,适当的输送机决定对于决策者是困难的。表三评估标准fumahes物料搬运设备设备型号标准工业卡车固定和可变成本，负载能力，驱动速度，转弯半径、宽度、提升高度、 安全性和人体工程学输送机速度，物品重最，产品宽度，马克斯输送机长度，灵活性，固定和可变 成本无人搬运不固定和可变成本、速度、负载能力,位置的准确性，转弯半径、灵活 性、适应性

26、起重机提升高度、负载能力、速度、安全性和人体工程学、固定和可变 成木存储/检索 机器人存储/检索速度、容量、固定成木位置精度、口由度、负载能力，速度、可重复性、灵活性、安全 性和人体工程学，固定和可变成本表四系统范围的数据输送成本和技术特点固定成本变量成本输送机的宽度重量灵活性每小时每小时速度c11.5到20.4到0.458到122到150到1013到17c21.8到2.300.4到0.449到132到200到1015到19c31.75到2.250.43到0.457到113到300到2016到20c41.90到2.400.42到0.466到103到250到1514到18表五选择信息内容ifci

27、vcisiwiiwif总和c10.0000.3221.0001.3790.0002.0004.701c21.5850.0002.0000.8480.0000.4154.848c31.0001.0001.0001.4331.0000.0005.433c42.3222.0001.0001.1380.5851.0008.045表六wit固定成本变量成木输送机的速度宽度灵活性cl低低8-122-15()-1()很好c2中低9-132-200-10完美c3中中7-113-300-20完美c4高中6-103-250-15很好4.2.2综合信息公理方法所有的选择问题的标准，其每一个吋间不是完全清晰或完全模糊

28、的。为了解决这些类型 的问题，综合信息公理方法能够解决清晰和模糊值模型，这在评价过程中可以使川(kulak & kahraman,2005 a,b),这种方法具有其他多准则捉供的评价方法不具有的一些优势决策。材 料处理的选择问题在这项研究中，同定和可变成木不能定义容易使用的值的灵活性的技术也 是一个特点语言变虽。因此，综合信息公理方法可以适用这个问题。公司的设计范围的标准 如下：frfc每小时固定成本较低frvc每小时变量成本较低frs传输机速度在8到1()之间frw 宽度在10到20 z间friw 重量在0到10 z间frf 灵活性很好根据在表6中显示，这种系统和专家系统生产系统范围

29、内的数据和使用成本的语言表达灵活性是一致的。9-11显示会员函数语言表达式的固定成本，分别町变成本利灵活性。例如 在图11中，决策者主观评佔替代的语言如果这两个术语“贫穷”标准的评分（0,0,6）超过20; 以“公平”得分超过20（4、7、10）; “好”的得分（8、11、14）超过20, “非常好”的得分（12、 15、18）超过20; “优秀”的得分超过20（16、20、20）。fig. 10. ttns far tangible factors （variable ousts）.输送机信息内容用方程式计算。（3）和係统范围在表6,还有设计范围，信息内容的 结果见表7。输送机用最小的信息内

30、容来满足最合适的替代与设计师的需求,c2被选中。如 表7所示，信息内容c2和c1的区别输送机是显著的。自从系统和设计范用为固定成木并不 重叠后，c4被消除了。在这些方法小，所有的标准被认为上是同等重要的。不平等的情况下 可以考虑使用由库拉克和咯瑟拉曼研究的信息内容方程。5.结论一个决策支持系统fumahes,在搬运设备的选择过程考虑了技术和经济标准,并在纸 上呈现出來。fumahes 一个专家集成开发的系统和多属性决策模块。基于规则的系统模块 提供规则,利用推理引粲确定最合适的物料搬运设备类型。最终,最后决定是在设备中选择相 同的公理化设计的类型使用信息公理的原则。清晰地多属性决策（madm）

31、方法必须由清晰地数字表示的方法，有效地聚合性能的分 数。模糊madm方法难以判的首选替代品，因为所冇聚合分数模糊数据。一个多属性综合信 息公理的方法包括清晰和模糊标准提出的多属性决策模块。表七选择信息内容ifcivcisiwiiwif总和c10.00()0.00()1.0001.3790.00()3.3915.770c22.000().()(x)2.(x)00.848().()()()().()()()4.848c32.0002.0001.0001.4331.0000.0007.433c4infinite2.0001.0001.1380.5853.391infinitefumahes冇可以成为

32、一个在业内冇川的设计工具制造系统的能力和潜力。作为一个未 來的研究方向，町以仿真工具集成到代表顾问系统评估设备选择的过程中。希望感谢伊色桑 偏向耶尔马兹，感谢为他捉供有用的评论和对修改论文的帮助。参考文献babic,b(1999)公理化设计的柔性制造系统国际期刊的生产研究37(5),1159- 1173 buyukozkan,g、ertay t> kahraman c .(2004)确定重要性权重的设计耍求使用模糊分析网络 质量的方法 国际智能系统学报,19,443-461。chan ftsip,r - wl。& lau,h(200l)专家系统的集成与层次分析法的设计材料处理设 备选择系统材料加工技术杂志116年,137 - 145陈,s . j陈,1 . c、林& 1 .(2001)以知识为基础的支持制造细胞的仿真分析 计算机在工业 33-49 o楚,h k,egbelu,p .j、吴& c . t .(1995)顾问:computeraided物料搬运设备选择系统 国际期 刊的生产研究,33(12),33113329de boer l范徳欧,l jan telgen &a