【正文】 的訓(xùn)練等 一系列問(wèn)題 ， 在 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱 相關(guān)函數(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)各種能耗預(yù)測(cè)的方法函數(shù) [18]。學(xué)習(xí)或者說(shuō)訓(xùn)練的過(guò)程是網(wǎng)絡(luò)全局誤差趨向最小值的過(guò)程。 調(diào)整量與輸入值的大小成正比，這里由于輸入值越大，在這次學(xué)習(xí)過(guò)程中就顯活躍，所以與其相連的權(quán)值的調(diào)整幅度就越大。f 對(duì)輸出層函數(shù)的導(dǎo)數(shù) 中間層各單元的校正誤差： )()( 39。 輸出值： jb = )( jj f () 式中 jf ()稱為激勵(lì)函數(shù)或作用函數(shù) ， 一般采用 sigmoid 函數(shù)： )e xp (1 1)( jjjj ne tne tfb ???? () 隱含層可以為一層或多層，但是隨著隱含層的增多，網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度也隨之增加，學(xué)習(xí)速度減慢 ， 另外網(wǎng)絡(luò)的推導(dǎo)能力也有可能下降，既所謂的 ”overfitting”現(xiàn)象 ， 網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)數(shù)目的選取是 BP 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法有待解決的一個(gè)問(wèn)題。如果不能在輸出層得到期望的輸出，則轉(zhuǎn)入反向傳播，運(yùn)用鏈導(dǎo)數(shù)法則將連接權(quán)關(guān)于誤差函數(shù)的導(dǎo)數(shù)沿原來(lái)的連接通路返回，通過(guò)修改各層的權(quán)值使得誤差函數(shù)減小。正向傳播時(shí)，輸入樣本從輸入層傳入，經(jīng)各隱含層逐層處理后，傳向輸出層。煤 氣 單 耗煤 氣 單 耗1 ( 2)xt ?1 ( 3 )?。 圖 為 單能耗 預(yù)測(cè) 模型， 以煤氣預(yù)測(cè)為例，當(dāng)選擇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層個(gè)數(shù) n 時(shí)，則以 1 1 1( 1 ) , ( 2) , , ( )x t x t x t n? ? ?為 預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)輸入， 1()xt為待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。但是由于 很多 成本預(yù)測(cè)是一種多因素、不確定性、非線性問(wèn)題，成本構(gòu)成的因素之間互相影響， 存在耦合現(xiàn)象，上述方法沒(méi)東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 23 有考慮成本構(gòu)成因 素之間的耦合，因此預(yù)測(cè)精度低。 物料消耗預(yù)測(cè)和 其它費(fèi)用的預(yù)測(cè) 以及能耗價(jià)格的變化 不在本文討論范圍。 能耗成本目標(biāo)模擬 ，是成本計(jì)劃的重要部分，本文根據(jù)影響各個(gè)能耗的工藝指標(biāo)的不同，采用不同的方法進(jìn)行目標(biāo)模擬， 電消耗模擬模型為多元線性回歸模型，煤氣和水消耗模型 采用的是 案例推理模型。 預(yù)測(cè)結(jié)果比較： 對(duì)于不同的能源，它的 兩種預(yù)測(cè)結(jié)果和成本能耗目標(biāo)模擬值進(jìn)行最終的比較， 進(jìn)行分析， 給出 與 以往歷史數(shù)據(jù)的對(duì)比曲線。其中主要討論 BP 網(wǎng)絡(luò)的模型結(jié)構(gòu)的建立，討論 傳遞函數(shù)、訓(xùn)練函數(shù)、和學(xué)習(xí)函數(shù)的設(shè)置等，為產(chǎn)品成本計(jì)劃制定提供科學(xué)依據(jù)。 選礦生產(chǎn)能耗成本預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的 流程如圖 所示，具體步驟如下： ① 用戶在用戶界面中選擇成本目標(biāo)模擬還是進(jìn)行能耗預(yù)測(cè)，當(dāng)選擇成本目標(biāo)模擬時(shí)，轉(zhuǎn)入②；當(dāng)選擇能耗預(yù)測(cè)時(shí)，轉(zhuǎn)入③； ② 成本目標(biāo)模擬， 在此界面中選擇不同的能源采用給定的模擬方 法進(jìn)行建模，并得到最終 以旬為單位的模擬 結(jié)果 ，轉(zhuǎn)入④ ； ③ 能源消耗 預(yù)測(cè)， 在此界面中對(duì)不同的能耗分別給定兩種預(yù)測(cè)方法， 選取其中之一進(jìn)行建模 ，并得到最終 以日為單位的預(yù)測(cè) 結(jié)果 ，轉(zhuǎn)入④和 ⑥ ； ④ 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，對(duì)能耗模擬結(jié)果和預(yù)測(cè)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)，為預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)做準(zhǔn)備 ； ⑤ 預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)， 對(duì)能耗預(yù)測(cè)結(jié)果 采用 均方誤差 、平方和誤差 等 誤差 計(jì)算 方法進(jìn)行 預(yù)測(cè) 結(jié)果的 誤差 評(píng)價(jià)； ⑥ 綜合評(píng)價(jià)， 實(shí)際數(shù)據(jù)、 成本目標(biāo)模擬得到的旬能耗目標(biāo) 值 和能耗預(yù)測(cè)得到的日單耗 值 進(jìn)行 對(duì)比 評(píng)價(jià) ； ⑦ 將評(píng)價(jià)結(jié)果返回到用戶界面，為下一步的成本目標(biāo)模擬和能源預(yù)測(cè)提供借鑒。 (3) 對(duì)能源單耗進(jìn)行預(yù)測(cè) 仿真 ， 并給出預(yù)測(cè)仿真結(jié)果 。 在 準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)能耗的基礎(chǔ)上， 掌握能耗變化趨勢(shì) 從而 合理地組織生產(chǎn)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程成本進(jìn)行超前控制 起到了 非常 重要 的 意義 。 能耗成本預(yù)測(cè)的困難 性 ： 對(duì)于選礦生產(chǎn)的 能耗成本預(yù)測(cè)， 由于影響 能耗 的因素多而復(fù)雜 ，且 具有很強(qiáng)的不確定性 ，因此 這些因素之間的 數(shù)學(xué)模型 很難 建立 。 能 源 月 簽 證 數(shù) 據(jù)計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)公 司 生 產(chǎn) 處能 源消 耗計(jì) 劃生 產(chǎn) 部綜 合 部作 業(yè) 區(qū)公 司 生 產(chǎn) 處作 業(yè) 長(zhǎng) 及 操 作 人 員 計(jì) 量 與 統(tǒng) 計(jì) 人 員選 礦 生 產(chǎn) 過(guò) 程駐 廠 財(cái) 務(wù)科責(zé) 任 指 標(biāo) 分 析 結(jié) 果能 耗量 差分 析結(jié) 果能 源 計(jì) 劃 價(jià) 格能 源 實(shí) 際 價(jià) 格能 源 消 耗 計(jì) 劃能 源 成 本 差 異 分 析 結(jié) 果圖 選礦廠能耗成本控制的業(yè)務(wù)流程 The energy cost control operation of Jiuquan Steel’s ore plant 現(xiàn)行能耗成本控制存在的問(wèn)題： 目前選礦廠的能耗成本控制管理結(jié)構(gòu)已經(jīng)建立，但沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)有效東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 17 的能耗成本監(jiān)控，數(shù)據(jù)未能直接來(lái)源于生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)，數(shù)據(jù)滯后；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理基 本上是采用計(jì)算機(jī)來(lái)代替手工做報(bào)表，甚至有些信息是通過(guò)電話進(jìn)行傳遞的，未實(shí)現(xiàn)管理信息化、集成化，能耗成本控制具體業(yè)務(wù)不能有機(jī)的融合。除此而外，還分析由于管理原因等造成的管理差異，匯同“ (甲、乙、丙、丁 )作業(yè)區(qū)責(zé)任指標(biāo)控制表”、“豎爐磁選區(qū)域指標(biāo)控制表”報(bào)送駐廠財(cái)務(wù)科，同時(shí)將 能耗 成本差異分析結(jié)果反饋給本單位廠長(zhǎng)、生產(chǎn)部、作業(yè)區(qū)等相關(guān)單位。 生產(chǎn)部： 根據(jù)年生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)計(jì)劃和月經(jīng)營(yíng)計(jì)劃分解出月能源消耗計(jì)劃；月底根據(jù)簽證數(shù)據(jù)，分析能耗同本月計(jì)劃單耗的量差，以及產(chǎn)生此量差的原因，并將分析結(jié)果報(bào)送綜合部標(biāo)準(zhǔn)成本控制負(fù)責(zé)人；接受作業(yè)區(qū)、區(qū)域東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 16 作業(yè)區(qū)上報(bào)的責(zé)任指標(biāo)控制表，并在區(qū)域責(zé)任人分析差異原因的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析，并將分析結(jié)果以報(bào)表形式送交綜合部。廢 石 燒 損塊 礦 粉 礦鐵 精 礦 尾 礦精 礦環(huán) 水圖 選礦廠原料 、能源動(dòng)力成本控制點(diǎn)及物流圖 The cost control point of material、 energy for oredressing 能耗 成本控制業(yè)務(wù)流程 目前，選礦廠的能耗成本控制主要由生產(chǎn)部、綜合部、公司財(cái)務(wù)處駐廠財(cái)務(wù)科、作業(yè)區(qū)負(fù)責(zé)。 圖 介紹了選礦廠原料、能源動(dòng)力成本控制點(diǎn)及物流情況圖 ，從中我們可以得到 能源動(dòng)力在選礦廠各生產(chǎn)作業(yè)區(qū)的分布特點(diǎn) ：焙燒作業(yè)主要東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 15 是煤氣 、電 ；磨礦、選別作業(yè)主要是電、新水。 原礦處理 原礦 粉礦 焙燒 過(guò)程 塊礦 廢石山 有用 礦石 磨礦過(guò)程 強(qiáng)磁選過(guò)程 脫水 過(guò)程 弱磁選 過(guò)程 精礦 精礦處理過(guò)程 尾礦處理過(guò)程 精礦 尾礦壩 精礦 尾礦 尾礦 尾礦 廢石 精礦 尾礦壩 精礦 精礦庫(kù) 煉鐵廠 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 14 圖 選礦 能耗 成本控制流程 The cost control process of energy consumptionfor oredressing 選礦成本控制是由成本管理控制部門對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的物料、能源等消耗、各部門分擔(dān)的制造費(fèi)用實(shí)際發(fā)生值進(jìn)行成本核算，核算出原料、能源 成本、制造費(fèi)用及精礦產(chǎn)品成本，并與相應(yīng)的計(jì)劃進(jìn)行比較，并結(jié)合企業(yè)重要的生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值、設(shè)備運(yùn)行狀況等對(duì)比較結(jié)果進(jìn)行分析，分析出的消耗差異原因下發(fā)到生產(chǎn)作業(yè)區(qū)負(fù)責(zé)人員手中，由他們針對(duì)原因?qū)τ绊懗杀镜墓に囍笜?biāo)進(jìn)行調(diào)整或采取相應(yīng)的措施。尾礦經(jīng)過(guò)尾礦作業(yè)區(qū)的脫水處理后，送到尾礦壩堆存。 其 具體 流程 描述 如下： 由原料供應(yīng)處運(yùn)來(lái)的礦石原料經(jīng)過(guò)原料工序篩分后，篩分出粉礦和粒礦及塊礦。 (4) 針對(duì) 選礦 生產(chǎn) 能耗預(yù)測(cè)的必要性和能耗預(yù)測(cè)模型建立的復(fù)雜性和困難性， 提出了選礦 生產(chǎn)能耗成本預(yù)測(cè) 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 的 系統(tǒng) 架構(gòu) 。 基于此， 設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了 選礦生產(chǎn)能耗成本預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 。設(shè) nxxx , 21 ? 為影響多指標(biāo)的因素并集，則多指標(biāo)模型可如下表示： ),(? 21 nii xxxfy ?? )(? xfy? 是難以用精確數(shù)學(xué)模型描述的非線性方程，采用上述方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，該模型既可以預(yù)測(cè)產(chǎn)品成本（如預(yù)測(cè) y ），也可以預(yù)測(cè)構(gòu)成產(chǎn)品成本的某項(xiàng)指標(biāo)的指標(biāo)成本 (如預(yù)測(cè) iy )。預(yù)測(cè)指標(biāo)成本與預(yù)測(cè)產(chǎn)品成本類似，也有歷史值預(yù)測(cè)模型和影響因素預(yù)測(cè)模型兩種。在考慮影響產(chǎn)品成本的因素時(shí)，應(yīng)該注意因素的概括性和動(dòng)態(tài)性，力求全面、客觀的反映影響產(chǎn)品成本的主要因素。 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于其良好的非線性逼近能力 ， 具有較高的預(yù)測(cè)精度 ，在成本預(yù)測(cè)中也有應(yīng)用。 根據(jù)最小二乘法 ， 參數(shù)向量 a， b 值的解為 ? ? KTT YBBBbaa 1?? ???????? ? ?? ?? ? 1)1()(211)2()3(211)1()2(21)1()1()1()1()1()1(????????KXKXXXXXB? ???????????????)()3()2()0()0()0(KXXXYK ? 根據(jù)以上算式求出 a， b， 帶入微分方程中，得到灰色預(yù)測(cè)模型為 abeabXKX aK ??????? ??? ?)1()1( )0()1( 由于灰色理論建立的不是原始數(shù)據(jù)模型，而是生成數(shù)據(jù)模型，因此灰色理論的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)不是直接從模型中生成的數(shù)據(jù)，而是還原后的數(shù)據(jù)，即 )()1()1( )1()1()0( KXKXKX ??? ???? 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 10 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)成本預(yù)測(cè)方法 [11][12][13][14] 線性回歸、指數(shù)平滑、加權(quán)平均等方法有一個(gè)共同的缺點(diǎn)就是必須寫出常規(guī)的成本預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型或 必須人為地確定一些參數(shù)。 臨近預(yù)測(cè)時(shí)間的加權(quán)值取值較大。平滑常數(shù) ? 的選擇方法在許多文獻(xiàn)中都有介紹，這里不再加以論述。 設(shè)： KYYYY , 321 ? 為按時(shí)間排序的一些成本歷史值， ? 為平滑 (加權(quán) )系數(shù)。 4)根據(jù) 原始成本數(shù)據(jù)，建立回歸方程。 逐步回歸 1)列出影響預(yù)報(bào)量 y 的各個(gè)因素 mxxx , 21 ? ，取得 n 次觀測(cè)數(shù)據(jù) ( imiii xxxy , 21 ? )， ( ni ,2,1 ?? )， 將所得數(shù)據(jù)中心化。其中 )(?ty 為預(yù)測(cè)成本， )(tx 是計(jì)劃產(chǎn)量， ba, 為回歸系數(shù)。因此，對(duì)成本 的動(dòng)態(tài)跟蹤和準(zhǔn)確預(yù)測(cè)已經(jīng)成為企業(yè)成本控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 在以往生產(chǎn)成本管理的過(guò)程中，這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和積累是比較完善的 ，他們都是連續(xù)的數(shù)量，而且有統(tǒng)一的單位，使用和比較起來(lái)都比較方便。 制造費(fèi)用 ：直接材料和直接人工之外的所有產(chǎn)品成本歸入稱為制造費(fèi)用。 直接材料 ：是那些可追溯到生產(chǎn)的商品或服務(wù)的原材料。因此，從企業(yè)提供外部財(cái)務(wù)報(bào)告的角度講，產(chǎn)品成本和生產(chǎn)成本的概念等同 [2]。 本系統(tǒng) 采用混合編程的方法，使 Delphi、 Matlab 和 Oracle 協(xié)同工作 ，揚(yáng)長(zhǎng)避短， 大大提高軟件的開(kāi)發(fā)效率， 充分發(fā)揮 了 三 種軟件 各自 獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) 。 并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了選礦生產(chǎn)能耗成本預(yù) 測(cè) 實(shí)驗(yàn) 系統(tǒng)。 選礦廠是能耗大戶，能耗占生產(chǎn)總成本的 %，其中水、電、煤氣消耗占能源動(dòng)力費(fèi)用的 96%。本人授權(quán)東北大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索、交流。 碩 士 學(xué) 位 論 文 選礦生產(chǎn)能耗成本預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) 董 晟 二○○ 六 年二月 分類號(hào) ???????????????????? 密 級(jí) ?????????????????????? UDC ??????????????????? 學(xué) 位 論 文 選礦生產(chǎn) 能耗成本預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn) 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) 作 者 姓 名 董 晟 指導(dǎo)教師姓名 鄭秀萍 副教授 鄭秉霖 教授 柴天佑 院士 東北大學(xué)自動(dòng)化研究中心 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別 碩 士 學(xué) 科 類 別 工 學(xué) 學(xué)科專業(yè)名稱 控制理論與控制工程 論文提交日期 20xx年 2月 論文答辯日期 20xx年 2月 學(xué)位授予日期 答辯委員會(huì)主席