【正文】 量39。求A的一致性比率CRn= CIn / RI(n)。求A的特征向量WA和特征根LA [WA,LA] = eigen(A)。 具體設計①決策運算模塊設計1）：輸入判斷矩陣A,B1,B2,B3,B4,B5。輸出信息包括系統(tǒng)對用戶操作的提示，方案的評價決策結(jié)果等。人機交互模塊提供多種多樣的顯示和對話形式，如菜單，界面，提示語等供用戶輸入信息和輸出信息。③人機交互模塊 人機交互模塊包括兩部分：輸入模塊和輸出模塊。②系統(tǒng)維護模塊 該模塊是用于系統(tǒng)的擴充和完善，它為用戶提供了擴充和完善系統(tǒng)功能的有效途徑。 總體設計根據(jù)系統(tǒng)設計的總體目標，建立面向綠色制造的材料成型工藝的評價和決策系統(tǒng)，系統(tǒng)包括四個功能模塊，即總控模塊，系統(tǒng)維護模塊，人機交互模塊和AHP決策計算模塊（）。④經(jīng)濟可行性分析軟件開發(fā)所需要的軟硬件資源中，硬件平臺和操作系統(tǒng)已經(jīng)具備，開發(fā)工具MATLAB R2008a是從校內(nèi)論壇上下載的，因此整個項目的投入只有電費和網(wǎng)費兩項，可以忽略；而軟件一旦開發(fā)成功，如前所述，應當是具有極廣的市場前景的，具體的經(jīng)濟效益由于調(diào)研條件不具備無法估算，但可以肯定會遠遠高于項目投入。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完相同的事情簡捷得多。開發(fā)工具選擇了Mathworks的MATLAB R2008a，MATLAB是矩陣實驗室（Matrix Laboratory）的簡稱，和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學軟件。由于層次分析法求解問題的過程中要進行較多的數(shù)學計算，因此對計算機的處理器速度和內(nèi)存容量有較高要求。這里主要陳述一下選擇這套平臺的理由和它的優(yōu)勢所在。②可行性研究的前提（包含需求分析）由于目前制造行業(yè)面向綠色制造的多目標決策軟件幾乎沒有，這給工藝設計人員造成很大的不便，因此本軟件的開發(fā)成功將大大減輕工藝設計人員的工作負擔，將他們從繁瑣的工程計算中解放出來，提高生產(chǎn)效率。這種語言可移植性好、可拓展性極強，極適合本程序編制的要求[24][25]。MATLAB語言是基于最為流行的C＋＋語言基礎上的，因此語法特征與C＋＋語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學表達式的書寫格式。Matlab是一個高級的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c。 軟件開發(fā)的軟硬件條件編寫軟件的軟硬件配置如下：操作系統(tǒng)：Windows XP SP3處理器：Core Duo T2300 內(nèi)存：2GB DDRII 667開發(fā)工具：Mathworks的MATLAB R2008a 程序設計考慮到計算的效率問題還有程序的簡潔性，選用MathWorks公司的MATLAB R2008a進行決策軟件程序的設計。②可在計算機上實現(xiàn)運用多目標決策理論進行材料成型工藝評價和決策的全部過程，包括確定評價指標的重要度，方案的重要度排序，并輸出最終的評價和決策結(jié)果。若CR，則認為層次總排序的結(jié)果具有滿意一致性，否則需要重新修訂判斷矩陣。對于總排序的計算結(jié)果也需要進行一致性檢驗。綜合重要度的計算方法 Ai BjA1 A2 …… Ambja1 a2 …… amB1B2...Bnb11 b12 …… b1mb21 b22 …… b2m. . .. . .. . .bn1 bn2 …… bnm..綜合重要度計算公式表明，要計算某一層的綜合重要度，必須先知道其上一層的綜合重要度。其計算過程如下： 設A層有m個要素A1，A2，…，Ai，…，Am，它們關于上一層的綜合重要度分別為a1，a2，…，ai，…，am。若不滿足這一條件，則需要重新修訂判斷矩陣，直至獲得滿意的一致性。對于1～9階的判斷矩陣，RI值如表22所示。于是為檢驗判斷矩陣的一致性，建立了判斷矩陣A的一致性指標： （）當判斷矩陣具有完全一致性時，CI=0。4）計算判斷矩陣的最大特征根 （）④ 一致性檢驗 在一般評價問題中，判斷矩陣的值只是評價人的估計值，如果在估計時有誤差，則必然會導致判斷矩陣的特征值和最大特征根也有偏差。計算相對重要度的方法是先求出判斷矩陣的特征向量Wi，特征向量的各個分量就是各要素對Hs的相對重要度。 要素比較的判斷尺度 判斷結(jié)果aij對Hs而言，Ai和Aj同樣重要1對Hs而言，Ai比Aj略微重要一些3對Hs而言，Ai比Aj明顯重要5對Hs而言，Ai比Aj重要得多7對Hs而言，Ai比Aj極端重要9介于上述兩個相鄰判斷尺度的中間2，4，6，8③ 層次單排序 層次單排序的目的是通過計算相對重要度對本層次的各要素相對于上一層的某要素進行重要度排序。參與層次分析的人員應是對研究對象富有經(jīng)驗并有判斷能力的專家，他們應能對每一層次中各要素的相對重要性作出判斷。對于綠色制造總體決策問題，最底層就是決策向量及組成決策向量的決策變量。對于大多數(shù)制造系統(tǒng)總體決策問題，中間層的第一層就是各決策目標向量。最高層的下層是由實現(xiàn)目標必須考慮的準則和每個準則所包含的具體指標組成，稱為中間層。： 層次分析法決策步驟 面向綠色制造的材料成型工藝決策的AHP模型的建立和求解① 建立決策層次模型層次模型的最高層為決策總目標，是決策所要解決的問題。該方法以決策主體的定性分析和邏輯判斷為主要依據(jù)，建立判斷矩陣并通過一系列數(shù)學方法計算出各種侯選方案的重要度，從而選擇重要度最大的方案作為最優(yōu)方案。如何將這些定性分析和邏輯判斷進行量化，用數(shù)值計算結(jié)果為依據(jù)進行準確的決策呢？作者經(jīng)過對若干綠色制造總體決策案例的分析認為，層次分析法是解決這一問題的一種有效方法。具體內(nèi)容將在下一小節(jié)詳細介紹。Nk可用下式進行計算： （）根據(jù)各替代方案優(yōu)先度N的大小，即可對各替代方案進行優(yōu)先順序的排列，為綠色制造的總體決策提供有用的信息。根據(jù)模糊集理論的綜合評定概念，若已知以及權(quán)向量，則Ak的綜合評定向量可用模糊矩陣形式表示，即 （）模糊綜合評定向量Sk描述所有評價項目屬于ej評價尺度的加權(quán)和。由此可見，rij值大，說明對fi作出ej評價的可能性就大。因為有m個評價尺度，所以對第i個評價項目fi有一個相應的隸屬度向量Ri，i=1，2，…n。即使對同一個評價項目的評定，由于不同評價人員可以作出不同評定，所以評價結(jié)果只能用第fi評價項目作出第ej評價尺度的可能程度的大小來表示。評價項目集也可以是一個多級遞階結(jié)構(gòu)的集合；根據(jù)專家們的經(jīng)驗，或通過像層次分析法等方法，確定各評價項目的權(quán)重W，；按照已經(jīng)制定的評價尺度，對各評價項目進行評定。因此也是進行綠色制造決策分析的有效方法之一。該方法有解的前提是R0，R1，…，Rm1非空，同時R0，R1，…，Rm2都不能只有一個元素，否則就很難進行下去。設給出的重要性序列為f1（x），…，fm（x），下面介紹逐個求最優(yōu)化的序列最優(yōu)化。有時同時處理m個目標比較麻煩，故可采用分層法。如果將x1,x2,x3....xn，認為是某個歌手得分情況，但是這些打分的人的資格有高低，我們認為高的人應該在最后裁決中比較重要，低的人相對來說不太重要點，為了突出重點，數(shù)學上可以這樣處理 Score = p1*x1 + p2*x2 + p3*x3 + ... + pn*xn ()顯然這也可以叫一個評價函數(shù)，因為可以通過該函數(shù)可以來評價該歌手唱的好壞（高的自然就好，低的自然就壞）。 多目標決策流程多目標決策主要有以下幾種方法：① 化多為少法將多目標問題化成只有一個或二個目標的問題，然后用簡單的決策方法求解，最常用的是線性加權(quán)和法。這類具有多個目標的決策總是就是多目標決策。在社會經(jīng)濟系統(tǒng)的研究控制過程中我們所面臨的系統(tǒng)決策問題常常是多目標的，例如我們在研究生產(chǎn)過程的組織決策時，既要考慮生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)量最大，又要使產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)成本低等。多目標決策（Multiobjectives Decision）方法是從20世紀70年代中期發(fā)展起來的一種決策分析方法。下面就介紹用層次分析法來對待求解問題進行決策分析。[23][26][27]其中，層次分析法對于方案多于 3 個的決策問題，需要通過一致性檢驗，以保證合理性。對于某一工藝規(guī)劃決策問題 X=[x1,x2,…xn]T求 X=[x1*,x2*,…xn*]T滿足約束條件：gu(X)≤0(u =1,2, …,k)hv(X)= 0(v=1,2, …,pn)使得：F(X)=Optimum [?r（X）；?e（X）；?t（X）；?q（X）；?c（X）]=[ ?r（X*）；?e（X*）；?t（X*）；?q（X*）；?c（X*）] X∈Rn其中：X*——最優(yōu)工藝方案或最優(yōu)工藝參數(shù) gu(X)——不等式約束 hv(X) ——等式約束 面向綠色制造的材料成形工藝決策模型的求解面向綠色制造的材料成形方案工藝規(guī)劃決策問題是一個多目標的、定性與定量相結(jié)合的復雜問題，因而其決策模型的求解問題十分復雜，一般情況下很難用通常的數(shù)學優(yōu)化方法求解。以上方法可以用一般性的優(yōu)化描述如下：Optimum [?r（X）；?e（X）； ?t（X）；?q（X）；?c（X）]=[min ?r（X）；min ?e（X）；min ?t（X）；max ?q（X）；min ?c（X）] ()即資源消耗越少越好、環(huán)境影響越小越好、加工時間約短越好、加工質(zhì)量越好越好、生產(chǎn)成本越少越好。 環(huán)境影響目標函數(shù)：E＝?e（X）；生產(chǎn)時間目標函數(shù)：T＝?t（X）；質(zhì)量目標函數(shù)：Q= ?q（X）； 成本目標函數(shù)：C＝?c（X）。② 面向綠色制造的材料成形工藝規(guī)劃決策問題的目標函數(shù)及優(yōu)化描述對于每個決策問題，其決策目標包括資源消耗R,環(huán)境影響E，生產(chǎn)時間T，質(zhì)量Q，成本C。 面向綠色制造的工藝規(guī)劃決策目標體系 面向綠色制造的材料成型工藝決策的通用模型的建立① 面向綠色制造的材料成形工藝規(guī)劃決策問題變量描述[11][12][15] 在工藝規(guī)劃決策實際問題中，往往是從若干可行方案中選出最優(yōu)或相對較優(yōu)的工藝方案。面向綠色制造的材料成形工藝規(guī)劃綜合考慮上述 5大類決策目標：加工時間 T、加工質(zhì)量 Q、加工成本 C、資源消耗 R 和環(huán)境影響 E。以上五個決策目標根據(jù)各具體的工藝規(guī)劃問題又可以進一步的具體化，而且量化方法也會有所不同，需要結(jié)合具體問題具體分析[19][20][21][22]。⑤環(huán)境影響，E包括環(huán)境排放物對生態(tài)環(huán)境的影響、車間工作環(huán)境的影響、職業(yè)健康與安全方面的危害等等。④資源消耗，R包括工藝過程中消耗的能量、工件材料、輔助物料（刀具、切削液等）等等。③成本，C主要是指產(chǎn)品工藝成本（刀具、輔助物料等）、工藝管理成本、設備折舊成本等等。②質(zhì)量，Q工藝規(guī)劃的質(zhì)量主要考慮產(chǎn)品加工質(zhì)量，如尺寸精度、表面粗糙度、位置精度等等。面向綠色制造的工藝規(guī)劃決策目標體系與綠色制造決策目標類似，但又有著自身的內(nèi)涵，可以認為是綠色制造決策目標在工藝過程中的具體體現(xiàn)，簡述如下：①時間，T面向綠色制造的工藝規(guī)劃的時間目標，不僅僅是指工藝規(guī)劃過程的高效率，更強調(diào)由工藝規(guī)劃對零件或產(chǎn)品工藝過程時間因素的影響，如機械加工中的切削時間、輔助時間、準終時間以及車間中的生產(chǎn)任務調(diào)度時間等。由于職業(yè)健康與安全危害主要由環(huán)境排放物導致，因此將其納入環(huán)境影響一并考慮。毫無疑問，這項研究是有極大的學術(shù)價值和市場價值的，一旦開展起來，必將替代目前傳統(tǒng)的材料成型工藝方案的優(yōu)化選擇方法，從而大大提高材料成型工藝方案的評價與決策效率，最終達到提高企業(yè)的生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本的目的。多目標評價和決策從提出到現(xiàn)在也有將近40個年頭了，特別是近些年在工業(yè)企業(yè)管理等領域得到了較為廣泛的應用，研究成果較多。當前，關于綠色制造的研究雖然不能說很完備，但也比較深入了。本課題研究的目的就是要建立一個綠色制造工藝方案的多目標評價和決策體系，以求得多個綠色工藝方案的相對最優(yōu)解，獲得相對綠色度最高的工藝方案[16][17][18]。但目前，綠色工藝的理論研究還處于剛剛起步的階段，對于綠色工藝的評價、決策，優(yōu)化還遠未形成理論體系。目前，對綠色制造工藝的研究主要集中在兩個方面：一個方面是研究具體的綠色制造技術(shù)和工藝，將綠色的概念引入到具體的技術(shù)和工藝中，以減少對環(huán)境的污染，這屬于“硬件研究”，如：干切削技術(shù)，干磨削技術(shù)，快速原型制造技術(shù)等；另一個方面是研究在時間T（Time）,質(zhì)量Q(Quality)，成本C(Cost)，資源消耗R(Resource)和環(huán)境影響E(Environment)等目標下的評價體系和決策系統(tǒng)，以利于正確客觀地評價制造工藝或技術(shù)，這屬于“軟件技術(shù)”。③決策軟件設計 這部分的主要工作是編制相應的決策軟件，將復雜