采矿方法优选的灰色多目标决策方法及其应用.pdf

江西铜业工程 19 9 8 冲 2 采矿 方法 优选的灰色 多目标决策方法及其应用 武汉化工学院周麟 摘要本文根据灰色 系统理论的原理 , 在关联度计算的墓础上根据最小二乘法构造目标函数 , 建立了采犷 方法优选的灰 色多目标决策模型 , 并通过实例说明了其应用价 值 。 关 键词采犷方法选择灰色 系统理 论多目标决策 1 概述 采矿方法在矿山生产 中具有十分重要的地 位 , 它对矿山生产能力 、 矿石损失率 、 贫化率 、 劳 动生产率 、 采矿成本及安 全等都有重要影响 。 因 而采矿方法是 否选择正 确合理将 直接 关系到矿 山生产的前 途 , 对 矿山经 济效益 产生极大的影 响 。 采矿方法选择 涉及技 术 、 经济 、 安全生产 等 诸方 面 , 是一个 多目标 、多 因素的决策 问题 。 传 统的选择方法是技 术 经 济比较法及经 验类比 法 , 它依赖于设 计人员 的经验与判断 , 虽然科学 性的成分少于经验性的成 分 。 近年来 , 一些数 值 决策法相继应用于采矿方 法选择 , 如模糊 决策 法 、 多目标决策法等 优化方法 , 使得采矿方法的 选择 更具科学性 。 由于采矿方法选 择 的影响因素很多 , 需解 决的问题又十分复 杂 , 它 们 之间 的相 互关系也 不明确 , 传统方 法往往难以进行 数学表 达 。 因而 采矿方法选择的优化 , 还需进行 完善和研究 。 随 着灰色系统理论的产生与发展 , 它 在 许多 领域 内得 到了广泛的应用 , 取得了许 多成果 , 也为 采 矿方法的选择提 供了一种 全新的科学 方法 。 本 文即在灰色系统 理 论的关 联分析的基础上 , 根 据最小二乘法构造目标函数 , 通过 求 条件极值 建立 了一种采矿方法 选择的灰色多目标决策模 型 , 并将它应用 于实际的采矿方法选择 中 , 结果 表 明了模型的科学性和实用性 。 设采 矿方 法方案集为 S一{5 1、 5 2⋯ , Sm} 评价指标集为 G {Gl 、 G .2 二 , Gn } 评 价 指标的权 向量 为 W{W , W Z⋯ 且 菩 W 】一 , , w j O 方案iS对指标Gj的取值为 i Xji 1 , 2 , ⋯m J 1 , 2 , ⋯ , n 则可得方案指标矩阵 X12 X2 2 XmZ Xl n XZn Xm n 1 1 口XX 。。。 为了进行关 联 分析 , 以对各方案进行综合 比较 , 按灰色理论原理 构造参 考目标数列 。 针对 采矿方法选 择 , 我们 按以下原则 构造 “ 理想目 标 ” 集作为比较的基础 。 ①若要求某决策目标越 大越好 , 则 取 x oJ m ax { x .』}i 1 , 2 , ⋯ , m} J l , 2 , ⋯ , n 1 ②若要求决 策目标 越 小越 好 , 则取 x o, min{x , }i一 1 , 2 , ⋯ , m} j 1 , 2 , ⋯ , n 2 ③若要求决 策目标 为 适中值 , 则取 x 。, 沁j一1 , 2 , ⋯ , n 3 式中 脚一指定 的适 中值 。 则 “ 理想目标 ”集 为 X 。一 哎 x。; , x。 , ⋯ , x 。。 }一{ x oJ } j l , 2 , ⋯ n 这样 x 。 与 x 组成参 数 矩 阵 x o nx l n x z n ⋯ x m m X X X 。 -。 XXX 。。 。 一一 C 2 采 矿 方法优选的灰 色多目标 决 策模 型 建模原理 X Z 2 . 1 m 189 9 随2周麟 采 矿 方法优选 的灰色多目标决 策方 法及其应用 _ l x 。 } ,.,、、 一 } 、m 卞i夕入n 气X 4 度d , i一1 , 2 , ’ 一 m 为权 的加 权距 离平方和表 示为 由于决 策过程 中涉及的各指标的物理意义 可能不 同 , 数据的量 纲也不同 , 故需进 行无量纲 化处理 。 常用 的处理方 法有初 值化 、 均值化 、 区 间相对值比 、 极 差化等 , 本文采用的是均值化无 量 纲化处理 , 即 ; . X孟 J一 ,里上七, 一 。 _ 」2, 甲 、 ;。、2 D . d矛山W 、 注 1 . “ Jl 构造多目标函数为 Mi n D {D l , D Z⋯ , D r n } 10 1 1 艺 d 12 l 又 ,, 竺一弋一丁尸 , Xh i m十 1 藏 h O , 1 , 2⋯ , m ; j l , 2 , ⋯ , n 5 经 无量纲化处理后 的参数矩阵为 将上述 多目标优化模型综 合 成单目标优化 模型为 13 x 产01 x 尸1 2 x , 2 1 x产ml Xo Z x ,1 2 x ,2 2 M Z一 咨 d矛 客 W 』 “ 」 } ’ 5 . , 艺 d , 一1 根据1 3 、 14 式作拉格朗日函数 14 C x 尸mZ 一 买 d矛 客 W 」“ 」 2 、 习 d一l1 5 o nn Ia n m n r x l 刃刃 x 1 0 x, 人 2 1 砂 、Uj 学万了一 U哆导 U 了 ⋯ l w e 、 l、 三 、 则又与 为 。 的近似 程 度用关联系数 表示 为 〔二 Zd . }二w J〔 』’ *一。 , 一1 , 2 , ⋯m 6 i m l “ ml j n △ J 。m尹 X m r x △ , △j 。m矛 x 叮 X△j 7 式中 △ l」 .绝 对差 △ ,J I x 。,一 x;j } 联立14 、 1 6解 得 d一 _ 一 ’ rm 厂1 习凡 一, {一一不, 一一一一一 廿L}乙W J〔 .J J1 i1 , 2⋯ , m 」} 〔 窖 W j“;j ’ 2 〕 8 1 l laXI】 l aX l J 17 △ lJ一 两极最小绝对差 ; 尸 ” ml j ”今一 两极最大绝 对差 , P 分辩 系数 , 取值范围为O p 1 , 一般取 P一0 . 5 则刃与 x 。 的关联 度为 T 一 习w J。 ,J 9 1留1 这就是文献〔 1〕给出的关联度 , 它表示方案 指标与 理想目标 ” 的近似程度 , 它也表示 了方 案指标与 “ 理想目标 ” 间的距 离大小 。 关联 度越 大 , 二者越近似 , 相 对距 离越小 。 但关联 度趋于 均 化 , 分 辨 率不高 , 且受两极绝对 差 的影响 , 为 此 , 将经典最小二乘法求距离平方和最小扩展 为求 权 距 离 平方和最小 , 将 第 i 种 采矿 方法的 指标向量 x 』与“ 理想目标 ” 向量x 」间 的差 异 程 17式就是所建立的采矿方法优选的灰色 理论模型 , d . 最小的方 案即为最优方 案 。 3 应 用实例 湖北 某矿为国家重点建设项目 。 矿体 走向 北北西一南 南 东 20 0 左右 , 矿体 倾向 240 0 一 2 80 0 , 矿体倾角 30 0左右 , 平 均厚度 sm , 为一 缓 倾斜至倾 斜 中厚矿体 。 根据矿床地 质条件及 开采 技术条件 , 提出 可能适用的采矿方法 6种 , 其中3种明显优于 其它方 案 , 选 取以下 主要指标 作 为选 择方案的 目标 矿块生产能力 、 工作面工人劳动生产 率 、 每米炮 孔崩矿量 、 损失率 、 贫化 率 、 采切比 、 炸药 消耗 量 。 各方案的指标 如表 。 i o1 30 江西铜业工程 1998 翅2 显 然指标 l 、 2 、 3项要求 越 大越 好 , 而 4 、 5 、 X 。 {24 8 , 12 . 5 6 , 4 . 2 1 , 26 . 37 , 5 . 42 , 5 . 87 , 6 、 7项则要求越小越好 。 按前 述原 则构造 “ 理论 0 . 4 1} 目标 ”集 为 表 1 各方案主要技术经济指标表 采矿 方 法方 案 序号 指标 单 采矿 方 法方案 分段法 方案I 单上山房柱法 方案 互 双上山房 柱法 方案【 犷块 生产能力 工作面 工人劳动生产率 每米炮孔崩矿童 矿石换失率 矿石贫化率 采切比 炸 药消耗1 t/d t /工班 写 r n/g t kg八 238 10 . 42 4 . 20 3 3 . 2 3 6 . 83 6 . 8 0 . 41 202 . 46 9 . 3 3 4 . 2 1 3 1 . 46 5 . 42 5 . 87 0 . 42 248 12 . 56 4 . 0 7 26 . 37 6 . 54 8 . 27 0 . 45 则组成参 数矩阵 r24812 . 564 . 2126 . 37 33 . 23 31 . 46 26 . 37 870 . 41 ,.人q尸认 几 月注 J 妞 ⋯ 八曰钊八曰甘八U n产八U月认J八从曰 238 202 . 46 24812 . 56 6 . 548 . 27 1 孟,n z曰n曰 10 . 42 9 . 335 . 425 . 87 利用 5 式对C矩阵进行 无量 钢 化处理 , d l 0 . 3 72 d Z 0 . 32 8 d 3 0 . 30 0 可见 d 3 d d l 。 这表明第 l 方案即双上 山房柱法为最优方案 。 所选方案 与目前该矿采 矿方法一致 。 实践 证明这种采 矿方法适用于该 矿 , 且取得了较好的技 术经济效果 。 得 1 . 0090 . 898 1 . 0071 . 132 1 . 0091 . 072 4 结语 .l l 2 0姗. 0 8 3 2 n t JJ尸 d气 J1.自 日 nn UUQ U ⋯ ,. 上,.人 八U C 二 L1 . 0591 . 1200 . 9750 . 898 由8式得绝对差矩 阵△ 0 . 895 1 . 128 0 . 895 1 . 081 0 . 8760 . 920 1 . 1050 . 970 0 . 8760 . 994 1 . 2341 . 065 以上分析表 明 , 灰 色系统 理 论为采矿方法 的正确 、 合理选择提供了一种新的科学方法 , 具 有 实用价值 。 文中根据最小二乘法原理建立 的 采矿 方 法 选择 的灰色多目标决策模型是科学 的 、 适用 的 。 具其运算 手段简便 , 决策过程 可由 计 算机完成 。 参 考文献 1 、 邓聚龙 、 灰色预 侧与 决 策 , 华 中 理工大学出版社19 92 , 4 2 、 王登派 , 多目标 决策 方 案优选 的相似 优序值法 , 系统工 程 . 1 992 . 1 3 、 梅 振国 , 灰 色绝 对关 联度及其计 算 . 系统工程 , 19 92 , 5 4 、 魏一鸣 等 . 用层 次分析 法确 定 采矿 方 法 数值 决 策 中的 权 系数 , 化工矿i l J技 术 , 1 994 . 2 0叭 0 9 5 1 860 . 358 40 0 . 0 3一 一 0 . 191 0 . 2 88 0020 . 2340 . 2330 . 229 1了 4 内J沙 曰 . .皿人 皿 月 几nU六 目U .卫1日 Un “J 日 U ⋯ 、 一一乙 一一 △ 可得 i m l “ mj l “△i j m尹 x 呀 X △ i」一 0 “5“ 由7式求得关联 系数矩阵如下 、. . . . . . .1.. . . . 1 八 曰n产曰n 、口 n甘 ē笼U.气」启曰UQULl l ⋯ 气 .且 八曰 .八 月认八U 卜破口 人曰 U U J.nU 0 . 9890 . 43300 . 439 门 UC 、U 月日 的 之 d n UC 喊U 1 . 000 0 . 840 0 . 50了 0000 . 4900 根据 专 家 分析 , 给出各指标重要性参 考比 值 , 按层次分析法求得各指标权 系数为 W , 0 . 20 , 0 . 15 , 0 . 10 , 0 . 10 , 0 . 10 , 0 . 1 5 , 0 . 20 取 p一0 . 5 , 则 由17 式 求得 收稿时间 19 9 7一1 1一25 资任编辑吴洁 1998 塑2江西铜业工程 1997 年江铜产品质 量分析及 思考 兼论杂质对产品质量的影响及技术对策 江西钥业公司吴继烈 摘要文章在分析江西钥业公司 1 997年 主产品质 童的基础上 , 指 出高砷 、 锑 、任、 铜精矿对产品质 童的影响 不容忽视;提出了发挥现有工装能力缓解杂 质影响和确 定 , 火法脱 杂为主 、 电积 脱杂为 辅 、 多种方式相 辅 脱杂工艺 方案的技术思路 。 关键词产品质 圣杂质影响能力分析脱杂方案 前言 文将 在分析 江铜主产品质量的基础上思考如何 1 99 7 年 , 江 西铜 业公司 生 产经营 稳步发进一步稳定 、 提高产品质量 。 展 , 主产品质量 继续保持高水平 。“ 贵冶牌 ” 电铜 1 质量分析 及硫酸 、。 上冶牌 ’, 电铜分别属赣 、 沪名牌产品和 1 . 1 质量综合指标分析 用户满意产品 。 公司被 评为省用户满意企业和根据中国有色 金属工业总公司的要求 , 江 全国质量效益型先进企业 。 质量振兴纲要指 铜 7个质量指标列于表1 。 出 质 量问题是经济发 展 中的一 个战 略问题 。 本 表 l 江西 铜业公司 19 97年质t 综合指标 序号指标 名称其中 电铜 其中 硫酸 l 2 3 2 、 l 2 3 、 4 、 5 、 产品质1等级品率 优等品产值率 一等品产值率 合格品产值率 质 童损 失率 内部损失成本万 元 外部授 失成 本万 元 工业产品 销售率 新产品产值率 质量德定提高率 质量 计划完成率 各级抽查合格率 年累计 1 29 . 3 2 64 . 59 29 . 45 5 . 9 6 0 . 0 0 4 0 . 88 1 3 . 51 9 7 . 7 7 0 . 9 6 78 . 5 7 85 . 7 1 10 0 . 00 1 3 5 . 94 7 1 . 87 28 . 13 0 . 00 11 8 . 52 3 7 . 05 62 . 9 5 0 . 00 MU L T I一TA RGE TS DECISION MAK INGFO RGR A YSY ST EMAD O PT E DIN SELECTIONOFMININGMETH ODOLO GYANDITS PROSPE C TS ZHOU LtN WuH an Ch e功ica l I nstitute A b stra et A e eor di ng tothe p rineipleo fg ra y s yst e m theory ,a gr aym u lti一t a rgets de eision m a kingm ode l1 5 b uilt b ase d on int e rre la tio n e a l e u la tion . 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