分层规划（共6篇）
分层规划 篇1
1 工程概况
沪昆高速铁路DK219+469.156~DK221+319.199段为路基地段,为设计时速350km/h的双线无碴轨道线路。该段地势较起伏,地面高程为57~79m,植被较发育,水田、鱼塘发育星布在沿线各处。
工程地质条件:表层素填土平均厚0.6~1.6m;其下为饱和可塑粉质粘土,层厚6.5~8.1m;再其下为软塑粉质粘土,层厚3.0~6.0m;基底为全风化及强风化的泥质粉砂岩,遇水易软化、崩解;
水文条件:地表水为孔隙水,较发育,补给来源主要为大气降水;地下水以基岩裂隙为主,补给来源为裂隙渗透,地下水位1.6~2.4m。
2 路基填筑分层规划的意义与作用
2.1 路基填筑分层规划的意义
路基填筑分层规划技术是对路基填筑过程中的每个施工区段、每层填筑层的起止里程及层数进行明确的划分与规划的施工组织技术。
高速铁路路基工程设计使用寿命为100年,路基构筑于露天环境中,主要由岩土材料构成,受周边气候环境的影响及岩土材料特性的限制,要满足高速铁铁路行车的高平顺性与高稳定性,对路基工后沉降及不均匀沉降变形提出了严格的要求。而路基的基底受岩土性质及相应地基处理措施影较大,不确定因素多;横向构筑物与路基填料纵向刚度的差异性也是路基过渡段容易出现下沉的主要原因。为最大限度地保证路基的填筑施工质量,采用路基填筑分层规划技术对整个路基填筑过程进行系统化的管理,能优化施工组织,提高工作效率,减少管理漏洞,降低因管理措施不到位而引起的质量、成本风险,提高路基施工的经济效益。所以,高速铁路路基填筑分层规划技术是施工管理中的重点。
2.2 路基填筑分层规划技术在路基施工过程中的应用
2.2.1 路基基床表层以下填筑施工工艺
高速铁路路基是指无碴轨道轨枕板砼垫层(有碴轨道为道碴)以下部分土工建筑物。由基床表层、基床底层及基床以下部分路基共同构成。无碴轨道基床表层厚度为0.4m;有碴轨道表层厚度为0.7m;基床底层为2.3m。
路基基床表层以下填筑施工按“三阶段(准备阶段、施工阶段、整改验收阶段)、四区段(填土区段、平整区段、碾压区段、检测区段)八流程(施工准备、基底处理、分层填筑、摊铺平整、洒水晾晒、碾压夯实、检验签证、路基整修)”的施工工艺组织施工。
2.2.2 路基填筑分层规划技术在路基填筑施工各阶段的作用
在施工准备阶段:进行路基填筑分层规划技术的筹划及最终确定,依据此规划,提前进行路基填筑用材料的准备工作。在施工阶段:现场施工管理人员与具体作业人员根据据此分层规划来指导整个施工组织过程,是路基填筑施工最具体施工指导文件。在整改验收阶段:根据分层规划图与现场的实际情况,进行路基填筑用材料的统计及经济活动分析,为调概索赔积累翔实的索赔资料,同时为成本核算提供最直接、最详细的施工资料。
3 路基填筑分层的原则
路基应沿横断面全宽、纵向分层填筑。基底高低不平时,应先从最低处开始分层填筑。每个施工区段要单独进行分层。每个区段的长度根据使用机械的施工能力、数量,以横向构造物、地质无明显变化区段的中间点、填挖分界点进行分段,分段长度原则上不小于200m。如果小于200m的长度范围内有横向构筑物时,横向构筑物顶面没有超过基床底层,则不考虑此构筑物对分段的影响;反之,则把此构筑物作为施工区段的分界点。
进行路基填筑分层时,先由轨面标高减去轨道高度得出内轨轨下的路基顶面标高,再减去因路基横向坡度而引起的高差得出路肩标高。路肩标高是进行路基填筑分层的基准点。自路肩标高开始,从上往下根据填筑工艺试验确定的每层压实厚度,依次进行分层。分层过程当中,基床表层底部(基床底层顶面)、基床底层底部(基床以下路基顶部)是设计文件中的标准分层界面,不管怎样分层,这两个位置必须是上下二层的分界面。层数由上往下进行编号,从而形成与线路纵坡平行的各个填筑分层面。
施工规范要求:在基床底层以下的路基,每层最小填筑压实厚度不小于10cm。在分层时,如果出现最小填筑压实厚度小于10cm情况,则将相邻两层的厚度进行平分。基床表层按不超过填筑工艺试验确定的压实厚度、并保证最小填筑压实厚度不小于15cm进行平均分层。按此方法可以初步确定路基填筑施工的分层层数。
4 确定路基填筑施工中每层起、止点里程需要的前提条件
4.1 地质核查
在已完成清表的设计征地界内,根据已核对过的设计图,在线路外侧的路肩(即左线左侧路肩线及右线右侧路肩线)以外5.0米处沿线路方向,采用地质钻机进行地质核查。地质核查钻孔间距为20m,在设计断面里程处及地质可能发生变化处增设核查孔;在设计图标注的特殊工点前后,地质核查孔间距为10m;地质差异性变化较大的地段,地质核查孔为5m。经地质核查后,地质条件与设计差异较大时,及时与设计取得联系并对原设计方案进行变更,并以此作为路基填筑分层规划、施工及基底处理的基本依据。
4.2 路基基底处理方案
路基基底处于倾斜地段,当纵向或横向的坡度大于1:10时,基底采用挖台阶处理,台阶自原坡面的挖入深度不小于1.0m,台阶高度不大于0.6m,台阶宽度不小于1.0m,台阶底部设排向路基外侧的4%横向排水坡。换填时纵向考虑换填厚度和地基沉降过渡控制的要求。
4.2.1 低矮路堑
基床厚度范围内地层为软弱土层或一般土层时,需挖除软弱土层,将基床底层厚度范围内全部换填AB组填料,换填底面做成向路基外侧的4%的横向排水坡,并铺设一层复合土工膜。
地基为砂类土(不含粉细砂、粉土)、碎石类土地段:原地面就地翻挖压实或挖除换填AB组填料,厚度不小于0.5m,且保证基床底层AB组填料填筑厚度(含换填厚度)不小于1.0m,并满足基床相应部位压实标准的要求,否则应加大换填厚度,直至满足相应部位压实标准的要求为止。
基底为硬质岩及不易风化的软岩时,清除表面凸凹不平面或采用C25以上的砼填平后,砼表面应做成向路基外侧的4%的横向排水坡,直接在其上填筑。基床底层AB组填料的厚度不小于1.0m,且满足纵向均匀过渡的要求。
4.2.2 普通路基
地下水位较高(地下水位距地面≦0.5m)的低洼谷地段路堤,先进行地表及地下水的排水疏干;与其他地段一样,再挖除表层松软土层或种植土层,整平碾压满足路基相应部位压实标准的要求,再换填与路基相应部位一致的填料。换填碎石类渗水土填料时,换填厚度要高出原地面0.5m,且总换填厚度不小于1.0m。
4.2.3 路基过渡段处理
过渡段路基与其相连接的路基同时施工,按摊铺压实试验确定的层厚,与相连接的路基大致相同的高度进行分层填筑、分层碾压。当横向构筑物或软硬不均的地质分界线与线路中线斜交时,采用掺3%水泥的级配碎石填筑斜三角形部分,然后按再按设计要求设置过渡段,使过渡段级配碎石与路堤填料间的接触面与线路走向成正交。过渡段的形式有如下几种类型:路堑与横向构筑物间的过渡段、横向不同岩土组合路基、横向半堤半堑路基、土质路堑与石质路堑纵向过渡段、路堤与路堑过渡段。处理方式执行相关的标准。
5 路基填筑分层地起止里程确定
根据地质核查资料、基底处理及过渡段处理的方法,分别沿左线左侧路肩线及右线右侧路肩线以外5.0米的位置,在同一张图纸中分上下二张图来绘制纵向比例为1:200、竖向比例为1:100的详细地质剖面图,(上面一张为左线纵剖图,下面一张为右线纵剖图,上下两张纵剖图同一里程要对应)并将各个区段的具体的施工方案完整地标注在该纵剖图中,路基填筑分层面与地基处理后的原状土(石)的交叉点就是该层初步确定的起、止点里程。根据地基处理需要挖台阶的施工方法,将挖台阶的顶面重新规划,使台阶顶面尽可能地与路基填筑分层面相吻合,挖台阶的终点就是该层分层面的最终起、止点里程。
在单张纵剖图上可明显地区分前后工序衔接及左(右)线路肩外5.0米处路基填筑分层的起、止点里程,通过左右线纵剖图对同一施工里程的对照,可以明显地区分出路基横向不同岩土组合及右(左)线路肩处路基填筑分层的起、止点里程。通过二张纵剖图,已清晰地将路基填筑分层的每个层面的左线起点里程、右线起点里程、左线终点里程、右线终点里程完整地显示出来。
将过渡段在左右侧路肩处的剖面图及根据过渡段填筑工艺确定的每层压实厚度标注在左右线纵剖面图中,此时,左右线纵剖图中完整地显示了路基填筑分层及过渡段每层的左右侧始终点里程、标高、最终确定的层数等信息,此图称之为“路基填筑分层规划图”。如上图。
6 结语
路基填筑分层规划技术以图示的形式完整地展示了路基基底处理及路基填筑施工的全过程,在“路基填筑分层规划图”中反映了各道工序的前后衔接、不同填料的分界面,为路基填筑施工技术准备、机械设备准备、填筑用材料准备提供了翔实的依据,同时也是技术人员进行检验批次划分的最直接根据,是路基填筑施工最有效的管理措施。
摘要：沪昆高速铁路DK219+469～DK221+319段为路基地段,受工程地质条件差异性变化影响,基底高程相差很大。结合施工单位的地质钻探勘验资料、设计地质文件,描绘出更为详细的地质断面图,再根据路基基底、过渡段的处理要点及基底高程来划分路基填筑过程中每层的起终点里程与层数,最终形成整段路基各个区段的填筑分层规划图,最直接地体现设计意图。路基填筑分层规划技术是指导路基填筑施工的主要技术措施,是路基填筑施工管理的核心内容。
关键词：地质资料,高程,分层,基底处理,过渡段处理,纵剖图
参考文献
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[3]客运专线铁路地基处理技术手册,工管技[2009]77号,北京:中国铁道出版社,2009.
浅谈企业职工培训的分层规划 篇2
关键词：职工培训,分层规划,优点,目的,方法,问题
一、企业职工培训所存在的问题
1、企业培训的效果不够明显
现在大部分的企业培训过多的流于形式化, 等落实到最后一步的时候, 就变得作用越来越小了, 使得很多企业虽然计划好了培训方案, 但是培训效果依旧不够明显。更重要的是, 员工在企业中处于高层、中层及底层等不同性质的岗位上, 他们的工作职能不同, 学历及素质也不同, 片面或一次性地全体培训往往对不同层次级别的员工的针对性不强, 使得培训效果不明显, 产生了“培训就等于不培训”一样的效果。好的培训措施会使得员工的工作效果得到改善还有提高, 大大地提高员工的工作积极性, 使得整个企业处于一种积极向上的工作氛围。但是现在大部分企业都忽视了员工的差别化问题, 不能具体员工具体培训, 是导致员工培训效果不明显的一个主要原因。
2、企业培训的针对性差
企业的培训需要分层进行, 主要是针对员工的不同素质及他们自身所需要提高的方面的差异性, 这样的培训使得培训措施更加有针对性, 而现在很多企业没有意识到这个问题, 也就导致了员工培训不能产生真正预想的好的效果。现在社会上很多大型企业还有公司, 都在不同的城市或是不同的国家设立了分公司, 不同的地点甚至是不同的国家, 我们就更加应该因地制宜、因时制宜、因人制宜进行不同的分层次培训。这样才会使得培训更具有强针对性, 取得好的效果。
3、培训的系统性和整体性不高
和培训这个过程相比较起来, 培训前制定培训计划显得更为重要, 而现在的很多企业, 在培训之前, 都没有根据员工的不同情况, 没有做到对不同层次不同地点的员工来具体分析, 深入研究, 草草拟定好了培训计划, 流于形式的培训对员工起不了任何作用。计划不够周全, 就会导致培训的系统性变差, 整体素质也就会和没有培训之前没有什么差别, 简单来说, 现在很多企业员工培训的系统性和整体性都不高, 归根到底还是由于培训流于形式, 没有真正根据公司企业的具体情况, 还有所存在的竞争劣势而言, 企业所真正需要改善的问题来进行修正, 导致了很多企业整体都得不到提高, 在激烈的竞争中被远远地甩在了后面。
二、分层培训的优点
1、分层培训更加具有针对性
前文已经提到过, 在这个竞争激烈的社会, 很多知名的企业在国内外的各个城市建立了自己的分公司, 企业实行对员工培训的分层规划, 就会根据员工不同的情况, 将数量很大的员工按照情况分为不同的一小部分, 针对每一个小的部分制定有效的培训规划, 是比较有针对性的培训方法。比如说, 企业中的营销组织工作人员的培训本身就存在一定的独特性, 和其他的比如行政、生产、财务等组织机构有着很大的不同。因此, 企业在制定培训规划、教材的选择、教师的选择等一系列问题上都根据不同地点不同人群不同机构来进行不同的有针对性的培训, 也就是分层次的培训, 相对于员工而言, 不管是部分机构组织的员工, 还是整个企业的所有整体员工, 都有很大的针对性和指导性。
2、分层培训会使员工的整体素质明显得到提高
分层培训让不同级别的员工的素质得到改善, 让员工们进行学习, 而且这种学习是不同的, 他们是根据每一个人的自身特点而规划好的, 会根据员工自身所存在的优缺点进行查缺补漏, 从而成功使其胜任各式各样的工作, 适应不同的公司环境, 了解企业之间尤其是同行业之间的激烈竞争形势, 加强员工自身的紧迫感, 学习和工作还有面对培训的积极性还有主动性都会大大地增强, 员工可以很好地认识并且了解到自身存在的各种不足, 积极地进行改正, 也会更加积极主动地理解并且及时尽快地接受公司企业的共同语言还有行为规范。这样, 整个公司的员工都在同步进步, 整体素质会得到大大提高。
3、可以分层规划不同的培训内容还有方式
分层培训最大的优点就是可以因地制宜实行不同的培训方案, 公司还有分公司所在地点的不同, 造成了各个公司之间发展的状况还有自身存在的竞争劣势也是各不相同的, 员工所处在的公司企业环境的不同也就导致了员工的素质、思想、还有需要将强改善的自身方面也是不同的。首先, 培训的分层可以在制定规划的时候就细致深入了解到不同地点不同公司的不同情况, 比如近期发生的危机, 或者面临的机遇还有同行业的竞争挑战, 深入细致调查好了这些以后, 就可以将员工分成不同的培训部分主体, 一次制定不同的培训内容还有不同的培训方法, 这就好比初中高中的重点班还有普通班是一个道理, 学生的整体素质不同, 要求进步的幅度也不同, 学校就根据他们的素质天资成绩来进行分划, 教授不同的课程、不同难易程度的题目, 学校的这种管理方法和我们现代企业培训的分层规划思想是一个道理, 企业的员工也和学校里的学生一样有着不一样的特点和素质, 分层培训可以因人制宜, 将员工细致化, 不忽视每一个小的个体, 可以制定出更加适合有两利于企业发展的不同的培训内容和方法。
三、培训分层规划的目的
1、提高企业员工的整体素质
在企业之间的激烈竞争过程中, 企业能否在竞争中占据优势很大一部分取决于员工的整体素质。员工培训的分层规划恰到好处地可以提高员工的整体素质。分层培训的最大亮点就是能够根据不同员工的不同情况进行不同的培训, 制定不同的培训方式还有培训内容, 这样很有针对性的措施, 能够很好地提高员工的素质, 使得各个部门机构之间的工作合作更加顺利, 公司的凝聚力也会加强, 使得消极的工作氛围还有态度消极的工作员工大大地减少, 而这一切, 都来源于培训的分层规划模式。
2、提高企业的经济效益
上一点提到企业员工培训分层规划可以提高整个企业公司员工的整体素质, 在员工的整体素质提高的过程中, 同样, 员工工作的效率也会大大地提高, 各部门之间的合作也会更加顺利。现在社会上企业的上级与下级之间的沟通不畅是个普遍存在的问题, 两者的界别不同, 工作上也缺少合作, 平时没有进行有针对性的培训, 就会一定程度上降低工作效率, 这是十分影响企业的发展的。分层培训之后员工素质提高, 工作效率还有工作积极性得到显著提高, 企业的整体工作效率就会得到明显提高, 我们不难推测, 一个企业的整体工作效率提高了, 接下来带来的就是巨大的经济效益, 由此, 我们可以看出, 员工培训的分层规划, 可以有效提高企业的经济效益, 是十分有效的可靠措施。
3、提高企业整体的文化氛围
员工的分层培训能够有效地使整个公司企业的各个不同部门处于一种积极学习改善自身提高自己的企业文化氛围, 这样的氛围对于提高员工的工作积极性, 发掘他们的潜能, 都有一定的效果。对于一个企业的整体发展来说, 企业文化是不可忽视的一个重要的影响企业发展的因素, 好的企业文化氛围会带动整个企业的进步和发展, 带来高效率的工作还有好的经济效益。
四、培训分层规划的方法
在员工整体培训中, 培训前, 按照各个部门还有工作人员的不同将整个公司进行细致的划分, 再针对不同的划分部分制定培训的分层规划, 包括培训内容、培训方式, 还有培训教材等等。针对员工的不同情况, 虽然培训一起进行, 但是各个部门机构的培训内容却是根据各部门具体形势来量身定做的, 这是十分有效的方式, 能够提高整个公司的文化氛围还有经济效益。
可以进行小规模的培训, 比如上下级合作工作的时候, 如果两边的差距太大, 就需要及时进行对较弱的一方进行及时培训, 提高他们的工作能力, 这时候只需要对一部分员工进行培训, 并不是整个企业的员工一起同时进行培训, 但是却能够针对企业的小漏洞, 进行及时的填补, 这对于企业来说, 是一种进步, 也是员工及时认识到自身不足并且及时改正的大好机会。这样的分层培训, 其实也是根据企业所出现的突然性的小问题或者是突发性的状况所进行防治和改变的有力措施。
最后一种, 就是上级对下级进行培训, 因为在一个正规的企业中, 上级下级不仅是上下级的这种级别关系, 更多时候, 则表现为一种合作关系, 两者的合作怎么样, 只有参与合作的员工最为了解, 如果下级不能好好地配合上级的工作, 合作不顺利, 就会导致工作效率的下降, 这是很不利于企业的生存发展的, 由上级对下级进行培训, 指出工作中的不足之处, 是很好的一种方法, 这样的培训模式, 更加有利于合作双方, 从而有利于企业的发展。
五、结论
我国的很多中小企业应该正确认识到企业员工的培训对于企业的发展有着多么重要的作用和意义。目前的中小企业的员工培训现状是十分不乐观的, 存在着诸多问题, 应该及时加大员工培训的投资还有重视对企业员工的分层培训模式, 提高员工培训的科学性, 使得员工培训更加实用, 更加有实际操作性。适当地建立员工培训机制来解决和改进旧的员工培训模式。员工培训不是一个短期的过程, 它需要长期的摸索还有理解, 同时也是需要社会各个方面的支持还有共同努力还有合作的。总之, 员工培训的分层规划是一项长期、系统的漫长的工程, 实际上它是一种变相的将企业的竞争劣势转化为竞争优势, 提高经济效益, 使得企业在激烈的竞争中屹立不倒。
参考文献
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分层规划 篇3
车身装配体是一种多层次体系结构。传统上,白车身焊装规划是基于经验的,缺乏科学的推理,而且,在车身结构设计末段,尚无法应用以详细工艺设计和机器人装配规划为研究对象的各种方法进行装配顺序的规划,因此,装配顺序规划是从车身设计阶段到工艺规划阶段过渡的瓶颈问题之一。
装配顺序推理方法是装配顺序规划的核心,通常分为四类:基于优先关系的算法[1,2]、基于拆卸法的算法[3]、遗传算法[4]和基于知识的算法[5,6]。研究者还引入割集理论经几何可行性推理获得所有装配顺序[7,8]。然而,这些传统方法搜索与评价空间大,搜索效率低,随着复杂产品零件数增加,易产生组合爆炸。遗传算法能够在搜索效率和计算复杂性之间取得较好的平衡,Sebaaly等[9]使用繁殖、交叉、变异方法,使得装配顺序计算更为有效,而Smith等[10]、Lazzerini等[11]通过对下一代的装配顺序进行选择的方法改进了传统的基于遗传算法的装配顺序规划。这些现代优化算法虽然可获得高质量可行的装配顺序,但是却往往收敛于局部最优。而基于知识的装配顺序推理方法则可有效降低计算复杂度,Dong等[12]提出一种将几何信息与非几何知识融合的方法用于装配顺序规划。
笔者根据车身焊装分层的特点,提出一种基于分层实例推理(hierarchy case based reasoning,HCBR)方法,该方法不会产生组合爆炸,适用于车身产品的装配顺序规划。
1 分层车身装配顺序规划的实例表达
通常,车身装配顺序规划主要包含两大部分:装配信息建模和装配顺序生成,分别对应规划实例的定义及解决方案。首先应建立符合车身焊装特点的装配信息模型,再与计算所得的对应装配顺序结合形成完整规划实例。
1.1 车身装配信息建模
设一个由n个零件组成的车身产品PN={p1,p2,…,pn},通过有向连接图可表示三种该主装配体所含主要的子装配体类型。图1a～图1c分别表示串联型、并联型及混联型装配形式[13]。
图1中的带箭头实线连接表示物理连接;带箭头虚线则表示虚连接,即两零件不存在接触关系但存在装配优先关系,箭头表示装配的优先关系,带箭头的实线表示两零件不仅包含物理连接,还存在装配优先关系。装配连接图可以使用如下相邻矩阵M=[ri j]5×5表示:
矩阵中第i行、第j列元素ri j表示装配连接图中零件pi与pj间的关系。若零件pi与零件pj之间存在装配优先关系,且零件pi直接在零件pj之前装配,关系表示为ri j=1,rj i=-1;若零件pi与零件pj之间不存在装配优先关系,两者关系与无向图对应,则此关系表示为ri j=rj i=1;若零件pi与零件pj之间具有虚连接,且零件pi在零件pj之前装配,则此种关系表示为ri j=λ,反之,则表示为ri j=-λ;若零件pi与零件pj之间无物理连接,不存在装配优先关系,则这种关系表示为ri j=0;零件与自身的关系表示为rij=0(i=j);若零件pi与零件pj之间存在优先关系,但无物理连接关系,即零件pi在零件pj之前装配,但是两者之间存在其他零件,则这种关系表示为ri j=η。通过这种方法,可知装配体零件间是否存在物理连接及装配优先关系,还可从装配体相邻矩阵中提取出一定结构形式的子装配体,如车身的分总成。然而,仅仅止于此还是不够的。
装配体中连接关系分为物理连接和虚连接,而物理连接又分为接触与配合,在车身装配中,配合类型主要包括焊接配合、铆接配合及粘接配合,定义装配体中零件间接触与配合关系为[14]
其中,Ci j中的元素Cδ表示零件pj因与零件pi的接触关系在δ方向上受到约束,若在该方向不存在约束,则Cδ=0。
装配过程中,考虑的约束不仅仅包括这些反映设计的结构、功能约束,还包括装配的过程约束。在几何可行前提下满足装配优先关系,才能得到实际可行的装配顺序,因此,还需建立零件之间的干涉关系检验模型,即
其中,Ii j的元素Iδ表示pi在+δ方向阻碍pj实现到达规定装配位置的动作,即两者存在装配干涉,Iδ=posiδ(pi,pj);而Iδ则表示pi在-δ方向阻碍pj实现到达规定装配位置的动作,Iδ=negδ(pi,pj)。定义疑似存在干涉关系的零件对中,零件pj最终能否到达规定装配位置的判别方程为
D(pj)=d(pi)∧(∨)d(pk)∧(∨)…∧(∨)d(pt) (3)
j,i,k,t∈{1,2,…,n};j≠i≠k≠t
当pi对pj的装配存在干涉时,d(pi)=1,否则,d(pi)=0;当pj的装配受阻,需进行装配关系调整时,D(pj)=1,否则,D(pj)=0。
综上,车身产品装配体PN中零件关系可表示为
LPN={li j=liaison(pi,Ri j(Ci j,
Fi j,Ii j),pj)|i,j∈{1,2,…,n}}
式中,LPN表示装配体PN内零件对(pi,pj)的物理连接和装配约束关系集合,其中,∀pi,pj∈PN;Ri j(Ci j,Fi j,Ii j)表示零件pi与pj之间存在的接触、配合及干涉等关系。
1.2 装配顺序生成
根据文献[15],在上述车身产品装配体PN={p1,p2,…,pn}中,若m个(1<m<N)零件所形成集合S={pk,pk+1,…,pk+m-1}满足:①S中零件间的连接方式呈某种形式的装配子结构方式,如前述串联型、并联型和混联型;②S作为子结构,不影响原装配体P中其余零件的装配,则称S为分总成。据此,从装配体PN的相邻矩阵中可以提取出可能的分总成,这是分层实现的:首先对车身装配体的相邻矩阵进行运算,确定低级的分总成,提取此一级分总成S后,将分总成S对应的子矩阵作为单一元素,形成收缩矩阵,根据此收缩矩阵进行二级分总成的提取,形成二级分总成和二阶收缩矩阵,如此循环,直到最高层的分总成。
提取出分总成之后,根据判别方程(式(1))对分总成内部零件进行干涉检验,设一分总成S={p1,p1,…,pn},若D(pj)=0(j=1,2,…,h)表示分总成内部零件无装配干涉关系,则进行S与原装配体中其余零件或子装配体的干涉检验。
经过分总成识别、提取、检验之后,每一级分总成可视为所含元素按最优装配顺序表示的集合。通过建立分层级的分总成,车身装配结构的分层形式形成,而每一子装配体依照前述模型表示,其装配顺序作为在此模型前提下的装配规划问题的解决方案,两者合并,形成完整的装配规划问题实例。
生成车身装配分层结构实例的算法如图2所示。
在此算法的基础上,综合了车身装配分层结构与各分总成装配顺序的信息模型可表示为实例Cm n={Dm n,PK,LPK,SPK},其中,Dm n为此实例所处分层结构的位置,PK为待装配的一组零件集合,SPK表示最优求解结果,即最优装配顺序。基于“分治”思想,一款车身产品全局装配顺序可被分解为若干实际可行分总成实例的装配顺序,如果对设计好的类似车身进行工艺规划,希望较快获取该车身全局装配顺序,可利用已存在的车身装配知识进行实例重用,进而得到全局优化的装配顺序。
2 基于分层实例推理中实例库的表示与索引结构
实例推理过程表现为检索(retrieve)、重用(reuse)、修改(revise)和存储(retain)四个部分,这四部分即CBR的“4R”循环周期[16]。通常,一个实例主要包括两个部分:问题部分和求解部分,每一部分又可更进一步分割用于之后推理工作。实例的索引框架可表示为两种类型:①描述型,实例首先以属性值归类,可对每一类的实例分派一个代表实例;②结构型,侧重于属性的结构关系。使用功能、行为、结构模型或其他模型表示结构关系[17]。
2.1 实例的表示
对于白车身装配顺序规划,如前文所述,实例表示为Cm n={Dm n,PK,LPK,SPK},则一个实例库表示为B={Cm n},即一组实例集合。而车身分总成或车身产品装配顺序的待解决问题表示为Au v={Du v,QJ,LQJ,SQJ},其中,Du v表示问题实例在分层结构的第u级、第v个位置,QJ为一组待装配的零件,LQJ为零件对之间的接触、配合及装配优先等约束关系集合,SQJ表示装配顺序集合,即待求的解。使用HCBR进行车身装配顺序规划即从相似实例集中得到目标SQJ。
车身产品的结构及装配过程形成一个分层结构,整个装配结构分为多级实例。设Cm+a,q={Dm+a,q,PL,LPL,SPL}(a≥1)为实例Cm n的一个子实例, LPK={li j=liaison(pi,Ri j(Ci j,Fi j,Ii j),pj)|i,j∈{1,2,…,t}且i≠j},定义实例A的装配关系集为L(A)QJ或L(A)QJ(RA),实例C的装配关系集为L(C)PK或L(C)PK(RC)。其中,RA、RC表示实例A、C中所含零件之间存在的接触、配合及干涉关系的类型。定义某类型的装配关系集为L(i)PK或L(i)QJ(i=1,2,…,n)。
2.2 分层实例的分类描述与实例库索引结构
实例库中存在多类实例,进行装配顺序求解之前,需对实例进行分类,再进行类内的分层多级实例的检索。同类型的子级实例具有类似属性,如子级实例Cm n={Dmn,PK,LPK,SPK}存在同类型的子级实例C′mn={D′mn,P′K,L′PK,S′PK},两者装配关系集LPK与L′PK类似。对不同类别的子级实例,由于求解问题性质差别,装配关系集不相似。因此,提取出能够表征各个实例类别的装配关系集,将其作为根级实例的主题装配关系集,以此根级实例的主题属性对多级实例进行分类,根级实例为多级分层实例的类实例。
若存在N类根级实例,第N类根实例(含x个同类相似实例)的主题装配关系集为
L(N)PK={L(n)PK1,L(n)PK2,…,L(n)PKx}
n=1,2,…,N
实例库N类根级实例的主题装配关系集的并集构成实例库的主题装配关系属性集,记作LP=L(1)PA∪L(2)PB∪…∪L(N)PK,其中,组成LP的各子集可以存在交集,即L(i)PX∩L(j)PY≠∅,∀X,Y∈{A,B,…,K},i,j=1,2,…,N,且i≠j。若L(i)PX⊆L(j)PY,则L(i)PX不能表示根级实例的一个类实例的主题装配关系属性集,作为归属于L(j)PY的子集。对相同的装配关系集属性特征进行合并,整理后的根级实例主题装配关系集LP={L(1)PA,L(2)PB,…,L(M)PH}。根据自适应本体映射方法[18],使用模糊层次分析法(fuzzy analytical hierarchy process,FAHP)对映射本体即根级实例主题装配关系集从基于名称的策略、基于结构的策略、基于实例的策略和基于属性的策略,综合进行多策略映射。 应用上述多策略映射方法将根级实例主题装配关系集完全映射为实例装配关系特征集F={F1,F2,…,Fm},并张成实例库装配关系特征子空间:
Ω=span{F1,F2,…,Fm} (4)
如图3所示,实例库的索引结构为多层贝叶斯网络,实例库分作N类,每一根级实例类代表一组类似的车身产品,含多个根级实例。每一根级实例代表一种车身产品,其子实例与车身装配结构中的各总成、分总成、部件、组件直至零件相对应。一个包含完全子实例的根级实例即为装配完成的车身。给定一个新的待解实例C,如果P(Xi|C)超出预设阈值,图3中,网络第一层确定此实例属于何种类别实例,网络第一层用于实例分类索引。一系列实例C1i按与新实例相似度大小呈降序排列在所属根级实例类中,在计算相似度之后,选取相似度最大的实例,表示找到预期重用实例。这种分类检索方法可有效减小实例搜索空间,因此可有效提高检索的效率。
3 实例检索与匹配
3.1 检索相似实例
在实例推理中,待求解问题与实例间的相似度计算是处理它们之间深层、隐含关系的开始。存在两种主要实例检索方式,一种是基于计算实例之间距离的方法,例如加权euclidean距离、hamming和levenshtein距离[19]等;另一种则与实例的表示/索引更加相关,即将索引结构用作搜索相似实例的步骤之一。在此将两种相似度计算方法相结合,从实例分层结构实际出发,将结构与语义相似度融合以更有效检索相似实例。
层次关系是车身产品装配结构中实例的主要关系,首先计算待解问题A与实例C间的结构相似度structsim(A,C)。
(1)定义
其中,Cmn为实例C的叶节点,GAA,C(Cmn)表示在待解问题A分层结构中,深度最大的Cmn的祖先节点(或近似祖先节点),也就是在A中的叶节点与C的叶节点Cmn所共享的近似祖先节点中最靠近A叶节点的一个。depth(·)表示实例在结构中的深度。leafsimA,C(Cmn)表示Cmn在A中的相似程度,如果Cmn也存在于待解问题A中,则GAA,C(Cmn)=Cmn,此时leafsimA,C(Cmn)=1;如果Cmn没有近似祖先节点存在于待解问题A中,则depth(GAA,C(Cmn))=0,此时leafsimA,C(Cmn)=0。所以,leafsimA,C(·)∈[0,1]。
(2)对于实例C和待解问题A,结构相似度
structsim(A,C)=
式中,W(Cmn)为实例C叶节点的权值。
基于实例维计算相似度是属于深层的计算模式,待解问题A与实例C的基于实例策略相似度为
其中,函数sum(·)表示集合之中元素的数量之和,而函数type(·)表示LPK={li j=liaison(pi,Ri j(Ci j,Fi j,Ii j),pj)|i,j∈{1,2,…,t}且i≠j}中li j=liaison(pi,Ri j(Ci j,Fi j,Ii j),pj)的装配关系类型映射集合,即
如果待解问题与检索所得实例的type(·)值一致,则两者相似度最大。设定instancesim(A,C)阈值,根据相似度计算值大小排列获得所需相似实例,其中相似度最大的实例用作生成问题解决方案的参考实例。对上述结构相似度和实例维相似度进行权值分配,得到Wstruct和Winstance,Wstruct和Winstance分别表示基于结构和基于实例维所得相似度对最终所得问题与实例间相似度的贡献重要程度,进而得到待解问题A和实例C的综合相似度。
采用式(8)可以更准确地从实例库中检索最相似实例。
3.2 实例匹配
从检索所得相似实例中求得待解决问题的解,即根据相似车身焊装分层实例得到新车身产品待求装配顺序,需对两者所含零件及零件对装配关系进行匹配。定义两者所含零件pi和pj的相似度计算公式为
式中,type2(RA,lix)表示在待解问题中,零件pi的类型及所存在的装配关系在此装配关系中它所处的位置和涉及的其他零件类型,用lix表示。
实例匹配过程中,首先进行零件匹配,其次进行装配关系匹配。算法步骤如下:
(1)将待解问题所含零件从基础件开始依重要程度降序排列,得到集合STA。将检索所得实例的零件按同样方法排列,得到集合STC。
(2)STA中第一个零件pi出栈,相对于∀qj∈STC,计算相似度Si j。将Si j=max{Si j|qj∈STC}时对应的相似零件对(pi,qj)入栈STM,同时qj出栈STC。
(3)找到装配关系。由{RA(lix),RC(ljy)|(pi,qj)∈STM,px∈STA,qy∈STC,type2(RA,lix)=type2(RC,ljy)}和{RA(lxi),RC(lyj)|(pi,qj)∈STM,px∈STA,qy∈STC,type2(RA,lxi)=type2(RC,lyj)},得到匹配零件对(px,qy),(px,qy)入栈STM,px、qy这两个零件从STA和STC出栈。
(4)对STA和STC中零件进行步骤(2)、(3)的匹配过程,直至STA或STC产生空集。
(5)待解决问题装配关系集LAQk≠∅,依次序关系RA(lix)出栈,对于任一RC(ljy)∈LCPK,找到{RC(ljy)|type2(RA,lix)=type2(RC,ljy),(pi,qj)、(px,qy)∈STM}。
(6)将(RA(lix),RC(ljy))入栈RSTM。
(7)对LAQJ和LCPK中装配关系进行上述匹配过程,直至LAQJ或LCPK成为空集。
4 基于HCBR的装配顺序生成方法
新车身装配顺序生成过程,主要包含:①定义待解问题,在实例库贝叶斯实例网络中进行根实例归类,界定车身最相似类别;②计算待解问题与最相似类别多实例的综合相似度,选取相似度最大的作为重用实例;③对于分层结构,从主要实例开始进行零件匹配,直至叶节点零件匹配过程均告结束;④修改未达要求的解决方案实例,首先修改分层结构中底层实例,再依次解决高层实例,直至最终解决方案符合要求,生成可行的装配顺序。综合上述过程,提出基于HCBR的装配顺序生成算法。
定义目标待解问题为A={D,QJ,LQJ,SQJ}。
(1)根据实例库分层表示及贝叶斯索引网络,实例库存在N类根实例:X1,X2,…,XN,且
则待解问题A属于maxP(Xi|A)值对应的实例类。
(2)计算structsim(A,C1s)、instancesim(A,C1s),其中,C1s为根实例,即分层结构中第一层第s个根实例C1s∈Xi,得到综合相似度为sim(A,C1s)=Wstruct·structsim(A,C1s)+Winstance·instancesim(A,C1s),待解问题A与max(sim(A,C1s))值对应的实例从结构到实例维最为相似,此时的C1s作为重用实例,表示为C1s={D′,PL,LPK,SPL}。
(3)依据前述实例匹配算法进行分层结构的实例匹配。若STA=∅、LAQJ=∅(STA、LAQJ分别表示待解问题A的所有零件及其装配关系按序堆栈),则匹配停止,SQJ=SPK;S′QJ←SQJ。
若STC1s=∅、STA≠∅、LAQJ≠∅(STC1s表示重用实例C1s的所有零件按序堆栈),S′QJ←SPK,其中S′QK⊂SQK,则匹配停止,接着进行实例修改。
(4)零件及装配关系匹配结束之后,进行调整和修改,以达到目标要求。过程如下:车身产品装配结构状态表示为
其中,φ(·)为状态转移函数,而决策
这就是车身产品分层结构关于全局装配顺序的最终解决方案实例。实例修改过程中,状态转移如表1所示。
5 装配顺序规划实例
为了验证基于HCBR的焊装顺序规划方法的有效性,以图4某多用途车(multi-purpose vehicle,MPV)W4型车身前纵梁部分一侧结构进行说明。
应用相邻矩阵的方法,根据子装配体的类型,经分总成(子装配体)识别、提取,得到最优子装配体或分总成为C′51={C′61,C′62,C′63,C′64},C′52={C′65,C′66},C′41={C′51,C′52,C′54,C′55},C′31={C′41,C′42},C′32={C′43,C′44,C′45,C′46,C′47},C′33={C′48,C′49},C′21={C′31,C′32,C′33},整个装配体可表示为C′11={C′21,C′22,C′23,C′24,C′25,C′26}。在实例库中获取待解问题C′11归属的根实例类,依相似度大小排列所得相似实例为C11={D11,P20,LP20,SP20},它的全局装配顺序为{C22,C23,C24,C25,{{C48,C49},{C46,C47,C43,C44,C45},{C42,{C52,C53,C54,C55,{C62,C63,C64,C61}}}}}。
根据实例、子实例与总成、分总成的对应关系,SC11P20表示为
其中,SC11P20表示实例C11所表示装配体的装配顺序,最里层的集合表示最底层的子装配体。按从里向外的顺序进行装配,为整个相似实例的全局装配顺序。图5a为检索所得相似实例的装配结构图,图5b为待解问题的装配结构图,两者的结构相似度为0.90,其中,图5b中阴影部分表示与图5a中结构不存在匹配关系或者存在不完全匹配关系的实例或子实例,此处匹配包含零件匹配和装配关系匹配两部分。
在获取图5匹配结果基础上进行实例修改以获取待解问题的解决方案——全局装配顺序,相似实例为C11={D11,P20,LP20,SC11P20},待解实例为C′11={D′11,Q21,LQ21,SC′11Q21}。
则刚匹配完成的待解问题实例初始状态为C′11(0)={D′11,Q21,LQ21,SC′11Q21(0)},此时
经5次符合约束要求的状态转换之后,得到
最终待解问题实例获得求解,表示为
将此实例存入实例库,可丰富此类根实例的实例数量,从而为将来的类似部件装配顺序生成提供更为可靠的参考。
在含10个实例的实例库中,采用遗传算法(genetic algorithm,GA)和本文的分层实例推理(HCBR)对上述目标实例装配顺序进行规划计算,在Pentium(R)4、主频3.0GHz,内存2GB计算机上执行,每种算法分别随机计算20次,2种算法求解的对比结果如图6所示。
图6中实例序号1～29对应目标实例中C′11～C′66的实际应用装配顺序,纵轴刻度值百分比表示算法所得结果与实际应用装配顺序的匹配程度。从图6中的对比结果可以看出,采用本文的分层实例推理法(HCBR)可得到更优的可行装配顺序,比遗传算法(GA)具有更准确的搜索功能,且避免了与-或图等传统方法因零件数目众多引起的“组合爆炸”。
从图7可以看出,在装配顺序生成阶段,两种算法运行20次平均耗时分别为6.475s(HCBR)和9.105s(GA);实例装配顺序调整修改阶段,平均耗时为51.15s(HCBR)和67.65s(GA)。从结果可以看出,本文方法具有更高效的计算性能。
6 结语
应用相邻矩阵方法,结合零件装配关系数学模型,以实例方式表示车身装配顺序的规划,作为实例库中实例。在此基础上,构建实例库贝叶斯索引网络,采用基于结构相似度和实例维相似度的综合相似度计算方法、实例的匹配算法及实例修改算法,形成HCBR方法,可避免对不同实例中相同装配顺序知识的重复搜索,缩小搜索空间,提高搜索效率和准确率。与传统方法及遗传算法相比,检索到的实例装配顺序与目标实例待解方案匹配更好。该方法为零件数目众多、车型不断更新的车身产品装配顺序规划提供了可行的支持。
分层规划 篇4
关键词：如皋港口,市场分层需求,物流规划预测
1引言
目前对港口物流需求的定量预测通常采取时间序列预测或因果预测等。本文以如皋港为例,考察其港口腹地的经济和港口的运输能力等因素,按照市场需求划分层次,针对不同的目标市场预测未来如皋港物流市场的需求量,以寻找区域经济与区域物流之间的内在关系并为区域物流规划提供必要的决策依据。
2如皋港市场需求层次划分
市场需求层次的划分,是指确定其所服务的地区范围以及相应的层次结构。首先,划分出腹地范围,然后,综合考量腹地的经济因素、港口因素以及港口集疏运能力因素,确定出市场需求的层次。
2. 1海向腹地的界定
如皋港外贸货物主要涉及到韩国、日本、俄罗斯等东亚地区,以及孟加拉国、新加坡、缅甸、印度等地区,还有部分货物来自加拿大和美国以及南美洲等部分地区。
2. 2陆向腹地的界定
陆向腹地主要包括直接腹地和间接腹地。主要采用圈层法和点轴法对腹地进行界定。首先以圈层法为主要原理,分析如皋港周围不同区域的经贸情况、交通情况和与如皋港之间货运联系,确定出与如皋港密切程度,确定如皋市、如东县、 海安县确定为如皋港的直接腹地。将周边苏中、苏北地区部分地区划为如皋港外层腹地圈,作为如皋港的间接腹地。
其次以点轴法为主要原理,以长江经济带为轴线确定如皋港的腹地范围。考虑到交通距离的因素,长江中上游地区为如皋港的间接腹地。
2. 3如皋港市场需求层次
如皋港可划分为长江中上游产业、苏中苏北产业、如皋市产业以及临港产业四个层次。不同层次市场需求对预测产生影响随着空间距离的变化以及港口物流发展阶段而变化,其中临港产业发展始终对市场需求影响发挥主导作用。
3不同需求层次下主导产业的识别与分析
对如皋港市场需求四个层次的主导产业进行识别与分析,能够确定不同主导产业的物流需求和目标市场,以拓展如皋港现代物流园服务领域、提升服务水平。
3. 1主导产业识别与分析
当前,长江中游城市群主要城市的主导产业存在相当程度的“同质”,基本都布局了汽车产业。而长江上游经济带不同梯度的产业体系也正在形成。苏南和苏中地区均以技术密集型为主,而苏北地区以劳动密集型产业为主。如皋、如东、 海安、淮安、泰州、盐城六大地区第二产业比重在三大产业中仍占主导地位。具体如表1所示。
3. 2不同主导产业物流需求分析与目标市场的确定
根据不同产业物流需求的特点与类型进行行业资格分析和吸引力分析,可进一步筛选出具有较高物流需求、更适合于物流园区市场。
3. 2. 1行业资格分析
图1为依据中国行业深度研究报告中给出的行业统计数据和相关物流调查报告所做行业资格分析图。
由图1可以看出,通信设备、家电、建材、机械行业是“增长率”和“物流费用”双高行业,是物流市场发展空间较大的行业; 饮料与食品、冷链以及计算机的物流费用较低,但是行业增长率已超过25% ,可能出现大量物流需求。
综合以上分析,将通信设备、建材、钢铁、化工、汽车、家电、计算机、机械以及食品和饮料、冷链市场确定为资格标准较高的市场。零售行业中对于本项目所研究的地区的商贸企业而言物流需求较高,应该纳入资格标准较高市场。
3. 2. 2吸引力分析
目前,仍然有许多企业选择自营物流而不是外包。计算机、汽车、零售、通信设备、建材以及冷链的外包率很高而且预计竞争程度较低,因而具有较高的物流需求; 食品和饮料、家电具有较高的外包率,对物流构成较高的吸引力。
基于以上对行业资格分析和吸引力的分析,可初步确定如皋港物流园区的主要目标市场如下: 1集装箱货; 2化工、 日化产品; 3杂货,包括钢材、废钢、矿建材料、石材、汽车零部件等; 4煤炭、粮食等大宗散货。
4不同目标市场物流需求量预测
如皋港不同目标市场物流需求量主要从刚性需求和弹性需求两个方面进行预测。煤炭刚性需求主要包括临港产业的华电以及如皋市内的相关耗能产业,长江深水航道开通,煤炭中转量会持续增加。石油及制品吞吐量主要来自石化码头, 预计石油每年增长率在10% 左右。化工园区主要打造四条化工链,预测2020年为494万吨。根据吞吐量占南通港吞吐量比例,未来如皋港将分担大约20% 的天然气需求量。金属矿石需求主要来自如皋市,需求增长率将维持在8% 。钢材是如皋港区主要作业的件杂货货种,主要供临港产业以及市内相关产业使用,预计需求增长率相对缓慢。南通市沿江、沿海港口建设项目和临港产业项目深入推进将使建筑市场回暖,预测矿建材料需求量增长率在每年10% 左右。木材刚性需求主要来自如皋市内相关企业,近年来替代品越来越多,需求量不会有较大变动。播种面积和粮食产量相对稳定,化肥农药需求也比较稳定。棉花需求增长率为5% 左右。石材需求量主要来自东升石材城,2020年需求量将达到293万吨。集装箱需求主要包括长江中上游中转和苏北部分地区,考虑到集装箱码头通过能力限制,未来增速保守估计在6% 左右。
综上所述,预计2020年如皋港物流总吞吐量将达到5563万吨,较2014年的2930. 76万吨翻了近一倍。根据对目标市场分析,如皋港物流产品规模和结构也更加多样化。
5结语
分层规划 篇5
一、多目标的电网规划方法
1传统的逐步倒推法和逐步扩展法
这类方法的优化目标是为了满足经济性的要求。在这类规划方法中, 可靠性分析仅仅是作为后校验计算存在的。虽然, 在电网规划工作中, 逐步倒推法和逐步扩展法经常使用, 但是这个方法无法同时兼顾可靠性最优与经济性最优原则。
2以可靠性为目标的规划方法
有的是运用灵敏度分析法, 将负荷消减和系统供应能量能力的变化作为分析的依据, 借助启发式的方法制定符合一定的可靠性需要的扩展方案;有的可靠性规划建立在经济性基础之上, 如北美电力系统;有的则是将规划目标定为可靠性指标的优化, 然后进行输电设备投入方案的制定。这一类的规划方案能将资金投入与可靠性指标改善之间的关系体现出来, 但是不具备较好的实用性, 一般只是用在局部网架的扩展设计之中, 不适合于大规模的电网规划。
3满足一定可靠性的规划方法
这种规划方法在优化问题中加入了可靠性指标这一约束条件。常用来作为约束条件的是N-1规则。如果条件更加严格, 可以用N-2规则, 甚至是N-K规则。但是, 这种规划方法不能对方案可靠性与经济性进行灵活的处理, 难以获得综合效益最好的优化方案。
4将经济性与可靠性在函数中进行综合考虑的规划方法
这种方案把可靠性指标变为经济形式带入目标函数之中, 以求得一个能够实现最低综合成本的网络架设方案。这种方法, 虽然证明了对经济因素与稳定性因素进行综合考虑的可行性, 也已经取得了一定的成果, 但是, 在实际应用中, 仍然存在着适用性差、规模小的问题。
二、对目标电网的分层最优化模型
1理论基础
分层最优化方法的基本思路是目标函数的极小化。首先, 在模型上将第一优先层的目标函数极小化;然后, 在第一优先层的最优解集上将第二优先层的目标函数极小化, 以此顺序进行, 直至最后一层。如果在中间的某一个优先层中得到了唯一最优解, 其后的任一优先层的目标函数都不能起作用。所以, 为了避免这种情况的出现, 可以适当放宽每一优先层的解, 从而适度放宽下一优先层的可行域。
2优势分析
对于电网规划来说, 分层最优化方法是合适的。虽然已经将安全性指标转化成了缺点成本, 与建设成本有着相同的量纲, 但是, 二者的量值不能对其重要程度进行全面的体现。通常, 在电网规划的实际操作中, 建设成本的约束最重要, 其约束程度要比安全性约束大很多。分层思想实际上已经暗含了建设成本 (第一优先层) 受重视程度最高的意思, 所以这一方法是符合电网规划实际的, 从而在实用性方面避免了对二者进行权衡的困难。研究发现, 运用遗传算法寻找最优方案的初期, 缺点损失费用在总费用中所占的比例很小, 同时, N-2的故障概率也比较小。所以, 在寻找最优方案的过程中可以将第一优先层的目标函数选定为运行费用、投资费用和N-1过负荷损失。这样, 当该部分的寻优已经到了一定阶段时, 就能够得到一批与N-1的可靠性校验相符合的优化方案;然后, 继续进行第二优先层目标函数的优化。这样, 可以在很大程度上减少计算量。
3数学模型
3.1决策变量
多目标电网规划选择网络状态与网络扩展方案作为决策变量。在函数公式中, x (k) 代表网络在k阶段的状态, 表示该方案的网络参数与拓扑方案;如果从第k阶段到第k+1阶段网络的扩展方案是u (k) , 那么, 第k+1阶段网络结构的状态就是:
由此式可以推得, x (0) 就是当前的网络状态。
将规划阶段数设为Np, 那么网络扩展就是要找到一系列的、具有可行性的扩展方案u (k) , (k=0, ···, Np-1—) , 然后得到各水平年接线方案, 即x (k+1) 的过程。
3.2多目标分层最优化模型向量形式
在以上式子中, Ps (s=1, ∧, L) 是优先层记号, 表示相应的目标函数fs (x) (s=1, ∧, L) 属于第s优先层, 而且各个Ps之间存在以下关系:
这表示着第s优先层要优先于第s+1优先层
引用向量法进行表示之后, 这一模型又可以称作字典分层规划模型 (LSP) 。字典分层规划模型中, L-min表示依照字典顺序进行极小化, 也就是按照记号Ps的顺序进行逐层的极小化。其中, 第一优先层的目标函数被取为建设成本最小, 公式如下:
在这个式子中, Cco (x (k) ) shi第k阶段缺点成本, 有以下约束条件:
式子中, X (k) 代表第k阶段可行的网络状态集。U (k) 是第k阶段可行的扩展方案集。 (k) 代表正常运行的支路潮流向量, 代表N-1交验时的支路潮流向量。是支路潮流容量的限值向量。
X (k) ∈X (k) 与u (k) ∈U (k) 是各阶段对网络规划有约束作用的条件, 包括了个阶段间的网络过渡约束、支路扩展的线型约束、之路扩展的回数约束、支路联结方式的约束等。代表各阶段对网络的运行有约束作用的条件, 包括了正常运行时与N-1交验时的不过负荷。
4求解方法
对于多层最优化模型的求解, 从原则上来说, 只需按照优先层次进行逐层的求解, 最终就会得到一定的解, 但是, 有些特殊模型, 就要用适当的方法, 比如, 完全分层法、分层单纯形法和分层评价法。按照计算过程的差别, 每一种方法又可以分为宽容分层法与简单分层法。电网规划的分层最优化模型, 需要用宽容分层法进行求解, 计算步骤如下:
4.1对初始可行域 (X1) 进行确定, 将X1取为X, 让k=1;
4.2进行极小化分层, 对第k优先层的极小目标函数进行求解, 得到最优解, 与最优值;
4.3对迭代次数进行检验, 如果k=m, 输出的结果就是, 否则, 就转入第四个步骤;
4.4为下一优先定义可行域, 给第k优先层的宽容量为, 第k=1优先层取宽容可行域是然后, 让k=k+1, 然后转到第二个步骤。
5算法
采用遗传法对多目标电网规划的分层进行最优化求解, 并且取每一优先层的评价函数为该层的目标函数, 然后与正常运行情况下和N-1校验时的不过负荷所约束的惩罚项共同构成增广目标函数, 其中, 是Pi优先层相的评价函数;是Pi优先层的目标函数;代表正常运行与N-1校验时的过负荷值;是相应的惩罚因子。
三、多目标电网规划中存在的问题
1数学模型较为复杂
1.1目标函数问题
在电网的优化目标中, 既有安全性要求, 又有经济性要求, 通常情况下的处理方式是把安全性指标中能够换算为经济形式的要素—缺点损失费, 化为经济形式并直接带入到目标函数之中, 并且认为安全性指标增幅与投入资金之间存在着一定的对应关系。从理论上看, 这一方法是没有问题的, 但是在实际应用层面上看, 这种方法是有缺陷的, 因为在研究期间的方案综合成本中, 缺点损失的费用比投资费用所占的比例小得多, 所以在寻找最优方案的过程中一直处于次要的位置。这就导致了方案最终不能全面反映安全性与经济性之间的关系。
1.2约束条件问题
在对多目标电网进行规划时, 得到较高重视的是关于安全性的分析, 这样能够使规划方案的安全性与经济性有机结合。只有将可靠性指标变为经济形式, 才能将其带入目标函数。虽然安全性指标有很多, 能够被用于函数计算的指标却是有限的几个, 其余的指标仅仅作为约束条件存在, 这就导致优化方案受到的约束更加复杂, 进而对算法的收敛性能和搜索能力产生影响。所以, 必须对安全性指标进行合理的选取, 使之既能对安全性问题进行处理, 又不对算法求解的能力造成影响。
2研究对象规模有限
在对大规模的电网进行规划的过程中, 传统的数学方法存在着很大的局限性, 所得的结果难以令人满意。新型优化方法, 如遗传算法, 在某种程度上能够对传统方法的缺陷进行克服, 从而保证获得最优解。但是, 这些方法还没有发展成熟, 理论预算法上还有着一定的不足之处。当面临大规模电网的求解问题时, 这些算法存在适用性不足的问题。
结语
在电网规划工作中, 只有将安全性与经济性目标综合起来加以考虑, 才能获得最优的电网规划方案。针对多目标的电网规划分层问题, 应该根据实际情况, 选择合适的算法并对约束条件进行准确定义, 难点在于建立数学模型, 需要在实际工作中不断总结和改进。
参考文献
[1]黄豫.电网规划中的相关技术方法探讨[J].企业技术开发 (学术版) .2010 (07) .
分层规划 篇6
我们认为, 作为区域课题研究指导者与管理者, 区县教科研部门必须做出基于教科研资源差异的整体而长远的规划———对于课题研究而言, 就是实行统筹兼顾、区别对待的差异管理。具体地讲, 可以采取“梯次规划, 分层管理”策略。所谓“梯次规划, 分层管理”, 就是面对在科研基础、科研力量、科研能力、科研环境等方面存在着客观差异的基层学校, 区县教科研部门进行三个梯次的规划 (“三级”规划) 、两个层次的管理 (“两层”管理) 。
所谓“三级”规划, 是指在组织基层学校申报县、市、省三级课题时, 区县级教科研部门除了对所申报课题的选题价值和课题论证的充分程度进行严格的评估外, 还应对课题的现实可行性进行必要的审查。其中最重要的一点, 就是对课题申报者进行必要的原则性“限制”:区县级课题面向具有科研热情和基本条件, 但缺乏规范开展课题研究经历和研究经验的学校和教师;承担区县级课题并按期顺利结题、研究成果居区县级先进以上 (领先或先进) 水平的学校或教师, 才有资格申报市级课题;同样, 申报省级课题的学校和教师, 必须是曾经按期顺利结题、研究成果居市级先进以上 (领先或先进) 水平的市级课题承担者。对于课题申报者, 应从科研意愿、自身能力、物质条件、研究基础 (已有的课题研究经历、经验、成效) 等方面进行全面评估和客观考量。如果课题申报者不具备与申报课题研究相对应的保障因素———尤其是研究能力与研究条件, 即便申报的课题再具价值, 原则上也不能进入“三级课题”的立项或推荐申报范围, 但可鼓励作为下一级课题进行尝试性研究。
所谓“两层”管理, 就是以“有无课题研究经历或课题研究经验”为区分依据, 对“三级课题”实施分层指导和管理———对于承担区县级课题的学校和教师进行“零起点”指导和管理, 对于承担省市级课题的学校和教师进行“非零起点”指导和管理。譬如, 区县级课题的选题要小而具体;研究范围要窄一些, 研究内容力求单一;提倡采用易于把握实施的单一方法, 如观察法、调查法、个案研究法等;研究周期一般为一至两个学年。而省市级课题在选题上则要具有现实性、普遍性、前瞻性;研究范围可稍宽泛, 研究内容一般要进行分解和细化, 即可分解成若干子课题或细化为若干方面;综合运用一些易于把握实施的科研方法, 包括观察法、调查法、文献法、自然实验法、测验法、个案研究法等;研究周期一般规划为三至五年。另外, 在一些文本要件的撰写标准上也应体现差异性, 比如, 区县级课题研究方案一般只要阐明“为什么研究”“具体研究什么”“怎样研究”三项基本内容即可;而省市级课题研究方案则应全面地阐述课题研究的背景与起点、研究的主要依据、研究的目标与内容、研究的方法和步骤、预期成果及形式、研究的组织保障。同样, 课题研究报告也应提出差异性标准和要求。
“梯次规划, 分层管理”课题管理策略的提出, 既有基于不同发展类型学校教科研工作内在情境的“切实性”, 更有促进不同发展类型学校教科研工作实现差异迈进的“指向性”。换句话说, 我们可以对区县级、省市级课题及其承担者可以做出如下定位:
区县级课题研究以丰富科研体验、培育科研情感为指向, 强调问题解决。对于区县级课题承担者而言, 可以在“做”中学习并熟悉课题研究的基本程序和方法, 逐步学会通过规范地做课题来解决实际问题, 从中获得科研的归属感。也就是说, 区县级课题承担学校可以在区县级教科研部门的引领指导下, 不断增强科研信心、锻炼科研队伍、积蓄科研经验, 感受科研的效力和自身的能量。
省市级课题研究以创建科研风格、培植科研特色为指向, 强调自主创新。对于省市级课题承担者而言, 有利于在综合、熟练地运用科研方法开展课题研究的过程中, 不断优化科研素质、增强问题意识和创新意识, 提高研究的专业程度和研究效度, 并在深化科研体验的同时, 获得科研创新的幸福感。也就是说, 省市级课题承担学校可以在各级教科研部门和区域内外的教育专家的引领指导下, 学会高点定位、规范发展, 并形成教科研的核心团队, 不断提升科研实力和科研品质, 实现自我超越。
其实, 从区域教育科研工作发展的角度讲, “梯次规划, 分层管理”不失为一种切实有效的课题管理策略。其现实意义可以概括为以下两个方面:
其一, 有利于形成正确的教育科研导引。也就是说, “梯次规划, 分层管理”的课题管理策略, 将有利于建树扎实严谨的教育科研风气, 营造务实求真的教育科研氛围, 一定程度地抑制某些基层学校“意愿和激情有余, 而实力和资源欠缺, 或者过程虚和成效低”的非理智性的教科研“躁动”, 引导基层学校量力而行, 循序渐进、真实扎实地开展课题研究。