一种基于熵权TOPSIS法土方开挖机械组合分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于熵权TOPSIS法土方开挖机械组合分析方法，采取一种数学多目标决策的方法,统计分析不同组合的土方开挖机械施工消耗样本指标，通过检测分析对象与最优解、最劣解的欧氏距离来进行排序，最终确定较优土方开挖机械组合方案。本发明专利技术将熵权法与TOPSIS方法结合起来对土方开挖机械组合效果进行评估，运用熵理论处理常见的土方开挖机械消耗数据，确定各个指标的权重，将权重运用到TOPSIS法中，计算不同组合方案数据到正负理想值的距离；直接从成本消耗角度出发建立指标进行分析，提高分析的准确性和实用性，使分析方法简单易行，方便施工现场人员使用，显著降低了土方工程施工成本，提高了工程收益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种土方开挖机械组合分析方法，具体是一种基于熵权TOPSIS法土方开挖机械组合分析方法，适用于水利、市政、建筑、路桥等土方开挖工程施工

技术介绍
目前，国外在如何合理配置土方工程机械化作业群，提高整个土方工程机械化作业群的工作效率领域作了大量的研究工作，这一领域的理论已基本成熟。国内对土方工程机械化施工组织的优化方面的研究是最近二十年来才开始的，在土方工程机械化施工中积累了大量的实践经验，并取得了一定的成果，同发达国家相比仍有一定的差距，机械化施工组织的优化系统更为罕见，这远远不能满足我国土方工程建设高速发展的需求。因此进行土方工程机械化施工组织的优化研究，开发实用性强的土方机械化施工组织分析方法，对提高土方工程的机械化施工水平，降低施工成本和消耗，保证工程质量有着极其重要的意义。目前用于多目标系统分析的方法有很多，如层次分析法、主成分分析法、动态规划法等，但这些方法大多考虑理想解。在分析土方开挖施工机械化施工组合时，施工成本消耗的理想解和负理想解都是大家关心的问题，TOPSIS法充分考虑这方面问题，但是，传统的TOPSIS法对目标属性权重的确定比较困难，常需要人为给出，有着很大的主观性和盲目性。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于熵权TOPSIS法土方开挖机械组合分析方法，能够简便、有效确定土方开挖机械组合方案，并适合施工现场人员使用，采集土方开挖组合机械最常见的成本消耗数据作为分析指标，运用熵权理论确定指标权重，并将加权后数据应用到TTOPSIS法中进行分析，确定相对较优的土方开挖机械组合方案，降低土方工程施工成本，提高工程收益。为了实现上述目的，本基于熵权TOPSIS法土方开挖机械组合分析方法包括以下具体步骤：步骤一，建立土方开挖机械组合的施工消耗样本矩阵；收集不同组合的土方开挖机械施工消耗参数变量的数据资料，确定个分析变量，构造样本矩阵；其中，为第种机械组合第个施工消耗评估指标；步骤二，根据样本矩阵，建立决策矩阵；用标准0-1向量规范化的方法归一化样本矩阵，得到规范化决策矩阵；步骤三，根据决策矩阵，采用熵权理论计算权重向量；计算规范化决策矩阵属性熵值，，当，规定；步骤四，根据熵权理论计算权重向量；计算规范化决策矩阵属性权重向量，式中，，；步骤五，加权决策矩阵；计算信息熵加权标准化矩阵；步骤六，确定理想解，负理想解；步骤七，计算不同施工机械组合到理想解的欧氏距离和负理想解的欧氏距离；步骤八，采用TOPSIS方法计算各机械组合方案的相对贴近度，根据相对贴近度的大小即最接近理想解的方案为最优；计算各机械组合相对贴近度，根据相对贴近度的值对进行排序，则可以确定较优的土方开挖机械组合方案。进一步，所述步骤一中的特征量样本指标(j=1，2，…，n)，，收集以下六类数据：（1）折旧修理消耗指标，表示此组合中使用到的机械种类（），为完成单位工程量第种机械台班或台时消耗量，为第种机械台班或台时折旧费定额，为第种机械台班或台时修理费定额；（2）安拆消耗指标，为第种机械台班或台时安拆费定额；（3）人工消耗指标，为第种机械每台班或台时消耗的人工时间之和；（4）燃油消耗指标，为第种机械每台班或台时消耗的燃油数量之和；（5）主机械耗时指标，为种机械中主机械的台班或台时消耗量；（6）管理费用指标，为第种组合机械施工管理费费率，为人工单价，为燃油单价。与现有技术相比，本基于熵权TOPSIS法土方开挖机械组合分析方法的有益效果如下：本土方开挖机械组合分析方法将熵权法与TOPSIS方法结合起来对土方开挖机械组合效果进行评估，即运用熵理论处理常见的土方开挖机械消耗数据，确定各个指标的权重，将权重运用到TOPSIS法中，计算不同组合方案数据到正负理想值的距离；本土方开挖机械组合分析方法直接从成本消耗角度出发建立指标进行分析，既可以充分考虑到不同机械组合的效率高低，提高分析的准确性和实用性，又使得分析方法简单易行，方便施工现场人员使用。对降低土方工程施工成本，提高工程收益具有重要意义。附图说明图1是本专利技术的分析方法流程图。具体实施方式下面将结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步说明。如图1所示，本基于熵权TOPSIS法土方开挖机械组合分析方法包括以下具体步骤：步骤一，建立土方开挖机械组合的施工消耗样本矩阵；收集不同组合的土方开挖机械施工消耗参数变量的数据资料，确定个分析变量，构造样本矩阵；其中，为第种机械组合第个施工消耗评估指标，主要收集以下六类数据：（1）折旧修理消耗指标，表示此组合中使用到的机械种类（），为完成单位工程量第种机械台班或台时消耗量，为第种机械台班或台时折旧费定额，为第种机械台班或台时修理费定额；（2）安拆消耗指标，为第种机械台班或台时安拆费定额；（3）人工消耗指标，为第种机械每台班或台时消耗的人工时间之和；（4）燃油消耗指标，为第种机械每台班或台时消耗的燃油数量之和；（5）主机械耗时指标，为种机械中主机械的台班或台时消耗量；（6）管理费用指标，为第种组合机械施工管理费费率，为人工单价，为燃油单价。步骤二，根据样本矩阵，建立决策矩阵；用标准0-1向量规范化的方法归一化样本矩阵，得到规范化决策矩阵；步骤三，根据决策矩阵，采用熵权理论计算权重向量；计算规范化决策矩阵属性熵值，，当，规定；步骤四，根据熵权理论计算权重向量；计算规范化决策矩阵属性权重向量，式中，，；步骤五，加权决策矩阵；计算信息熵加权标准化矩阵；步骤六，确定理想解，负理想解；步骤七，计算不同施工机械组合到理想解的欧氏距离和负理想解的欧氏距离；步骤八，采用TOPSIS方法计算各机械组合方案的相对贴近度，根据相对贴近度的大小即最接近理想解的方案为最优；计算各机械组合相对贴近度，根据相对贴近度的值对进行排序，则可以确定较优的土方开挖机械组合方案。本专利技术的具体分析方法如下：步骤一：构造样本矩阵；；式中，为第种机械组合第个施工消耗评估指标。（1）折旧修理消耗指标：；式中，表示此组合中使用到的机械种类（），为完成单位工程量第种机械台班或台时消耗量，为第种机械台班或台时折旧费定额，为第种机械台班或台时修理费定额。（2）安拆消耗指标：；式中，为第种机械台班或台时安拆费定额。（3）人工消耗指标：；式中，为第种机械每台班或台时消耗的人工时间之和。（4）燃油消耗指标：；式中，为第种机械每台班或台时消耗的燃油数量之和。（5）主机械耗时指标：；式中，为种机械中主机械的台班或台时消耗量。（6）管理费用指标：；式中，为第种组合机械施工管理费费率，为人工单价，为燃油单价。步骤二：将样本矩阵规范化：；步骤三：计算规范化决策矩阵属性熵值：,，当，规定；步骤四：计算规范化决策矩阵属性权重向量：，式中，，；步骤五：计算信息熵加权标准化矩阵：；步骤六：确定理想解和负理想解：理想解：；负理想解：；步骤七：计算到理想解的欧氏距离：；计算到负理想解的欧氏距离：；步骤八：计算各机械组合相对贴近度：；根据相对贴近度的值对进行排序，则可以确定较优土方开挖机械组合方案。综上所述，本土方开挖机械组合分析方法将熵权法与TOPSIS方法结合起来对土方开挖机械组合效果进行评估，即运用熵理论处理常见的土方开挖机械消耗数据，确定各个指标的权重，将权重运用到TOPSIS法中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于熵权TOPSIS法土方开挖机械组合分析方法，其特征在于，本土方开挖机械组合分析方法包括以下具体步骤：步骤一，收集不同组合的土方开挖机械施工消耗参数变量的数据资料，确定个分析变量，构造样本矩阵；其中，为第种机械组合第个施工消耗评估指标；步骤二，用标准0‑1向量规范化的方法归一化样本矩阵，得到规范化决策矩阵；步骤三，计算规范化决策矩阵属性熵值，，当，规定；步骤四，计算规范化决策矩阵属性权重向量，式中，，；步骤五，计算信息熵加权标准化矩阵；步骤六，确定理想解，负理想解；步骤七，计算不同施工机械组合到理想解的欧氏距离和负理想解的欧氏距离；步骤八，计算各机械组合相对贴近度，根据相对贴近度的值对进行排序，则可以确定较优的土方开挖机械组合方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于熵权TOPSIS法土方开挖机械组合分析方法，其特征在于，本土方开挖机械组合分析方法包括以下具体步骤：步骤一，收集不同组合的土方开挖机械施工消耗参数变量的数据资料，确定个分析变量，构造样本矩阵；其中，为第种机械组合第个施工消耗评估指标；步骤二，用标准0-1向量规范化的方法归一化样本矩阵，得到规范化决策矩阵；步骤三，计算规范化决策矩阵属性熵值，，当，规定；步骤四，计算规范化决策矩阵属性权重向量，式中，，；步骤五，计算信息熵加权标准化矩阵；步骤六，确定理想解，负理想解；步骤七，计算不同施工机械组合到理想解的欧氏距离和负理想解的欧氏距离；步骤八，计算各机械组合相对贴近度，根据相对贴近度的值对进行排序，则可以确定较优的土方开挖机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建，单建军，陆鹏飞，张凤翔，杜红磊，
申请(专利权)人：江苏建筑职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32