热词 | 博弈 决策 策略 重组 效用 主体 零部件 回收 效用函数 机电 | ||
专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 实质审查; |
专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
申请号 | CN202410879217.8 | 申请日 | 2024-07-02 |
公开(公告)号 | CN118840110A | 公开(公告)日 | 2024-10-25 |
申请人 | 合肥工业大学智能制造技术研究院; | 申请人类型 | 科研院所 |
发明人 | 鲍宏; 齐接; 高翼飞; 李亚鹏; | 第一发明人 | 鲍宏 |
权利人 | 合肥工业大学智能制造技术研究院 | 权利人类型 | 科研院所 |
当前权利人 | 合肥工业大学智能制造技术研究院 | 当前权利人类型 | 科研院所 |
省份 | 当前专利权人所在省份:安徽省 | 城市 | 当前专利权人所在城市:安徽省合肥市 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:安徽省合肥市包河区花园大道369号 | 邮编 | 当前专利权人邮编:230000 |
主IPC国际分类 | G06Q10/30 | 所有IPC国际分类 | G06Q10/30 ; G06Q50/04 ; G06N5/04 ; G06F18/231 ; G06F18/2337 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 合肥市泽信专利代理事务所 | 专利代理人 | 方荣肖; |
摘要 | 本 申请 涉及一种基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法和装置,其中,该机电产品回收重组策略确定方法包括:确定非合作博弈模型中第一决策主体和第二决策主体的效用函数,第一决策主体的效用函数用于计算回收重组策略的拆卸复杂度,第二决策主体的效用函数用于计算回收重组策略的环保性;对待回收机电产品的不同零部件进行模糊聚类;分别对归属于第一决策主体和第二决策主体的零部件进行层级聚类;构建非合作博弈效用矩阵;通过纳什均衡优化确定待回收机电产品的目标回收重组策略,使得目标回收重组策略可以兼具拆卸复杂度和环保性,解决了目前的机电产品回收重组策略确定方法未考虑绿色环保性的问题。 | ||
权利要求 | 1.一种基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法,其特征在于,所述回收重组策略确定方法包括: |
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说明书全文 | 基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法和装置技术领域[0001] 本申请涉及资源环保回收领域,特别是涉及一种基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法和装置。 背景技术[0002] 伴随着制造业的快速发展,各类机电产品更新迭代速度与日俱增,顾客需求也在不断变化。市场上的这些产品很快过时或被淘汰,造成了资源浪费。因此,怎样将这些淘汰后仍具有剩余价值的废旧机电产品进行重用升级并快速的投入市场是提高目前废旧机电产品利用率所亟需解决的问题之一。 [0003] 目前的机电产品回收重组策略确定方法,主要只是简单地考虑产品拆卸性来确定回收重组策略,未考虑绿色环保性,导致最终所采用的回收重组策略可能会对环境产生较大的负面影响。 [0004] 针对目前的机电产品回收重组策略确定方法未考虑绿色环保性的问题,目前还没有提出有效的解决方案。发明内容 [0005] 在本发明中提供了一种基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法和装置,以解决目前的机电产品回收重组策略确定方法未考虑绿色环保性的问题。 [0006] 第一个方面,在本发明中提供了一种基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法,所述回收重组策略确定方法包括: [0007] 确定所述非合作博弈模型中第一决策主体和第二决策主体的效用函数,所述第一决策主体的效用函数用于计算回收重组策略的拆卸复杂度,所述第二决策主体的效用函数用于计算回收重组策略的环保性; [0008] 对待回收机电产品的不同零部件进行模糊聚类,进而归属为所述第一决策主体或所述第二决策主体; [0009] 分别对归属于所述第一决策主体和所述第二决策主体的零部件进行层级聚类,进而确定所述第一决策主体和所述第二决策主体的策略; [0010] 基于所述第一决策主体和所述第二决策主体的策略和效用函数构建非合作博弈效用矩阵; [0011] 基于所述非合作博弈效用矩阵,通过纳什均衡优化确定所述待回收机电产品的目标回收重组策略。 [0012] 第二个方面,在本发明中提供了一种基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定装置,所述回收重组策略确定装置包括: [0013] 效用函数确定模块,用于确定所述非合作博弈模型中第一决策主体和第二决策主体的效用函数,所述第一决策主体的效用函数用于计算回收重组策略的拆卸复杂度,所述第二决策主体的效用函数用于计算回收重组策略的环保性; [0014] 模糊聚类模块,用于对待回收机电产品的不同零部件进行模糊聚类,进而归属为所述第一决策主体或所述第二决策主体; [0015] 层次聚类模块,用于分别对归属于所述第一决策主体和所述第二决策主体的零部件进行层级聚类,进而确定所述第一决策主体和所述第二决策主体的策略; [0016] 效用矩阵构建模块,用于基于所述第一决策主体和所述第二决策主体的策略和效用函数构建非合作博弈效用矩阵; [0017] 目标策略确定模块,用于基于所述非合作博弈效用矩阵,通过纳什均衡优化确定所述待回收机电产品的目标回收重组策略。 [0018] 第三个方面,在本发明中提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行第一个方面所述的基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法。 [0019] 第四个方面,在本发明中提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现第一个方面所述的基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法的步骤。 [0020] 与相关技术相比,本发明提供了一种基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法,其重点在于将回收重组策略的拆卸复杂度和环保性作为两个博弈方,通过非合作博弈的方式确定目标回收重组策略,使得目标回收重组策略可以兼具拆卸复杂度和环保性,解决了目前的机电产品回收重组策略确定方法未考虑绿色环保性的问题。 附图说明[0022] 图1是本发明的实施例中提供的一种基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法的流程图; [0024] 图3是一实例中的风机轴承座装配体对应环保性的零部件聚类结果; [0025] 图4是一实例中的风机轴承座装配体的目标回收重组策略。 具体实施方式[0026] 为更清楚地理解本申请的目的、技术方案和优点,下面结合附图和实施例,对本申请进行了描述和说明。 [0027] 除另作定义外,本申请所涉及的技术术语或者科学术语应具有本申请所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。在本申请中的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制,它们可以是单数或者复数。在本申请中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体,其目的是涵盖不排他的包含;例如,包含一系列步骤或模块(单元)的过程、方法和系统、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块(单元),而可包括未列出的步骤或模块(单元),或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块(单元)。在本申请中所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并不限定于物理的或机械连接,而可以包括电气连接,无论是直接连接还是间接连接。在本申请中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。通常情况下,字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本申请中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等,只是对相似对象进行区分,并不代表针对对象的特定排序。 [0028] 在本发明中提供了一种基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法,图1是本发明的实施例中提供的一种基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法的流程图,参照图1所示,该流程包括步骤S110‑步骤S150。 [0029] 步骤S110,确定非合作博弈模型中第一决策主体和第二决策主体的效用函数,第一决策主体的效用函数用于计算回收重组策略的拆卸复杂度,第二决策主体的效用函数用于计算回收重组策略的环保性。 [0030] 具体的,可以通过多目标优化模型与非合作博弈模型的映射关系确定非合作博弈模型的构成。非合作博弈模型主要由其博弈方(博弈双方为第一决策主体和第二决策主体)、博弈方效用函数、博弈方约束和纳什均衡优化组成。在本发明中,创新性地将第一决策主体和第二决策主体的效用函数设计为分别计算回收重组策略的拆卸复杂度和环保性,从而将环保性纳入确定回收重组策略所考量的因素中,可以理解为第一决策主体和第二决策主体分别为拆卸复杂度和环保性,使得最终确定的回收重组策略兼具拆卸复杂度和环保性。 [0031] 进一步的,第一决策主体的效用函数为: [0032] [0034] 组件复杂度指数函数为: [0035] [0036] [0037] [0038] [0039] 其中,J是组件复杂度的属性数;wk是第k个组件的相似度百分比,使得总CI集介于0和1之间;Cc,j是第j个属性的难度因子值;Ck是第k个组件的复杂度;Pk是第k个组件的数量,如果组件是唯一的,则Pk可以是1。 [0040] 接口复杂度指数函数为: [0041] [0042] [0043] 其中,N是评估界面属性的属性数;wk是第k个组件的相似度百分比,使得总II集介于0和1之间;Ci,n是第n个界面属性的难度系数值。 [0045] 三角模糊数映射规则用于将描述机电产品环保性的语义变量映射为三角模糊数。重心函数为: [0046] [0047] 其中,aL表示三角模糊数的左端点,aM代表三角模糊数的中心值,aR三角模糊数的右端点。 [0048] 环保性指标以危害程度为准则,不同的回收重组策略对环境的危害程度会有所不同。在该准则中,环保性需要使用三角模糊数来表示。由于产品的完整信息难以获得,对于环保性准则需要使用语义变量进行描述,由于最终需要获得一个具体的数值,所以需要将语义变量转化为三角模糊数。示例性地,三角模糊数的转换对应关系如表1。 [0049] 表1三角模糊数的转换对应关系 [0050] 模糊评价语义 模糊权重语义 三角模糊数很差 很不重要 (0,0,0.125) 差 不重要 (0.125,0.25,0.375) 一般 普通 (0.375,0.5,0.625) 好 重要 (0.625,0.75,0.875) 很好 很重要 (0.875,1,1) [0051] 三角模糊数不能直接参与到实际运算中,需要对三角模糊数进行解模糊化。为了增加解模糊化的准确性和可靠性,本实施例采用了重心法,即通过上述重心函数将三角模糊数转化为一个具体数值,三角模糊数中的三个数分别对应左端点、中心值和右端点。 [0052] 步骤S120,对待回收机电产品的不同零部件进行模糊聚类,进而归属为第一决策主体或第二决策主体。 [0053] 本步骤是对待回收机电产品的不同零部件进行划分,分别划分给不同决策主体。该步骤具体包括步骤S121‑步骤S124。 [0054] 步骤S121,建立模糊聚类分析的初始样本及其特征: [0055] σi{σik}(i=1,2,…,n;k=1,2) [0056] 其中,σij为影响因子,其表示第i个零部件对第k个目标的影响程度,σi表示第i个零部件对所有目标的分配因子集合,目标为两个分别对应拆卸复杂度和环保性,n表示零部件的总数。 [0057] 步骤S122,通过标定建立模糊相似矩阵: [0058] R=(rij)n×n [0059] 0≤rij≤1,i,j=1,2,…,n [0060] 其中,rij表示被分类的第i个零部件与第j个零部件的相似程度。 [0061] 本步骤中,考虑到拆卸复杂度和环保性同属于一种单位量,所以通过标定建立模糊相似矩阵。其中,两个零部件之间的相似程度的计算方法很多,常用的是绝对值减数法,即: [0062] [0063] 上式中,M为适当选取的系数,使得0≤rij≤1。 [0064] 步骤S123,利用平方自合成法得到模糊相似矩阵R的传递闭包矩阵R*,并满足符号 表示布尔运算。 [0065] 传递闭包矩阵R*则为模糊等价矩阵。 [0066] 步骤S124,利用的λ(聚类分割值)截关系进行模糊聚类,从而将不同的零部件归属为第一决策主体或第二决策主体。 [0067] 其中,λ可取rij值。 [0068] 步骤S130,分别对归属于第一决策主体和第二决策主体的零部件进行层级聚类,进而确定第一决策主体和第二决策主体的策略。 [0069] 在本步骤中,第一决策主体的策略则是归属于第一决策主体的零部件的不同聚类方式(或称为模块化方式、重组方式),第二决策主体的策略则是归属于第二决策主体的零部件的不同聚类方式,两者进行组合则可以得到所有零部件的聚类方式,也就是回收重组策略。 [0070] 具体的,本步骤包括步骤S131‑步骤S134。 [0071] 步骤S131,对于归属于第一决策主体的零部件,确定第i个零部件和第j个零部件之间的功能关联度fij和结构关联度sij,以及分别确定功能关联度和结构关联度的权重ω1和ω2,进而建立综合关联度mi.j: [0072] mi.j=ω1fij+ω2sij [0073] ω1+ω2=1 [0074] 步骤S132,将综合关联度进行整合得到综合关联矩阵: [0075] M=(mi.j)n1×n1 [0076] 其中,n1表示归属于第一决策主体的零部件的总数。 [0077] 步骤S133,对于归属于第二决策主体的零部件,确定第i个零部件和第j个零部件之间的功能关联度fij和结构关联度sij,以及分别确定功能关联度和结构关联度的权重ω1和ω2,进而建立综合关联度mi.j: [0078] mi.j=ω1fij+ω2sij [0079] ω1+ω2=1 [0080] 步骤S134,将综合关联度进行整合得到综合关联矩阵: [0081] M=(mi.j)n2×n2 [0082] 其中,n2表示归属于第二决策主体的零部件的总数。 [0083] 步骤S135,根据第一决策主体和第二决策主体的综合关联矩阵,分别采用层次划分法对相应的零部件进行划分,得到第一决策主体和第二决策主体的策略。 [0084] 对于两个决策主体的零部件,分别采用相同的方法对归属于各自的零部件进行划分,进而得到相应的策略。该过程总结如下: [0085] 首先,确定零部件i和j的功能关联度矩阵:F=(fij)n×n。 [0086] 其次,确定零部件i和j的结构关联度矩阵:S=(sij)n×n。 [0087] 最后,分析两零部件之间的功能关联度fij和结构关联度sij,确定功能属性关联度和结构属性关联度的权重,进而建立综合属性关联度mi.j以及综合关联矩阵。在得到综合相关矩阵的基础上,应用层次聚类法对其进行模块划分。 [0088] 示例性地,零部件间的功能关联度的打分标准如下: [0089] (1)当两个零部件i和j成对使用缺一不可时,则fij=1.0。 [0090] (2)当两个零部件i和j存在能量联系时,则fij=0.8。 [0091] (3)当两个零部件i和j存在信息联系时,则fij=0.6。 [0092] (4)当两个零部件i和j存在作用力联系时,则fij=0.4。 [0093] (5)当两个零部件i和j间仅存在物质信息联系时,则fij=0.2。 [0094] (6)当两个零部件i和j毫无功能联系时,则fij=0。 [0095] 零部件间的结构关联度的打分标准如下: [0096] (1)当两个零部件i和j间永久连接不可拆分时,则sij=0.9~1.0。 [0097] (2)当两个零部件i和j间多面接触不易拆分时,则sij=0.7~0.8。 [0098] (3)当两个零部件i和j间单面接触不易拆分时,则sij=0.5~0.6。 [0099] (4)当两个零部件i和j间单点接触不易拆分时,则sij=0.3~0.4。 [0100] (5)当两个零部件i和j间单点接触容易拆分时,则sij=0.1~0.2。 [0101] (6)当两个零部件i和j间没有连接时,则sij=0 [0102] 步骤S140,基于第一决策主体和第二决策主体的策略和效用函数构建非合作博弈效用矩阵。 [0103] 非合作博弈效用矩阵是纳什均衡优化算法的输入,当得到第一决策主体和第二决策主体的非合作博弈效用矩阵后,通过纳什均衡优化则可以得到机电产品的目标回收重组策略,目标回收重组策略则为纳什均衡优化算法输出的最佳回收重组策略。 [0104] 进一步,该步骤包括步骤S141和步骤S142。 [0105] 步骤S141,将第一决策主体的不同策略和第二决策主体的不同策略进行组合得到不同的回收重组策略。 [0106] 步骤S142,通过第一决策主体的效用函数计算各个回收重组策略对于第一决策主体的效用,以及通过第二决策主体的效用函数计算各个回收重组策略对于第二决策主体的效用,非合作博弈效用矩阵由各个回收重组策略对第一决策主体和第二决策主体的效用构成。 [0107] 具体的,由博弈决策主体(第一决策主体和第二决策主体)、策略、效用函数三者构成非合作博弈模型:{pi;si;ui(i=1,2)}。其中,将各博弈方所有的策略,即策略矢量si的所有取值,分别以αx(x=1,2,…,l1)和表示βy(y=1,2,...,l2),其中,l1表示第一决策主体的策略总数,l2表示第二策略主体的策略总数,对应于策略组合的各博弈方效用函数以u1(αx,βy)和u2(αx,βy)表示,从而将有限方案效用矩阵转化为非合作博弈效用矩阵如表2所示: [0108] 表2非合作博弈效用矩阵 [0109] [0110] [0111] 步骤S150,基于非合作博弈效用矩阵,通过纳什均衡优化确定待回收机电产品的目标回收重组策略。 [0112] 由于零部件聚类方案中拆卸复杂度和环保性两个目标之间存在效用间的冲突关系,使得以两者目标作为博弈方分别都达到最优是难以实现的,而纳什均衡理论就是基于此类问题的一种解决方法。在整个博弈过程中,参与博弈的模块拆卸复杂度和环保性的博弈双方都会受到另一博弈方行为的影响,因此任何博弈方的得益都取决于所有博弈方策略的组合。这里所考虑的两博弈方纯策略博弈无须求解大量的带有不等式约束的多项方程组,其求解过程具有很快的收敛速度。 [0113] 综上,本发明提供了一种基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法,其重点在于将回收重组策略的拆卸复杂度和环保性作为两个博弈方,通过非合作博弈的方式确定目标回收重组策略,使得目标回收重组策略可以兼具拆卸复杂度和环保性,解决了目前的机电产品回收重组策略确定方法未考虑绿色环保性的问题。 [0114] 如下通过一个实例对本发明提供的电产品回收重组策略确定方法的可行性进行验证。 [0115] 本实例分析的是一个具有22个零部件的风机轴承座装配体。组件复杂度指数(CI)、界面复杂度指数(II)、产品拆卸复杂度(PDC)以及中间过程所需数据计算结果如下: [0116] 表3风机轴承座装配体的组件复杂度指数(CI) [0117] [0118] [0119] 表4风机轴承座装配体的界面复杂度指数(II) [0120] [0121] [0122] 表5风机轴承座装配体的产品拆卸复杂度(PDC) [0123] [0124] 用三角模糊数表示的环保性指标进行解模糊化: [0125] [0126] 需要说明的是,上述给出的拆卸复杂度和环保性数值是风机轴承座装配体作为整体时的指标,回收时需要对风机轴承座装配体的各零部件进行划分。 [0127] 对不同决策主体的零部件进行的层次聚类最重要的准则就是零部件结构和功能之间的相关性属性,分别根据专家对零部件之间结构和功能进行评分,通过层次分析法得出结构关联度和功能关联度矩阵再得出综合关联度矩阵。利用层次聚类分别对拆卸复杂度和环保性博弈方所属零部件进行聚类,得出如图2、图3所示。从图中可以看出,当综合关联度矩阵取不同分割值λ时,会产生不同的分类数及对应的聚类情况。 [0128] 在整个博弈过程中,参与博弈的拆卸复杂度和环保性的博弈双方都会受到另一博弈方行为的影响,因此任何博弈方的得益都取决于所有博弈方策略的组合。这里所考虑的两博弈方纯策略博弈无须求解大量的带有不等式约束的多项方程组,其求解过程具有很快的收敛速度。经过求解后最终得到的效用值为(8.525,0.7)。 [0129] 参照图4,则是上述实例中的风机轴承座装配体通过本发明提供的机电产品回收重组策略确定方法得到的目标回收重组策略。 [0130] 需要说明的时,本实例中机电产品回收重组策略确定方法所采用的具体三角模糊数映射规则以及零部件间的结构关联度和功能关联度的打分标准,是上文示例中给出的。 [0131] 在本发明的实施例中还提供了一种基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定装置,该装置用于实现上述实施例及优选实施方式,已经进行过说明的不再赘述。以下所使用的术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管在以下实施例中所描述的装置较佳地以软件来实现,但是硬件,或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。 [0132] 回收重组策略确定装置包括: [0133] 效用函数确定模块,用于确定非合作博弈模型中第一决策主体和第二决策主体的效用函数,第一决策主体的效用函数用于计算回收重组策略的拆卸复杂度,第二决策主体的效用函数用于计算回收重组策略的环保性。 [0134] 模糊聚类模块,用于对待回收机电产品的不同零部件进行模糊聚类,进而归属为第一决策主体或第二决策主体。 [0135] 层次聚类模块,用于分别对归属于第一决策主体和第二决策主体的零部件进行层级聚类,进而确定第一决策主体和第二决策主体的策略。 [0136] 效用矩阵构建模块,用于基于第一决策主体和第二决策主体的策略和效用函数构建非合作博弈效用矩阵。 [0137] 目标策略确定模块,用于基于非合作博弈效用矩阵,通过纳什均衡优化确定待回收机电产品的目标回收重组策略。 [0138] 创新性地将第一决策主体和第二决策主体的效用函数设计为分别计算回收重组策略的拆卸复杂度和环保性,从而将环保性纳入确定回收重组策略所考量的因素中,可以理解为第一决策主体和第二决策主体分别为拆卸复杂度和环保性,使得最终确定的回收重组策略兼具拆卸复杂度和环保性。 [0139] 需要说明的是,上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块,既可以通过软件来实现,也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言,上述各个模块可以位于同一处理器中;或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。 [0140] 在本发明中还提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,处理器被设置为运行计算机程序以执行本发明的基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法。 [0141] 在本发明中一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现本发明的基于非合作博弈的机电产品回收重组策略确定方法的步骤。 [0142] 应该明白的是,这里描述的具体实施例只是用来解释这个应用,而不是用来对它进行限定。根据本申请提供的实施例,本领域普通技术人员在不进行创造性劳动的情况下得到的所有其它实施例,均属本申请保护范围。 [0143] 显然,附图只是本申请的一些例子或实施例,对本领域的普通技术人员来说,也可以根据这些附图将本申请适用于其他类似情况,但无需付出创造性劳动。另外,可以理解的是,尽管在此开发过程中所做的工作可能是复杂和漫长的,但是,对于本领域的普通技术人员来说,根据本申请披露的技术内容进行的某些设计、制造或生产等更改仅是常规的技术手段,不应被视为本申请公开的内容不足。 |