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1、灰色模型在洛阳石化铁路装卸运输综合生产效率预测中的应用摘要: 灰色系统理论是一种研究少数据、贫信息不确定性问题的新方法，应用领域十分宽广。本文基于灰色理论重点介绍了模型在综合生产效率预测中的应用。以洛阳石化铁路装卸运输系统2006-2012年的生产统计数据为基础，运用模型对2013-2014年的综合生产效率进行了预测，同时提供了Matlab程序的预测计算模块，并通过实例证明该方法具有预测模型简单、预测精度高、计算速度快、方便实用等特点, 从而对实际生产管理有较强的指导意义。关键词: 灰色理论; ；预测；综合生产效率Application of Grey GM (1,1) Model in th
2、e Prediction of the Comprehensive Production Efficiency of Railway Loading & unloading and Transportation in Luoyang Petrochemical CorpWang Qingchao(Sinopec Luoyang Company, Luoyang, Henan Province,471012)Abstract: Grey System Theory which is wisely used ,is a new method to study the problems which
3、are lack of data, information and determinacy. The application of grey GM (1,1) model in the Prediction of the comprehensive production efficiency is introduced, according to the grey theory. Based on the production statistics of the railway loading & unloading and transportation system of Luoyang P
4、etrochemical Corp from 2006 to 2012, the comprehensive production efficiency is predicted by model from 2013 to 2014, and the prediction calculation module of the Matlab program is provided. The method is proved its features, such as the easy prediction model, the high accuracy of the prediction, th
5、e fast calculation speed, convenient and practical according to the example, thus it will be instructive for the management of the actual production.Key words: Grey Theory; GM (1,1); Prediction; Comprehensive Production Efficiency0 前言客观事物的过去、现在和将来都是有联系有规律可循的。1982年邓聚龙教授发表了自己创立的灰色系统理论，该理论研究的是一个大量信息已知、
6、部分信息未知的具有某种不确定性的系统，既含有已知信息又含有未知的或非确知的信息的系统称为灰色系统。由于灰色理论能充分利用信息处理贫信息系统，寻求系统的运动规律，使不确定的灰特征量量化，计算过程简单，克服了传统统计方法的不足，已广泛应用于各工业及社会领域。洛阳石化铁路运输部装卸运输系统的生产组织和管理是一个十分复杂的系统，包括栈台装卸和铁路行车组织两个专业技术基本不交叉的部分。生产组织模式是以调度为中心，整体围绕机车动力的充分使用为基本组织原则，以实现栈台对应装卸流程的灵活运用为基本组织要求，在调度的指挥协调下实现各生产要素的整合，并有效配置和合理使用资源，最终实现系统整体联动和准时化生产。在生
7、产组织过程中影响生产效率的因素很多，有来车编组的不规范性、调度的协调组织指挥能力、调车作业整体效率、车辆周转效率、动力设备与信号设备、车辆到达不均衡、路方对出发编组的限制、装卸流程的他因占用、龙组的建立运行效率、人员配置等，生产的综合效率是各个生产要求共同作用的结果。因此整个生产组织管理系统属于典型的灰色系统。本文以过去多年的生产报表数据为基础，取调车作业量对应的运输量之比为基础数据，该数据能够代表年度综合生产效率，它是按年度统计的离散数据，是时间的离散函数。灰色系统理论认为外界因素干扰对综合生产效率影响具有较大的随机性，使特征量极为离散；因而应对原始数据进行累加生成处理，这样为建模提供中间信
8、息和将原始数据序列的随机性加以弱化；最后通过累减生成方法求得预测模型，以预测后续几年可能的综合生产效率，以便提前认识和改进生产组织。1 灰色预测模型的建立本文采用的是一阶单变量的线形微分方程，记为模型中含有一个待辨识的灰参数和一个待辨识的内在变量，具体建模如下综述。1）给定一个原始数据为时间序列到的离散函数2）对原始数据进行一次累加（1-AGO），生成上式中，。3）对数据作均值生成处理，得到数据上式中，且初始值4）根据一次累加生成的数列，建立灰色动态模型上式中为时间变量，与为系统中待辨识的向量参数中的元素，且，按最小二乘法可得到：式中，。5）对建立的灰色动态模型（一级微分方程）求解，且，得到其
9、数学解表达式为：6）对作累减生成（IAGO）处理得上式就是预测的数学模型，模型中取，其中待定。2 模型精度检验方法模型检验一般采用残差检验和关联度检验。本文采用后验差检验法。具体方法为先求统计特征量：原始均值，原始方差，残差，残差均值，残差方程。然后计算后验差比值，小误差概率，将值和值对照表1以确定模型精度等级。表1 预测模型精度检验等级精度指 标小误差概率p后验差比值c1234好合格基本合格不合格0.950.800.700.700.350.500.650.653 灰色动态模型在洛阳石化铁路装卸运输生产效率的预测应用表2是洛阳石化铁路装卸运输系统2006-2012年生产年报数据，能描述综合生产
10、效率的数据指标是“勾/万吨”，它是年调车作业量与年运输量的比值，该指标反映出了年度综合生产效率，比值越大，综合生产效率越低。表2 洛阳石化铁路装卸运输系统生产量及综合生产效率序 号1234567年 份运输量（万吨）调车作业量（勾）综合效率（勾/万吨）2006425.902161970145.502007547.683869868127.572008528.688564602122.192009405.805745125111.202010580.895458884101.372011593.71835842398.402012545.51035392398.851）则原始数据为：2）对数据进行
11、一次累加，生成：3）构造系数矩阵及数据向量：同理：；则系数矩阵为：而数据向量为：确定系数向量：综合生产效率预测函数为：即4 精度检验计算利用上面的综合生产效率预测函数对2006-2014年的综合生产效率进行预测计算，并与原始的实际综合生产效率做比较。表3 预测综合生产效率与实际综合生产效率对比年份200620072008200920102011201220132014综合生产效率（勾/万吨）145.50127.57122.19111.20101.3798.4098.85-模型预测计算效率值145.50126.880119.551112.646106.139100.00994.23288.789
12、83.6611）求后验差检验法原始数据均值 原始数据方差，残差，残差均值残差方差。计算后验差比值。2）求小误差概率而；其中，故所有的均小于8.259；模型小误差概率0.95。根据表1判断，模型精度为1级；说明预测值偏差会很小，具有较强的生产指导应用价值。5 灰色模型的Mathlab程序计算在Mathlab程命令窗口录入如下程序模块，输入原始数列x0，计算后分别显示x1,B,Y,a1,a,u的值。程序模块如下：x0= % 由数列x0形成数列x1n=7s=0for i=1:ns=s+x0(i)x1(i)=send% 由数列x1形成数列Bfor j=1:n-1B(j,1)=-(x1(j+1)+x1(
13、j)/2B(j,2)=1end% 由数列x0形成数列Yfor k=1:n-1Y(k,1)=(x0(k+1)end% 计算出估计值a1,a和ua1=inv(B/*B) * B/*Ya=a1(1)u=a1(2)% 求出数列x1的预测值x2for k=0:n-1x2(k+1)=(x0(1)-u/a)*exp(-a*k)+u/aend% 求出原始数列x0的预测值x3x3(1)=x0(1)for k=1:n-1x3(k+1)=(1-exp(a) * (x0(1)-u/a) *exp(-a*k)end6 分析与结论以过去多年的生产实际数据为基础，采用模型对未来年份的综合生产效率进行预测，对预测检验及预测结
14、果进行分析可以得到以下几点认识：1）本文预测的数据结果显示年度综合生产效率逐年提高，而从生产统计数据上看，调车作业量具有减少的趋势；既说明调车作业速度影响了年度调车作业量，又说明年度综合生产效率逐年提高的贡献权重较大的是生产现场装卸环节控制的好，装卸流程利用率高；此外抓细抓实了原油、航煤、汽柴油等龙组的运行与管理，实现小调车作业量条件下快装快卸快运的目的，从而在面临现场站存车经常居高等组织困难的前提下年度综合生产效率仍然得到提高。2）若调车作业速度有所提高，则年度综合生产效率会进一步有所好转。采用灰色理论可以从多角度考查装卸运输系统并分别进行预测，从多角度预测得出的数据更能体现影响综合生产效率
15、的现实问题和规律，能反映综合生产管理的状况；因而有利于更加科学地确定生产管理目标值，促使生产管理状况的持续改善。3）用灰色理论中的模型对洛阳石化铁路装卸运输系统年度综合生产效率进行预测，预测结果精度高，优于传统的以概率论和模糊数学为基础的预测方法。模型预测值可以作为确定后续生产管理目标的依据，时间序列越靠后，偏差会逐渐增大，但可以通过调整信息降低灰区间来提高预测的准确性。4）模型通过对原始数据序列长度的不同取舍，会得到不同的预测结果，从而组成一个预测区间，可供决策选用。但有时因数据序列较短，难以建立长期预测模型，数据变化较大，模型所得预测灰区间过大，会出现偏差较大，很难得到较为满意的结果。5）用模型预测时为减少偏差，不能建立一个模型一直预测下去，应及时补充和利用新的
