大數(shù)據(jù)背景下金屬?gòu)?fù)合材料成本預(yù)測(cè)分析

裴 雯

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水741020）

關(guān)于金屬?gòu)?fù)合材料，它就是所謂的使用兩種或多種異種金屬，在經(jīng)過特殊的工藝以后實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，最后形成的層狀材料。這種材料其中各層金屬仍然保持著本身原有金屬的特性，但是，金屬?gòu)?fù)合材料它整體的強(qiáng)度、硬度、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐磨和耐高溫等性能在經(jīng)過結(jié)合以后都得到了大幅度的提高。現(xiàn)在，各大科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)單位等都基于其對(duì)復(fù)合材料的不同的需求去研制和開發(fā)種類較為繁多的金屬?gòu)?fù)合材料，并將其投入生產(chǎn)[1]。金屬?gòu)?fù)合材料可以進(jìn)行不同的分類，其分類依據(jù)是按照材料的結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)體類型、基體類型等。但這些材料大多都具有較為良好的物理和化學(xué)性能還有較其他材料來說比較簡(jiǎn)單的生產(chǎn)工藝，可以滿足材料在一些特殊的條件下的性能要求，還能夠起到節(jié)約資源、降低成本等的作用。

1 金屬?gòu)?fù)合材料的成本預(yù)測(cè)分析

社會(huì)資本在工業(yè)生產(chǎn)中都比較講究達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，希望用較為少數(shù)量的勞動(dòng)力的消耗從而取得較為豐厚的生產(chǎn)成果。這也是我們社會(huì)發(fā)展的需求，現(xiàn)階段，社會(huì)生產(chǎn)都為大工廠的集中生產(chǎn)，工藝企業(yè)不斷改進(jìn)其生產(chǎn)技術(shù)和工藝方法，希望可以建立一套較為科學(xué)的管理制度去控制成本，從而達(dá)到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以對(duì)金屬?gòu)?fù)合材料開展成本預(yù)測(cè)分析，就顯得比較重要，也是一項(xiàng)企業(yè)實(shí)施更好的管理的重要措施。

通過分析金屬?gòu)?fù)合材料的成本可以知道，材料本身的特征和程度的不同會(huì)直接影響制造的整個(gè)過程，使得金屬?gòu)?fù)合材料的制造過程中存在著一些不確定性的因素，從而使該材料的成本預(yù)測(cè)變得較為復(fù)雜[2]。為了降低金屬?gòu)?fù)合材料的制造成本預(yù)測(cè)的復(fù)雜性，所以便要消除一些不確定性的因素影響以及還需要提高成本預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和速度，提出了基于金屬?gòu)?fù)合材料成本分析。

1.1 優(yōu)化成本預(yù)測(cè)參數(shù)

通過金屬?gòu)?fù)合材料的模糊量化關(guān)鍵零部件的失效特征，計(jì)算與之相似的主要材料的相似度，利用與其相關(guān)的眾多相似案例，我們可以預(yù)測(cè)出金屬?gòu)?fù)合材料的制造成本。但是由于金屬?gòu)?fù)合材料本身還受來自其他的不可控因素的不同程度的影響，例如在材料的生產(chǎn)和制造上時(shí)間的不同、原材料的選擇產(chǎn)地的材料價(jià)格不同、加工制造的費(fèi)用不同等這些因素都會(huì)導(dǎo)致該材料的成本費(fèi)用產(chǎn)生變化。因此，預(yù)測(cè)金屬?gòu)?fù)合材料的成本時(shí)，必須要考慮這些影響因素對(duì)材料制造成本預(yù)測(cè)的影響，我們要控制這些不可控的因素，以免其帶來不好的影響。同時(shí)在計(jì)算相似度時(shí)，主要零部件所占權(quán)重的確定影響成本模型預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性和精確度。因此在成本模型的預(yù)測(cè)中，所用到的各個(gè)參數(shù)的優(yōu)化確定都會(huì)變得非常的重要。采用遺傳算法對(duì)基于主要零部件失效特征的材料制造的成本預(yù)測(cè)模型中的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解，把其殘差的最小數(shù)設(shè)置為遺傳優(yōu)化的約束條件，在數(shù)據(jù)給定的參數(shù)范圍之內(nèi)去搜索出最優(yōu)的模型參數(shù)。其中，遺傳算法的優(yōu)化過程又包括了編碼、初始化的設(shè)置、選擇、交叉和變異等。如圖1，金屬?gòu)?fù)合材料的制造成本預(yù)測(cè)模型是極其典型的非線性的問題，通過使用遺傳算法可以加強(qiáng)對(duì)該模型參數(shù)的優(yōu)化，這具有非常明顯的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)檫z傳算法它本身?yè)碛休^為良好的收斂性，它較為簡(jiǎn)單易學(xué)而且它的應(yīng)用性也是比較強(qiáng)的，在數(shù)據(jù)優(yōu)化的過程中可以降低人為設(shè)置對(duì)最終成本預(yù)測(cè)結(jié)果的影響，從而可以達(dá)到簡(jiǎn)化目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算和參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)的結(jié)果。通過大數(shù)據(jù)的計(jì)算，我們便可以得知關(guān)于金屬?gòu)?fù)合材料的制造成本預(yù)測(cè)，并可對(duì)其進(jìn)行推廣使用。

圖1 成本預(yù)測(cè)模型

1.2 預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析

我們選取一定數(shù)量的測(cè)試樣本分別對(duì)上述該模型做驗(yàn)證，對(duì)多個(gè)金屬?gòu)?fù)合材料進(jìn)行制造成本預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果顯示出，根據(jù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析可知基于主要原材料和技術(shù)加工的金屬?gòu)?fù)合材料的制造成本預(yù)測(cè)模型所得的預(yù)測(cè)數(shù)值和真實(shí)的數(shù)值是極其接近的，它們之間的相對(duì)誤差是很小的，模型預(yù)測(cè)后的結(jié)果的平均的相對(duì)誤差僅僅為2.31%。這也就說明了研究中提出的成本預(yù)測(cè)模型可以滿足實(shí)際上的金屬?gòu)?fù)合材料的成本預(yù)測(cè)所提出的要求，它有其存在的合理性和精確性。

對(duì)于金屬?gòu)?fù)合材料的制造成本預(yù)測(cè)與其分析所具有的復(fù)雜性，我們得出的這一成本預(yù)測(cè)模型和它在實(shí)施預(yù)測(cè)時(shí)取得的良好實(shí)際應(yīng)用效果，都對(duì)以后的金屬?gòu)?fù)合材料的研發(fā)、制造、生產(chǎn)等產(chǎn)生一定程度的影響。

2 結(jié)語

我們的社會(huì)發(fā)展會(huì)隨著有更多的資本投入和更有效的科研發(fā)展，在未來必然能夠開發(fā)出具有更多類型的不同成分的金屬?gòu)?fù)合材料，用來達(dá)到滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求和缺口。金屬?gòu)?fù)合材料的應(yīng)用其實(shí)在現(xiàn)在是非常大眾化，目前，國(guó)內(nèi)的關(guān)于金屬?gòu)?fù)合材料的應(yīng)用大部分集中于較為高端的領(lǐng)域，這是與復(fù)合材料的制備成本比較高具有直接的關(guān)系，但是在未來通過研發(fā)，金屬?gòu)?fù)合材料制備成本會(huì)逐漸得到降低，金屬?gòu)?fù)合材料的應(yīng)用也能夠更加實(shí)現(xiàn)大眾化的要求，金屬?gòu)?fù)合材料可以走進(jìn)我們平常人的生活，在社會(huì)上獲得更加普遍的認(rèn)知。