關(guān)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力企業(yè)信息化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究

1、關(guān)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力企業(yè)信息化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究         11-01-14 15:34:00     作者：?jiǎn)叹S德    編輯：studa090420論文摘要：正確分析和評(píng)價(jià)電力企業(yè)信息化水平，對(duì)于提高電力行業(yè)的整體信息化水平，增強(qiáng)電力企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，對(duì)電力企業(yè)信息化水平進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，建立了評(píng)價(jià)體系的數(shù)學(xué)模型。該模型在收斂速度、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力方面是可行的、適用的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該模型

2、克服了傳統(tǒng)電力企業(yè)信息化水平評(píng)價(jià)過(guò)程的復(fù)雜性，具有方便準(zhǔn)確、可靠快速的特點(diǎn)，辨識(shí)精度高。 論文關(guān)鍵詞：BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；電力企業(yè)；信息化水平；評(píng)價(jià)；指標(biāo)體系 0引言 電力行業(yè)是國(guó)內(nèi)應(yīng)用信息技術(shù)較早的行業(yè)之一，先后經(jīng)歷了生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、管理信息化等建設(shè)階段。目前，電力信息化呈現(xiàn)出基礎(chǔ)設(shè)施齊備、數(shù)據(jù)龐雜、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，已從量化范疇提升到質(zhì)的高度。對(duì)電力企業(yè)進(jìn)行有效的信息化評(píng)價(jià)和管理，是提升信息化水平和實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化可持續(xù)發(fā)展的重要保障。 如何積極開(kāi)展信息化建設(shè)來(lái)降低運(yùn)營(yíng)成本?通過(guò)何種指標(biāo)來(lái)科學(xué)評(píng)價(jià)我國(guó)電力企業(yè)的信息化發(fā)展水平?這是當(dāng)前電力行業(yè)必須解決的一個(gè)問(wèn)題，而目前我國(guó)還沒(méi)有一套完整的電力企業(yè)信息

3、化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系正式發(fā)布。通過(guò)構(gòu)建科學(xué)、實(shí)用、有效的電力企業(yè)信息化水平評(píng)價(jià)體系，采用具有學(xué)習(xí)、記憶、歸納、容錯(cuò)及自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)能力的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，科學(xué)、有效、客觀(guān)地評(píng)價(jià)電力企業(yè)信息化水平，有利于規(guī)范和完善電力企業(yè)信息化建設(shè)，促進(jìn)電力信息化健康，快速地發(fā)展。 1電力企業(yè)信息化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立 11建立的原則 (1)簡(jiǎn)明科學(xué)原則。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)明確反映電力企業(yè)信息化水平高低與指標(biāo)間的關(guān)系，避免無(wú)關(guān)的指標(biāo)列入，指標(biāo)體系的大小也應(yīng)適宜。若評(píng)價(jià)指標(biāo)體系過(guò)大、指標(biāo)層次過(guò)多、指標(biāo)過(guò)細(xì)，則勢(shì)必將評(píng)價(jià)者的注意力吸引到細(xì)小問(wèn)題上；而若評(píng)價(jià)指標(biāo)體系過(guò)小、指標(biāo)層次過(guò)少、指標(biāo)過(guò)粗，則不能充分反映和評(píng)價(jià)電力企

4、業(yè)信息化的整體設(shè)計(jì)與使用情況。 (2)公正合理原則。即評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)能客觀(guān)、公正、合理地體現(xiàn)電力企業(yè)信息化水平的動(dòng)態(tài)性。 (3)易于操作原則。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)具有可操作性，指標(biāo)含義明確、可靠，數(shù)據(jù)易于收集，可供不了解指標(biāo)體系建立過(guò)程的人員進(jìn)行操作與應(yīng)用。 (4)以定量指標(biāo)為主，輔以一定的定性指標(biāo)。評(píng)價(jià)指標(biāo)盡可能以定量指標(biāo)為主，但全部采用定量指標(biāo)也不能完全反映電力企業(yè)信息化水平的整體情況，所以要輔以一些描述性的定性指標(biāo)。 12指標(biāo)體系的內(nèi)容 結(jié)合電力企業(yè)信息化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立的原則，從3個(gè)層次來(lái)構(gòu)建電力企業(yè)信息化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，主要由業(yè)務(wù)支持程度、IT績(jī)效水平、信息技術(shù)水平、IT管理

5、能力、IT持續(xù)發(fā)展能力等五大方面構(gòu)成，如表l所示。 13指標(biāo)值的確定及歸一化處理 在上述55個(gè)三級(jí)指標(biāo)中，有定性指標(biāo)和定量指標(biāo)之分。根據(jù)指標(biāo)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則又可分為3類(lèi)指標(biāo)：正向指標(biāo)、負(fù)向指標(biāo)和優(yōu)化指標(biāo)。由于不同的指標(biāo)從不同側(cè)面反映電力企業(yè)信息化水平，指標(biāo)之間又由于量綱不同，所以無(wú)法進(jìn)行比較。因此，為了便于最終評(píng)價(jià)值的確定，需要對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，即對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)做標(biāo)準(zhǔn)化、正規(guī)化處理，以便消除指標(biāo)量綱的影響?？紤]神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的收斂問(wèn)題，對(duì)所有指標(biāo)分3種情況進(jìn)行無(wú)量綱化處理。 (1)定性指標(biāo)。定性指標(biāo)有工程建設(shè)情況、信息安全措施、信息安全制度的完善程度、信息安全制度的執(zhí)行情況、企業(yè)職工IT素質(zhì)等。這

6、些指標(biāo)的評(píng)價(jià)值采用專(zhuān)家打分的辦法進(jìn)行評(píng)價(jià)，取值為0010之間。 (2)正向定量指標(biāo)。是指標(biāo)值越大越好的指標(biāo)，包括：設(shè)備的運(yùn)行率、安全運(yùn)行時(shí)間、物資供應(yīng)保障率、勞動(dòng)生產(chǎn)率、網(wǎng)絡(luò)覆蓋率、聯(lián)通率等。因這類(lèi)指標(biāo)越大越好，故選用所有電力企業(yè)的最大值為該指標(biāo)的理想值，進(jìn)行無(wú)量綱化處理。 (3)負(fù)向定量指標(biāo)。是指其值越小越好的指標(biāo)，包括采購(gòu)成本、生產(chǎn)成本、平均響應(yīng)時(shí)間等。這類(lèi)指標(biāo)是越小越好，因此，選取所有電力企業(yè)的最小值為該指標(biāo)的理想值，并進(jìn)行無(wú)量綱化處理。 (4)優(yōu)化指標(biāo)。是指標(biāo)具有一個(gè)最優(yōu)的取值范圍，太大或太小都不好的指標(biāo)，包括電力企業(yè)資產(chǎn)負(fù)債率指標(biāo)，該指標(biāo)如果太大說(shuō)明企業(yè)在信息化投資建設(shè)中將會(huì)出現(xiàn)資不

7、抵債的情況，不利于電力企業(yè)的發(fā)展；如果該指標(biāo)值很小則說(shuō)明在企業(yè)信息化建設(shè)中沒(méi)有發(fā)揮有限資本的價(jià)值。一般該指標(biāo)取4060比較理想，然后進(jìn)行無(wú)量綱化處理。無(wú)量綱化處理方法如下： (1)有量綱向無(wú)量綱的轉(zhuǎn)化。采取一種二次拋物偏大型分布的數(shù)學(xué)模型描述： (2)無(wú)量綱指標(biāo)的處理。采取線(xiàn)性遞增函數(shù)進(jìn)行描述: 2電力企業(yè)信息化水平評(píng)價(jià)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家系統(tǒng) 2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)是由大量簡(jiǎn)單的處理單元組成的非線(xiàn)性、自適應(yīng)、自組織系統(tǒng)，它是在現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)研究成果的基礎(chǔ)上，試圖通過(guò)模擬人類(lèi)神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行加工、記憶和處理的方式，設(shè)計(jì)出的一種具有人腦風(fēng)格的信息處理系統(tǒng)。它可

8、廣泛應(yīng)用于預(yù)測(cè)、分類(lèi)、模式識(shí)別和過(guò)程控制等各種數(shù)據(jù)處理場(chǎng)合，相對(duì)于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理方法，更適合處理模糊、非線(xiàn)性和模式特征不明確的問(wèn)題。 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是單向傳播的多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)可分為輸入層、中間層(隱含層)和輸出層，其中輸入和輸出都只有1層，中間層可有1層或多層。同層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間沒(méi)有連接，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)神經(jīng)元，其傳遞函數(shù)通常采用Sigmoid型函數(shù)。每對(duì)神經(jīng)元之間的連接上有一個(gè)加權(quán)系數(shù)W，它可以加強(qiáng)或減弱上一個(gè)神經(jīng)元的輸出對(duì)下一個(gè)神經(jīng)元的刺激。這個(gè)加權(quán)系數(shù)通常稱(chēng)為權(quán)值，修改權(quán)值的規(guī)則稱(chēng)為權(quán)值算法。建立在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的專(zhuān)家系統(tǒng)根據(jù)一定的算法，通過(guò)對(duì)樣本數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)確定網(wǎng)絡(luò)權(quán)值

9、。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家系統(tǒng)的權(quán)值確定、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，就可以處理新的數(shù)據(jù)，給出相應(yīng)的輸出。 22基于BP網(wǎng)絡(luò)的電力企業(yè)信息化水平評(píng)價(jià)的學(xué)習(xí)過(guò)程 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電力企業(yè)信息化水平評(píng)價(jià)模型中，輸入層包含55個(gè)神經(jīng)元，分別接受55個(gè)電力企業(yè)信息化水平評(píng)價(jià)中三級(jí)指標(biāo)的樣本數(shù)據(jù)輸入；中間層包含26個(gè)神經(jīng)元；輸出層有1個(gè)神經(jīng)元，就是電力企業(yè)信息化水平評(píng)價(jià)結(jié)果，相應(yīng)的BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。      11-01-14 15:34:00     作者：?jiǎn)叹S德    編輯：studa090420由于神經(jīng)網(wǎng)

10、絡(luò)各層的初始連接權(quán)值是任意的，必須先對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，使電力企業(yè)信息化水平評(píng)價(jià)結(jié)果的實(shí)際輸出與期望值的偏差盡可能小。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)訓(xùn)練將學(xué)習(xí)樣本的真實(shí)值與網(wǎng)絡(luò)輸出的誤差反向傳播到各層的神經(jīng)元，采用梯度下降法不斷調(diào)節(jié)各層的權(quán)值，減小因權(quán)值帶來(lái)的偏差，從而使訓(xùn)練樣本真實(shí)輸出與網(wǎng)絡(luò)輸出的誤差控制在設(shè)定的0001誤差范圍內(nèi)。具體BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過(guò)程如下： (1)根據(jù)電力企業(yè)信息化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)要求，提供訓(xùn)練集。選人對(duì)網(wǎng)絡(luò)輸出即電力企業(yè)信息化水平有影響的三級(jí)指標(biāo)x1，x2，x55作為輸入自變量，以此確定輸入節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)(本網(wǎng)絡(luò)有55個(gè)輸入節(jié)點(diǎn))； (2)進(jìn)行初始化。置所有權(quán)值為隨機(jī)任意小，給定學(xué)習(xí)精度一

11、10，目標(biāo)誤差為0001，讀入網(wǎng)絡(luò)初始權(quán)重及學(xué)習(xí)樣本。這里可通過(guò)對(duì)電力企業(yè)300名職工開(kāi)展問(wèn)卷調(diào)查，隨機(jī)抽取前100組記錄(樣本序號(hào)為1100)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辯識(shí)模型的訓(xùn)練樣本； (3)按BP算法訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。學(xué)習(xí)過(guò)程流程如圖2所示； (4)判斷學(xué)習(xí)精度是否達(dá)到要求，如達(dá)到轉(zhuǎn)入下一步執(zhí)行；否則返回上一步繼續(xù)學(xué)習(xí)； (5)儲(chǔ)存并輸出權(quán)值。利用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試(采用10個(gè)樣本記錄為例)，輸出電力企業(yè)信息化水平的最終評(píng)價(jià)結(jié)果。 3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)電力企業(yè)信息化水平進(jìn)行辨識(shí)，輸入層、隱含層和輸出層的結(jié)點(diǎn)數(shù)分別為55×26×1。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)，前100組記錄用作學(xué)習(xí)樣本，作為訓(xùn)練神經(jīng)元連接權(quán)值用，學(xué)習(xí)精度=1×10；后10組(樣本序號(hào)為291300)樣本作為測(cè)試檢驗(yàn)用。經(jīng)過(guò)反復(fù)多次學(xué)習(xí)，其學(xué)