نموذج قرار ذكي محسن لبطاريات المركبات الكهربائية باستخدام معلومات Z ذات الأولوية المبنية على مجموعات ضبابية q‑رنج أورثوبير وإسوشايفر‑سكلار

لماذا اختيار البطارية المناسبة للمركبة الكهربائية معقد جداً

مع انتقال المركبات الكهربائية من مكانة متخصصة إلى التيار الرئيسي، تقوم البطارية المخفية أسفل هيكل السيارة بقدر كبير من العمل. فهي تحدد مدى سير السيارة، وسرعة إعادة الشحن، وطول عمرها قبل الحاجة للاستبدال، ومدى أمانها وصداقتها للبيئة. ومع ذلك، يجب على المهندسين وصانعي السياسات الاختيار بين تقنيات بطارية متنافسة باستخدام معلومات غالباً ما تكون غير مكتملة أو غير مؤكدة أو مبنية على آراء خبراء بدلاً من أرقام دقيقة. تقدم هذه الورقة أداة قرار رياضية جديدة مصممة لجعل هذه الاختيارات أكثر موثوقية عندما تكون الحقائق غائمة.

موازنة احتياجات متعددة في آن واحد

اختيار بطارية لمركبة كهربائية هو مثال كلاسيكي على فن الموازنة. الخيارات مثل النيكل‑كادميوم، الرصاص‑الحمضي، الصوديوم‑كبريت، أيونات الليثيوم، والبطاريات الجارية لكل منها مزيج من نقاط القوة والضعف. بعضها يشحن بسرعة لكنه يبلى أسرع؛ وآخر يدوم لسنوات عديدة لكنه ضخم أو يتطلب درجات حرارة تشغيل عالية. يجب على متخذي القرار وزن الأداء الفني والتكلفة والسلامة والأثر البيئي كلها في وقت واحد. تفترض طرق القرار التقليدية أن كل معيار يمكن وصفه بأرقام دقيقة، لكن البيانات الواقعية بشأن، مثلاً، عمر الدورة في مناخات قاسية أو معدلات الفشل في الحوادث نادراً ما تكون بهذه الدقة.

من الآراء الضبابية إلى الأحكام المهيكلة

للمواجهة مع هذا الغموض، استخدم الباحثون طويلاً مجموعات «ضبابية» تسمح للأمور بأن تكون صحيحة جزئياً بدلاً من أن تكون نعم أو لا فقط. أضافت تحسينات لاحقة، مثل المجموعات الضبابية الحدسية وبايثاغورية، طرقاً للتعبير عن التردد أو المعلومات المتضاربة. يبني الأسلوب المقترح في هذه الورقة على إطار أكثر مرونة يسمى مجموعات q‑رنج أورثوبير الضبابية، الذي يمكنه التقاط درجات عالية جداً من اللايقين، ويجمعها مع أرقام Z، وهو نظام يسجل منفصلاً كل من القيمة والثقة التي يمتلكها الخبراء بتلك القيمة. ببساطة، لا يسجل النموذج فقط أن البطارية مُقَيّمة بأنها "عالية" من حيث السلامة وإنما أيضاً مدى موثوقية ذلك التقييم.

طريقة قابلة للضبط لدمج معايير متضاربة

الركن الثاني للعمل هو عائلة من قواعد التجميع الرياضية، المعروفة بمؤثرات إسوشايفر‑سكلار، المستخدمة لدمج العديد من المدخلات غير المؤكدة إلى درجة إجمالية. على عكس المتوسط البسيط، تمتلك هذه المؤثرات مقبض ضبط مدمج يسمح لمتخذي القرار بالميل نحو استراتيجيات حذرة أو جريئة دون إعادة تصميم النموذج كله. عند ضبطها لتكون أكثر تحفظاً، يتصرف الأسلوب كما لو أنه يقول: "يجب أن تكون جميع المعايير الأساسية جيدة بشكل معقول"؛ وعند ضبطها لتكون أكثر تفاؤلاً، تسمح بقوة استثنائية في مجال واحد لتعويض نقاط الضعف في مجالات أخرى. يمدد المؤلفون هذه القواعد لتعمل بسلاسة مع إطار المجموعات الضبابية وأرقام Z المدمجة ويسمحون بإسناد أولويات وأوزان لمعايير مختلفة.

اختبار الأسلوب على اختيارات بطاريات حقيقية

لمعرفة مدى فعالية النموذج، يطبقه المؤلفون على دراسة حالة واقعية تقارن بين خمس تقنيات بطارية للاستخدام في المركبات الكهربائية. يقيم الخبراء كل خيار على ثلاثة جوانب حاسمة: زمن الشحن، عمر الدورة، والسلامة. تُترجم هذه التقييمات اللفظية ("منخفض"، "متوسط"، "مرتفع"، وهكذا) إلى الشكل الضبابي الجديد، بما في ذلك كل من التقييم نفسه وثقة الخبراء فيه. ثم تقوم المؤثرات المقترحة بتجميع هذه المعلومات بعدة طرق متقاربة، ويتلقى كل نوع بطارية درجة نهائية. عبر جميع نسخ الأسلوب، تبرز بطاريات أيونات الليثيوم كخيار أعلى بانتظام، تليها عن كثب بطاريات الصوديوم‑كبريت والبطاريات الجارية، بينما تتراجع بطاريات النيكل‑كادميوم والرصاص‑الحمضي بسبب عمر أقصر أو شحن أبطأ أو مخاوف بيئية أكبر. تحليل منفصل باستخدام تقنية معروفة تسمى WASPAS، مُعدلة لنفس الإطار الضبابي، يعطي نفس الخيار الأفضل، ما يعزز مصداقية النهج الجديد.

نتائج قوية حتى عند تغيّر الأولويات

تستكشف الدراسة أيضاً ما يحدث عندما تتغير معلمات الضبط في مؤثرات إسوشايفر‑سكلار، محاكية مواقف أكثر تحفظاً أو أكثر تسامحاً مع المخاطر. على الرغم من تغير الدرجات العددية الدقيقة، يظل ترتيب البطاريات مستقراً بشكل ملحوظ: تبقى أيونات الليثيوم في المركز الأول، وتبقى المجموعة الوسطى في المنتصف، وتظل الخيارات الأضعف في القاع. هذه الاستقرارية مهمة عملياً، لأنها تشير إلى أن الأسلوب ليس حساساً بشكل مفرط للاختيارات الشخصية حول كيفية مزج المعايير، وأن استنتاجاته لا تنقلب بسهولة بتغييرات صغيرة في النمذجة.

ماذا يعني هذا للمركبات الكهربائية وما بعدها

بعبارات يومية، تقدم الورقة آلية حسابية أكثر دقة للخيارات الصعبة حيث الأدلة غير كاملة وتختلف آراء الخبراء. بالنسبة للمركبات الكهربائية، تدعم الدراسة تركيز الصناعة الحالي على بطاريات أيونات الليثيوم مع إتاحة مساحة لمقارنة التقنيات الناشئة بشكل عادل وشفاف. وعلى نطاق أوسع، يمكن أن يساعد نفس الإطار في قرارات استدامة معقدة أخرى، مثل وضع محطات الشحن، اختيار تخزين الطاقة للشبكة، أو تقييم التقنيات الخضراء. من خلال تمثيل كل من اللايقين والثقة صراحة، ومنح متخذي القرار طريقة قابلة للضبط للموازنة بين الأهداف المتنافسة، يحول النموذج المقترح الأحكام الواقعية المعقدة إلى إرشاد أوضح دون التظاهر بأن العالم أبسط مما هو عليه.

الاستشهاد: Ali, A., Shaikh, H.U., Ashraf, S. et al. Improved intelligent decision model for electric vehicle battery using q-Rung orthopair fuzzy Schweizer–Sklar prioritized Z-information. Sci Rep 16, 13890 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-27621-6

الكلمات المفتاحية: بطاريات المركبات الكهربائية, اتخاذ القرار متعدد المعايير, المنطق الضبابي, نمذجة اللايقين, التكنولوجيا المستدامة