綠色產(chǎn)品制造工藝的評價(jià)與選擇

彭軍，向隅

（武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院a.教學(xué)督導(dǎo)處；b.電子電氣工程系，武漢 430205）

綠色產(chǎn)品制造工藝的評價(jià)與選擇

彭軍a，向隅b

（武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院a.教學(xué)督導(dǎo)處；b.電子電氣工程系，武漢 430205）

制造綠色產(chǎn)品是目前制造業(yè)研究的熱點(diǎn)，制造工藝的合理選擇是提高制造綠色產(chǎn)品的重要途徑之一。根據(jù)綠色產(chǎn)品制造工藝的特點(diǎn)，可建立由資源、產(chǎn)品、能耗、環(huán)境和費(fèi)用等五大決策目標(biāo)及22個(gè)評價(jià)指標(biāo)組成的綠色產(chǎn)品制造工藝數(shù)學(xué)選擇模型與評價(jià)體系，并運(yùn)用AHM與模糊綜合評價(jià)法相結(jié)合對決策模型進(jìn)行了求解。結(jié)果表明，該方法可為企業(yè)在制造綠色產(chǎn)品過程中正確選擇制造工藝提供依據(jù)。

綠色產(chǎn)品；制造工藝；AHM；模糊綜合評價(jià)；隸屬度

0 引 言

制造業(yè)的飛速發(fā)展，在為人類創(chuàng)造財(cái)富、提供豐富產(chǎn)品的同時(shí)也導(dǎo)致了資源與能源的短缺、環(huán)境的污染和生態(tài)的失衡等一系列問題，不節(jié)約資源和能源、不重視環(huán)境保護(hù)、單純追求經(jīng)濟(jì)效益的制造模式已很難適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的要求[1]。綠色產(chǎn)品制造工藝是隨著制造業(yè)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的，它是機(jī)械制造一個(gè)重要的發(fā)展方向和趨勢，是綠色產(chǎn)品制造技術(shù)的基礎(chǔ)，可有效地減少廢物和有害物的產(chǎn)生，減少加工業(yè)對環(huán)境的影響；也可節(jié)約資源，降低能耗，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本，使產(chǎn)品具有更大的市場競爭力。在產(chǎn)品制造眾多工藝中，如何選擇加工工藝制造綠色產(chǎn)品，是一個(gè)多目標(biāo)選擇問題。對于多目標(biāo)選擇與評價(jià)，目前流行的方法是層次分析法（AHP）或模糊層次分析法（FAHP）。在基于綠色產(chǎn)品制造工藝評價(jià)與選擇基礎(chǔ)上，考慮機(jī)械制造業(yè)的特點(diǎn)，可建立綠色產(chǎn)品制造工藝評價(jià)模型，采用屬性層次模型法（AHM）與模糊綜合評價(jià)法組合的方法，利用屬性層次模型法確定各指標(biāo)的權(quán)重，然后利用模糊綜合評價(jià)法對綠色產(chǎn)品制造工藝進(jìn)行綜合評價(jià)選擇[2]。實(shí)踐表明，該組合方法具有合理性和有效性。

1 綠色產(chǎn)品制造工藝的指標(biāo)體系

在產(chǎn)品制造過程中，每一種產(chǎn)品都有幾種加工工藝方法與之對應(yīng)[1]。綠色產(chǎn)品制造工藝要求在為產(chǎn)品選擇一種加工方法時(shí)，在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，應(yīng)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率，使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、使用到報(bào)廢整個(gè)產(chǎn)品生命周期中不產(chǎn)生環(huán)境污染或使環(huán)境污染最小化，符合環(huán)境保護(hù)要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，節(jié)約資源和能源，使資源利用率最高，能耗最低。根據(jù)機(jī)械加工的特點(diǎn)，綠色產(chǎn)品制造工藝具體體現(xiàn)為以下六點(diǎn)[3]：

（1）綜合考慮產(chǎn)品的TQ CSE（Ti m e,Q ual i ty,Cost，Servi ce,Envi ronm ent）屬性，即工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須具有良好的環(huán)境意識。

（2）廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的零部件。

（3）設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮產(chǎn)品報(bào)廢后材料回收和零部件再利用，以及產(chǎn)品報(bào)廢后容易拆卸和分解，廢棄物便于處置。

（4）盡量簡化工藝，優(yōu)化配置，提高系統(tǒng)運(yùn)作效率，有利于節(jié)約能源和資源，不產(chǎn)生環(huán)境污染或使污染最小化。

（5）減少不可再生資源和短缺資源的使用量，盡量采用各種替代物質(zhì)和技術(shù)。

（6）貫穿于產(chǎn)品生命周期的全過程。

本文根據(jù)綠色產(chǎn)品制造工藝的特點(diǎn)，在參閱[3-6]文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，從資源、產(chǎn)品、能耗、環(huán)境和費(fèi)用五大決策目標(biāo)方面確定機(jī)、具利用率等22個(gè)綠色產(chǎn)品制造工藝評價(jià)指標(biāo)（見表1）。

2 綠色產(chǎn)品制造工藝評價(jià)的模型建構(gòu)

模糊綜合評價(jià)法是運(yùn)用模糊集理論對受到多個(gè)不確定性因素制約的系統(tǒng)進(jìn)行綜合評價(jià)，進(jìn)而做出相關(guān)決策的過程，是處理不精確的、模糊信息的重要方法。但在應(yīng)用這種評價(jià)方法時(shí)，各指標(biāo)的權(quán)重由各專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出，難免帶有主觀局限性，會影響最優(yōu)結(jié)果的選取。AHM是一種無結(jié)構(gòu)的決策方法，它通過數(shù)學(xué)方法把決策過程中的定量分析與定性分析有機(jī)結(jié)合起來，將定性問題定量化，盡量減少人為的主觀因素對評價(jià)結(jié)果的影響，使評價(jià)結(jié)果更加可信。受事物的不確定性和模糊性影響，專家經(jīng)常不能對評價(jià)指標(biāo)做出完全合理的判斷。為此，將AHM與模糊綜合評價(jià)法相結(jié)合，通過AHM確定各目標(biāo)權(quán)重，用模糊綜合評價(jià)法進(jìn)行評判，從而克服了模糊綜合評價(jià)法的缺點(diǎn)，使決策的過程更具科學(xué)性[4]。

2.1 構(gòu)建多級遞階層次結(jié)構(gòu)模型

一個(gè)多級遞階結(jié)構(gòu)通常由目標(biāo)層A、準(zhǔn)則層B、指標(biāo)層C和方案層P組成。

2.2 建立評價(jià)指標(biāo)集

指標(biāo)集是影響評價(jià)對象的各種因素所組成的一個(gè)集合U= [u1,u2, …,un]。

表1 綠色產(chǎn)品制造工藝評價(jià)體系

2.3 采用AHM求相對屬性權(quán)

（1）構(gòu)造AHP判斷矩陣。由專家結(jié)合實(shí)際問題，采用Del phi法和1-9標(biāo)度法[7]對同一層次的任意兩個(gè)指標(biāo)相對上層次某因素重要性進(jìn)行比較，構(gòu)造兩兩判斷矩陣（見表2～表3）。

表2 A-B判斷矩陣

（2）根據(jù)AHP判斷矩陣構(gòu)建AHM屬性判斷矩陣并求相對屬性權(quán)。在AHM中，準(zhǔn)則C下元素ui的相對屬性測度uij構(gòu)成的屬性判斷矩陣（uij）及相對屬性權(quán)Wcui見表4。

表4準(zhǔn)則C下元素u的相對屬性測度u和屬性權(quán)W[8]iijcui u1u2un Wc u11 u21 u12 u22 u1n u2n Wcu1 Wcu2…C u1 u2 un…………un1un2……………unn Wcun

3 應(yīng)用實(shí)例

表5準(zhǔn)則層屬性判斷矩陣及相對屬性權(quán)A-B B1 B2 B3 B4 B5 B1B2B3B4B5WAi 0.000 0.143 0.143 0.200 0.067 0.857 0.000 0.143 0.143 0.091 0.857 0.857 0.000 0.857 0.091 0.800 0.857 0.143 0.000 0.067 0.933 0.909 0.909 0.933 0.000 0.345 0.277 0.134 0.213 0.032

表6 B1的指標(biāo)層屬性判斷矩陣及相對屬性權(quán)

表7 B2的指標(biāo)層屬性判斷矩陣及相對屬性權(quán)

表8 B3的指標(biāo)層屬性判斷矩陣及相對屬性權(quán)

表9 B4的指標(biāo)層屬性判斷矩陣及相對屬性權(quán)

表10 B5的指標(biāo)層屬性判斷矩陣及相對屬性權(quán)

3.3 計(jì)算指標(biāo)層合成屬性權(quán)向量

按照公式（3），指標(biāo)層合成屬性權(quán)向量為：

W=（0.153,0.060,0.113,0.020,0.022,0.092, 0.163,0.027,0.017,0.006,0.036,0.049,0.066,0.053, 0.030,0.017,0.006,0.041,0.010,0.010,0.010,0.002）。

3.4 建立評價(jià)集

按照所考慮的綠色產(chǎn)品制造工藝22個(gè)指標(biāo)，采用“背對背”方式，請專家對3種綠色產(chǎn)品制造工藝作出評價(jià)，各指標(biāo)評價(jià)見表11。

3.5 確定模糊隸屬度函數(shù)和矩陣

隸屬函數(shù)的理論分布有多種，常見的隸屬函數(shù)有降半梯形隸屬函數(shù)、二次拋物線形隸屬函數(shù)和嶺形隸屬函數(shù)。本文使用二次拋物線形隸屬函數(shù)，因?yàn)槠溆?jì)算所得模糊失效概率較小[10]。

（1）確定隸屬度函數(shù)。對越大越優(yōu)型指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理按公式（4）進(jìn)行，對越小越優(yōu)型指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理按公式（5）進(jìn)行。

表11 綠色產(chǎn)品制造工藝各指標(biāo)評價(jià)及相對隸屬度

其中,a,b分別為模糊分布區(qū)間數(shù)的上限和下限，z為模糊變量。

（2）確定模糊隸屬度矩陣。按照表11中的評價(jià)值，根據(jù)公式（4）、（5）計(jì)算出3種綠色產(chǎn)品制造工藝各指標(biāo)的隸屬度并進(jìn)行歸一化處理（見表12）。

表12 綠色產(chǎn)品制造工藝模糊隸屬度矩陣

3.6 多因素判斷

由于B=W·R=（0.153,0.466,0.384）， M ax（B）=M ax （0.153,0.466,0.384）=0.466，故工藝2為綠色產(chǎn)品最佳制造工藝。

4 結(jié)束語

根據(jù)綠色產(chǎn)品制造工藝的特點(diǎn)，建立了由資源、產(chǎn)品、能耗、環(huán)境和費(fèi)用五大決策目標(biāo)及機(jī)、具利用率等2 2個(gè)評價(jià)指標(biāo)組成的綠色產(chǎn)品制造工藝數(shù)學(xué)選擇模型與評價(jià)體系。在評價(jià)過程中采用了AHM與模糊綜合評價(jià)法相結(jié)合，使專家對決策結(jié)果的主觀影響程度降得更低，評價(jià)結(jié)果更加切合實(shí)際，更具靈活性。將該方法用于綠色產(chǎn)品制造工藝的選擇與評價(jià)中，可為企業(yè)在制造綠色產(chǎn)品過程中正確選擇制造工藝提供依據(jù)。

[1]段剛，劉志峰，郭志成.基于特征的綠色工藝決策方法研究[J].機(jī)床與液壓，2004（2）:127-129.

[2]耿慶峰.基于AHP及模糊評價(jià)組合的供應(yīng)鏈伙伴選擇研究[J].價(jià)值工程，2005（10）:38-41.

[3]曹杰，易紅，趙維鐸，等.基于W eb的綠色產(chǎn)品制造工藝評價(jià)體系和方法的研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2002，24（8）:35-38.

[4]應(yīng)保勝.綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)評價(jià)方法研究[J].機(jī)床與液壓，2004（3）:39-41.

[5]毛文，洪順華.綠色制造中刀具選擇決策方案的模糊綜合評價(jià)[J].機(jī)械制造與現(xiàn)代化，2005（4）:4-6.

[6]吳小珍，張華.面向綠色制造的生產(chǎn)過程的夾具選擇決策模型[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2007，4（4）:168-169.

[7]杜棟，龐慶華.現(xiàn)代綜合評價(jià)方法與案例精選[M].北京:清華大學(xué)出版社，2005:146.

[8]程乾生.屬性層次模型——一種新的無結(jié)構(gòu)決策方法[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，1998，34（1）:10-14.

[9]程乾生.層次分析法AHP和屬性層次模型AHM[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，1997（11）:25-28.

[10]孫杰，張曉，牟在根.不同隸屬函數(shù)對地下連續(xù)墻模糊可靠度影響的分析[J].巖土力學(xué)，2008，29（3）:838-840.

Evaluation and Option of Green Product Manufacturing Process

PENG Juna, XIANG Yub
（a. Teaching Supervision Section; b. Department of Electronic & Electric Engineering, Wuhan Railway Vocational College of Technology, Wuhan, 430205, China）

Manufacturing green products is the hot topic in the manufacturing industry and the rational selection of the manufacturing process is one of the important parts of improving green products. In terms of the features of the manufacturing process of green products, a teaching selection model and an evaluation system of green product manufacturing process consisting of the five decisive goals of resource, product, energy consumption, environment and expense and 22 evaluation indexes can be established and the AHM-Fuzzy comprehensive evaluation method is adopted to solve the model. It is showed that the method can provide a good manufacturing process for the manufacture of green products.

Green products; Manufacturing process; AHM; Fuzzy comprehensive evaluation; Membership

TH16

A

1671-4326（2011）04-0047-05

2011-09-11

湖北省教育廳人文社會科學(xué)研究項(xiàng)目（2011yj t e133）

彭軍（1962—），男，湖北武漢人，武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)督導(dǎo)處，副教授;

向隅（1966—），男，湖北仙桃人，武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣工程系副教授，碩士.

蔡兵]