基于模糊物元的船用設備維修綠色度評價研究

李 銘

(北海艦隊裝備部，山東 青島 266011)

1 綠色維修的概念和內涵

綠色維修作為一項新興的研究，還沒有一個統一的定義，目前比較公認的說法是:綠色維修是指綜合考慮環境影響和資源利用率，在滿足可持續發展目標要求的情況下，保持或恢復產品到規定狀態。即維修廢棄物和有害排放物最小，對環境的負面影響最小，且對人員 (維修者或使用者)的勞動保護性最好，資源利用率最高［1］。相對于傳統維修，綠色維修有更加豐富的內涵和現實意義。綠色維修從可持續發展的角度，將最少的資源、能源代價，環境污染和廢棄物的排放最小化引入維修領域。綠色維修是集約型的，是更合理、更環保、更人性化的維修思想。

2 船用設備的綠色維修

船用設備的部分產品產業化程度不高，處于單件小批量生產，這使得這部分設備的維修對資源、能源消耗、資金的投入，環境污染的治理費用都處于較高的水平。將綠色維修引入到船用設備維修中，具有一定的現實意義。

船用設備維修需要材料的選擇和管理綠色化。這些材料不僅能夠滿足恢復產品使用條件和功能的要求，而且應考慮環保，具有無毒、無污染、易回收、可重用、易降解的特性。例如，在船用設備維修過程中，大量使用涂鍍材料，這不僅給廢棄后的產品回收再利用帶來困難，而且大部分涂料本身就有毒，且涂鍍工藝本身會給環境帶來極大的污染。船體水線下的有毒涂料會對海洋造成污染，影響漁業和養殖業。所以綠色維修選擇的涂鍍材料必須是物理、化學性能滿足工藝需求，同時不能含有毒性、嚴重污染環境的成分。同時，對于材料的管理也要正規化、制度化。一方面，將含有有害成分的材料與無害材料分開存放，材料存放的環境也要達到要求，防止變質。另一方面，剩余部分必須采用一定的工藝技術處理，對于報廢的船用設備，有用部分處理后加以回收再利用使其對環境的影響程度降到最低。

采用綠色維修技術與綠色化處理技術。綠色維修技術以20世紀70年代興起的故障診斷技術，主動維護技術，以及清潔維修工藝等等為主;綠色化處理技術是針對廢棄設備而采取的節約能源、節約資源、降低廢棄物污染的技術，它包括統籌考慮產品全壽命周期的再制造工程技術、表面工程技術［2］等等。

3 船用設備綠色維修的評價指標體系的建立

船用設備的維修是否符合綠色維修的要求，綠色度是多少，這需要我們建立一個綠色維修的評價指標體系。按照層次分析法的思想［3］，我們將實現綠色化維修定義為目標層，而將實現綠色化的目標細化為維修、資源、能源、環境、安全、經濟6個屬性指標構成準則層，而繼續將各自獨立的屬性指標細化下去，形成方案層。這些指標立足于船用設備維修的實際，簡化而保持著較為完全的信息量。構成的船用設備綠色維修指標體系如圖1。

評價指標體系離不開標準，只有制定系統、科學的維修評價標準，才能評價什么樣的維修才是綠色的。對于維修綠色度的評價結果，將其分為3個等級，即高綠色維修M1，綠色維修M2和非綠色維修M3。參照某船舶維修企業產品標準，建立船用設備維修綠色參照標準元，如表1。

表1 船用設備綠色維修指標參考標準元

4 基于模糊物元的綠色度評價

模糊物元分析就是將物元分析和模糊綜合評價有機結合，對事物特征相應的量值所具有的模糊性和影響事物眾多因素間的不相容性加以分析，從而解決類似維修綠色度評價這類模糊不相容問題的一種方法。文獻 ［4］［5］［6］分別詳細闡述了有關物元分析和模糊綜合評價的知識，故不作贅述。

基于模糊物元的船用設備維修綠色度評價步驟如下。

圖1 船用設備綠色維修評價指標體系圖

4.1 建立評價對象的物元及其對于標準元隸屬度的模糊物元

對設備維修綠色度進行評價時，首先考慮m個綠色度評價等級，Mj為第j個評價等級，Gik為評價指標，xik為其量值。為了方便讀者理解，擬定2個評價等級，2個一級指標，每個一級指標下設2個二級指標，構建評價對象的物元:

計算各個評價指標下，評價對象分別對于第j個等級標準元的隸屬度uj。映射關系由隸屬度函數確定。隸屬度函數Lik(xik)選用如下:

其中，xoik為指標 Gik下的標準元量值，aoik，boik分別為xoik的下限和上限。

建立評價對象對等級標準元的隸屬度模糊物元如下:

4.2 建立評價指標的權重物元

主要評價指標即一級指標對于目標層的影響程度大小不一，對于二級指標之間也是如此。因此分別建立兩級指標間的權重復合物元，通過AHP層次分析法進行賦權，有關AHP進行賦權的方法，文獻［7］有詳細介紹，這里不作贅述。

一級指標的復合物元:

二級指標的復合物元:

4.3 建立集中模糊復合物元

每一個評價等級中一級指標的隸屬度比較分散，有必要將其集中為一個值。因此，采用加權平均來對各一級指標下設二級指標進行集中處理，即:

*為加權平均運算。

4.4 綜合評價模糊物元的建立

首先，建立一級評價指標的模糊復合物元如下:

為了克服評價的片面性，可以將各個一級指標相對應權重下的模糊量的平均值、最大值和最小值一同來作為評價指標［8］，分別記作d1，d2，d3，用組成最終的綜合評價模糊復合物元RD。

比較D1、D2的值，較大值對應的評價等級就是該方法的評價結果。如果D1、D2均小于零，則其性能等級已不在所劃分的各等級范圍之內，應重新劃分指標等級進行評定。

5 實例分析

表2是通過搜集信息，綜合分析得到的某修船單位維修性、資源、能源、安全、環境、經濟6個指標構成的指標體系的量值或者模糊評價，現在運用模糊物元的方法進行分析。

由式 (1)、(2)、(3)和表1標準元的量值得到各等級的隸屬度如表3所示。

通過專家打分、AHP層次分析法，權重矩陣的一致性校驗，確定了維修過程中各評價指標的權重如表4所示。

表2 某修船單位的綠色度指標量值

表3 各等級的隸屬度

表4 各項指標的權重

通過加權平均，依次得到Ra、Rb:

根據綜合評價模糊復合物元RD的定義，得到:

由評價結果D2＞D1＞D3可知該單位船用設備維修的綠色度等級為M2，即綠色維修。

6 結束語

本文依據層次分析法AHP的思想建立船用設備綠色維修的評價指標體系，將模糊物元分析法引入評價過程，量化評價結果能夠較綜合地反映船用設備維修階段的綠色度。本文不足之處，如對于綠色度標準元的完善、賦權過程中專家打分方法的改進需要進一步的探討和研究。

［1］徐濱士，馬世寧，劉世參，等.21世紀的再制造工程［J］.中國機械工程，2000，11(1－2):36－39.

［2］ XU Binshi，ZHANG Zhenxue.Surface Engineering and Remanu－facturing Technology.International Conference on Advanced manufacturing Technology，1999，Xi'an［C］.New York Press，1999:1129－1132.

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［5］石為人，林蔭華，張萬利，等.高校學生貸款個人信用的物元評判模型及應用 ［J］.重慶:重慶大學學報(自然科學版)，2005，28(9):64－67.

［6］李士勇.工程模糊數學及應用 ［M］.哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社，2004.

［7］夏歡.綠色機電產品全生命周期評估模型系統研究［C］.武漢:武漢科技大學，2007:18－21.

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