機(jī)械零件綠色材料評價(jià)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),機(jī)械零件,綠色,材料,評價(jià),軟件,設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn) 一個(gè)面向綠色產(chǎn)品開發(fā)的綜合模糊方法的實(shí)例研究Xiaojun Wang，Hing Kai Chan，Dong Li摘要由于監(jiān)管要求的存在和公眾意識到需要保護(hù)環(huán)境，綠色產(chǎn)品的開發(fā)戰(zhàn)略已成為許多企業(yè)考慮的關(guān)鍵。生命周期評估（LCA）作為一個(gè)最受歡迎的衡量新產(chǎn)品開發(fā)對環(huán)境影響的工具。 。然而，通常很難在設(shè)計(jì)階段，由于不確定的和/或未知的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳統(tǒng)的 LCA。本研究采用 LCA 的概念，并引入了環(huán)保性能相對于不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)評估集成模糊程度分析和模糊 TOPSIS 的綜合方法。在方法論上，它表現(xiàn)出的層次結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性和 TOPSIS 實(shí)施，同時(shí)捕捉不確定性的模糊容易。關(guān)于消費(fèi)電子產(chǎn)品為例提出，并通過問卷調(diào)查收集的數(shù)據(jù)被用于設(shè)計(jì)評估。在這項(xiàng)研究中提出的方法有望幫助公司篩選出不良的設(shè)計(jì)方案減少開發(fā)時(shí)間。關(guān)鍵詞：多標(biāo)準(zhǔn)決策分析，綠色產(chǎn)品開發(fā)，生命周期評估，模糊分析，TOPSIS1.引言由于對環(huán)境問題認(rèn)識的提高，綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)（如減少碳排放）一直是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的新的研究領(lǐng)域。有很多工具是面向綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的，比如一些簡單的清單或材料、能源和毒性矩陣。在它們之中，生命周期評估（LCA）是最值得注意的。LCA作為科學(xué)模型用于分析產(chǎn)品整個(gè)產(chǎn)品生命周期的環(huán)境影響，包括材料選擇和生產(chǎn)、制造、使用、交付、報(bào)廢處理等等。 （Hawkins, Hendrickson, Higgins, Matthews, Yung et al.,2012.） 。執(zhí)行LCA可以幫助設(shè)計(jì)師理解環(huán)境影響量化設(shè)計(jì)第二次（不希望得到的）整個(gè)生命周期的輸出，然后轉(zhuǎn)換成可測量的影響項(xiàng)目區(qū)來分析（Cerdan, Gazulla, Raugei, Martinez, Vallet et al.,2013） ?？傊M(jìn)行LCA不是一項(xiàng)容易的任務(wù)。因此，有必要開發(fā)創(chuàng)新的方法，或者對 LCA 進(jìn)行補(bǔ)充。在本文中，篩選出了一種方法可以減少 LCA 方法的缺點(diǎn)。準(zhǔn)確來說，用一個(gè)層次結(jié)構(gòu)來代表一個(gè)產(chǎn)品的生命周期設(shè)計(jì)是為了將復(fù)雜問題分解成這樣的層次結(jié)構(gòu)。另外，模糊邏輯作為一種篩查工具是用來考慮不確定性的?；旌闲枰獌刹剑?xì)節(jié)將在第三節(jié)討論） 。這個(gè)方法可以作為篩選工具來減少生態(tài)設(shè)計(jì)選項(xiàng)以及識別關(guān)鍵改進(jìn)區(qū)域。在設(shè)計(jì)的早期階段可以評估和篩選不同的選項(xiàng)是非常有用的。其余的文章結(jié)構(gòu)如下：第二節(jié)簡要回顧了從事這項(xiàng)研究的兩個(gè)方法，接著是第三節(jié)是對模型的描述。然后，第四節(jié)提出了如何將該方法應(yīng)用于一個(gè)真實(shí)的案例研究在選擇生態(tài)設(shè)計(jì)選項(xiàng)方面。這一部分提供了有具體數(shù)值的例子。第五節(jié)討論結(jié)果，然后第六節(jié)總結(jié)文章。2.文獻(xiàn)綜述近年來，人們越來越越意識到環(huán)保實(shí)踐的重要(CarterRao Sarkis,1998;Yung et al.,2011)。這些實(shí)踐包括環(huán)保設(shè)計(jì)（有時(shí)被稱為生態(tài)設(shè)計(jì)） 、綠色采購、可持續(xù)運(yùn)營以及報(bào)廢實(shí)踐，比如回收和再制造。環(huán)保意識也許是作為一種重要的監(jiān)管壓力來使大家保護(hù)環(huán)境。例如，歐洲理事會指導(dǎo)（2009）對能源相關(guān)產(chǎn)品（ErPs）要求制造商賣給歐盟的產(chǎn)品要符合他們的生態(tài)設(shè)計(jì)原則。預(yù)防而不是糾正的措施應(yīng)該盡可能早的在ErPs的設(shè)計(jì)階段是為了識別和減少對環(huán)境的影響在產(chǎn)品整個(gè)生命周期中。這種做法正在成為新產(chǎn)品開發(fā)的一個(gè)重要要素。決定原材料的選擇、在使用階段的電力消耗、包裝設(shè)計(jì)、報(bào)廢處理等都可能產(chǎn)生深遠(yuǎn)的環(huán)境影響。在設(shè)計(jì)過程中增加生態(tài)設(shè)計(jì)原則可能會進(jìn)一步增加負(fù)擔(dān)。然而另一方面它還有助于提高組織的發(fā)展以減少對環(huán)境的不利影響（Zhu Kobayashi, 2005; Thoming Yung et al., 2012)。從本質(zhì)上講，LCA設(shè)計(jì)多個(gè)生命周期階段而且需要不同環(huán)境因素的評估(European Council,2009)。決策問題涉及多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)并不少見。如果有一些在本質(zhì)上有定性的標(biāo)準(zhǔn)，那么就更難解決。Saaty開發(fā)了一個(gè)眾所周知的層次分析法（AHP） ，它可以處理這種多種目標(biāo)決策（MCDM ）的問題。最基本的方法是由一個(gè)層次結(jié)構(gòu)來表示這些問題有不同的標(biāo)準(zhǔn)和子標(biāo)準(zhǔn)。然后兩兩之間比較這些標(biāo)準(zhǔn)，這樣就可以估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)重（或優(yōu)先級在某些程序中）問題。層次分析法是一種廣泛使用的方法，能考慮多個(gè)因素影響決策涉及多個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)，在不同的因素之間總能權(quán)衡出來（Tan，2005） 。層次分析法的應(yīng)用有很多（Ho，2008） 。盡管離散的層次分析法對于兩兩相比的方法的選擇有簡單和易用性的優(yōu)點(diǎn)，但在文獻(xiàn)中它的幾個(gè)方面經(jīng)常被批判（Bana e Costa Belton Smith Lenzen, 2006)。另一個(gè)流派使用模糊邏輯研究，它可以通過處理不確定性來緩解這一弱點(diǎn)(Zadeh,1965)。本文使用的兩種方法是通過逼近理想解進(jìn)行順序模糊程度分析和模糊技術(shù)命令執(zhí)行。前者是由Chang（1996）創(chuàng)立的，后者是由Hwang和Yoon（1981）引進(jìn)的不確定的一個(gè)版本。本節(jié)簡要總結(jié)了兩種方法，并提供了為什么需要一個(gè)集成方法的原因。第一個(gè)使用模糊層次分析法的應(yīng)用程序是用計(jì)算機(jī)語言參數(shù)代替確定數(shù)值的成對比較過程（例如，更重要的和非常重要的，等等） ，它是模糊隸屬函數(shù)度的一種特性(Van Laarhoven k≠i，那么給出向量積W′=（d （X1） ， d（X2） ，…d（Xn ） ）T (8)Xi（i=1,2，…， n）為不同的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)等級向量為： W′=（R（X1） ，R （X2） ，…R（Xn） ）T (9)W不是一個(gè)模糊數(shù)，它為一個(gè)不確定性標(biāo)準(zhǔn)或者比其它重要的次級標(biāo)準(zhǔn)提供了優(yōu)先級系數(shù)為了驗(yàn)證這種方法的準(zhǔn)確性，一樣的方法進(jìn)行篩選得出的反應(yīng)不一致。因?yàn)镸 i是三角述，它必須被解模糊化成為一個(gè)確定數(shù)值來計(jì)算一致性比率（CR） 。區(qū)域中心（COA）方法在這里可以用于將M i去模糊化。M i=(mi1,mi2,mi3)可以通過公式解模糊成一個(gè)明確的值：P(Mi)=[(mi3-mi1)+(mi2-mi1)]/3+mi1 (10)因此每個(gè)判定的CR可以計(jì)算并檢查，以確保它是低于或等于 0.1。圖2 重要性評價(jià)隸屬度函數(shù)3.3 用模糊層次 TOPSIS 評估替代設(shè)計(jì)方案為了評估替代的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，五個(gè)模糊因子決定矩陣 ，構(gòu)造出有關(guān)于五個(gè)環(huán)境評估。假設(shè)有 l 個(gè)可以替代的 Ak（k=1,2…,l）和 n 個(gè)生命周期階段，每個(gè)主生命周期階段有 ci 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其中標(biāo)準(zhǔn)的總數(shù)等于 ，這代表第 k 個(gè)替代的生命周期階段內(nèi)的第 j 個(gè)準(zhǔn)∑????=1????????????則，可以是準(zhǔn)確數(shù)據(jù)或適當(dāng)?shù)恼Z言變量，并且可以通過模糊數(shù)進(jìn)一步表示，例如 =（） , 分級指標(biāo)問題可以簡明地用模糊決策矩陣表示為 :????????,????????,????????K=1,2,…,l; i=1,2,…,n; j=1,2…,Ci (11)其中 是與標(biāo)準(zhǔn)值 Cij 有關(guān)的代替 Ak 的模糊評價(jià)分值，Ci 是標(biāo)準(zhǔn)的生命周期階段的內(nèi)的數(shù) Li，e 是環(huán)境評估的數(shù)量。在一般情況下，標(biāo)準(zhǔn)可以分為兩類：效益和成本。對于效益標(biāo)準(zhǔn)，更高的價(jià)值比較好，相反的成本標(biāo)準(zhǔn)也是如此。決策矩陣 的數(shù)據(jù)來源不同。????因此，必須將它標(biāo)準(zhǔn)化，以便將它轉(zhuǎn)變成一個(gè)無量綱矩陣，它允許各種標(biāo)準(zhǔn)的比較，在這項(xiàng)研究中，標(biāo)準(zhǔn)化的模糊決策矩陣由 表示為：??=[ ]l×m 并且 k=1,2,…,l; i=1,2,…,n; j=1,2,…,Ci; ??????????m= (12)??∑??=1????標(biāo)準(zhǔn)化處理后可以通過以下模糊運(yùn)算進(jìn)行：= (13)????????{(??????????+????,??????????+????,??????????+????)， 對 于所有 ????， ???????? 是效益 標(biāo) 準(zhǔn)(???????????????,???????????????,???????????????)， 對 于所有 ????， ????????是成本 標(biāo) 準(zhǔn)