機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),機(jī)械零件,綠色,材料,評(píng)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(shí)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(píng)估（LCA）作為一個(gè)最受歡迎的衡量新產(chǎn)品開發(fā)對(duì)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(duì)于不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)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(guò)問(wèn)卷調(diào)查收集的數(shù)據(jù)被用于設(shè)計(jì)評(píng)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(píng)估，模糊分析，TOPSIS1.引言由于對(duì)環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)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(jiǎn)單的清單或材料、能源和毒性矩陣。在它們之中，生命周期評(píng)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(cè)量的影響項(xiàng)目區(qū)來(lái)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(duì) 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(lái)說(shuō)，用一個(gè)層次結(jié)構(gòu)來(lái)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(wèn)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(lái)考慮不確定性的。混合需要兩步（細(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(lái)減少生態(tài)設(shè)計(jì)選項(xiàng)以及識(shí)別關(guān)鍵改進(jìn)區(qū)域。在設(shè)計(jì)的早期階段可以評(píng)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(jiǎn)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(duì)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(lái)，人們?cè)絹?lái)越越意識(shí)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(gòu)、可持續(xù)運(yùn)營(yíng)以及報(bào)廢實(shí)踐，比如回收和再制造。環(huán)保意識(shí)也許是作為一種重要的監(jiān)管壓力來(lái)使大家保護(hù)環(huán)境。例如，歐洲理事會(huì)指導(dǎo)（2009）對(duì)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(shí)別和減少對(duì)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(guò)程中增加生態(tài)設(shè)計(jì)原則可能會(huì)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(duì)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(píng)估(European Council,2009)。決策問(wèn)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(wèn)題。最基本的方法是由一個(gè)層次結(jié)構(gòu)來(lái)表示這些問(wèn)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(jí)在某些程序中）問(wèn)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(lái)（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(duì)于兩兩相比的方法的選擇有簡(jiǎn)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(guò)處理不確定性來(lái)緩解這一弱點(diǎn)(Zadeh,1965)。本文使用的兩種方法是通過(guò)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(jiǎn)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(yǔ)言參數(shù)代替確定數(shù)值的成對(duì)比較過(guò)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(jí)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)提供了優(yōu)先級(jí)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(lái)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(guò)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(píng)價(jià)隸屬度函數(shù)3.3 用模糊層次 TOPSIS 評(píng)估替代設(shè)計(jì)方案為了評(píng)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(píng)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(yǔ)言變量，并且可以通過(guò)模糊數(shù)進(jìn)一步表示，例如 =（） , 分級(jí)指標(biāo)問(wèn)題可以簡(jiǎn)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(píng)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(píng)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(duì)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(lái)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(wú)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(guò)以下模糊運(yùn)算進(jìn)行：= (13)????????{(??????????+????,??????????+????,??????????+????)， 對(duì) 于所有 ????， ???????? 是效益 標(biāo) 準(zhǔn)(???????????????,???????????????,???????????????)， 對(duì) 于所有 ????， ????????是成本 標(biāo) 準(zhǔn)