彭军，向隅

（武汉铁路职业技术学院a.教学督导处；b.电子电气工程系，武汉 430205）

绿色产品制造工艺的评价与选择

彭军a，向隅b

（武汉铁路职业技术学院a.教学督导处；b.电子电气工程系，武汉 430205）

制造绿色产品是目前制造业研究的热点，制造工艺的合理选择是提高制造绿色产品的重要途径之一。根据绿色产品制造工艺的特点，可建立由资源、产品、能耗、环境和费用等五大决策目标及22个评价指标组成的绿色产品制造工艺数学选择模型与评价体系，并运用AHM与模糊综合评价法相结合对决策模型进行了求解。结果表明，该方法可为企业在制造绿色产品过程中正确选择制造工艺提供依据。

绿色产品；制造工艺；AHM；模糊综合评价；隶属度

0 引 言

制造业的飞速发展，在为人类创造财富、提供丰富产品的同时也导致了资源与能源的短缺、环境的污染和生态的失衡等一系列问题，不节约资源和能源、不重视环境保护、单纯追求经济效益的制造模式已很难适应可持续发展的要求[1]。绿色产品制造工艺是随着制造业的发展应运而生的，它是机械制造一个重要的发展方向和趋势，是绿色产品制造技术的基础，可有效地减少废物和有害物的产生，减少加工业对环境的影响；也可节约资源，降低能耗，以提高产品质量，降低产品成本，使产品具有更大的市场竞争力。在产品制造众多工艺中，如何选择加工工艺制造绿色产品，是一个多目标选择问题。对于多目标选择与评价，目前流行的方法是层次分析法（AHP）或模糊层次分析法（FAHP）。在基于绿色产品制造工艺评价与选择基础上，考虑机械制造业的特点，可建立绿色产品制造工艺评价模型，采用属性层次模型法（AHM）与模糊综合评价法组合的方法，利用属性层次模型法确定各指标的权重，然后利用模糊综合评价法对绿色产品制造工艺进行综合评价选择[2]。实践表明，该组合方法具有合理性和有效性。

1 绿色产品制造工艺的指标体系

在产品制造过程中，每一种产品都有几种加工工艺方法与之对应[1]。绿色产品制造工艺要求在为产品选择一种加工方法时，在保证产品的功能、质量、成本的前提下，应综合考虑环境影响和资源效率，使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或使环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能耗最低。根据机械加工的特点，绿色产品制造工艺具体体现为以下六点[3]：

（1）综合考虑产品的TQ CSE（Ti m e,Q ual i ty,Cost，Servi ce,Envi ronm ent）属性，即工艺设计时必须具有良好的环境意识。

（2）广泛采用标准化、模块化的零部件。

（3）设计时充分考虑产品报废后材料回收和零部件再利用，以及产品报废后容易拆卸和分解，废弃物便于处置。

（4）尽量简化工艺，优化配置，提高系统运作效率，有利于节约能源和资源，不产生环境污染或使污染最小化。

（5）减少不可再生资源和短缺资源的使用量，尽量采用各种替代物质和技术。

（6）贯穿于产品生命周期的全过程。

本文根据绿色产品制造工艺的特点，在参阅[3-6]文献的基础上，从资源、产品、能耗、环境和费用五大决策目标方面确定机、具利用率等22个绿色产品制造工艺评价指标（见表1）。

2 绿色产品制造工艺评价的模型建构

模糊综合评价法是运用模糊集理论对受到多个不确定性因素制约的系统进行综合评价，进而做出相关决策的过程，是处理不精确的、模糊信息的重要方法。但在应用这种评价方法时，各指标的权重由各专家根据经验给出，难免带有主观局限性，会影响最优结果的选取。AHM是一种无结构的决策方法，它通过数学方法把决策过程中的定量分析与定性分析有机结合起来，将定性问题定量化，尽量减少人为的主观因素对评价结果的影响，使评价结果更加可信。受事物的不确定性和模糊性影响，专家经常不能对评价指标做出完全合理的判断。为此，将AHM与模糊综合评价法相结合，通过AHM确定各目标权重，用模糊综合评价法进行评判，从而克服了模糊综合评价法的缺点，使决策的过程更具科学性[4]。

2.1 构建多级递阶层次结构模型

一个多级递阶结构通常由目标层A、准则层B、指标层C和方案层P组成。

2.2 建立评价指标集

指标集是影响评价对象的各种因素所组成的一个集合U= [u1,u2, …,un]。

表1 绿色产品制造工艺评价体系

2.3 采用AHM求相对属性权

（1）构造AHP判断矩阵。由专家结合实际问题，采用Del phi法和1-9标度法[7]对同一层次的任意两个指标相对上层次某因素重要性进行比较，构造两两判断矩阵（见表2～表3）。

表2 A-B判断矩阵

（2）根据AHP判断矩阵构建AHM属性判断矩阵并求相对属性权。在AHM中，准则C下元素ui的相对属性测度uij构成的属性判断矩阵（uij）及相对属性权Wcui见表4。

表4准则C下元素u的相对属性测度u和属性权W[8]iijcui u1u2un Wc u11 u21 u12 u22 u1n u2n Wcu1 Wcu2…C u1 u2 un…………un1un2……………unn Wcun

3 应用实例

表5准则层属性判断矩阵及相对属性权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的指标层属性判断矩阵及相对属性权

表7 B2的指标层属性判断矩阵及相对属性权

表8 B3的指标层属性判断矩阵及相对属性权

表9 B4的指标层属性判断矩阵及相对属性权

表10 B5的指标层属性判断矩阵及相对属性权

3.3 计算指标层合成属性权向量

按照公式（3），指标层合成属性权向量为：

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 建立评价集

按照所考虑的绿色产品制造工艺22个指标，采用“背对背”方式，请专家对3种绿色产品制造工艺作出评价，各指标评价见表11。

3.5 确定模糊隶属度函数和矩阵

隶属函数的理论分布有多种，常见的隶属函数有降半梯形隶属函数、二次抛物线形隶属函数和岭形隶属函数。本文使用二次抛物线形隶属函数，因为其计算所得模糊失效概率较小[10]。

（1）确定隶属度函数。对越大越优型指标的标准化处理按公式（4）进行，对越小越优型指标的标准化处理按公式（5）进行。

表11 绿色产品制造工艺各指标评价及相对隶属度

其中,a,b分别为模糊分布区间数的上限和下限，z为模糊变量。

（2）确定模糊隶属度矩阵。按照表11中的评价值，根据公式（4）、（5）计算出3种绿色产品制造工艺各指标的隶属度并进行归一化处理（见表12）。

表12 绿色产品制造工艺模糊隶属度矩阵

3.6 多因素判断

由于B=W·R=（0.153,0.466,0.384）， M ax（B）=M ax （0.153,0.466,0.384）=0.466，故工艺2为绿色产品最佳制造工艺。

4 结束语

根据绿色产品制造工艺的特点，建立了由资源、产品、能耗、环境和费用五大决策目标及机、具利用率等2 2个评价指标组成的绿色产品制造工艺数学选择模型与评价体系。在评价过程中采用了AHM与模糊综合评价法相结合，使专家对决策结果的主观影响程度降得更低，评价结果更加切合实际，更具灵活性。将该方法用于绿色产品制造工艺的选择与评价中，可为企业在制造绿色产品过程中正确选择制造工艺提供依据。

[1]段刚，刘志峰，郭志成.基于特征的绿色工艺决策方法研究[J].机床与液压，2004（2）:127-129.

[2]耿庆峰.基于AHP及模糊评价组合的供应链伙伴选择研究[J].价值工程，2005（10）:38-41.

[3]曹杰，易红，赵维铎，等.基于W eb的绿色产品制造工艺评价体系和方法的研究[J].制造业自动化，2002，24（8）:35-38.

[4]应保胜.绿色产品的设计评价方法研究[J].机床与液压，2004（3）:39-41.

[5]毛文，洪顺华.绿色制造中刀具选择决策方案的模糊综合评价[J].机械制造与现代化，2005（4）:4-6.

[6]吴小珍，张华.面向绿色制造的生产过程的夹具选择决策模型[J].机械设计与制造，2007，4（4）:168-169.

[7]杜栋，庞庆华.现代综合评价方法与案例精选[M].北京:清华大学出版社，2005:146.

[8]程乾生.属性层次模型——一种新的无结构决策方法[J].北京大学学报:自然科学版，1998，34（1）:10-14.

[9]程乾生.层次分析法AHP和属性层次模型AHM[J].系统工程理论与实践，1997（11）:25-28.

[10]孙杰，张晓，牟在根.不同隶属函数对地下连续墙模糊可靠度影响的分析[J].岩土力学，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

湖北省教育厅人文社会科学研究项目（2011yj t e133）

彭军（1962—），男，湖北武汉人，武汉铁路职业技术学院教学督导处，副教授;

向隅（1966—），男，湖北仙桃人，武汉铁路职业技术学院电子电气工程系副教授，硕士.

蔡兵]