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?,進(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 ki,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:= lm 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) 其中 和 分別表示規(guī)模最大和最低的標(biāo)準(zhǔn)。加權(quán)模糊標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣表示為:+ = lm, k=1,2,l; i=1,2,n; j=1,2,Cim= (14)=1= Wij這里 Wij 是每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的加權(quán)評(píng)分,是主要的類別加權(quán)分?jǐn)?shù)的乘機(jī)積和標(biāo)準(zhǔn)加權(quán)評(píng)分,相對(duì)于相應(yīng)的主要類別如下:Wij=wLi wLi=wi , (i=1,2,,n) 12.(15)其中 wLi 和 wCij 分別代表加權(quán)分值的第 i 個(gè)主要生命周期和標(biāo)準(zhǔn)值 Cij。w Li 和 wCij 都是通過(guò) 3.2 節(jié)所討論的模糊程度分析方法獲得的。方程(14)的結(jié)果可以概括為:(16)接著模糊加法原則被用于如下各主要標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)聚集的值:= , k=1,2,l; i=1,2,n (17)=1因此矩陣 是轉(zhuǎn)化成最終的加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化模糊決策矩陣 , (18)同樣模糊加成原理的使用如下聚合五個(gè)環(huán)境評(píng)估的值:, e=1,2,,5 (19)= 5=1 (20)加法操作非常重要,因?yàn)榉謱咏Y(jié)構(gòu)只能反映當(dāng)每個(gè)主要的生命周期階段內(nèi)的加權(quán)值和五個(gè)環(huán)境評(píng)估聚集的進(jìn)行?,F(xiàn)在,使 A+和 A-分別表示積極模糊理想解決方案(FPIS )和消極理想解決方案(FNIS),根據(jù)聚合模糊決策矩陣我們有:A+=( )+1, ,+,+A-=( ) (21)1, ,其中 和 分別是是模糊數(shù)的最大和最小的冪平均數(shù)。對(duì)于每一個(gè)數(shù) i,都可以得到+ 最大的冪平均數(shù) 和最小的冪平均數(shù) 。因此,F(xiàn)PIS( A+)和 FNIS(A -)可以得到。然+ 后,每一個(gè)從 A+ 到 A-的距離( d+和 d-)都可以由區(qū)域補(bǔ)償方法計(jì)算出:( ) ,k=1,2 ,,l; i=1,2,n +=1 , +(22)( ) ,k=1,2,,l; i=1,2,n =1 , (23)d( )= (24),13(11)2+(22)2+(33)2相對(duì)接近指數(shù)的計(jì)算方法如下:= +(25)根據(jù)該索引值,則替代方案可以歸于最優(yōu)選放案到最不優(yōu)選方案之間。表 24案例研究在本節(jié)中,以一家制造公司為例來(lái)說(shuō)明所提出的模糊方法如何應(yīng)用以支持決策對(duì)環(huán)保產(chǎn)品的設(shè)計(jì)評(píng)估。該公司生產(chǎn)的無(wú)線個(gè)人電子產(chǎn)品,并想將環(huán)境問(wèn)題納入其產(chǎn)品的設(shè)計(jì),因?yàn)樵谶@個(gè)階段做出的任何決定可能在其整個(gè)產(chǎn)品生命周期中產(chǎn)生深遠(yuǎn)的環(huán)境影響。LCA一開始為他們的電子產(chǎn)品之一進(jìn)行指導(dǎo)。Young 等人(2011,2012)和 Chan 等人(2013)報(bào)告了 LCA 的詳細(xì)結(jié)果。在這些研究中,LCA 也被證明是一個(gè)耗時(shí)且繁瑣的過(guò)程。在這項(xiàng)研究中,作者提及這種情況下,證明了該模型如何促進(jìn)并從生態(tài)設(shè)計(jì)的角度簡(jiǎn)化新產(chǎn)品的開發(fā),尤其是當(dāng)一個(gè) LCA 已經(jīng)進(jìn)行。在這種參照情況下(Young 等人 2011,2012;和 Chan 等人 2013) ,主生命周期階段被定義,并且每個(gè)相下的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)被識(shí)別,如表 2 所示。如材料和制造工藝的紙幣相關(guān)的數(shù)據(jù)都被收集來(lái)構(gòu)建分層結(jié)構(gòu)。構(gòu)成分層模型后,重要的是要知道的生命周期階段(或者其相關(guān)聯(lián)的條件)對(duì)另一對(duì)生態(tài)設(shè)計(jì)目的是多么重要。換句話說(shuō),決策者必須確定主要的生命周期階段和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)重。調(diào)查問(wèn)卷分發(fā)給小組專家評(píng)估整個(gè)產(chǎn)品生命周期的各個(gè)階段識(shí)別每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的重要性。在附錄中提供了調(diào)查問(wèn)卷的屏幕截圖。調(diào)查問(wèn)卷發(fā)送給五名專家:其中兩個(gè)是在 R Hur, Lee, Ryu, Yung 等., 2011, 2012; Chan 等., 2013) 。LCA 是一種科學(xué)的強(qiáng)大的工具,而它的主要優(yōu)點(diǎn)之一是全面性。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的LCA由一個(gè)目標(biāo)和范圍定義,庫(kù)存分析,并影響評(píng)估和解釋(ISO,1997) 。在整個(gè)產(chǎn)品的生命周期定義的目標(biāo)與范圍的確定后,必須收集材料和能源的投入和廢物和排放數(shù)據(jù),和對(duì)環(huán)境的負(fù)荷需要在庫(kù)存分析進(jìn)行定量。在結(jié)果出來(lái)之前,環(huán)境影響評(píng)估可以用于檢查由所使用的材料和能量的潛在的和實(shí)際的環(huán)境影響。然而,如第1節(jié)所討論的,全面的LCA是一個(gè)繁瑣且耗時(shí)的過(guò)程,因?yàn)樗枰罅康臄?shù)據(jù)和科學(xué)證據(jù)。許多企業(yè),特別是中小企業(yè),沒有足夠的資源和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行全面LCA。此外,LCA在處理不確定的困難和/或未知的數(shù)據(jù),其中,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中通常是共同的情況。這種模糊方法的應(yīng)用可以幫助企業(yè)優(yōu)先考慮替代性的設(shè)計(jì)。通過(guò)采用LCA的是認(rèn)為產(chǎn)品生命周期的所有重要方面的概念,所提出的方法可以作為一種有效的方式發(fā)展環(huán)境無(wú)害的設(shè)計(jì)解決方案。 代替破壞LCA的實(shí)用性或更換LCA,這項(xiàng)研究目的是公司使用傳統(tǒng)的LCA有困難時(shí)的補(bǔ)充在由于不確定的和/或未知在設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)造成的。它還提供了一個(gè)快捷方式到設(shè)計(jì)師對(duì)篩選出不太可行的設(shè)計(jì)方案。一個(gè)完整的LCA仍建議特別是關(guān)于最終的設(shè)計(jì)選擇表現(xiàn)出類似的相對(duì)封閉指數(shù)。本文的主要目的集中在提議的方法評(píng)估生態(tài)設(shè)計(jì)用途的替代設(shè)計(jì)方案。特別是研究已經(jīng)施加在該方法工業(yè)情況下,消費(fèi)類電子產(chǎn)品制造商的評(píng)估替代產(chǎn)品設(shè)計(jì)其個(gè)人電子產(chǎn)品之一產(chǎn)品。所提出的方法是基于Chan等人(2013)提出的分層模型和模糊綜合程度分析和模糊層次TOPSIS。使用集成的方法能夠捕捉數(shù)據(jù)的不確定性并提供有效率和靈活性挖掘的主體和決策者的偏好。就計(jì)算而言,參照張(1996) ,對(duì)于nn模糊成對(duì)相比較而言,綜合的程度分析的時(shí)間復(fù)雜度是N (N + 6) 。計(jì)算的復(fù)雜性往往抑制組織在日常操作中執(zhí)行復(fù)雜的方法。整合模糊TOPSIS和模糊程度分析作為集成方法已顯著減少了需要兩兩比較做出設(shè)計(jì)決策的數(shù)量,在Chan等人的方法(2013年) 。事實(shí)上,所有的計(jì)算可以在Excel電子表格來(lái)完成;因此,它可以容易使用在工業(yè)方面,而不需要昂貴的軟件。因此,它是一種更有效的和實(shí)際的決策支持工具用于執(zhí)行這種評(píng)估。這可能提供機(jī)會(huì)對(duì)于在廣泛的工業(yè)中的公司應(yīng)用行業(yè),以促進(jìn)工程師和設(shè)計(jì)師的生態(tài)設(shè)計(jì)評(píng)估。對(duì)LCA的一個(gè)主要目的是確定改進(jìn)選項(xiàng)綠色產(chǎn)品的開發(fā)。使用相對(duì)接近的指數(shù),案例研究發(fā)現(xiàn),設(shè)計(jì)2(A2)均居中排名列表四種可供選擇的設(shè)計(jì)中,接著是設(shè)計(jì)3(A3 )和設(shè)計(jì)4(A4) 。盡管如此,檢查臨界生命周期很重要而且具有較高的環(huán)境相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)影響。為了提供分析上市公司選擇決策,做了進(jìn)一步分析。因?yàn)樵O(shè)計(jì)是1在底部排名列表的,它不包括在分析中。圖3所示其余三個(gè)的環(huán)保性能評(píng)級(jí)替代設(shè)計(jì)相對(duì)于所述主生命周期段。總的來(lái)說(shuō),材料的選擇階段(L1)的貢獻(xiàn)最大對(duì)環(huán)境的影響,其次是在制造階段(L2) 。重要的是,設(shè)計(jì)2(A2)具有更好的環(huán)保性能比在這兩個(gè)生命周期階段的設(shè)計(jì)。這是設(shè)計(jì)2在這兩種設(shè)計(jì)中脫穎而出的關(guān)鍵原因。此外,環(huán)境評(píng)估的輸出依賴于整個(gè)產(chǎn)品生命周期中的所有標(biāo)準(zhǔn),個(gè)別標(biāo)準(zhǔn)有助于每個(gè)環(huán)境評(píng)估不同。每個(gè)設(shè)計(jì)方案表現(xiàn)出自己的長(zhǎng)處和弱點(diǎn)在不同的評(píng)價(jià)區(qū)域,這反映在三個(gè)匯總環(huán)保性能分析替代設(shè)計(jì)對(duì)于詳細(xì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),如圖4。例如,盡管設(shè)計(jì)4具有相對(duì)包裝更好的性能(C31) ,交通運(yùn)輸( C32) ,和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在生命周期階段結(jié)束(C51, C52, C53,C54,和 C55) ,設(shè)計(jì)4仍然是不太優(yōu)的選設(shè)計(jì)方案,因?yàn)閮烧叩牟牧现械母叩沫h(huán)境影響選擇和制造階段。由于特征這種個(gè)人電子產(chǎn)品,這些地區(qū)仍然是最關(guān)鍵的標(biāo)準(zhǔn)。然而,這不應(yīng)損害其他生命周期階段內(nèi)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上,當(dāng)采取平衡的方法設(shè)計(jì)方案進(jìn)行生態(tài)設(shè)計(jì)的目的時(shí)它是設(shè)計(jì)師重要的評(píng)估。為了進(jìn)一步改善所選擇的設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì)2) ,如果選擇其他設(shè)計(jì)方案也可以通過(guò)審議這些規(guī)范不損害其退出的環(huán)保性能。除了環(huán)境制約的研究解決,客戶需求和組織的性質(zhì)還引入了操作上的限制到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。這些是多種多樣的,并且可以隨時(shí)間改變,但它們通常包括勞動(dòng)力和原材料成本壓力,安全和有效的生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,所使用的傳輸類型,材料的可獲得性和具體正在開發(fā)的產(chǎn)品的質(zhì)量要求。盡管這項(xiàng)研究只關(guān)注環(huán)境評(píng)價(jià)性能,但是還考慮經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵各種可能的替代設(shè)計(jì)和成本在競(jìng)爭(zhēng)性的影響,在產(chǎn)品生命周期中的設(shè)計(jì)需求,以達(dá)到最終的可持續(xù)發(fā)展地新產(chǎn)品開發(fā)。圖3 前三名對(duì)于主要的生命周期階段的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)排名6總結(jié)從我們的社會(huì)過(guò)渡到綠色經(jīng)濟(jì)社會(huì),綠色產(chǎn)品的開發(fā)發(fā)揮著越來(lái)越重要的角色。生態(tài)設(shè)計(jì)對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)可以滿足不同的競(jìng)爭(zhēng)策略客戶和政策制定者的要求。在電子產(chǎn)業(yè),產(chǎn)品的生命周期越來(lái)越短,而對(duì)于綠色產(chǎn)品發(fā)展的需求正變得更高,由于監(jiān)管壓力,客戶的認(rèn)知度較高,等等。企業(yè)進(jìn)行 LCA 的所有產(chǎn)品和相關(guān)設(shè)計(jì)方案在目前幾乎是不可能的。 因此,該方法能夠縮短開發(fā)領(lǐng)先時(shí)間篩選出各種設(shè)計(jì)方案。這在電子行業(yè)是特別重要的,因?yàn)槟K化的設(shè)計(jì)和大規(guī)模定制很受歡迎。這些做法使應(yīng)用程序更加輕松,可以幫助優(yōu)選替代方案,并選擇新的設(shè)計(jì)方案及時(shí)進(jìn)行產(chǎn)品改進(jìn)。需要明確的是,該方法的目的并不是要取代 LCA 或破壞 LCA 的實(shí)用性。 LCA 仍是一個(gè)科學(xué)的用于分析環(huán)境影響強(qiáng)大的工具設(shè)計(jì)。然而,從管理的觀點(diǎn)上說(shuō),我們的模型得有兩個(gè)關(guān)鍵的貢獻(xiàn)。第一,它往往是難以進(jìn)行在設(shè)計(jì)階段,由于有限的或傳統(tǒng)的 LCA 不能使用不確定的數(shù)據(jù)。我們的模型仍然可以通過(guò)企業(yè)用來(lái)評(píng)估產(chǎn)品的環(huán)境性能設(shè)計(jì),因?yàn)樗悄軌蛱幚聿淮_定數(shù)據(jù)并結(jié)合專家“判斷為生態(tài)設(shè)計(jì)評(píng)估。第二,它提供了一個(gè)補(bǔ)充 LCA篩選差的設(shè)計(jì)方案。實(shí)際上,完成一個(gè)完整的 LCA 為每個(gè)設(shè)計(jì)選項(xiàng)是一個(gè)耗時(shí)的過(guò)程,需要大量的資源。本文的方法提供了一種替代對(duì)于不需要專有 LCA 中篩選目的軟件進(jìn)行分析和要求不高的時(shí)間方面和數(shù)據(jù)要求。此外,還有一個(gè)方法在合并模糊程度分析和模糊TOPSIS 的貢獻(xiàn)。集成模糊方法表現(xiàn)出它的理想點(diǎn)執(zhí)行的層次結(jié)構(gòu)和容易性的優(yōu)越性。 它還能夠捕捉到的不確定性的模糊性,并且它提供了效率和靈活性挖掘和主觀性決策者的偏好。通過(guò)在應(yīng)用程序?yàn)槔驯蛔C明是一種有效的和實(shí)際的生態(tài)設(shè)計(jì)評(píng)估建模方法。以最好的知識(shí)的作者,這是第一個(gè)使用集成的研究方法作為生態(tài)設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序。最后,通過(guò)案例研究,提供了深入了解,從提出的綜合方法的應(yīng)用結(jié)果分析敏感性如何支持綠色產(chǎn)品開發(fā)的理性決策過(guò)程。盡管上文說(shuō)了很多益處,但該研究還是有自己的限制,可能導(dǎo)致失去未來(lái)研究的機(jī)會(huì)。例如,雖然這項(xiàng)研究只針對(duì)評(píng)估環(huán)境替代新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的性能,采取其他相關(guān)的操作和經(jīng)濟(jì)因素考慮進(jìn)去是同樣重要的。因此,一個(gè)未來(lái)的研究機(jī)會(huì)是對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境因素納入一個(gè)多目標(biāo)處理可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)評(píng)估。擬議方法的另一個(gè)限制是決策者必須做出主觀決策在成對(duì)比較,并進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)估替代設(shè)計(jì)。用客觀的數(shù)據(jù)源而不用主觀的決策可能得到更準(zhǔn)確的決定。因此,一個(gè)未來(lái)的研究方向是考慮一個(gè)更客觀的加權(quán)技術(shù),如熵方法或數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA) 。最后,像許多其他的多目標(biāo)決策方法,等級(jí)逆轉(zhuǎn)層次分析法,這是由 Belton 和Gear(1983 )首次采用的,是一個(gè)對(duì)于所提出的方法的潛在問(wèn)題。逆序是指如果一個(gè)新的替代方案是添加或移除的決定將改變,原則上,是不應(yīng)該改變的決定(例如,加一個(gè)拷貝這不是最好的一個(gè)現(xiàn)有的替代) 。詳細(xì)討論這個(gè)不是作者的意圖,因?yàn)檫@是本研究外的范圍,不涉及理論的這方面的發(fā)展。因此,讀者可以參考 Maleki 和 Zahir(2013 年)進(jìn)行了很好的回顧,以總結(jié)和逆序分類不同的研究,特別是鏈接到 AHP 以獲取更多信息。其他學(xué)者提出了許多方法,可以在所提出的方法被應(yīng)用。僅舉幾例,Belton 和 Gear(1983)提出的,它利用了最大值的方法而不是基本正常化的總和(即,公式(7) ) 。Barzili 和Lootsma(1997 )提出了一個(gè)乘法的方法來(lái)代替該添加劑的方法來(lái)權(quán)衡保持排名。最近,Wang 和 Elhag(2006)聲稱,這種等級(jí)反轉(zhuǎn)是由于改變本地優(yōu)先前后的替代添加后或移除。他們開發(fā)了一個(gè)程序,以避免改變局部重點(diǎn)發(fā)生變化。盡管這些研究是可用的,但是否可以避免逆序也是有爭(zhēng)議的(BarziliGolany,1994) 。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)摘要在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展階段,環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重,人們對(duì)低碳環(huán)保也越來(lái)越關(guān)注,綠色制造這種全新的制造模式也被重視起來(lái)。 國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃(20062020)年明確將流程工業(yè)綠色化作為優(yōu)先主題的重要內(nèi)容;國(guó)家“十一五”科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃將“綠色制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備”作為國(guó)家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目,這些都體現(xiàn)了國(guó)家對(duì)綠色制造的高度重視,所以綠色材料逐漸地成為了制造業(yè)研究的熱點(diǎn)。材料是人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ),在綠色制造的過(guò)程中,綠色材料是必須解決的問(wèn)題。在機(jī)械零件綠色材料的選擇時(shí)需要考慮到材料的機(jī)械性能、工藝性能、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境屬性。本課題從綠色設(shè)計(jì)的角度評(píng)價(jià)機(jī)械零件用的材料是否環(huán)保,采用模糊評(píng)價(jià)方法對(duì)材料進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),為綠色設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。通過(guò)建立機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)體系,結(jié)合材料的機(jī)械性能、工藝性能、經(jīng)濟(jì)性和綠色度要求,以二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)方式對(duì)幾種常見材料進(jìn)行評(píng)價(jià)。采用.NET 開發(fā)平臺(tái) C#語(yǔ)言為軟件開發(fā)工具進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)系統(tǒng)開發(fā),軟件開發(fā)完畢后通過(guò)實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。關(guān)鍵詞: 機(jī)械零件,綠色制造,綠色材料,模糊評(píng)價(jià)THE EVALUATION SOFTWARE DESIGN AND IMPLEMENTATION OF MECHANICAL PARTS GREEN MATERIALSABSTRACTNowadays , the environment pollution is more and more serious in social development stage. People are increasingly concerned about low-carbon environment,The new green manufacturing also pay attention to it. “The Long-term Scientific and Technological Development(20062020 )years” has determined the process industry green as an important part of the priority themes; “National “Eleventh Five-Year“ science and technology development plan” make the Green manufacturing technology and key equipment as any major projects in National Technology Support Program, it reflecting the state attaches great importance to green manufacturing, so green materials has become a hot research manufacturing gradually. Material is the material basis for human survival, in the process of green manufacturing, the green material is a problem that must be addressed. When we choose mechanical parts green material we should consider the mechanical properties, process performance, economic and environmental properties of the material. This topic is green design from the perspective of evaluation of mechanical parts whether is environmentally friendly, using fuzzy evaluation method to evaluate the material to lay the foundation for green design. Through the establishment of the mechanical parts of green material evaluation system,Bonding material mechanical properties, process performance, economy and green requirement,using fuzzy comprehensive evaluation methods to evaluate several common materials. Then using the .NET development platform C # language fuzzy evaluation system development tools for software developers,After the completion of the development software is verified by examplesKey words: Environmental Pollution, Green Manufacturing, Green Materials, Fuzzy Evaluation目 錄1 緒論 11.1 引言 .11.2 國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究發(fā)展現(xiàn)狀 .21.2.1 國(guó)內(nèi)有關(guān)研究發(fā)展現(xiàn)狀 .21.2.2 國(guó)外有關(guān)研究發(fā)展現(xiàn)狀 .31.3 本文研究的主要內(nèi)容 .42 應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的綠色材料評(píng)價(jià)方法 52.1 綠色材料的一般要求 52.2 建立二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)模型 .52.3 一級(jí)模糊模型綜合評(píng)價(jià) .72.3.1 材料機(jī)械性能及單因素評(píng)價(jià)矩陣 .82.3.2 材料工藝性能及單因素評(píng)價(jià)矩陣 .92.3.3 材料經(jīng)濟(jì)性及單因素評(píng)價(jià)矩陣 .92.3.4 材料綠色度及單因素評(píng)價(jià)矩陣 .102.4 二級(jí)模糊模型綜合評(píng)價(jià) .113 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) 123.1 機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)軟件的開發(fā)目標(biāo) 123.2 機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)軟件的開發(fā)原則 123.3 機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)軟件的需求分析 123.4 機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)軟件的開發(fā)環(huán)境 143.5 機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 143.6 機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件使用說(shuō)明 163.6.1 用戶環(huán)境 .163.6.2 用戶登錄 .163.6.3 一級(jí)模糊評(píng)價(jià)的實(shí)現(xiàn) .173.6.4 二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)的實(shí)現(xiàn) .193.7 評(píng)價(jià)軟件技術(shù)的實(shí)現(xiàn) 193.8 實(shí)例驗(yàn)證 194 結(jié)論 24參考文獻(xiàn) 25致謝 27附錄 部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)鏈接代碼及關(guān)鍵算法代碼 2811 緒論1.1 引言現(xiàn)如今隨著科技的不斷發(fā)展,環(huán)境的日趨惡化在一定程度上對(duì)人類以后的生存和發(fā)展空間構(gòu)成了威脅。1987年世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)發(fā)表了一項(xiàng)研究報(bào)告,第一次提出了可持續(xù)發(fā)展的觀念。保護(hù)人類生存環(huán)境,實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的問(wèn)題。制造業(yè)作為文明社會(huì)的支撐產(chǎn)業(yè),為物質(zhì)文明和精神文明提供了基礎(chǔ),但制造業(yè)在產(chǎn)品的生產(chǎn)和處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物污染了環(huán)境。隨著一系列環(huán)境問(wèn)題的出現(xiàn),比如臭氧層空洞、土地沙漠化以及淡水污染等,人們的環(huán)保意識(shí)也逐漸增強(qiáng),在購(gòu)買產(chǎn)品時(shí)也更加關(guān)心產(chǎn)品的環(huán)境屬性。在這種情況下,綠色材料必將成為制造業(yè)的重點(diǎn)選擇對(duì)象。對(duì)機(jī)械零件來(lái)說(shuō),在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)中,零件材料的選擇主要是按照零件在產(chǎn)品中承擔(dān)的功能進(jìn)行選擇,主要考慮的是材料的力學(xué)性能和特點(diǎn)工作環(huán)境下的一些特殊性能,還考慮到材料的工藝性能,但沒有考慮到選材對(duì)資源的消耗和材料回收再利用的問(wèn)題。在選材時(shí)設(shè)計(jì)師都是憑借一些經(jīng)驗(yàn)選材,缺少科學(xué)的選材方法。所以選擇機(jī)械零件綠色材料時(shí),不僅要考慮到材料的機(jī)械性能、工藝性能和經(jīng)濟(jì)性,還要考慮到環(huán)境屬性這一重要因素。綠色材料指的是具有良好的使用性能和環(huán)境協(xié)調(diào)性的材料,還具有環(huán)境凈化和治理污染功能的材料,它涉及到材料設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售、使用處理等各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)材料及制成品的環(huán)境行為評(píng)價(jià)應(yīng)包括產(chǎn)品安全性能、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)合理和重點(diǎn)突出等項(xiàng)目,并且要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和使用慣例。概括起來(lái)講,綠色材料要達(dá)到的目標(biāo)是利用材料的先進(jìn)性。利用材料的環(huán)境適應(yīng)性來(lái)達(dá)到人類活動(dòng)范圍和外部環(huán)境的一致協(xié)調(diào)。2模糊綜合評(píng)價(jià)法可以作為一種綠色評(píng)價(jià)方法,也是實(shí)現(xiàn)能源科學(xué)管理決策和節(jié)能設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ),材料的各個(gè)方面屬性的數(shù)據(jù)是評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。本文的研究從理論上是對(duì)機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)理論的拓展,對(duì)評(píng)價(jià)工具上來(lái)說(shuō)是理論與技術(shù)相結(jié)合的創(chuàng)新。采用模糊評(píng)價(jià)方法對(duì)材料進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),建立機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)體系,結(jié)合材料的機(jī)械性能、工藝性能、經(jīng)濟(jì)性和綠色度要求,在查詢相關(guān)資料的基礎(chǔ)上并做一些調(diào)查研究,對(duì)材料進(jìn)行綜合模糊評(píng)價(jià),得出的結(jié)果與理論實(shí)際相符,對(duì)綠色設(shè)計(jì)也有一定的設(shè)計(jì)參考價(jià)值,為綠色設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。采用C#.NET開發(fā)模式的評(píng)價(jià),將模糊評(píng)價(jià)和編程語(yǔ)言相結(jié)合,使得對(duì)零件做出模糊評(píng)價(jià)更為方便,也方便數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),便于以后將多種材料進(jìn)行對(duì)比。1.2 國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究發(fā)展現(xiàn)狀綠色文明已經(jīng)席卷全球,在利用自然的同時(shí)我們更應(yīng)該保護(hù)自然和節(jié)約能源。綠色材料是材料發(fā)展的必然,綠色意識(shí)的增加將提高產(chǎn)品的價(jià)值。隨著 21世紀(jì)的不斷發(fā)展, “綠色”逐漸成為衡量材料品質(zhì)的新標(biāo)準(zhǔn),綠色材料也已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和企業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。目前在綠色材料方面的研究已經(jīng)取得一系列成果,并且在很多領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。1.2.1 國(guó)內(nèi)有關(guān)研究發(fā)展現(xiàn)狀在選擇綠色材料零件時(shí),毛文 1考慮到材料的機(jī)械性能、工藝性能和經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)境屬性等重要因素,建立了機(jī)械零件綠色材料選擇評(píng)價(jià)體系,并且采用了二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)對(duì)減速器材料選擇進(jìn)行了驗(yàn)證,選出了幾種材料中最優(yōu)的材料。最后得出兩個(gè)結(jié)論:(1)在對(duì)機(jī)械零件綠色材料進(jìn)行選擇時(shí),在考慮傳統(tǒng)的機(jī)械性能、工藝性能和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上,將環(huán)境屬性考慮在內(nèi)。由建立的二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型,可以從多種材料中選出最適用的一種,這對(duì)實(shí)際工作具有一定的指導(dǎo)意義;(2)評(píng)價(jià)時(shí),評(píng)價(jià)權(quán)重集和單因素評(píng)價(jià)矩陣的確立比較費(fèi)時(shí),需要查閱大量相應(yīng)的手冊(cè)和資料,從而從多種材料中客觀地、合理地選擇出最適用的一種材料。對(duì)此,李守澤、李曉松和余建軍 2闡述了綠色材料的概念內(nèi)涵,詳細(xì)評(píng)述了綠色材料評(píng)價(jià)與選擇方法,具體分析了綠色材3料應(yīng)用研究的現(xiàn)狀,提出了綠色材料研究存在的問(wèn)題,并指出了今后發(fā)展的趨勢(shì)。他們指出在綠色材料的評(píng)價(jià)或決策模型方面,使用的模型方法比較有限,而且模型比較單一。常見到的模型有基于 Vague 集的評(píng)價(jià)方法、TOPSIS 法、多層次灰色綜合評(píng)價(jià)模型、模糊綜合評(píng)價(jià)法等,而且大多數(shù)采用傳統(tǒng)算法,缺乏創(chuàng)新性。因此今后在綠色材料研究方面,對(duì)于使用的決策模型或評(píng)價(jià)模型可以在原有的方法基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的改進(jìn)和創(chuàng)新,使得所用的方法更具有科學(xué)性和實(shí)用性。宮清付 3等指出在選擇綠色材料時(shí)應(yīng)遵守如下原則:(1)材料的環(huán)境友好性,這是綠色設(shè)計(jì)和制造的內(nèi)在要求;(2)材料的節(jié)約化,這是綠色設(shè)計(jì)和制造的重要環(huán)節(jié);(3)材料的可循環(huán)性,這是綠色設(shè)計(jì)和制造的根本特征。向東等 4認(rèn)為材料的綠色特性評(píng)估就是針對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)流程進(jìn)行能源、資源、環(huán)保和勞保幾方面的信息收集、量化和評(píng)價(jià)。曹杰和趙立權(quán) 5通過(guò)對(duì)材料環(huán)境屬性的分析,建立了綠色材料生命周期的模型評(píng)價(jià)體系,運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)的求權(quán)和理想解的排序相集合的方法,求出一個(gè)加工零件多種材料方案的最優(yōu)解。孫奎洲和戴國(guó)洪 6在對(duì)金屬材料綠色設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)時(shí)提出要計(jì)算金屬材料環(huán)境負(fù)荷值,應(yīng)首先確定過(guò)程的輸入輸出參量,即生產(chǎn)中的資源、能源的消耗量和廢氣量。李兆堅(jiān) 7對(duì)塑料材料的生命周期能耗算法進(jìn)行分析研究,認(rèn)為在塑料材料生命周期能耗評(píng)價(jià)時(shí),其能耗應(yīng)包括生產(chǎn)原料的能量;多產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)過(guò)程的能耗應(yīng)按所有可用產(chǎn)品均攤;應(yīng)考慮回收再生率、加工成材率和加工能耗對(duì)塑料材料能耗的影響提出了塑料材料生命周期能耗的新算法并對(duì)國(guó)內(nèi)建筑常用塑料制品的材料生命周期能耗進(jìn)行了計(jì)算,得出了幾種材料的生命周期能耗。1.2.2 國(guó)外有關(guān)研究發(fā)展現(xiàn)狀能量消耗是一個(gè)重要的環(huán)境性能考核指標(biāo),可以通過(guò)材料能量含量表進(jìn)行判斷 8。荷蘭勞動(dòng)監(jiān)察部提出用 MAC 值來(lái)獲取一個(gè)總指標(biāo),用于考慮不同排放物合成空氣和水 9,這個(gè)方法能評(píng)價(jià)整個(gè)周期的材料性能。A . Jnsson 等通過(guò)全生命周期評(píng)價(jià)法評(píng)估并比較了油地毯、乙烯樹脂、固體木質(zhì)地板 3 種不同地板材料,結(jié)果表明固體木質(zhì)地板明顯最環(huán)保 11。4綠色材料在多個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用,尤其是在建筑、包裝等行業(yè)的應(yīng)用相對(duì)較多,一些有利的成果也被不斷報(bào)道。Michael F 寫了一本面向工程專業(yè)的大學(xué)生在材料環(huán)境領(lǐng)域的著作,著作包含材料消耗、材料生命周期、面向環(huán)境的材料選擇、可再生材料、材料可持續(xù)性等多個(gè)方面,還展示了 60 多種廣泛使用的材料的環(huán)境性能。Zuoren Nie 和 Tieyong Zuo10認(rèn)為選擇綠色材料時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):(1)無(wú)毒無(wú)害,包括化學(xué)穩(wěn)定性和生物安全性,避免溫室效應(yīng)和臭氧層破壞等;(2)整個(gè)生命周期能量消耗和資源消耗都很低;(3)可循環(huán)、可重復(fù)利用、容易回收;(4)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠、利用率高;(5)減少環(huán)境污染、保護(hù)凈化環(huán)境等。1.3 本文研究的主要內(nèi)容本課題研究的中心是利用軟件實(shí)現(xiàn)綠色材料的評(píng)價(jià),為機(jī)械零件的綠色設(shè)計(jì)提供決策依據(jù)。具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:1)收集常用材料信息,從機(jī)械性能、工藝性能、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境屬性 4 個(gè)方面進(jìn)行具體分析,用這 4 種屬性構(gòu)筑成綠色材料評(píng)價(jià)體系框架,量化這些特征以便作為機(jī)械設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)依據(jù)。2)掌握模糊評(píng)價(jià)方法,采用模糊評(píng)價(jià)方法設(shè)計(jì)程序。模糊評(píng)價(jià)方法具體步驟:(1)構(gòu)建模糊綜合評(píng)價(jià)指標(biāo):進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)是要建立綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取會(huì)直接影響綜合評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性;(2)選用構(gòu)建好的權(quán)重向量:通過(guò)經(jīng)驗(yàn)法或者 AHP 層次分析法構(gòu)建好權(quán)重向量;(3)建立評(píng)價(jià)矩陣:要構(gòu)建出好評(píng)價(jià)矩陣就必須要構(gòu)造合適的隸屬函數(shù),保證結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性;(4)權(quán)重和評(píng)價(jià)矩陣的合成:合成適當(dāng)?shù)暮铣梢蜃?,并解釋結(jié)果向量 12。3)收集相關(guān)資料,使用開發(fā)軟件以及軟件工具的主要功能和運(yùn)行環(huán)境。C#是專門為 .NET 的應(yīng)用而開發(fā)的語(yǔ)言,C#擁有強(qiáng)大且邏輯結(jié)構(gòu)一致的程序設(shè)計(jì)環(huán)境。C# 不僅繼承了 C 語(yǔ)言的語(yǔ)法風(fēng)格,也繼承了 C+的面向?qū)ο蟮奶匦?13。54)使用.net 開發(fā)平臺(tái)并以 C#語(yǔ)言為軟件開發(fā)工具,完成材料信息等計(jì)算機(jī)管理分析計(jì)算并進(jìn)行編程。2 應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的綠色材料評(píng)價(jià)方法2.1 綠色材料的一般要求對(duì)綠色材料的要求除了考慮具有一般材料的耐磨性、韌性、疲勞強(qiáng)度、工藝性和經(jīng)濟(jì)性外,還需要考慮環(huán)境因素,因此對(duì)綠色度還有一定的要求,例如環(huán)境污染度、資源消耗率和回收利用率,材料的環(huán)境屬性由綠色度直接反應(yīng),包括對(duì)資源的消耗,對(duì)環(huán)境造成的污染,和對(duì)材料回收再利用的處理,其中對(duì)環(huán)境造成的污染和對(duì)資源的消耗尤為關(guān)注。2.2 建立二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)模型 要建立模糊評(píng)價(jià)模型,需要先確定評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集。本次課題在綠色材料選擇原則上從 4 個(gè)方面進(jìn)行考慮,即材料的工藝性能、 、機(jī)械性能、綠色度和經(jīng)濟(jì)性。由于評(píng)價(jià)體系涉及的因素較多,所以采用二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)對(duì)材料進(jìn)行評(píng)價(jià)。本次計(jì)算選取 45 鋼、40Cr、QT600、普通陶瓷和聚丙烯這 5 種材料作為實(shí)例進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)并計(jì)算,并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到軟件數(shù)據(jù)庫(kù),作為實(shí)例查詢。機(jī)械零件綠色材料選擇綜合評(píng)價(jià)體系框架圖如下所示。6圖 2-1 綠色材料綜合評(píng)價(jià)體系框架1)評(píng)價(jià)因素集:U = (2-1) 1,2 ,3 ,4 式中: 是機(jī)械性能因素集; 是工藝性能因素集; 是經(jīng)濟(jì)性因素集;1 2 3 是綠色度因素集。4對(duì)于式中的每個(gè) 又有:= =疲勞強(qiáng)度,塑性,韌性,耐磨性 1 11, 12, 13, 14= =熱處理性能,機(jī)加工性能性 2 21, 22= =回收成本,加工成本,材料成本 3 31, 32, 33= =回收利用,環(huán)境污染,能源消耗 4 41, 42, 43式中: 為每類因素集中的具體影響因素; 為第 i 組因素所含因素的個(gè) 數(shù)。2)評(píng)價(jià)集為:V = , ,V (2-2)1 2, , 式中: 分別代表可以選用的材料的等級(jí)。1 3)權(quán)重集為:A= , ,A (2-3)1 2, , 塑性耐磨性韌性疲勞強(qiáng)度 機(jī)加工性能 熱處理性能 材料成本加工成本回收成本 能源消耗環(huán)境污染回收利用機(jī)械零件綠色材料選擇評(píng)價(jià)機(jī)械性能 工藝性能 經(jīng)濟(jì)性 綠色度7且 A 滿足歸一化條件,即 =1=14)評(píng)價(jià)矩陣為:(2-4)=12m12m12nrrrr式中: (i =1,2,m;j=1,2,n;0 1)為 =元素對(duì) 元素 的隸屬度; (i=1,2,3,4)為因素集 的單因素評(píng)價(jià)矩陣。 5)綜合評(píng)價(jià):一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為:= (2-5) 式中: 為 中各因素的權(quán)重,即: 1, 2, 3, 4=( , ) (i=1,2,3,4) (2-6) 12, , 二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)單因素評(píng)價(jià)矩陣為:R= = (2-7)1234B1234A二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為:B =AR (2-8)其中:B= ( ) ,模糊評(píng)價(jià)結(jié)果的選擇遵循最大隸屬度原則,1, 2, , (j=1,2,n)0= 2.3 一級(jí)模糊模型綜合評(píng)價(jià)對(duì)于多項(xiàng)因素決策時(shí),宜采用專家打分法得出單因素評(píng)價(jià)矩陣和評(píng)價(jià)權(quán)重集。專家打分法是由同行業(yè)專家和權(quán)威人士組成的評(píng)價(jià)專家組,按照專家們打分的統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定單因素矩陣數(shù)值和權(quán)重值。專家組的決策者應(yīng)為長(zhǎng)期從事綠色材料研究的工作人員以及長(zhǎng)期從事綠色材料研究的評(píng)價(jià)專家。專家在某種原8則上給某種事物上打分,事實(shí)上是建立在事物間的相互比較的基礎(chǔ)上的,從而給出相對(duì)的系數(shù)。在分配權(quán)重系數(shù)時(shí),權(quán)重系數(shù)和為 1,專家填寫權(quán)重因子判斷表時(shí),具體做法是比較每個(gè)二級(jí)指標(biāo)對(duì)一級(jí)指標(biāo)的影響比重,用得出的分?jǐn)?shù)表示比重影響大小。影響比重大,得分大,影響比重小,得分小。2.3.1 材料機(jī)械性能及單因素評(píng)價(jià)矩陣查閱材料各項(xiàng)機(jī)械性能,得出常用材料單因素評(píng)價(jià)矩陣如表 2-1 所示。表 2-1 材料機(jī)械性能單因素評(píng)價(jià)矩陣表疲勞極限 屈服點(diǎn) 韌 性 硬 度材料名稱 /Mpa 1s/MPa AiK/j HB45 鋼 270 0.52 355 0.42 39 0.61 229 0.4440Cr 320 0.62 500 0.6 39 0.61 480 0.92QT600 261 0.5 370 0.44 / 0 270 0.52普通陶瓷 300 0.6 510 0.62 / 0 1000 1聚乙烯 40 0.08 20 0.02 120 0.95 70 0.15評(píng)價(jià)權(quán)重集為 =0.5,0.3,0.1,0.11所以評(píng)價(jià)矩陣為:= (2-9)10.52.60.5.60843421.9591 則一級(jí)模糊評(píng)價(jià)結(jié)果為:= =(0.5,0.3,0.1,0.1)1110.52.60.5.6084342.19591 =(0.494,0.643,0.434,0.586,0.156) (2-10)92.3.2 材料工藝性能及單因素評(píng)價(jià)矩陣采用專家打分法得出的材料工藝性能單因素評(píng)價(jià)矩陣如表 2-2 所示。表 2-2 材料工藝性能單因素評(píng)價(jià)矩陣表材料名稱 熱處理性能 機(jī)加工性能45 鋼 0.6 0.840Cr 0.6 0.6QT600 0.6 0.9普通陶瓷 0.7 0.9聚乙烯 0.5 0.6評(píng)價(jià)權(quán)重集為 =0.4,0.62所以評(píng)價(jià)矩陣為:= (2-11)2 0.6.07.5896則一級(jí)模糊評(píng)價(jià)結(jié)果為:= =(0.4,0.6)222 007.58696=(0.720,0.600,0.780,0.820,0.560) (2-12)2.3.3 材料經(jīng)濟(jì)性及單因素評(píng)價(jià)矩陣由專家打分法得出材料經(jīng)濟(jì)性單因素矩陣如表 2-3 所示。表 2-3 材料經(jīng)濟(jì)性單因素評(píng)價(jià)矩陣表材料名稱 材料成本 加工成本 回收處理成本45 鋼 0.9 0.8 0.840Cr 0.4 0.4 0.4QT600 0.9 0.8 0.8普通陶瓷 0.5 0.4 0.4聚乙烯 0.4 0.3 0.3評(píng)價(jià)權(quán)重集為 =0.3,0.4,0.3310所以評(píng)價(jià)矩陣為:= (2-13)30.94.05.483.則一級(jí)模糊評(píng)價(jià)結(jié)果為:= =(0.3,0.4,0.3)3330.94.05.483.=(0.680,0.400,0.680,0.400,0.330) (2-14)2.3.4 材料綠色度及單因素評(píng)價(jià)矩陣由專家打分法得出材料綠色度單因素矩陣如表 2-4 所示。表 2-4 材料綠色度單因素評(píng)價(jià)矩陣表材料名稱 能源消耗度 環(huán)境污染度 回收再利用度45 鋼 0.8 0.8 0.840Cr 0.2 0.4 0.3QT600 0.8 0.9 0.8普通陶瓷 0.1 0.1 0.8聚乙烯 0.4 0.9 0.9評(píng)價(jià)權(quán)重集為 =0.2,0.4,0.44所以評(píng)價(jià)矩陣為:= (2-15)40.82.01.49.3.8.則一級(jí)模糊評(píng)價(jià)結(jié)果為:= =(0.2,0.4,0.4)4440.82.01.449.3.8.=(0.800,0.320,0.840,0.380,0.800) (2-16)112.4 二級(jí)模糊模型綜合評(píng)價(jià)進(jìn)行二級(jí)綜合評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)該對(duì)機(jī)械零件綠色材料的機(jī)械性能、工藝性能、經(jīng)濟(jì)性和綠色度要求綜合考慮,由專家打分評(píng)定后,確定權(quán)重集為 A =0.4 ,0.3, 0.15,0.15二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)矩陣為:R= = (2-17)1234B0.9.64305860.1772.8.4.32得出二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為:B=AR=(0.4,0.3,0.15,0.15 ) 0.49.630.4.5860.17272.83 =(0.636,0.545,0.636,0.597,0.400) (2-18)=max = = =0.6360 13所以在這 5 種材料中進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)并計(jì)算后比較得出 45 鋼和 QT600 作為材料選擇時(shí)最為綠色。123 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)3.1 機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)軟件的開發(fā)目標(biāo)本系統(tǒng)的開發(fā)是通過(guò)計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)綠色材料的評(píng)價(jià),為制造業(yè)綠色材料設(shè)計(jì)人員和管理人員提供一個(gè)易于掌握的機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)支持軟件,為研究人員提供支持信息,給使用者提供有關(guān)評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)結(jié)果,為機(jī)械零件的綠色設(shè)計(jì)提供決策依據(jù)。系統(tǒng)能夠建立機(jī)械零件材料信息庫(kù),描述其機(jī)械性能、工藝性能、經(jīng)濟(jì)性和綠色度材料屬性,并建立指標(biāo)體系數(shù)據(jù)庫(kù),然后采用評(píng)價(jià)方法給出評(píng)價(jià)結(jié)果。3.2 機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)軟件的開發(fā)原則1)可行性原則。機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)軟件以指導(dǎo)綠色評(píng)價(jià)為目標(biāo),所以,系統(tǒng)設(shè)計(jì)要從實(shí)用性和可行性出發(fā),根據(jù)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的可行性設(shè)計(jì)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。2)系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)軟件由多個(gè)評(píng)價(jià)模塊構(gòu)成,系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果的正確性和模塊之間的協(xié)調(diào)工作機(jī)制有關(guān)。3.3 機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)軟件的需求分析機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)軟件的設(shè)計(jì)從實(shí)際使用流程出發(fā),根據(jù)評(píng)價(jià)需要,設(shè)計(jì)一級(jí)模糊評(píng)價(jià)窗口和二級(jí)模糊評(píng)價(jià)窗口,最后實(shí)現(xiàn)每一個(gè)評(píng)價(jià)的算法,采用軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合的層次結(jié)構(gòu),面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法和可視的開發(fā)工具。軟件功能圖和流程圖分別如下圖 3-1 和圖 3-2。13圖 3-1 軟件功能圖管理數(shù)據(jù)庫(kù)一級(jí)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)提交輸出結(jié)果一級(jí)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)是否全部輸入?二級(jí)評(píng)價(jià)輸出結(jié)果是否用戶登錄開始結(jié)束圖 3-2 軟件流程圖機(jī)械性能 綠色度經(jīng)濟(jì)性工藝性能143.4 機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)軟件的開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)總體開發(fā)使用 Visual Studio 軟件為開發(fā)工具,以.NET Framework 4.0為框架,框架圖如下圖 3-3。VS 是完全面向?qū)ο罂梢暬木幊誊浖?,尤其是在開發(fā)界面上有很大的優(yōu)勢(shì)。在使用 C#進(jìn)行算法開發(fā)時(shí),容易實(shí)現(xiàn)算法中設(shè)計(jì)的矩陣運(yùn)算處理。此外,為了解決數(shù)據(jù)的查詢和存儲(chǔ)問(wèn)題,本系統(tǒng)采用了 SQL 語(yǔ)言和.NET 語(yǔ)言相結(jié)合。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)采用 SQL Server 2008 數(shù)據(jù)庫(kù),便于操作和管理。圖 3-3 .NET Framework 4.0 框架圖3.5 機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)綠色材料評(píng)級(jí)系統(tǒng)的基礎(chǔ),為評(píng)價(jià)的每個(gè)階段提供數(shù)據(jù)支撐。機(jī)械零件綠色材料的評(píng)價(jià)涉及到多方面的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的完整直接影響整個(gè)綠色材料評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),必須注意數(shù)據(jù)的安全性和完整性,同時(shí)也要保證數(shù)據(jù)庫(kù)有一定的獨(dú)立性和擴(kuò)展性。數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)圖如下圖 3-4。本次數(shù)據(jù)庫(kù)在設(shè)計(jì)上采用先將 45 鋼、40Cr、QT600、普通陶瓷和聚乙烯 5種機(jī)械零件材料數(shù)據(jù)導(dǎo)入 SQL 數(shù)據(jù)庫(kù),作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫(kù)材料構(gòu)成信息如15下圖 3-5(以材料經(jīng)濟(jì)性表為例) 。在使用軟件時(shí),可以直接查找這 5 中材料的信息和評(píng)價(jià)結(jié)果,為了保證數(shù)據(jù)庫(kù)的獨(dú)立性和擴(kuò)展性,在此功能上還實(shí)現(xiàn)了輸入新的機(jī)械零件材料信息后可以計(jì)算出評(píng)價(jià)結(jié)果,并將其保存到數(shù)據(jù)庫(kù),這樣避免了一次性需要向數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入大量材料信息的繁瑣。在評(píng)價(jià)過(guò)程中,數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)為評(píng)價(jià)過(guò)程的實(shí)施提供標(biāo)準(zhǔn)和參照的依據(jù),用戶在輸入數(shù)據(jù)后能與其它數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、計(jì)算、分析后得到評(píng)價(jià)的結(jié)果。經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì),本系統(tǒng)模擬運(yùn)行基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。系統(tǒng)可以對(duì)零件做出一級(jí)模糊評(píng)價(jià)和二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià),系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果可靠性高,具有良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性。MachinenameCol_1Col_2Col_3Machine WeightCol_1Col_2Col_3Col_4EconomynameCol_1Col_2Col_3Economy WeightCol_1Col_2Col_3TechnologynameCol_1Col_2Technology WeightCol_1Col_2GreennessnameCol_1Col_2Col_3Greenness WeightCol_1Col_2Col_3Synthetical WeightCol_1Col_2Col_3Col_4圖 3-4 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)關(guān)系圖16圖 3-5 數(shù)據(jù)庫(kù)材料經(jīng)濟(jì)性表格3.6 機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件使用說(shuō)明3.6.1 用戶環(huán)境1)硬件要求:內(nèi)存1G;硬盤20G2)軟件要求:操作系統(tǒng):Windows 7 及以上(需安裝.NET FrameWork4.0)數(shù)據(jù)庫(kù):SQL20083.6.2 用戶登錄本系統(tǒng)采用了一般軟件的登錄界面,登錄窗口和登錄主界面分別如下圖 3-5 和圖 3-6。17圖 3-5 系統(tǒng)登錄窗口圖 3-6 系統(tǒng)運(yùn)行主界面3.6.3 一級(jí)模糊評(píng)價(jià)的實(shí)現(xiàn)在主界面上點(diǎn)擊一級(jí)模糊評(píng)價(jià)選項(xiàng)即進(jìn)入一級(jí)模糊評(píng)價(jià)界面,如下圖 3-7所示。圖 3-7 一級(jí)模糊評(píng)價(jià)界面系統(tǒng)初始數(shù)據(jù)為 45 鋼、40Cr、QT600、普通陶瓷和聚乙烯 5 種材料,若用戶需查詢數(shù)據(jù)庫(kù)某種材料的一級(jí)模糊評(píng)價(jià)結(jié)果,則可依次點(diǎn)擊圖 3-7 上方機(jī)械18性能 U1、工藝性能 U2、經(jīng)濟(jì)性 U3 及綠色度 U4 4 個(gè)選項(xiàng)進(jìn)入不同因素集的評(píng)價(jià)結(jié)果界面。例如,查詢普通陶瓷的機(jī)械性能評(píng)價(jià)結(jié)果如下圖 3-8 所示。圖 3-8 機(jī)械性能評(píng)價(jià)界面由于系統(tǒng)初始數(shù)據(jù)較少,所以增加了新材料輸入功能,如圖 3-6 下方 4 個(gè)選項(xiàng),機(jī)械性能(新輸入) 、工藝性能(新輸入) 、經(jīng)濟(jì)性(新輸入)和綠色度(新輸入) 。用戶若要向數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入新的零件材料信息,只需分別輸入材料名稱和評(píng)價(jià)因素集系數(shù),再點(diǎn)擊計(jì)算即可得出結(jié)果,如下圖 3-9。計(jì)算完成后,數(shù)據(jù)將直接保存到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。待數(shù)據(jù)庫(kù)更新完成數(shù)據(jù)后,即可在系統(tǒng)中查找之前輸入的材料。 圖 3-9 新材料機(jī)械性能評(píng)價(jià)界面193.6.4 二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)的實(shí)現(xiàn)用戶在系統(tǒng)主界面點(diǎn)擊二級(jí)模糊評(píng)價(jià)即可進(jìn)入綜合評(píng)價(jià)界面,和一級(jí)模糊評(píng)價(jià)類似,用戶可以在材料名稱一欄選擇需查看的材料名稱,點(diǎn)擊計(jì)算即可得出材料的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果,如下圖 3-10 所示。若用戶需要加入新的材料,只需在一級(jí)模糊評(píng)價(jià)系統(tǒng)將新材料信息補(bǔ)充完整,即可保存到數(shù)據(jù)庫(kù),將數(shù)據(jù)庫(kù)更新之后,進(jìn)行二級(jí)綜合評(píng)價(jià)時(shí)也能對(duì)新輸入的材料進(jìn)行應(yīng)用。圖 3-10 二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)界面3.7 評(píng)價(jià)軟件技術(shù)的實(shí)現(xiàn) 在應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),需要與數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接以便程序能夠訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù),VS.NET 自身不具備對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作的功能,對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)處理需要通過(guò) .NET Frame Work 中面向數(shù)據(jù)庫(kù)編程的類庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn),詳細(xì)代碼請(qǐng)見附錄。3.8 實(shí)例驗(yàn)證要進(jìn)一步證明系統(tǒng)的正確性,需要收集樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。本節(jié)以 40SiMn為例進(jìn)行模糊計(jì)算并使用系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。 1)機(jī)械性能評(píng)價(jià)機(jī)械性能因素集:=疲勞強(qiáng)度,塑性,韌性,耐磨性=0.61,0.53,0.85,0.43,1評(píng)價(jià)權(quán)重集為 =0.5,0.3,0.1,0.11模糊評(píng)價(jià)結(jié)果為 0.59220由機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)系統(tǒng)得出 42SiMn 的機(jī)械性能模糊評(píng)價(jià)結(jié)果如下圖 3-11 所示。圖 3-11 42SiMn 機(jī)械性能模糊評(píng)價(jià)2)工藝性能評(píng)價(jià)工藝性能因素集:=熱處理性能,機(jī)加工性能性=0.6,0.62評(píng)價(jià)權(quán)重集為 =0.4,0.62模糊評(píng)價(jià)結(jié)果為 0.60由機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)系統(tǒng)得出 42SiMn 的工藝性能模糊評(píng)價(jià)結(jié)果如下圖 3-12 所示。21圖 3-12 42SiMn 工藝性能模糊評(píng)價(jià)3)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)性因素集:=回收成本,加工成本,材料成本=0.4,0.4,0.63評(píng)價(jià)權(quán)重集為 =0.3,0.4,0.33模糊評(píng)價(jià)結(jié)果為 0.46由機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)系統(tǒng)得出 42SiMn 的經(jīng)濟(jì)性模糊評(píng)價(jià)結(jié)果如下圖3-13 所示。圖 3-13 42SiMn 經(jīng)濟(jì)性模糊評(píng)價(jià)4)綠色度評(píng)價(jià)綠色度因素集:=回收利用,環(huán)境污染,能源消耗=0.6,0.4,0.44評(píng)價(jià)權(quán)重集為 =0.2,0.4,0.44模糊評(píng)價(jià)結(jié)果為 0.48由機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)系統(tǒng)得出 42SiMn 的綠色度模糊評(píng)價(jià)結(jié)果如下圖3-14 所示。22圖 3-14 42SiMn 綠色度模糊評(píng)價(jià)5)二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)權(quán)重集為 A=0.4,0.3,0.15,0.15模糊評(píng)價(jià)結(jié)果為 0.558由機(jī)械零件綠色材料評(píng)價(jià)系統(tǒng)得出 42SiMn 的二級(jí)綜合模糊評(píng)價(jià)結(jié)果如下圖 3-15 所示。圖 3-15 42SiMn 二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)通過(guò)評(píng)價(jià)軟件計(jì)算所得結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,得出該評(píng)價(jià)軟件能正確運(yùn)行并計(jì)算出模糊評(píng)價(jià)值。234.結(jié)論本文就機(jī)械零件綠色材料的相關(guān)研究進(jìn)行了分析和總結(jié),以幾種機(jī)械零件綠色材料為實(shí)例進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)計(jì)算,并使用.NET C#語(yǔ)言開發(fā)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械零件綠色材料模糊評(píng)價(jià)軟件,通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了評(píng)價(jià)軟件的正確性。綠色材料逐漸成為研究熱點(diǎn),國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)取得一定的研究成果。在對(duì)機(jī)械零件綠色材料進(jìn)行選擇時(shí), 在考慮傳統(tǒng)的機(jī)械性能、工藝性能和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上, 將環(huán)境屬性考慮在內(nèi)。由建立的二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型, 可以從多種可用材料中選出最適用的一種, 這對(duì)實(shí)際工作具有一定的指導(dǎo)意義。雖然目前在綠色材料方面的研究已經(jīng)取得了一系列成果,并且在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,但是綠色材料的研究依然是一個(gè)新的學(xué)科,還存在非常大的研究空間,需要相關(guān)研究人員共同努力,進(jìn)一步深入研究,來(lái)突破綠色材料研究中存在的一些問(wèn)題。所以在今后的綠色材料研究方面,對(duì)使用評(píng)價(jià)模型和決策模型來(lái)說(shuō),可以在原有方法的基礎(chǔ)上做出合理的改進(jìn)和適當(dāng)?shù)膭?chuàng)新,這樣使所用方法更加科學(xué)和實(shí)用。24參考文獻(xiàn)1 毛文.機(jī)械零件綠色材料選擇的模糊評(píng)價(jià)體系J.機(jī)械研究與應(yīng)用.2004, 17(6):39-40.2 李守澤,李曉松,余建軍.綠色材料研究綜述J.中國(guó)制造業(yè)信息化.2010, 39(11):1-5.3 宮清付,鮑健強(qiáng)綠色設(shè)計(jì)中的材料選擇J.江漢大學(xué)學(xué)報(bào),2005,22(3):1-3.4 向東,張根寶,汪永超,等.材料綠色特性的壽命循環(huán)評(píng)價(jià)研究J.機(jī)械工程材料,1999,23(2):5-8.5 曹杰,趙立權(quán).綠色材料評(píng)價(jià)體系與方法研究J.華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).2003, 17(6):63-66.6 孫奎周,戴國(guó)洪.金屬材料綠色設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)模型軟件開發(fā)J.機(jī)床與液壓.2005,3(4):62-65.7 李兆堅(jiān).常用塑料材料生命周期能耗計(jì)算分析J. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào).2006, 14(1):40-49.8 Weaver P M , Ashby M F, Burgess S. 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