基于模糊物元的船用設(shè)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(nèi)涵

綠色維修作為一項新興的研究，還沒有一個統(tǒng)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(huán)境影響和資源利用率，在滿足可持續(xù)發(fā)展目標要求的情況下，保持或恢復(fù)產(chǎn)品到規(guī)定狀態(tài)。即維修廢棄物和有害排放物最小，對環(huán)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(tǒng)維修，綠色維修有更加豐富的內(nèi)涵和現(xiàn)實意義。綠色維修從可持續(xù)發(fā)展的角度，將最少的資源、能源代價，環(huán)境污染和廢棄物的排放最小化引入維修領(lǐng)域。綠色維修是集約型的，是更合理、更環(huán)保、更人性化的維修思想。

2 船用設(shè)備的綠色維修

船用設(shè)備的部分產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化程度不高，處于單件小批量生產(chǎn)，這使得這部分設(shè)備的維修對資源、能源消耗、資金的投入，環(huán)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(shè)備維修中，具有一定的現(xiàn)實意義。

船用設(shè)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(fù)產(chǎn)品使用條件和功能的要求，而且應(yīng)考慮環(huán)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(shè)備維修過程中，大量使用涂鍍材料，這不僅給廢棄后的產(chǎn)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(huán)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(yè)和養(yǎng)殖業(yè)。所以綠色維修選擇的涂鍍材料必須是物理、化學(xué)性能滿足工藝需求，同時不能含有毒性、嚴重污染環(huán)境的成分。同時，對于材料的管理也要正規(guī)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(huán)境也要達到要求，防止變質(zhì)。另一方面，剩余部分必須采用一定的工藝技術(shù)處理，對于報廢的船用設(shè)備，有用部分處理后加以回收再利用使其對環(huán)境的影響程度降到最低。

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

3 船用設(shè)備綠色維修的評價指標體系的建立

船用設(shè)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(xiàn)綠色化維修定義為目標層，而將實現(xiàn)綠色化的目標細化為維修、資源、能源、環(huán)境、安全、經(jīng)濟6個屬性指標構(gòu)成準則層，而繼續(xù)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(shè)備維修的實際，簡化而保持著較為完全的信息量。構(gòu)成的船用設(shè)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(tǒng)、科學(xué)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(jié)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(yè)產(chǎn)品標準，建立船用設(shè)備維修綠色參照標準元，如表1。

表1 船用設(shè)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(jié)合，對事物特征相應(yīng)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(guān)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(shè)備維修綠色度評價步驟如下。

圖1 船用設(shè)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(shè)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(shè)2個二級指標，構(gòu)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(guān)系由隸屬度函數(shù)確定。隸屬度函數(shù)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(quán)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(quán)重復(fù)合物元，通過AHP層次分析法進行賦權(quán)，有關(guān)AHP進行賦權(quán)的方法，文獻［7］有詳細介紹，這里不作贅述。

一級指標的復(fù)合物元:

二級指標的復(fù)合物元:

4.3 建立集中模糊復(fù)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(quán)平均來對各一級指標下設(shè)二級指標進行集中處理，即:

*為加權(quán)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(fù)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(yīng)權(quán)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(fù)合物元RD。

比較D1、D2的值，較大值對應(yīng)的評價等級就是該方法的評價結(jié)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(nèi)，應(yīng)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(huán)境、經(jīng)濟6個指標構(gòu)成的指標體系的量值或者模糊評價，現(xiàn)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(quán)重矩陣的一致性校驗，確定了維修過程中各評價指標的權(quán)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(quán)重

通過加權(quán)平均，依次得到Ra、Rb:

根據(jù)綜合評價模糊復(fù)合物元RD的定義，得到:

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

6 結(jié)束語

本文依據(jù)層次分析法AHP的思想建立船用設(shè)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(jié)果能夠較綜合地反映船用設(shè)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(quán)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.

［3］蘇慶華.面向機電產(chǎn)品設(shè)計的產(chǎn)品綠色度評價系統(tǒng)的研究與實現(xiàn) ［C］.杭州:浙江大學(xué)，2003:29－32.

［4］蔡文.物元模型及其應(yīng)用 ［M］.北京:科學(xué)文獻出版社，1994.

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

［6］李士勇.工程模糊數(shù)學(xué)及應(yīng)用 ［M］.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.

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

［8］李佳佳.基于模糊物元分析法的應(yīng)急物流能力評價研究 ［C］.重慶:重慶大學(xué)，2011:34－35.