電熱小家電材料的綠色性評(píng)價(jià)和選擇方法

黃巖松 姚錫凡, 陳華勝 吳桂華 于佳

1.華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 廣東廣州 510640；2.廉江市智匯科技研究院有限公司 廣東廉江 524400；3.廣東眾星電器有限公司 廣東廉江 524400

1 引言

綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，其核心是從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開始，到材料的選擇、產(chǎn)品的制造、包裝、使用直至產(chǎn)品報(bào)廢的過程都將綠色、環(huán)保的理念貫穿其中，降低對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，提高資源的利用率。綠色制造是國(guó)家在未來可持續(xù)發(fā)展的必要條件。我國(guó)并不是一個(gè)資源豐富的國(guó)家，傳統(tǒng)的制造過程消耗大量的有限資源，產(chǎn)生大量的廢料造成環(huán)境污染，破壞生態(tài)系統(tǒng)，影響人們的生活，阻礙社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。綠色制造通過創(chuàng)新制造技術(shù)和設(shè)備將廢料回收利用，一方面提高了資源的利用率，另一方面也減少了排向環(huán)境的污染物。

綠色制造還包含了使用綠色材料進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)制造。綠色材料指的是在滿足實(shí)際使用性能的條件下，對(duì)環(huán)境和人類無(wú)害的一類材料，其中包括取自自然的材料（礦石與木材）、對(duì)環(huán)境危害小的材料和可循環(huán)再生的材料。這類材料提高了制造過程的環(huán)境友好程度，其可循環(huán)性降低了制造成本，增加了產(chǎn)品的收益[1]。綠色材料的選擇具有以下原則[2]：（1）使用性原則。使用性指的是材料在使用過程的性能，其中包括材料的加工難易度以及材料的性質(zhì)能否滿足產(chǎn)品的使用要求。使用性原則要求材料能夠滿足產(chǎn)品使用需求并且盡量降低加工的難度。（2）經(jīng)濟(jì)性原則。該原則要求材料的成本，加工成本和回收成本盡可能的低。（3）能源利用與資源利用率原則。能源利用率高包含兩方面的要求，一方面是材料易于加工，加工過程消耗的能源少；另一方面與材料自身的導(dǎo)熱性或?qū)щ娦缘刃阅苡嘘P(guān)，例如在電線的材料選擇上，導(dǎo)電性能好的材料能夠降低電能在運(yùn)輸過程的損失從而提高能源的利用率。資源利用率高主要表現(xiàn)為材料易回收。（4）環(huán)境屬性原則。對(duì)材料從開采到廢棄的全生命周期進(jìn)行綜合的評(píng)價(jià)，要求材料對(duì)環(huán)境的危害盡量降到最低。

材料的選擇是加工和制造中重要的一步[3]，材料的選擇步驟包括確定選擇的標(biāo)準(zhǔn)、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)初步篩選候選材料、在候選材料中利用選擇方法選出最佳的材料。材料選擇是一種多目標(biāo)的決策方法，其主要有層次分析法[4,5]、網(wǎng)絡(luò)分析法[6]、優(yōu)劣解分析法[7,8]和淘汰選擇法[9]等。近年來，也有學(xué)者使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[10]、優(yōu)化算法[11]或者模糊算法[12]來解決更加復(fù)雜精確的材料選擇問題。

電熱家電作為家用電器中不可或缺的一部分，隨著技術(shù)的進(jìn)步不斷進(jìn)行了革新與發(fā)展。王忠[13]對(duì)電熱家電的綠色設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究，但是對(duì)其中使用綠色材料只是做了籠統(tǒng)主觀的選擇，缺少客觀可靠的選擇依據(jù)。本文以電熱家電中的電飯鍋內(nèi)膽為例，提出一種新型的混合選擇方法，該方法以基于最優(yōu)最劣的目標(biāo)編程模型法（A Goal Programming Model for Best Worse Method，GPMBWM）計(jì)算選擇標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)重，以鄰近指數(shù)值法（Proximity Index Value，PIV）結(jié)合梯形模糊數(shù)（Trapezoidal fuzzy multi-number，TFMN）對(duì)材料進(jìn)行評(píng)價(jià)和選擇。該方法命名為PGT（a hybrid PIV contain GPMBWM and TFMN），PGT不僅可對(duì)定量的值也能對(duì)定性的值進(jìn)行更加準(zhǔn)確客觀的評(píng)估，得出的結(jié)果與傳統(tǒng)TOPSIS方法得出的結(jié)果進(jìn)行比較也表明了PGT方法的有效性。下面首先對(duì)PGT方法進(jìn)行說明，然后運(yùn)用PGT對(duì)電飯鍋內(nèi)膽使用的材料進(jìn)行評(píng)估并與傳統(tǒng)方法的結(jié)果進(jìn)行比較，最后利用PGT對(duì)材料的綠色性進(jìn)行評(píng)估并以評(píng)估結(jié)果作為選擇標(biāo)準(zhǔn)重新對(duì)材料進(jìn)行性能評(píng)價(jià)和選擇。

文中所用符號(hào)以及其表示的含義如表1所示。

表1 文中使用符號(hào)與對(duì)應(yīng)含義表

2 PGT方法以及相關(guān)方法

2.1 材料選擇的PIV 法

多標(biāo)準(zhǔn)決策方法通常以決策矩陣的形式表示，其中包含m種材料（用Ai表示）和n種屬性（用Cj表示）以及對(duì)應(yīng)的每種屬性的權(quán)值wj，矩陣內(nèi)的值用xij表示，其含義為材料Ai在屬性Cj下的性能。

表2 決策矩陣

PIV方法與TOPSIS方法類似，是由Mufazzal S和Muzakkir S M為解決多標(biāo)準(zhǔn)決策方法中出現(xiàn)的排名反轉(zhuǎn)現(xiàn)象而提出的一種對(duì)材料進(jìn)行排名的方法[14]，其具體求解步驟如下：

步驟1：制定決策問題，并構(gòu)建決策矩陣；

步驟2：歸一化決策矩陣中的性能值xij

步驟3：根據(jù)屬性的權(quán)重(w1,w2,...,wn)計(jì)算加權(quán)后的歸一化性能值，

步驟4：評(píng)估加權(quán)鄰近指數(shù)值。加權(quán)的鄰近指數(shù)(ui)用于查找特定決策標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)每個(gè)備選方案與最佳備選方案的接近度。它是每個(gè)備選方案與最佳值之間偏差的一種度量，該最佳值是通過選擇與每個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的正屬性（benefit attribute）的最大值和負(fù)屬性（cost attribute）的最小值來確定的。然后，對(duì)于等式給出的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，通過取加權(quán)歸一化值(vi)與其范圍內(nèi)最佳值之間的差來計(jì)算。

步驟6：根據(jù)總體鄰近指數(shù)值進(jìn)行排名。總鄰近值最小的方案與最佳方案最接近，所以總鄰近值越小越好。

PIV法采用鄰近指數(shù)來考慮方案與最佳值的接近程度，該指數(shù)是每個(gè)方案的歸一化值與最佳可用方案的歸一化值之間的線性差異。并為所有評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)線性添加鄰近指數(shù)值（適當(dāng)考慮標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)重），以確定每個(gè)方案的總體鄰近指數(shù)值，得出方案與最佳方案的總體加權(quán)歸一化距離，通過這個(gè)距離進(jìn)行排序。與TOPSIS方法不同之處是PIV法只與最佳方案進(jìn)行比較并以此確定排名，而TOPSIS與最優(yōu)和最劣方案都進(jìn)行對(duì)比，相較而言PIV在一定程度上減少了歸一化對(duì)排名的影響，所以消除了排名反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.2 權(quán)重計(jì)算的GPMBWM 法

BWM是Rezaei J提出的一種求解決策矩陣中屬性權(quán)重的方法[15]。與傳統(tǒng)求權(quán)重的方法（AHP）不同的是，BWM將原本n×n的兩兩比較矩陣簡(jiǎn)化為兩個(gè)兩兩比較向量，如圖1a)所示，并將權(quán)重的求解轉(zhuǎn)化為規(guī)劃問題的求解，如圖1b)所示。

圖1 BWM方法

GPMBWM是BWM的一種改進(jìn)方法[16]，主要改進(jìn)的地方有兩點(diǎn)：一方面添加自由變量以去除原規(guī)劃問題中約束方程中的絕對(duì)值，大大降低了所需的約束方程的個(gè)數(shù)；另一方面BWM對(duì)于含有屬性多于三個(gè)的多標(biāo)準(zhǔn)決策方法的屬性權(quán)值求解結(jié)果不唯一，即規(guī)劃問題中變量個(gè)數(shù)在j大于3時(shí)超過約束方程的數(shù)量，這一問題在GPMBWM中得以解決。GPMBWM的求解步驟如下：

步驟1：確定決策矩陣中的屬性集。{C1,C2,...,Cn}。

步驟2：確定最重要的屬性(CB)和最不重要的屬性(CW)。

步驟3：確定最重要屬性相對(duì)于所有屬性的偏好向量即Best-to-Other向量。

步驟4：確定所有屬性相對(duì)于最不重要屬性的偏好向量即Otherto-Worst向量。

步驟5：求解規(guī)劃模型并獲得屬性權(quán)值。

2.3 替代定性屬性的TFMN

2.4 混合多標(biāo)準(zhǔn)決策方法PGT

PGT是一種混合了GPMBWM、PIV和TFMN的一種多標(biāo)準(zhǔn)決策方法，其中GPMBWM用以計(jì)算屬性權(quán)重，PIV用以根據(jù)性能值對(duì)材料進(jìn)行評(píng)估和排序，TFMN用以描述難以具體測(cè)定的定性性能值。PGT方法用以求解多標(biāo)準(zhǔn)決策方法的具體計(jì)算步驟如下：

步驟1：構(gòu)建多目標(biāo)決策模型。建立決策矩陣，其中的性能值(xij)由材料自身性質(zhì)決定，對(duì)于一些難以測(cè)定的性質(zhì)，我們將定性地使用TFMN來表示其性能值，即根據(jù)性能值的定性分析值構(gòu)建梯形模糊多數(shù)Tij。

步驟2：計(jì)算各梯形模糊多數(shù)與最優(yōu)值的距離，與PIV方法類似的，若該屬性是正屬性則最優(yōu)值為最大值若該屬性是負(fù)屬性則最優(yōu)值為最小值根據(jù)公式計(jì)算各梯形模糊數(shù)與最優(yōu)值之間的距離此時(shí)TFMN值Tij已替換為了其與最優(yōu)值間的距離dij，并以該距離值作為材料Ai在屬性Cj下的性能值，其所在的屬性無(wú)論是正屬性還是負(fù)屬性都轉(zhuǎn)換為負(fù)屬性。

步驟3：對(duì)性能值進(jìn)行歸一化處理。

步驟4：通過GPMBWM計(jì)算各屬性的權(quán)值。wj

步驟6：評(píng)估加權(quán)鄰近指數(shù)值，計(jì)算當(dāng)前性能值與同屬性下最優(yōu)性能值之間的差值。對(duì)于正屬性來說，其最優(yōu)值是最大值，所以計(jì)算方法是用最大值減各性能值得到鄰近指數(shù)值；對(duì)于負(fù)屬性來說，最優(yōu)值是最小值，通過各性能值減最小值得到鄰近指數(shù)值。

步驟7：計(jì)算總體鄰近指數(shù)值。

步驟8：根據(jù)總體鄰近指數(shù)值進(jìn)行排名。總鄰近值最小的方案與最佳方案最接近，所以總鄰近值越小排名越靠前。

3 PGT方法應(yīng)用

3.1 電飯鍋內(nèi)膽材料相關(guān)性能

市面上的電飯鍋種類繁多，其內(nèi)膽的制作也花樣百出，不過內(nèi)膽使用的材料主要以鋁、不銹鋼和陶瓷為主。鋁制內(nèi)膽因?qū)θ梭w有害，所以一般采用鋁合金材料并進(jìn)行電鍍處理，以有機(jī)氟化物作為鍍膜的鋁制內(nèi)膽成為黑晶內(nèi)膽，而以陶瓷作為鍍膜的則成為陶晶內(nèi)膽。所以，本研究選用不銹鋼、黑晶（陶晶）和紫砂（電飯鍋常用的陶瓷材料）作為評(píng)價(jià)方法的備選材料。

不銹鋼的主要成分是鐵和鉻，足量的鉻元素的加入使得鋼具有了抗腐蝕性。電飯鍋內(nèi)膽常用的不銹鋼是304鉻鎳系，即18/8不銹鋼，其中包含18%的鉻和8%的鎳。304不銹鋼韌性高、易加工、加工性能好、耐腐蝕，但是傳熱能力較差，且作為內(nèi)膽容易黏著食物，較難清理。黑晶和陶晶內(nèi)膽的主要成分是鋁合金，一般為3003鋁材。3003鋁合金擁有受熱均勻、易與加工、密度低、輕便、價(jià)格低并且熱導(dǎo)率較高的優(yōu)點(diǎn)，但其硬度低、容易變形、壽命較短，并且需要對(duì)其進(jìn)行電鍍處理。鍍膜提升了原鋁合金的耐熱性，并且增加了鋁合金內(nèi)膽的防粘鍋能力；但同時(shí)有機(jī)氟化物鍍膜容易被硬物刮落，具有一定的安全隱患，電鍍過程也增加了加工成本，提高了加工的難度。紫砂是由質(zhì)地細(xì)膩、含鐵量較高的特種粘土制成的，呈色以赤褐為主，是質(zhì)地較堅(jiān)硬的無(wú)釉制品。紫砂內(nèi)膽具有硬度高、耐磨損、耐腐蝕、耐酸堿、保溫性能好的優(yōu)點(diǎn)，但其材料特性較脆，不輕便、易碎、導(dǎo)熱性能差，而且價(jià)格較高。紫砂內(nèi)膽的制作過程與金屬材料內(nèi)膽的制作有很大的不同，包括球磨備料、泥料處理、內(nèi)膽成型和燒制等加工步驟。

對(duì)材料的使用性能進(jìn)行描述后，將材料制成電飯鍋內(nèi)膽，從使用者的角度對(duì)內(nèi)膽性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，包含是否粘鍋和口感提升兩個(gè)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。在日常的使用過程中，電飯鍋內(nèi)膽內(nèi)表面由于鍋鏟、百潔布的經(jīng)常性摩擦和剮蹭，以及電飯鍋內(nèi)膽外表面在使用過程中偶然性的磕碰都增加了對(duì)內(nèi)膽耐磨性的需求，所以內(nèi)膽的耐磨性也是其性能的重要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之一。材料的耐磨性與其硬度相關(guān)，本文我們用材料的莫氏硬度描述其耐磨性。上述材料的主要特征性能參數(shù)如表3所示。根據(jù)所選的材料設(shè)計(jì)不同的電飯鍋內(nèi)膽，其相關(guān)的參數(shù)如表4所示。

表3 各材料的性能參數(shù)表

表4 各材料內(nèi)膽的設(shè)計(jì)參數(shù)表

3.2 利用PGT 法解決電飯鍋內(nèi)膽材料選擇問題

電飯鍋內(nèi)膽的候選材料為A={A1,A2,A3}={不銹鋼,鋁合金,紫砂}，內(nèi)膽材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)（屬性）主要為C={C1,C2,C3,C4}={成本,耐磨性,耐熱性,使用性能}，根據(jù)PGT方法的求解步驟如下：

步驟1：構(gòu)建決策矩陣。決策矩陣中屬性分為定量屬性（C1,C2,C3）和定性屬性（C4），各材料的定量屬性的性能值可通過表3和表4直接獲得，定性屬性的性能值則需要通過上述表中的定性描述以及專家的評(píng)估獲得其對(duì)應(yīng)的梯形模糊多數(shù)。在本例中經(jīng)過專家的三次評(píng)估，獲得具有三個(gè)隸屬度常數(shù)的梯形模糊多數(shù)。定量屬性中，C1表示材料的成本，我們希望其越小越好，其最優(yōu)值即為最小值，所以屬性C1為負(fù)屬性；C2和C3分別表示材料的耐磨性和耐熱性，越高的耐磨性和耐熱性其相應(yīng)的安全性和壽命都會(huì)有所提高，所以屬性C2和C3為正屬性。對(duì)于定量屬性，使用性能是正屬性，所以各材料在這種屬性C4下的梯形模糊多數(shù)應(yīng)與最大值進(jìn)行距離評(píng)估，分別得出相對(duì)距離di4。相對(duì)距離可作為性能值替代梯形模糊多數(shù)參與后續(xù)的計(jì)算，同時(shí)該屬性轉(zhuǎn)換為負(fù)屬性，如表5所示。

表5 電飯鍋內(nèi)膽材料決策矩陣

步驟2：對(duì)決策矩陣進(jìn)行歸一化處理，如表6所示。

表6 歸一化決策矩陣

步驟3：確定最重要（C4）和最不重要（C2）屬性并得出Best-to-Other（BtO）向量和Other-to-Worst（OtW）向量，如表7所示。

表7 BtO向量和OtW向量

步驟4：根據(jù)表7的數(shù)據(jù)構(gòu)建如式（2）的規(guī)劃模型并進(jìn)行求解，得出各屬性的權(quán)重，如表8所示。

表8 各屬性權(quán)重值

步驟5：計(jì)算加權(quán)后的歸一化材料性能值，并根據(jù)其屬性的正負(fù)性確定每種屬性下最優(yōu)值，如表9所示。

表9 加權(quán)后決策矩陣

步驟6：得到各材料的鄰近指數(shù)與總鄰近指數(shù)值并排名如表10所示。

由表10可知，通過PGT法求得的結(jié)果為鋁合金是最佳的電飯鍋內(nèi)膽材料，其次是不銹鋼，最后是紫砂，這與TOPSIS法求得結(jié)果一致。在得到相同結(jié)果的條件下，PGT對(duì)于傳統(tǒng)的TOPSIS具有以下優(yōu)勢(shì)：首先在權(quán)重計(jì)算階段將屬性間兩兩比較構(gòu)成成對(duì)比較矩陣的過程，轉(zhuǎn)化為將最優(yōu)和最劣屬性與所有屬性比較構(gòu)成BoT和OtW向量過程，簡(jiǎn)化了計(jì)算過程，降低了人為決策的影響，提高了計(jì)算效率；其次在決策矩陣構(gòu)成階段相較于使用數(shù)字1-9的定性性能評(píng)估，使用梯形模糊多數(shù)作為定性屬性的性能值更加準(zhǔn)確合理；最后在材料選擇階段，TOPSIS方法利用加權(quán)后的性能值與各屬性下最優(yōu)和最劣值對(duì)比后得出各材料的分離系數(shù)，PGT法利用加權(quán)后的性能值與各屬性的最優(yōu)值對(duì)比得出總鄰近指數(shù)，在一定程度上也減少了計(jì)算的步驟，提升了計(jì)算的效率。

表10 PGT法的鄰近值和TOPSIS法的分離系數(shù)

PGT求得鋁合金材料是作為電飯鍋內(nèi)膽的最佳材料，雖然在表5中，鋁合金材料的評(píng)價(jià)不都是最優(yōu)的，除了成本較低外，其他各項(xiàng)屬性的性能值都位于中間水平，并沒有突出的優(yōu)勢(shì)，但是紫砂和不銹鋼這兩種材料，分別在成本和使用性能上有嚴(yán)重的缺陷，導(dǎo)致在綜合性能評(píng)價(jià)上稍遜于性能平均的鋁合金材料。紫砂是性能絕佳的電飯鍋內(nèi)膽材料，不僅具有促進(jìn)健康的特性還具有較長(zhǎng)的使用壽命，在紫砂材料的制做和開采成本降低后能夠取代不銹鋼材料作為電飯鍋內(nèi)膽的主要材料。

4 材料的綠色性評(píng)價(jià)

4.1 材料綠色性評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)

綠色材料的選擇原則有使用性原則、能源利用與資源利用率原則、環(huán)境屬性原則和經(jīng)濟(jì)性原則等。根據(jù)以上原則確定材料綠色性評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)為：能耗、回收性能、環(huán)境屬性以及加工難度。

使用能耗是指不同材料制成的電飯鍋內(nèi)膽在使用時(shí)的能源消耗。熱導(dǎo)率的定義為：

式中，λ為材料的熱導(dǎo)率，θ1和θ2為內(nèi)膽材料兩側(cè)的溫度，A為材料的橫截面積，l為材料的長(zhǎng)度，E為傳遞的能量，t為時(shí)間。所以根據(jù)焦耳定律，電飯鍋的能耗為：

式中，P為用電飯鍋的功率，η為電飯鍋的電熱效率[22]。加熱一鍋飯需要的熱量E相同，對(duì)于相同的加熱器，其功率P和兩側(cè)熱量差(θ1-θ2)相同，內(nèi)膽的橫截面積A也可以控制相同。所以不同材料制作的內(nèi)膽的能耗主要與內(nèi)膽壁厚l和材料熱導(dǎo)率λ有關(guān)，即

材料的回收性能描述的是材料能否回收和回收階段的難易程度。金屬材料大部分是可以回收再利用的，與不銹鋼材料相比，鋁制內(nèi)膽由于鍍膜的存在，回收的過程稍微復(fù)雜。紫砂內(nèi)膽也是能夠回收重新進(jìn)行燒制再造的，不過回收的成本巨大。

材料的環(huán)境屬性指的是從材料開采或制造出來直到其變?yōu)閺U料回歸自然的整個(gè)過程對(duì)環(huán)境的友好程度。不銹鋼的制作過程對(duì)環(huán)境友好度較差，煉鐵生成的一些細(xì)小顆粒廢料會(huì)隨著氣體的生成一同從煙囪排出，造成空氣污染。鋁制內(nèi)膽的鍍膜材料是人工合成的高分子塑料，難以自然降解，所以其環(huán)境屬性為不太友好。紫砂材料來自于自然，在制作過程中也無(wú)污染，廢棄的材料也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，其環(huán)境屬性友好。

材料的加工難度與材料的加工方式有很大關(guān)系，紫砂的成型工藝是傳統(tǒng)陶瓷制品的燒制，加工過程復(fù)雜，加工難度高。不銹鋼和鋁合金都是沖壓成型，不過不銹鋼比鋁合金具有更高的延伸率，更容易沖壓成型，同時(shí)鋁制內(nèi)膽需要鍍膜，其加工難度也就隨之提升。所以不銹鋼內(nèi)膽的加工難度較低，鋁合金加工相較而言難度更大。

表11 材料評(píng)價(jià)因素屬性值

4.2 材料綠色性評(píng)價(jià)

各材料的綠色性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為C5={C6,C7,C8,C9}={能耗，加工難度，環(huán)境屬性，循環(huán)性}，綠色性評(píng)價(jià)過程與上述材料評(píng)價(jià)選擇過程一致，評(píng)價(jià)結(jié)果如表12、表13和表14所示。

表12 綠色性評(píng)價(jià)BtO向量和OtW向量

表13 綠色性評(píng)價(jià)決策矩陣

由表14可知，鋁合金由于其導(dǎo)熱性好、硬度低、可循環(huán)并且環(huán)境屬性適中的特性，綠色性評(píng)價(jià)最好且與另外兩種材料之間的距離很大，說明鋁合金材料的綠色性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于其他兩種材料。綠色評(píng)價(jià)排名最后的紫砂材料擁有較好的環(huán)境屬性，但是在能耗、加工難度和循環(huán)性上的性能劣勢(shì)過大，導(dǎo)致其在綠色性評(píng)價(jià)上稍遜于不銹鋼材料。

表14 各材料綠色性評(píng)價(jià)總鄰近系數(shù)

4.3 基于綠色性選擇材料

將上一節(jié)的綠色性評(píng)價(jià)結(jié)果結(jié)合內(nèi)膽材料的數(shù)據(jù)構(gòu)建基于綠色性評(píng)價(jià)的電飯鍋內(nèi)膽材料選擇的多標(biāo)準(zhǔn)決策方法，結(jié)果如表15、表16和表17所示。

表15 包含綠色性評(píng)價(jià)的材料選擇BtO向量和OtW向量

表16 包含綠色性評(píng)價(jià)的材料選擇決策矩陣

由表17可知，在添加了綠色性評(píng)價(jià)作為材料選擇的標(biāo)準(zhǔn)后，電飯鍋內(nèi)膽的最佳材料還是鋁合金，其次是不銹鋼。并且鋁合金的總鄰近系數(shù)與其他兩種材料的差距進(jìn)一步擴(kuò)大，紫砂材料還是因?yàn)槠鋬r(jià)格過高的原因拖了后腿。綜上所述，在本文得出的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)重下，鋁合金因?yàn)槠鋬?yōu)秀的綜合性能以及綠色性能成為電飯鍋內(nèi)膽制造的最佳材料，不銹鋼是可選的內(nèi)膽材料，而紫砂材料因?yàn)槠溥^高的價(jià)格所以暫不考慮。

表17 包含綠色性評(píng)價(jià)的材料選擇總鄰近系數(shù)

5 結(jié)論

本文提出了一種結(jié)合PIV、GPMBWM和梯形模糊多數(shù)的材料選擇方法PGT，并利用提出的方法進(jìn)行三個(gè)應(yīng)用實(shí)踐：首先對(duì)電飯鍋內(nèi)膽材料的評(píng)價(jià)與選擇；其次對(duì)這些材料的綠色性進(jìn)行評(píng)估；最后結(jié)合綠色性評(píng)估結(jié)果再次對(duì)電飯鍋內(nèi)膽材料進(jìn)行選擇與評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示鋁合金是制作電飯鍋內(nèi)膽的最優(yōu)材料。

這種綜合的材料選擇方法使用了梯形模糊數(shù)，結(jié)合多位不同專家的不同意見，有利于減少人為誤差，提高了方法的可靠性，使用了PIV和GPMBWM方法有利于簡(jiǎn)化計(jì)算過程，提高計(jì)算的效率，PGT方法為家電材料的選擇提供一種更可靠高效的技術(shù)手段。多標(biāo)準(zhǔn)決策方法中屬性的權(quán)重因子與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)重矩陣有相似性，在未來研究中可以對(duì)材料的選擇進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建，然后通過具有大量材料信息的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)其權(quán)重矩陣進(jìn)行參數(shù)訓(xùn)練，從而獲得更加客觀有效的權(quán)值因子。