基于模糊物元的船用设备维修绿色度评价研究

李 铭

(北海舰队装备部，山东 青岛 266011)

1 绿色维修的概念和内涵

绿色维修作为一项新兴的研究，还没有一个统一的定义，目前比较公认的说法是:绿色维修是指综合考虑环境影响和资源利用率，在满足可持续发展目标要求的情况下，保持或恢复产品到规定状态。即维修废弃物和有害排放物最小，对环境的负面影响最小，且对人员 (维修者或使用者)的劳动保护性最好，资源利用率最高［1］。相对于传统维修，绿色维修有更加丰富的内涵和现实意义。绿色维修从可持续发展的角度，将最少的资源、能源代价，环境污染和废弃物的排放最小化引入维修领域。绿色维修是集约型的，是更合理、更环保、更人性化的维修思想。

2 船用设备的绿色维修

船用设备的部分产品产业化程度不高，处于单件小批量生产，这使得这部分设备的维修对资源、能源消耗、资金的投入，环境污染的治理费用都处于较高的水平。将绿色维修引入到船用设备维修中，具有一定的现实意义。

船用设备维修需要材料的选择和管理绿色化。这些材料不仅能够满足恢复产品使用条件和功能的要求，而且应考虑环保，具有无毒、无污染、易回收、可重用、易降解的特性。例如，在船用设备维修过程中，大量使用涂镀材料，这不仅给废弃后的产品回收再利用带来困难，而且大部分涂料本身就有毒，且涂镀工艺本身会给环境带来极大的污染。船体水线下的有毒涂料会对海洋造成污染，影响渔业和养殖业。所以绿色维修选择的涂镀材料必须是物理、化学性能满足工艺需求，同时不能含有毒性、严重污染环境的成分。同时，对于材料的管理也要正规化、制度化。一方面，将含有有害成分的材料与无害材料分开存放，材料存放的环境也要达到要求，防止变质。另一方面，剩余部分必须采用一定的工艺技术处理，对于报废的船用设备，有用部分处理后加以回收再利用使其对环境的影响程度降到最低。

采用绿色维修技术与绿色化处理技术。绿色维修技术以20世纪70年代兴起的故障诊断技术，主动维护技术，以及清洁维修工艺等等为主;绿色化处理技术是针对废弃设备而采取的节约能源、节约资源、降低废弃物污染的技术，它包括统筹考虑产品全寿命周期的再制造工程技术、表面工程技术［2］等等。

3 船用设备绿色维修的评价指标体系的建立

船用设备的维修是否符合绿色维修的要求，绿色度是多少，这需要我们建立一个绿色维修的评价指标体系。按照层次分析法的思想［3］，我们将实现绿色化维修定义为目标层，而将实现绿色化的目标细化为维修、资源、能源、环境、安全、经济6个属性指标构成准则层，而继续将各自独立的属性指标细化下去，形成方案层。这些指标立足于船用设备维修的实际，简化而保持着较为完全的信息量。构成的船用设备绿色维修指标体系如图1。

评价指标体系离不开标准，只有制定系统、科学的维修评价标准，才能评价什么样的维修才是绿色的。对于维修绿色度的评价结果，将其分为3个等级，即高绿色维修M1，绿色维修M2和非绿色维修M3。参照某船舶维修企业产品标准，建立船用设备维修绿色参照标准元，如表1。

表1 船用设备绿色维修指标参考标准元

4 基于模糊物元的绿色度评价

模糊物元分析就是将物元分析和模糊综合评价有机结合，对事物特征相应的量值所具有的模糊性和影响事物众多因素间的不相容性加以分析，从而解决类似维修绿色度评价这类模糊不相容问题的一种方法。文献 ［4］［5］［6］分别详细阐述了有关物元分析和模糊综合评价的知识，故不作赘述。

基于模糊物元的船用设备维修绿色度评价步骤如下。

图1 船用设备绿色维修评价指标体系图

4.1 建立评价对象的物元及其对于标准元隶属度的模糊物元

对设备维修绿色度进行评价时，首先考虑m个绿色度评价等级，Mj为第j个评价等级，Gik为评价指标，xik为其量值。为了方便读者理解，拟定2个评价等级，2个一级指标，每个一级指标下设2个二级指标，构建评价对象的物元:

计算各个评价指标下，评价对象分别对于第j个等级标准元的隶属度uj。映射关系由隶属度函数确定。隶属度函数Lik(xik)选用如下:

其中，xoik为指标 Gik下的标准元量值，aoik，boik分别为xoik的下限和上限。

建立评价对象对等级标准元的隶属度模糊物元如下:

4.2 建立评价指标的权重物元

主要评价指标即一级指标对于目标层的影响程度大小不一，对于二级指标之间也是如此。因此分别建立两级指标间的权重复合物元，通过AHP层次分析法进行赋权，有关AHP进行赋权的方法，文献［7］有详细介绍，这里不作赘述。

一级指标的复合物元:

二级指标的复合物元:

4.3 建立集中模糊复合物元

每一个评价等级中一级指标的隶属度比较分散，有必要将其集中为一个值。因此，采用加权平均来对各一级指标下设二级指标进行集中处理，即:

*为加权平均运算。

4.4 综合评价模糊物元的建立

首先，建立一级评价指标的模糊复合物元如下:

为了克服评价的片面性，可以将各个一级指标相对应权重下的模糊量的平均值、最大值和最小值一同来作为评价指标［8］，分别记作d1，d2，d3，用组成最终的综合评价模糊复合物元RD。

比较D1、D2的值，较大值对应的评价等级就是该方法的评价结果。如果D1、D2均小于零，则其性能等级已不在所划分的各等级范围之内，应重新划分指标等级进行评定。

5 实例分析

表2是通过搜集信息，综合分析得到的某修船单位维修性、资源、能源、安全、环境、经济6个指标构成的指标体系的量值或者模糊评价，现在运用模糊物元的方法进行分析。

由式 (1)、(2)、(3)和表1标准元的量值得到各等级的隶属度如表3所示。

通过专家打分、AHP层次分析法，权重矩阵的一致性校验，确定了维修过程中各评价指标的权重如表4所示。

表2 某修船单位的绿色度指标量值

表3 各等级的隶属度

表4 各项指标的权重

通过加权平均，依次得到Ra、Rb:

根据综合评价模糊复合物元RD的定义，得到:

由评价结果D2＞D1＞D3可知该单位船用设备维修的绿色度等级为M2，即绿色维修。

6 结束语

本文依据层次分析法AHP的思想建立船用设备绿色维修的评价指标体系，将模糊物元分析法引入评价过程，量化评价结果能够较综合地反映船用设备维修阶段的绿色度。本文不足之处，如对于绿色度标准元的完善、赋权过程中专家打分方法的改进需要进一步的探讨和研究。

［1］徐滨士，马世宁，刘世参，等.21世纪的再制造工程［J］.中国机械工程，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］苏庆华.面向机电产品设计的产品绿色度评价系统的研究与实现 ［C］.杭州:浙江大学，2003:29－32.

［4］蔡文.物元模型及其应用 ［M］.北京:科学文献出版社，1994.

［5］石为人，林荫华，张万利，等.高校学生贷款个人信用的物元评判模型及应用 ［J］.重庆:重庆大学学报(自然科学版)，2005，28(9):64－67.

［6］李士勇.工程模糊数学及应用 ［M］.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2004.

［7］夏欢.绿色机电产品全生命周期评估模型系统研究［C］.武汉:武汉科技大学，2007:18－21.

［8］李佳佳.基于模糊物元分析法的应急物流能力评价研究 ［C］.重庆:重庆大学，2011:34－35.