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机械零件
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机械零件绿色材料评价软件的设计与实现,机械零件,绿色,材料,评价,软件,设计,实现
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一个面向绿色产品开发的综合模糊方法的实例研究Xiaojun Wang，Hing Kai Chan，Dong Li摘要由于监管要求的存在和公众意识到需要保护环境，绿色产品的开发战略已成为许多企业考虑的关键。生命周期评估（LCA）作为一个最受欢迎的衡量新产品开发对环境影响的工具。然而，通常很难在设计阶段，由于不确定的和/或未知的数据进行传统的LCA。本研究采用LCA的概念，并引入了环保性能相对于不同的产品设计评估集成模糊程度分析和模糊TOPSIS的综合方法。在方法论上，它表现出的层次结构的优越性和TOPSIS实施，同时捕捉不确定性的模糊容易。关于消费电子产品为例提出，并通过问卷调查收集的数据被用于设计评估。在这项研究中提出的方法有望帮助公司筛选出不良的设计方案减少开发时间。关键词：多标准决策分析，绿色产品开发，生命周期评估，模糊分析，TOPSIS1.引言由于对环境问题认识的提高，绿色产品设计（如减少碳排放）一直是一个具有挑战性的新的研究领域。有很多工具是面向绿色产品设计的，比如一些简单的清单或材料、能源和毒性矩阵。在它们之中，生命周期评估（LCA）是最值得注意的。LCA作为科学模型用于分析产品整个产品生命周期的环境影响，包括材料选择和生产、制造、使用、交付、报废处理等等。（Hawkins, Hendrickson, Higgins, Matthews, &Suh, 2007; Yung et al.,2012.）。执行LCA可以帮助设计师理解环境影响量化设计第二次（不希望得到的）整个生命周期的输出，然后转换成可测量的影响项目区来分析（Cerdan, Gazulla, Raugei, Martinez, & Fullana-i-Palmer,2009.）。LCA一直被用在各种应用程序中比如电力市场（Stoppato，2008）、材料包装（Gonzlez-Garca et al.,2011）、建筑工程（Tsai, Yang, Chang,& Lee, 2014）等等。尽管LCA很流行，但最近的一项调查表明它在最受欢迎的生态设计工具中仅排第九（Knight & Jenkins，2009）。相比之下，一些定性的工具如上文提及的清单、指导方针和简单的分析工具，比如MET就比LCA更受欢迎。这可能部分归根于LCA的缺点，一项调查表明，68%的人认为LCA非常耗时，63%的人认为LCA花费高（Cooper&Fava，2008）。此外，数据收集的准确性也是成功实现LCA的一个障碍，从而在进行一些研究时要将这个因素考虑在内（Chan, Wang,White,&Yip,2013）。处理数据的不确定性和不准确性在设计阶段是很重要的，因为最后的选择在那个节点上往往是不明确的。此外，所需LCA的建模或编码是很复杂的，通常和专业软件有关（Favi,Germani,Marconi,&Mengoni,2012;Vallet et al.,2013）。总之，进行LCA不是一项容易的任务。因此，有必要开发创新的方法，或者对LCA进行补充。在本文中，筛选出了一种方法可以减少LCA方法的缺点。准确来说，用一个层次结构来代表一个产品的生命周期设计是为了将复杂问题分解成这样的层次结构。另外，模糊逻辑作为一种筛查工具是用来考虑不确定性的。混合需要两步（细节将在第三节讨论）。这个方法可以作为筛选工具来减少生态设计选项以及识别关键改进区域。在设计的早期阶段可以评估和筛选不同的选项是非常有用的。其余的文章结构如下：第二节简要回顾了从事这项研究的两个方法，接着是第三节是对模型的描述。然后，第四节提出了如何将该方法应用于一个真实的案例研究在选择生态设计选项方面。这一部分提供了有具体数值的例子。第五节讨论结果，然后第六节总结文章。2.文献综述近年来，人们越来越越意识到环保实践的重要(Carter&Carter,1998;Rao&Holt,2005; Sarkis,1998;Yung et al.,2011)。这些实践包括环保设计（有时被称为生态设计）、绿色采购、可持续运营以及报废实践，比如回收和再制造。环保意识也许是作为一种重要的监管压力来使大家保护环境。例如，欧洲理事会指导（2009）对能源相关产品（ErPs）要求制造商卖给欧盟的产品要符合他们的生态设计原则。预防而不是纠正的措施应该尽可能早的在ErPs的设计阶段是为了识别和减少对环境的影响在产品整个生命周期中。这种做法正在成为新产品开发的一个重要要素。决定原材料的选择、在使用阶段的电力消耗、包装设计、报废处理等都可能产生深远的环境影响。在设计过程中增加生态设计原则可能会进一步增加负担。然而另一方面它还有助于提高组织的发展以减少对环境的不利影响（Zhu & Sarkis,2003）。事实上，ErP在电子行业并不是唯一的监管指令。近年来，其他法规包括废旧电器指导（WEEE）、有害物质限制条例以及上述ErP指导（Trappey,Ou, Lin, & Chen, 2011）。鉴于生命周期短，电子行业在消耗领域发展是最快的（Gurauskiene& Varzinskas,2006）。如果电子产品没有遵守这些条例，将禁止在欧盟成员国之间进行交易。然而，没有普遍合适的工具取展示要遵守这些条例，因此ErP指令的创建在一定程度上解决了这个问题（Yung et al .,2011）。本次研究的目的是提出基于LCA的模糊方法用于绿色产品开发。LCA是一个系统的、科学的工具，它可以帮助设计者分析产品的环境影响，并且在过去三十年已应用于各种程序（Guinee et al .,2011）。在LCA条例中，应该考虑到一个产品的整个生命周期（Junnila，2008）。这意味着LCA可以给设计师提供一个对环境影响的完整视角。因为这独特的特性，LCA吸引了越来越多的研究人员和从业者，在文献中可以找到大量研究实验（例如, Bovea & Gallardo, 2006; Kobayashi, 2005; Thoming & Erol,2005）。LCA也可以被用于立法委任权，特别的是根据欧盟的要求做了介绍(e.g., the ErP directive) (Trappey et al., 2011; Yung et al.,2012)。从本质上讲，LCA设计多个生命周期阶段而且需要不同环境因素的评估(European Council,2009)。决策问题涉及多个标准并不少见。如果有一些在本质上有定性的标准，那么就更难解决。Saaty开发了一个众所周知的层次分析法（AHP），它可以处理这种多种目标决策（MCDM）的问题。最基本的方法是由一个层次结构来表示这些问题有不同的标准和子标准。然后两两之间比较这些标准，这样就可以估计标准的权重（或优先级在某些程序中）问题。层次分析法是一种广泛使用的方法，能考虑多个因素影响决策涉及多个判断标准，在不同的因素之间总能权衡出来（Tan，2005）。层次分析法的应用有很多（Ho，2008）。尽管离散的层次分析法对于两两相比的方法的选择有简单和易用性的优点，但在文献中它的几个方面经常被批判（Bana e Costa & Vansnick, 2008; Belton & Stewart, 2002; Smith &von Winterfeldt, 2004）。主要批判的一个是层次分析法不能处理评级决定不同属性的不确定性和模糊性(Chan & Kumar, 2007)。不确定性就是测量不准确、数据缺乏、模型假设等等，通常使LCA产生的解释变得复杂(Huijbregts,1998)。一方面，没有解决不确定性的LCA会对LCA产生的结果表示怀疑。另一方面，将不确定性纳入LCA将会改善它的价值但是使它执行起来更复杂。众所周知，在文献中LCA中的量化不确定性将支持知情决策，而且防止了由于忽视不确定性可能带来的错误决策(Cowell,Fairman, & Lofstedt, 2002;Lenzen, 2006)。另一个流派使用模糊逻辑研究，它可以通过处理不确定性来缓解这一弱点(Zadeh,1965)。本文使用的两种方法是通过逼近理想解进行顺序模糊程度分析和模糊技术命令执行。前者是由Chang（1996）创立的，后者是由Hwang和Yoon（1981）引进的不确定的一个版本。本节简要总结了两种方法，并提供了为什么需要一个集成方法的原因。第一个使用模糊层次分析法的应用程序是用计算机语言参数代替确定数值的成对比较过程（例如，更重要的和非常重要的，等等），它是模糊隶属函数度的一种特性(Van Laarhoven & Pedrycz,1983)。之后，Chang（1996）开发了模糊程度分析，为了帮助制定多层模糊决策过程。就像基本的模糊层次分析法一样，模糊判断矩阵第一次建立是在计算机语言参数的帮助下。然而，合成度是计算出来的（而不是去模糊化矩阵）。这些值也是模糊数，因为使用这种分析方法所以叫做程度分析。该方法的主要优点是计算工作量的减少。自建立以来，这个方法在许多应用程序中被使用。例如，Kahraman、Cebeci和Ulukan(2003)应用这种方法给供应商的选择问题提供了三个标准：供应商标准、产品性能标准和模型使用特性标准。Lee, Kang, Hsu,和 Hung(2009)采用类似的方法来分析高新技术产业的绿色供应商选择问题。环境因素如绿色产品开发、环境管理等等都被添加到层次模型。Wang、Li和Shi（2012）应用模糊程度分析建立了一个风险评估模型，能够为食品供应链的综合风险做一个结构化分析。模糊程度分析方法也吸引了服务行业的对它的应用。例如，Vahidnia, Alesheikh, 和 Alimohammadi (2009)在选择医院的建造区域使用了模糊程度分析。他们还将模糊方法和其它方法相比得出了模糊程度分析使用更简单。Chan（2013）等人使用相同的模糊方法对绿色产品设计评估。本文是对Chan等人工作的直接扩展。但是像其它模型一样，模糊程度分析也有其它问题，尽管它有实用性而且大量应用可以再文献中找到。例如，Wang、Luo和Hua（2008）认为方法不能充分利用所有的模糊比较矩阵信息，而且可能分配一个不合理的重要性到一些有用的决策标准。这可能会导致错误的决策。另一个解决指标问题的技术是TOPSIS，它的主要概念是定义正理想解和负理想解。积极的理想解决方案是最大化受益标准和最小化成本标准。消极的理想解决方案最大化成本标准和最小化受益标准。最优先选择的应该是短期内理想而在长期是不理想的解决方案。尽管它很受欢迎而且概念简易，但是TOPSIS和AHP一样经常被批判，因为它无法为决策者解决不确定性和不精确过程的认知(Krohling & Campanharo,2011)。一些学者利用模糊逻辑来解决TOPSIS的这个限制。并且模糊TOPSIS已经应用于解决各种指标问题比如Ertugrul和 Karakas_oglu(2008)，Chamodrakas,Alexopoulou,和Martakos(2009),Buyukozkan 和Cifci(2012),Wang 和Chan(2013),Kannan,Jabbour,和Jabbour(2014)等等。在这项研究中，Ng和Chuan（2012）采用模糊TOPSIS评价了不同生态设计方案，不仅展示了在第一节中提到的LCA的缺点，而且还陈述了使用模糊逻辑来帮助决策过程的优点。像其它方法一样，TOPSIS及其扩展版本模糊TOPSIS都有自己的优点，但是都有一些局限性。例如，缺乏分析比较不同的标准和区分定性和定量方法(Ertugrul & Karakas_oglu, 2008).。这个特性使得模糊指标更适用于单层次决策而不适用于多层次决策问题（Bottani &Rizzi,2006)。事实上，Ertugrul和Karakas_oglu (2008)比较了模糊分析和模糊TOPSIS在工厂位置选择的问题。他们得出的结论是，前者适合多层次结构问题，后者适合单层次结构问题。 一些研究人员试图合并模糊分析和模糊TOPSIS来获得它们共同的优点和减轻各自的缺点。例如，Buyukozkan,Feyzioglu,和Nebol (2008)结合模糊分析和模糊TOPSIS两步方法在物流行业选择战略联盟伙伴。前者利用层次分析法权衡标准，这意味着问题也可以制定为一种层次结构。而后者是确定不同选项的等级。Gumus (2009)还应用类似的两步方法根据运输不同的有害废物来研究不同的运输公司。在服务行业，Secme,Bayrakdaroglu,和Kahraman (2009)使用相同的方法评估不同的银行的性能。按照这种思路，这个研究试图应用类似的两步方法来支持生态设计选择。这个方法将受益于AHP层次结构的优越性和TOPSIS在模糊环境下的从容性的实现。与此同时，它能够捕捉模糊的不确定性，也为专家对生态设计评估的主观判断提供了效率和灵活性。它应该帮助工程师或设计师在评估替代设计选项时考虑到环境问题。模型的细节会在下一小节中介绍。3所提出得模糊方法学基于LCA的概念，模糊方法包含一个层次评价模型、模糊程度分析和模糊层次TOPSIS的方法。在层次模型中，第一定义是以实现绿色产品开发为目标并且标识各个方面的标准。然后，模糊程度分析用来确定评估标准的相对重要性。最后，模糊层次指标值用来评估代替设计选项。以下详细阐述了主要步骤。3.1 层次模型对生态设计的评估评估生态环境保护设计需要一套系统的方法将所有的环境问题贯穿于整个产品生命周期。在此次研究中，多层的AHP结构是由Chan等人（2013）提出的，用来适应评估绿色产品设计。在他们的研究中，层次模型被分为五个层面如图1.整体目标被定义后，然后将它分为六个主要的生命周期阶段：原料选择和使用（阶段1），生产（阶段2），包装、运输和分配（阶段3），安装和维护（阶段4），使用（阶段5），和使用周期结束（阶段6）。然而，正如Chan等人（2013）所说，进行评估的阶段数量并不一定局限于以上建议的六点，因为一些产品可能不包括所有的六个阶段。然后在第三阶段层次等级会降到更详细的每个生命周期的评估标准。一些数据比如物料清单、制造工艺、运输方式和结束生命周期实践应收集确定详细的评估标准。在第四阶段，所有的执行标准会被引入环境影响评价。它包括五种环境评价：材料的消耗、能源和其它资源（评估1），空气、水或土壤中的排放（评估2），预期的污染程度（评估3），产生的废弃物（评估4），以及再利用的可能、回收和材料恢复或能源恢复（评估5）。所有的五个评估结果合起来应该获得替代设计的环保性能。考虑到产品设计方案（一）是位于底部的水平层次结构。图1 层次结构生态设计评估表13.2利用模糊程度分析计算标准权值 在这里，模糊综合程度分析法介绍了成对比较计算综合程度值。从程度上分析适应模糊层次分析法是Chang（1996）提出的，为了从三角模糊判断矩阵中获得一个新的优先级向量。三角模糊比例参数在表1中给出。Mz = (mz1, mz2, mz3), z = 1,2, .，9。三角模糊数M1、M3、M5、M7和M9是用来代表成对的决定变量，从相等到绝对，这些采用描述性的术语附加到重要的成对变量上，M2、M4、M6、和M8代表它们之间中点的偏差值。 P = p1, p2, . . .pn是一个对象集合，Q = q1, q2, . . .qm是一个目标集合。当应用于环境评估时，m相当于在整个生命周期阶段的标准数量和环境评估数量的乘积。根据程度分析法的方法（Chang，1996），每一个对象对应一个目标，因此m为每个对象分解成为：Mgi1， ，Mgim，i=1,2.，n，所有的Mgim均为三角模糊数。第i个模糊综合程度的取值公式被定义为：Si=gimMgij i=1ngimMgi j-1， (1) 其中： i=1ngimMgij -1用如下方式计算： i=1ngimMgij -1 =（1i=1nm3i, 1i=1nm2i, 1i=1nmi）， (2)M1M2的可能性的程度被定义为：V(M1M2)=supxymin(uM1(x),uM2(y) (3)所以V(M1M2)=1，因为M1和M2是凸模糊数若m12m22 那么V(M1M2)，V(M1M2)=hgt（M1M2）=M1（d）， (4)d是最高点M1M2和D交叉线中间的点的坐标（如图2），当 M1=(m11,m12,m13)，M2=(m21,m22, m23)时，D的纵坐标计算如下：V(M1M2)=hgt（M1M2）=m11-m23（m22-m23）-（m12-m11）， (5)为了比较M1和M2的值，必须知道M1M2和M2M1时V的值。一个凸模糊数比k倍的凸模糊数的可能性要大的Mi（i=1，2，,k）值被定义为:V(MM1,M2,MK)=V(MM1)，(MM2)，, (MMK)=minV(MMi)，i=1,2，,k， (6)如果d（Xi）=minV（SiSk）， (7)且k=1,2,n;ki，那么给出向量积W=（d（X1），d（X2），d（Xn）T (8)Xi（i=1,2，n）为不同的标准数，其标准等级向量为： W=（R（X1），R（X2），R（Xn）T (9)W不是一个模糊数，它为一个不确定性标准或者比其它重要的次级标准提供了优先级系数为了验证这种方法的准确性，一样的方法进行筛选得出的反应不一致。因为Mi是三角述，它必须被解模糊化成为一个确定数值来计算一致性比率（CR）。区域中心（COA）方法在这里可以用于将Mi去模糊化。Mi=(mi1,mi2,mi3)可以通过公式解模糊成一个明确的值：P(Mi)=(mi3-mi1)+(mi2-mi1)/3+mi1 (10)因此每个判定的CR可以计算并检查，以确保它是低于或等于0.1。图2 重要性评价隶属度函数3.3 用模糊层次TOPSIS评估替代设计方案为了评估替代的产品设计，五个模糊因子决定矩阵，构造出有关于五个环境评估。假设有l个可以替代的Ak（k=1,2,l）和n个生命周期阶段，每个主生命周期阶段有ci个标准，其中标准的总数等于i=1nCixkij，这代表第k个替代的生命周期阶段内的第j个准则，可以是准确数据或适当的语言变量，并且可以通过模糊数进一步表示，例如=（akij,mkij,bkij）, 分级指标问题可以简明地用模糊决策矩阵表示为:K=1,2,l; i=1,2,n; j=1,2,Ci (11)其中是与标准值Cij有关的代替Ak的模糊评价分值，Ci是标准的生命周期阶段的内的数Li，e是环境评估的数量。在一般情况下，标准可以分为两类：效益和成本。对于效益标准，更高的价值比较好，相反的成本标准也是如此。决策矩阵De的数据来源不同。因此，必须将它标准化，以便将它转变成一个无量纲矩阵，它允许各种标准的比较，在这项研究中，标准化的模糊决策矩阵由R表示为：R=rkijlm 并且k=1,2,l; i=1,2,n; j=1,2,Ci; m=i=1nCi (12)标准化处理后可以通过以下模糊运算进行：rkij=akijuij+,mkijuij+,bkijuij+，对于所有ij，xkij 是效益标准uij-akij,uij-mkij,uij-bkij，对于所有ij，xkij是成本标准 (13)其中uij+和uij-分别表示规模最大和最低的标准。加权模糊标准化决策矩阵表示为：Ve=lm， k=1,2,l; i=1,2,n; j=1,2,Cim=i=1nCi (14)vkij=rkijWij这里Wij是每个标准的加权评分，是主要的类别加权分数的乘机积和标准加权评分，相对于相应的主要类别如下：Wij=wLiwLi=wiwi1wi2.wiCi ， （i=1,2，,n） （15）其中wLi和wCij分别代表加权分值的第i个主要生命周期和标准值Cij。wLi和wCij都是通过3.2节所讨论的模糊程度分析方法获得的。方程（14）的结果可以概括为： (16)接着模糊加法原则被用于如下各主要标准内聚集的值：vki=j=1Cjvkij, k=1,2,l; i=1,2,n (17)因此矩阵V是转化成最终的加权标准化模糊决策矩阵V, （18）同样模糊加成原理的使用如下聚合五个环境评估的值：Y=e=15Ve , e=1,2，,5 (19) (20)加法操作非常重要，因为分层结构只能反映当每个主要的生命周期阶段内的加权值和五个环境评估聚集的进行。现在，使A+和A-分别表示积极模糊理想解决方案（FPIS）和消极理想解决方案(FNIS)，根据聚合模糊决策矩阵我们有：A+=（y1+，,yi+,yn+）A-=（y1-，,yi-,yn-） (21)其中yi+和yi-分别是是模糊数的最大和最小的幂平均数。对于每一个数i，都可以得到最大的幂平均数yi+和最小的幂平均数yi-。因此，FPIS（A+）和FNIS（A-）可以得到。然后，每一个从A+ 到A-的距离（d+和d-）都可以由区域补偿方法计算出：dk+=i=1nd（vki，vi+），k=1,2，,l; i=1,2,n (22)dk-=i=1nd（vki，vi-），k=1,2，,l; i=1,2,n (23)d(A,B)=13a1-b12+a2-b22+a3-b32 (24)相对接近指数的计算方法如下：k=dk-dk+dk- (25)根据该索引值，则替代方案可以归于最优选放案到最不优选方案之间。表24案例研究在本节中，以一家制造公司为例来说明所提出的模糊方法如何应用以支持决策对环保产品的设计评估。该公司生产的无线个人电子产品，并想将环境问题纳入其产品的设计，因为在这个阶段做出的任何决定可能在其整个产品生命周期中产生深远的环境影响。LCA一开始为他们的电子产品之一进行指导。Young等人（2011,2012）和Chan等人（2013）报告了LCA的详细结果。在这些研究中，LCA也被证明是一个耗时且繁琐的过程。在这项研究中，作者提及这种情况下，证明了该模型如何促进并从生态设计的角度简化新产品的开发，尤其是当一个LCA已经进行。在这种参照情况下（Young等人2011,2012；和Chan等人2013），主生命周期阶段被定义，并且每个相下的关键标准被识别，如表2所示。如材料和制造工艺的纸币相关的数据都被收集来构建分层结构。构成分层模型后，重要的是要知道的生命周期阶段（或者其相关联的条件）对另一对生态设计目的是多么重要。换句话说，决策者必须确定主要的生命周期阶段和相关标准的权重。调查问卷分发给小组专家评估整个产品生命周期的各个阶段识别每个标准的重要性。在附录中提供了调查问卷的屏幕截图。调查问卷发送给五名专家：其中两个是在R&D部门的工程师，是案例公司的两名生产经理，也是运营管理领域的学者。小组的两名成员参与了原有的LCA项目。在评估前将四种不同设计方案的详细信息提交给了专家。一旦收到答复，调查问卷结果进行无效检查的或丢失数据，如果需要的话，进行了采访，以保证数据的有效性。然后将收集到的数据用来估计通过模糊程度分析的评价标准的权重，然后模糊TOPSIS评估备选设计。因为不同的专家评价会导致不同的矩阵，不同专家的意见被采集后通过Buckley（1985）提出的几何平均法，以形成一个合成的成对比较矩阵。相同的方法也用于模糊TOPSIS评估。按照第3.2节所讨论的模糊程度分析计算了生命周期阶段及其相关标准的不同的权重。使用主生命周期阶段，例如，五个阶段的模糊比较矩阵构造。通过相对于该目标的五个阶段的成对比较的重要性评级由TFNs表示，如表3所示。模糊综合程度的不同值相对于该四个主要标准是由S1，S2，S3，S4和S5表示。通过公式（2）得出S1=（7.5,9.5,11.5）（1/38.5,1/28.8,1/27.7）=(0.19,0.33,0.53)S2=（5.5,7.2,9.1）（1/38.5,1/28.8,1/27.7）=(0.14,0.25,0.41)S3=（2.7,4.4,5.7）（1/38.5,1/28.8,1/27.7）=(0.07,0.15,0.26)S4=（2.7,3.6,5.7）（1/38.5,1/28.8,1/27.7）=(0.07,0.12,0.26)S5=（3.2,4.2,6.7）（1/38.5,1/28.8,1/27.7）=(0.08,0.14,0.31)Si比Sj（ij）大的可能性程度可以通过公式（3）-（5）确定。V(S1S2)=1, V(S1S3)=1, V(S1S4)=1, V(S1S5)=1.并且V(S2S1)=0.73，V(S2S3)=1，V(S2S4)=1，V(S2S5)=1.同理有，V(S3S1)=0.27, V(S3S2)=0.55, V(S3S4)=1, V(S3S5)=1；V(S4S1)=0.24, V(S4S2)=0.49, V(S4S3)=0.87, V(S4S5)=0.89；V(S5S1)=0.38, V(S5S2)=0.61, V(S5S3)=0.97, V(S5S4)=1.在公式（7）的基础上得出：d（L1）=minV（S1S2,S3,S4,S5）=min(1,1,1,1)=1.同理有d（L2）=0.73，d（L3）=0.27，d（L4）=0.24，d（L5）=0.38因此，W=（1,0.73,0.27,0.24,0.38）是统一化处理的结果；因此，相对于权衡向量的五个生命周期阶段L1,L2,L3,L4和L5可表示为W=（0.381，0.278，0.104，0.093，0.144）。使用相同的方法，进行相对于它们相关联的生命周期阶段的确定评价基准的相对重要性的权衡，其结果总结在表4中。为评估标准的最终重量分数分别为通过计算标准重量分数的乘积和其相关联的生命周期阶段的重量分数获得。同时，计算各判断的一致性比率，并检查，以确保它是低于或等于0.1。在此之后，模糊层次TOPSIS被用于四种备选设计评价。如前文所述，专家小组给四个性能状态的备选设计，相对于对五种环境评估评价标准。等级水平及其相应TFNs的定性解释在表5中描述。然后用结果构成一个分层决策矩阵作为补充数据（表S1）示出。然后分层决策矩阵，用公式（13）使其标注化。通过计算归一化的积分层决策矩阵和每个评价指标的最终重量的分数，得到加权规范化模糊决策矩阵。其结果是在补充数据（表S2）提供。通过聚合的使用模糊加法原则每个生命周期阶段的值，获得加权规范化模糊决策矩阵V，如表6所示。通过分组五个环境评估结果，就获得了最终模糊决策矩阵Y，如表7所示。最大的广义平均和最小的广义平均都表示可以选择的标准，构成了FPIS(A+)和FNIS(A-)。现在，距离的最理想解决方案和最不理想解决方案对于每个（dk+和dk-）都可以在公式（22）和（23）中计算。最后，可以用公式（25）来获得各方案设计的相对封闭性指数。结果列于表8，基于该索引值对应的排名。在四个替代设计，设计2（A2）具有最高的相对接近程度指数，因此推荐为最环保的设计选项。表3表4表5表6表7表85.讨论研究人员和从业者现在普遍承认，设计师在考虑新产品开发时生态设计是越来越重要的（例如，Chan等，2013）。这是因为，在设计阶段做出的决定可能在整个产品生命周期的一个深刻的环境影响。作为一个展示环保产品可以提升品牌形象，并提供了一个重要渠道增加产品价值。然而，环保需要考虑到按照整个产品生命周期对环境产生的影响。LCA常被用作用于此类评估全面实用工具(Huntzinger & Eatmon, 2009; Hur, Lee, Ryu, & Kwon,2005; Yung 等., 2011, 2012; Chan 等., 2013)。LCA是一种科学的强大的工具，而它的主要优点之一是全面性。一个标准的LCA由一个目标和范围定义，库存分析，并影响评估和解释（ISO，1997）。在整个产品的生命周期定义的目标与范围的确定后，必须收集材料和能源的投入和废物和排放数据，和对环境的负荷需要在库存分析进行定量。在结果出来之前，环境影响评估可以用于检查由所使用的材料和能量的潜在的和实际的环境影响。然而，如第1节所讨论的，全面的LCA是一个繁琐且耗时的过程，因为它需要大量的数据和科学证据。许多企业，特别是中小企业，没有足够的资源和专业知识进行全面LCA。此外，LCA在处理不确定的困难和/或未知的数据，其中，在产品设计中通常是共同的情况。这种模糊方法的应用可以帮助企业优先考虑替代性的设计。通过采用LCA的是认为产品生命周期的所有重要方面的概念，所提出的方法可以作为一种有效的方式发展环境无害的设计解决方案。 代替破坏LCA的实用性或更换LCA，这项研究目的是公司使用传统的LCA有困难时的补充在由于不确定的和/或未知在设计阶段的数据造成的。它还提供了一个快捷方式到设计师对筛选出不太可行的设计方案。一个完整的LCA仍建议特别是关于最终的设计选择表现出类似的相对封闭指数。本文的主要目的集中在提议的方法评估生态设计用途的替代设计方案。特别是研究已经施加在该方法工业情况下，消费类电子产品制造商的评估替代产品设计其个人电子产品之一产品。所提出的方法是基于Chan等人（2013）提出的分层模型和模糊综合程度分析和模糊层次TOPSIS。使用集成的方法能够捕捉数据的不确定性并提供有效率和灵活性挖掘的主体和决策者的偏好。就计算而言，参照张（1996），对于nn模糊成对相比较而言，综合的程度分析的时间复杂度是N（N + 6）。计算的复杂性往往抑制组织在日常操作中执行复杂的方法。整合模糊TOPSIS和模糊程度分析作为集成方法已显著减少了需要两两比较做出设计决策的数量，在Chan等人的方法（2013年）。事实上，所有的计算可以在Excel电子表格来完成；因此，它可以容易使用在工业方面，而不需要昂贵的软件。因此，它是一种更有效的和实际的决策支持工具用于执行这种评估。这可能提供机会对于在广泛的工业中的公司应用行业，以促进工程师和设计师的生态设计评估。对LCA的一个主要目的是确定改进选项绿色产品的开发。使用相对接近的指数，案例研究发现，设计2（A2）均居中排名列表四种可供选择的设计中，接着是设计3（A3）和设计4（A4）。尽管如此，检查临界生命周期很重要而且具有较高的环境相应的标准影响。为了提供分析上市公司选择决策，做了进一步分析。因为设计是1在底部排名列表的，它不包括在分析中。图3所示其余三个的环保性能评级替代设计相对于所述主生命周期段。总的来说，材料的选择阶段（L1）的贡献最大对环境的影响，其次是在制造阶段（L2）。重要的是，设计2（A2）具有更好的环保性能比在这两个生命周期阶段的设计。这是设计2在这两种设计中脱颖而出的关键原因。此外，环境评估的输出依赖于整个产品生命周期中的所有标准，个别标准有助于每个环境评估不同。每个设计方案表现出自己的长处和弱点在不同的评价区域，这反映在三个汇总环保性能分析替代设计对于详细的评价标准，如图4。例如，尽管设计4具有相对包装更好的性能（C31），交通运输（C32），和评价标准在生命周期阶段结束（C51，C52，C53，C54，和C55），设计4仍然是不太优的选设计方案，因为两者的材料中的高的环境影响选择和制造阶段。由于特征这种个人电子产品，这些地区仍然是最关键的标准。然而，这不应损害其他生命周期阶段内的评价标准。事实上，当采取平衡的方法设计方案进行生态设计的目的时它是设计师重要的评估。为了进一步改善所选择的设计（设计2），如果选择其他设计方案也可以通过审议这些规范不损害其退出的环保性能。除了环境制约的研究解决，客户需求和组织的性质还引入了操作上的限制到产品的设计中。这些是多种多样的，并且可以随时间改变，但它们通常包括劳动力和原材料成本压力，安全和有效的生产系统的设计中，所使用的传输类型，材料的可获得性和具体正在开发的产品的质量要求。尽管这项研究只关注环境评价性能，但是还考虑经济的关键各种可能的替代设计和成本在竞争性的影响，在产品生命周期中的设计需求，以达到最终的可持续发展地新产品开发。图3 前三名对于主要的生命周期阶段的设计评价排名6总结从我们的社会过渡到绿色经济社会，绿色产品的开发发挥着越来越重要的角色。生态
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