专利名称：绿色产品设计方案的不确定性优化决策方法
技术领域：
本发明涉及产品绿色设计方法，尤其是涉及一种绿色产品设计方案的不确定性优化决策方法。
背景技术：
绿色设计是提高产品环境友好性的关键技术之一。绿色设计的本质是将环境友好的思想融入到产品的设计过程中，使产品在其全生命周期内既满足用户的使用要求又降低对环境的影响。国内外许多学者在绿色设计方法方面相继做了研究，主要集中在可回收设计、可拆卸设计、产品全生命周期评估以及节能设计等关键技术，然而这些研究主要集中在对生命周期某阶段或全阶段的绿色性能分析与改进上，没有实现绿色设计方法与常规设计流程的有效集成。由于产品的绿色性能指标具有复杂性和权重的不确定性，同时绿色设计方案决策优化是一个涉及多学科领域的决策过程，来自不同的学科领域的专家参与决策的过程必然存在各自对方案的主观偏好，需要考虑各专家对方案的偏好信息。在此背景下，将决策优化方法和绿色设计思想相结合，在考虑设计方案决策优化过程中不确定性的基础上，提高产品的环境友好性就显得十分必要了，但现有技术没有相关技术的公开报导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绿色产品设计方案的不确定性优化决策方法，将客户对产品的绿色性能需求与产品功能、结构及常规性能需求综合考虑，面向产品全生命周期基于功能结构映射关系建立备选绿色设计结构单元的绿色性能分析模型，分析影响产品生命周期各阶段绿色性能的不确定性因素并进行建模分析，提出绿色产品设计方案的不确定性优化决策方法。本发明为解决技术问题采用如下技术方案本发明绿色产品设计方案的不确定性优化决策方法的特点是按如下步骤进行第一步，产品生命周期绿色性能不确定性因素的识别与提取 建立不确定性影响向量集F={Fi，F2, F3, FJ，其中，F1为信息交互状态，F2为产品的使用状态，F3为社会因素，F4为技术因素，按式(I)对所述不确定性影响向量集的各向量进行描述Fi= {x1； x2... Xj…xn}, i=l, 2, 3, 4 (I)式(I)中，Fi为第i个不确定性影响向量，为向量Fi的第j个影响因子；第二步，建立产品生命周期绿色性能不确定性分析模型根据所述不确定性影响向量Fi对于产品生命周期的各阶段绿色性能的不同影响，确定向量权重矩阵；以Wi表示不确定性影响向量？1对于整个产品绿色性能影响的权重，权重向量表述为W=[Wl，w2，. · .，Wi，. . . w4];建立目标集M，M={Mmp，Mcf, MusE, Md}，产品绿色性能的考虑因素为整个产品全生命周期，包括原材料、制造、使用和回收再处理阶段；采用效用理论对不确定性影响向量集F对于目标集M的影响进行表达，得到F对某一目标M1的不确定影响量化值Sm1为Sm1=HE(U1)，其中
权利要求
1.一种绿色产品设计方案的不确定性优化决策方法，其特征是按如下步骤进行 第一步，产品生命周期绿色性能不确定性因素的识别与提取 建立不确定性影响向量集F= (F1, F2, F3, FJ，其中，F1为信息交互状态，F2为产品的使用状态，F3为社会因素，F4为技术因素，按式(I)对所述不确定性影响向量集的各向量进行描述 F1= (X1, χ2... χ/.. xn}，i=l, 2，3，4(I) 式⑴中，Fi为第i个不确定性影响向量，\为向量Fi的第j个影响因子； 第二步，建立产品生命周期绿色性能不确定性分析模型 根据所述不确定性影响向量Fi对于产品生命周期的各阶段绿色性能的不同影响，确定向量权重矩阵；以Wi表示不确定性影响向量Fi对于整个产品绿色性能影响的权重，权重向量表述为W= [Wl，w2，. · .，Wi，. . . W4];建立目标集M, M= {Mmp, Mcf, Muse, Md}，产品绿色性能的考虑因素为整个产品全生命周期，包括原材料、制造、使用和回收再处理阶段；采用效用理论对不确定性影响向量集F对于目标集M的影响进行表达，得到F对某一目标M1的不确定影响4量化值Sm1为Sm1=HE(U1)，其中方("/)= X则产品生命周期各阶段绿色性能的不确定因子集 δΜ*:δΜ={δΜΡ，5 CF. 5USE. δθ1 ； 第三步，绿色产品设计方案的优化决策 设D = Cd1, d2,…(V·· dn)为绿色设计方案备选集,其中di为第i个绿色设计方案；C =(C1, c2,…c/·· C111)为绿色设计方案的绿色性能特征集，其中h为第j个绿色设计方案的绿色性能特征；对于方案屯，在获取各绿色性能特征量化分析的基础上，构造规范化的决策矩阵R = Crij) nXm，以规范化决策矩阵R中元素Fij作为专家对方案Cli的客观偏好值；根据效用理论、利用模糊层次分析法获得专家对方案Cli的主观偏好值Θ i，以专家对各设计方案的主观偏好值Θ i与客观偏好值的总偏差最小为优化目标，计算绿色性能指标集的最优权重向量Wj,并构造加权规范化矩阵Z =(Zij)nxm,其中Zij=ITijWj ;各方案的综合绿色性能效用值为具= TJj^其中#和#为各方案到正理想解和理想解的距离；根据各方案的综合绿色性能效用值的大小进行排序比较，综合绿色性能效用值最大的设计方案即为绿色性能综合表现最佳的绿色设计方案。
2.根据权利要求I所述的绿色产品设计方案的不确定性优化决策方法，其特征在于所述步骤一中的产品生命周期绿色性能包括环境性能和经济性能，所述环境性能为回收性能、拆卸性能、能耗及环境影响四个指标；所述经济性能是指各生命周期阶段的成本与收.、Mo
3.根据权利要求I所述的一种绿色产品设计方案的不确定性优化决策方法，其特征在于所述步骤三中的绿色性能量化分析的方法是 通过产品的功能结构映射，根据量化分析对象所处结构层次，对各绿色性能特征进行量化分析；量化分析对象所处结构层次包括产品层、模块层和零部件层；其中，零部件层的绿色性能用材料回收指数来表示，模块层的绿色性能用模块内所有零件的材料回收指数的加权和表示；产品层绿色性能量化值由模块层量化分析结果叠加得到，模块层对象实例的量化公式表示为
全文摘要
本发明公开了一种绿色产品设计方案的不确定性优化决策方法，其特征是首先识别与提取产品生命周期绿色性能不确定性因素，然后建立产品生命周期绿色性能不确定性分析模型，再依此进行绿色产品设计方案的优化决策。本发明方法提高了量化分析结果的准确性，最大程度上实现了绿色产品客户需求的动态响应，提高了产品的环境友好性。
文档编号G06Q10/04GK102930350SQ20121041374
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者张雷, 鲍宏, 刘志峰, 刘光复 申请人:合肥工业大学