摘要：根据绿色刀具的特点与属性，提出了评价绿色刀具的主要特征因素和绿色贴近度的模糊综合评判方法。

1 引言

可用于评判绿色刀具绿色贴近度的方法较多，如加权评分法、成本效益法、层次分析法、价值工程法、专家咨询法、模糊综合评判法等，其中以模糊综合评判法较具代表性。模糊综合评判是应用模糊集合理论对受多个因素影响的事物所组成的系统进行全面评价的一种综合评判方法，由于它突破了精确逻辑和语言的限制，强调事物影响因素的模糊性，可较为真实、深刻地描述事物的客观属性，因此在工程评价中得到广泛应用。

2 绿色刀具的特点与属性

绿色刀具在其生命周期全过程中应充分体现减轻污染、保护环境、优化利用资源、节约能源的指导思想(即环保、降耗、节能原则)。绿色刀具的主要属性可归纳如下：

2.1 环境属性

绿色刀具在整个生命周期中应具有环境友好性，不危及人身安全与健康，不造成环境污染(包括物质、物理、化学等污染)，且报废后应具有良好的可拆卸性和可回收性，并具有一定的可重复利用性。

2.2 材料属性

绿色刀具要求刀具材料具有显著的绿色特性，即在刀具材料的获取、生产、加工、使用过程中不应造成污染和危害，刀具报废后应易于回收与处理，不应对环境造成二次污染；同时，要求材料利用率较高、废弃物较少；此外，应减少所用材料种类，选用易于获得的材料，尽量不用或少用稀有贵重材料。

2.3 能源属性

绿色刀具在其生命周期的各个环节所消耗能源应最少，充分、有效地利用物资和能源，并以最少代价实现能源的可靠回收和重新利用。

2.4 功能属性

绿色刀具应具有良好的切削功能，并具有可靠的质量保证，可实现较高的切削效率和较优的技术性能，适合干式切削和高速切削。

5 人机属性

绿色刀具应符合人机工程学要求，具有良好的人机交互性，可简化操作，降低劳动强度，确保使用者的人身安全和身心健康。

3 多级模糊综合评判的数学模型

模糊综合评判方法可应用模糊交换原理和最大隶属度原则，全面分析与被评价事物相关的各个因素，通过模糊交换和运算确定被评价事物的“贴近度”。

实际应用模糊综合评判法时，如果影响因素较多，可将因素集U 按某些特性进行分类，先分别对每一类因素进行综合评判，然后再对评判结果进行“类”之间的高层次综合评判。具体步骤如下：

3.1 因素的分类

设因素集U={u₁，u₂，…，u_n}，备择集V={v₁，v₂，…，v_p}。首先根据因素集中各因素间的关系，将U分为N类，建立因素集，即U={u₁，u₂，…，u_N}，其中u_i=｛u_i1，u_i2，…，u_im}(i=1，2，…，N)，即v_i中包含m_i个因素。

3.2 一级模糊综合评判

对每一类因素u_i={u_i1，u_i2，…，u_imi}中的m_i个因素按一级模糊综合评判模型进行综合评判，可得 B_i～=ω_i～·R_i～( i = 1，2，…，N)式中，ω_i为U_i上的权重集，且ω_i=(ω_i1，ω_i，…，ω_imi)；R_i为对于U_i的单因素评判矩阵。

3.3 二级模糊综合评判

U的总评价矩阵R为

根据各类因素的重要程度，赋予每个因素类以相应的权数ω，设ω=(ω₁，ω₂，…，ω_N)，则总的综合评判结果为D～=ω～·R～，根据最大隶属度原则，可判定d_j=max{d₁，d₂，…，d_n}。

若因素集U的因素较多，还可仿照上述步骤进行三级或更多级的模糊综合评判。

4 绿色刀具绿色贴近度的模糊综合评判

采用多次模糊综合评判方法对绿色刀具的绿色贴近度进行评价，具体步骤如下：

4.1 建立绿色刀具评价特性因素集U

根据绿色刀具属性建立特性因素集U={H，C，N，G，R}，其中各因素类分别为：

环境因素H：包括刀具制造、使用过程中固态废弃物的产生量H₁、刀具加工时切削液的使用与污染H₂、切削噪声的影响H₃、刀具废弃后的可拆卸性H₄、刀具废弃后的可回收性与可重复利用性H₅。

材料因素C：包括材料易取性C₁、材料利用率C₂、材料的可加工性C₃、材料的种类数C₄、废弃材料的回收与处置C₅。

能源因素N：包括能源类型N₁、效能比N₂、能源利用率N₃、清洁能源使用率N₄、再生能源利用程度N₅。

功能因素G：包括切削性能G₁、质量可靠性G₂、切削参数优化G₃、切削功率G₄、使用寿命G₅。

人机因素R：包括结构简单R₁、操作方便R₂、交互性R₃、安全性R₄、美学法则R₅。

4.2 特性因素的一级模糊综合评判

首先对绿色刀具影响因素进行一级模糊综合评判，即对特性因素集中的各单因素分别进行评判。根据国家或行业有关法规和标准，由相关机构和专家对该因素的绿色贴近度予以评定，贴近度可分为5个等级，即优(A)、良(B)、中(C)、差(D)、劣(E)。如对某种刀具环境特征因素中H₁的评价结果为A=0.5，B=0.2，C=0.2，D=0，E=0.1，则有R₁₁=(0.5，0.2，0.2，0，0.1)，同理可得其它各单因素的评价值，据此可建立单因素评价矩阵为

根据H₁，H₂，…，H₅对应的权重分配，可得权数ω₁=(0.3，0.2，0.2，0.1，0.2)，由此可得该环境特征因素的评价为B₁=ω₁～·R₁～=(0.32，0.25，0.22，0.16，0.05)。

4.3 特性因素的二级模糊综合评价

同理，分别对C、N、G、R 各特征因素进行评价，可得因素集U 总的评价矩阵为

同时确定各特性因素H、C、N、G、R 对应的权重分配为ω =(0.30，0.25，0.20，0.15，0.10)，由此可得该刀具的二级模糊综合评判结果为D～=ω～·R～=(0.298，0.246，0.2215，0.163，0.0715)。根据最大隶属度原则，D_max=d₁=0.298即为该刀具的绿色贴近度值。将该刀具的绿色贴近度值与根据有关标准和规定确定的标准贴近度值进行比较，如高于标准值，即可判定该刀具为绿色刀具。