模糊数学法在电子行业清洁生产水平评价中的应用

第２９卷第５期　青岛科技大学学报（自然科学版）　Ｖｏ１．２９　Ｎｏ．５　２００８年１Ｏ月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｉｎｇｄａｏ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏ１ｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａ１　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｏｃｔ．２００８　文章编号：１６７２—６９８７（２００８）０５—０４６７—０４　模糊数学法在电子行业　清洁　年产　—　水平评价中的应用　刘易平。马邕文　（华南理工大学环境科学与工程学院，广东广州５１０００６）　摘要：清洁生产水平评价是清洁生产审核预评估阶段很重要的一步。目前清洁生产水　平评价的方法主要是基于神经网络算法、人工智能算法或模糊算法等算法。本研究基于　模糊算法在实际电子企业清洁生产水平评价中的应用，运用３种不同的模糊算子的模糊　算法评价同一个电子企业，结合实际，通过比较，最后得出一个最优模糊算法评价模型。　为其他企业的清洁生产水平评价提供了一个模板。　关键词：清洁生产水平评价；模糊数学；电子行业　中图分类号：Ｘ　３８３　文献标志码：Ａ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｆｕｚｚｙ　Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｌｅａｎｅｒ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｌｅｖｅｌ　ｉｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ＬＩＵ　Ｙｉ—ｐｉｎｇ，ＭＡ　Ｙｏｎｇ－ｗｅｎ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０００６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｏ　ｐｒｅ—ａｓｓｅｓｓ　ｔｈｅ　ｃｌｅａｎｅｒ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌ　ｅｖａｌｕａ—　ｔｉｏｎ．Ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ　ａｓｓｅｓｓ　ｔｈｅ　ｃｌｅａｎｅｒ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｎｅｕｒａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅ　ｆｕｚｚｙ　ｍａｔｈｅｍａｔｉ—　ｃａｌ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ．Ｔｈｒｅｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｆｕｚｚｙ　ｏｐｅｒａｔｏｒｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｆｕｚｚｙ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ａｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｔｏ　ａｓｓｅｓｓ　ａ　ｓｏｌｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｃｏｍｐａｎｙ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｉｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ａ　ｇｏｏｄ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｏｔｈｅｒ　ｃｏｍｐａｎｉｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｌｅａｎｅｒ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ｆｕｚｚｙ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄ；ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　电子行业污染毒性高、废水排放量大，在国家　容电阻的企业，有电镀车问，如果只按照国家颁布　开始启动清洁生产试点时，就成为了关注的重点。　的来对企业进行清洁生产水平评估是不全面的。　随着《清洁生产促进法》和《清洁生产审核暂行办　因此，需要对清洁生产水平进行系统分析。系统　法》的相继实施，清洁生产已经成为业界关注的重　由多个层次、多个要素综合而成，系统层次之间、　点，企业纷纷开始实行清洁生产审核。目前，国家　要素必须明确，其中有众多的相互关联的子系统　已经颁布了《电镀行业清洁生产评价指标体系》，　（构成要素）。企业的清洁生产水平是该企业内各　但是，对于不纯粹是电镀的企业，比如某一生产电　个子系统综合作用的结果，但是，这种“综合作用”　收稿日期：２００７—１２－２１　作者简介：刘易平（１９８３～），女，硕士研究生　４６８　青岛科技大学学报（自然科学版）　第２９卷　并不是靠各个构成要素作用简单相加，而是靠各　个子系统综合作用。清洁生产水平评价具有多属　性、多层次性、模糊性等特点，可将清洁生产的评　价问题转化为一个多目标的决策问题。在实际对　企业进行清洁生产水平评价时，由于时间、人力、　经费等客观原因，没有大量的详细测试和审　计数据，往往无法给出确切的定量评价结果。尤　其是电镀车间，表面积和镀层厚度等数据，往往很　难收集到精确的数据。因此，基于半定量的评价　方法（模糊数学评价法）是实用的。选择一个合适　的模糊数学模型是进行清洁生产水平评价的关　键。　１模糊数学评价法基本理论　１．１模糊综合评价的数学模型　１）建立模型　首先建立影响评价对象的　个因素组成的集　合，称为因素集Ｕ一｛Ｕ　，“　，…，“　）　然后，建立由　个评价结果组成的评价集　Ｖ一｛　１，　２，…，　再对各因素分配的权值，建立权重集，即表示　为权向量Ａ＝［“　，“。，…，ａ　］　ｎ　为对第ｉ个因素的加权值，一般规定　口　一１　ｉ　１　对第ｉ个因素的单因素模糊评价为　上的模　糊子集Ｒ　一｛　，　，…，ｒ　）　于是单因素评价矩阵Ｒ为Ｐ　ｒ　１１　１２　…　ｌ　］　｝　Ｉ　Ｒ—Ｉｉ　ｒ２　１　ｒ２２　…　，．２卅Ｉ…　１　　．　、　则对该评判对象的模糊综合评价Ｂ是Ｖ上　的模糊子集ｔ３　Ａ・Ｒ　根据权重集Ａ与单因素模糊评价矩阵Ｒ合　成，进行摸糊综合评价求取评价模糊子集Ｂ，有以　下３种模型：模型Ｉ：Ｍ（八，Ｖ）；模型Ⅱ：Ｍ（・，　Ｖ）；模型Ⅳ：Ｍ（・，Ｏ）。　２）模型Ｉ：Ｍ（＾，Ｖ）（主要因素决定型）　根据Ｂ＝Ａ・Ｒ，可以写为　ｌｒ１ｌ　１　２　…　１　］　Ｂ一［＆１　，…，口　］・１　ｌ　ｒ２２…　…　Ｊ１　一　（６ｌ，ｂ２，…，ｂ　）；　Ｂ中第　个元素ｂ，可由下式计算　ｂ　一　（ｎ　＾　）　＝：：１，２，…，ｍ　３）模型Ⅱ：Ｍ（・，Ｖ）（主因素突出型）　利用此模型ｂ，为　ｂ　一　ａ　・ｒ｝Ｊ　一１，２，　４）模型Ⅳ：Ｍ（・，ｏ）（加权平均型）　该模型计算ｂ，为　ｂ　一∑ｎ　・　一１，２，…～．　或者ｂ，一ｍｉｎｉ－１，∑ｎ，・ｒ　］　—ｌ，２，…，ｍ　１．２　多级模糊综合评价模型　上面研究的评价问题相对比较简单，属于一　级模糊综合评价。实际上，有许多复杂的问题，不　仅要考虑很多因素，而且这些因素多带模糊性，因　此一般采用多级模糊综合评价　。　二级模糊综合评价即对一类中的各个因素进　行综合，进一步再考虑各类因素的综合影响。对于　多因数多层次系统，先按照最低层次的各个因素　进行评价，再按照上一层次的各因素进行综合评　价，再依次向更上一层评价，一直到最高层次得出　总的综合评价结果。此时要建立各层因素的权重　集。　２　实例应用　２．１　企业清洁生产评价体系的建立　以某一生产电容电阻的企业为例，首先建立　清洁生产评价指标体系。参考《电镀行业清洁生产　评价指标体系（试行）》，从企业的资源与能源消　耗、技术工艺、产品、污染物、资源综合利用和环境　管理与劳动安全卫生等６个方面考虑　，筛选出　１４项作为基本组成要素（见图１）。　２．２　评价步骤　请十位专家对企业的这１４个要素进行评价，　确定其子系统要素的权重分配（表１）；并根据预　评估阶段厂方提供的数据和检测的数据确定各个　要素的隶属度（表２）。　１）列出控制层模糊判断矩阵　根据上述数据，得到子系统控制层模糊评价　矩阵，分别为　ｒ０．１　０．３　０．６　０　０］　Ｃｌ一』０　０．２　０．６　０．２　０　Ｉ　Ｌ　Ｏ　０．４　０．４　０．２　Ｏ　ｒ０．５　０．４　０．１　０　０］　Ｃ，一ｌ　ｌ　Ｌ０．４　０．４　０．２　０　０　第５期　刘易平等：模糊数学法在电子行业清洁生产水平评价中的应用４６９　清洁生产评价系统４　ｌ　，　ｉ　』　ｉ　ｉ　Ｉ　资源与能源　消耗系统Ｂ　工艺系统Ｂ，　产品特征　系统占　污染物　系细　用系统Ｂ　资源综合利　环境管理与劳动　安全卫生系统Ｂ　●　Ｊ　』　Ｊ　ｌ　Ｊ　Ｊ　』　』　』　』　ｌ　ｌ　厂ｌ　堕　自　产　茧　生　位　堕　电　动　化　Ⅱ口有　口　　口Ｈ±　和　口　　盟　苴　位　￡　产　劳　口　位　位　母　包　产　位　位　过　重　环　动　原　日口　口　口　连　和　产　续　政　业　有　害　装　物　品　产　口　固　程　金　口口　废　排　出　属　利　境　安　材　料　¨Ｈ能　　水　口Ⅱ　运　策　成　再　废　废　里　物　用　管　全　消　生　耗　耗　耗　行　状　●水　况　Ｊ　含　分　性　生　量　隆　０　量　水　量　苴　及　组　利　情　用　况　产　Ｓ　解　＿　分　奎　¨　一　２　～　性　＿　图１　清洁生产系统结构和要素划分　Ｆｉｇ．１　Ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｆａｃｔｏｒ　ｏｆ　ｃｌｅａｎｅｒ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　表１　清洁生产子系统评价要素权重分配　Ｔａｂｌｅ　１　Ｃｒｅｄｉｔｓ　ｏｆ　ｏｎｅ　ｆａｃｔｏｒｙ’ｓ　ｃｌｅａｎｅｒ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｓｕｂ—ｆａｃｔｏｒ　ｚ　子系统要素权重Ｋ　一一　…～　Ｃｌ】　Ｃ１　ｚ　Ｃ１３　Ｃ２１　Ｃ２２　Ｃ３１　Ｃ３２　Ｃ４１　Ｃ４２　Ｃ４３　Ｃ５１　Ｃ５２　Ｃ６１　Ｃ６２　Ｂ１　０．３　０．４　０．３　０．２　Ｂ２　０．５　０．５　０．２　Ｂ３　０．６　０．４　０．１　Ｂ４　０．４　０．４　０．２　０．２　Ｂｓ　０．４　０．６　０．２　Ｂ６　０．５　０．５　０．１　表２各要素隶属度判断结果　Ｔａｂｌｅ　２　Ｓｕｂｊｅｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｆａｃｔｏｒｓ　Ｃ　一ｌ　Ｌ广０　０．４　０．４　０．２　０１　Ｉ　ｕ・ｌ　。・３　ｏ・６　ｏ　０］　Ｏ．２　０．３　０．５　０　０ｊ　ｌ　Ｂ１＝［Ｏ．３　０．４　０．３］１　０　０．２　０．６　０．２　０　ｌ＝　厂０　０．１　０．４　０．５　Ｏ］　Ｉ　ｌ　ｌ　ｏ　ｏ．４　ｏ．４　ｏ．２　ｏＪ　Ｇ—ｆ　０　０．１　０．３　０．６　０　ｆ　［Ｏ．０３０　０　０．２９０　０　０．５４０　０　０．１４０　０　Ｏ］　＿＿０．２　０．３　０．５　０　ｏ３　该结果分别对应［好较好一般较差　ｒ０．３　０．６　Ｏ．】０　０］　Ｃ　一Ｉ　Ｌ　差］。根据隶属度最大原则，可以得到Ｂ　子系统　０　０．２　０．５　０．３　０．Ｊ　　ｌ即资源与能源消耗系统清洁水平一般。　ＣＦｏ．１　０．３　０．６　０　０］　６一ｌＬ　．０．　４　０．５　０　．．１　０　　０ｊＪ　Ｂ２一［０．４５０　０　０．４００　０　０．１５０　０　０　０］　工艺清洁水平好　２）计算子系统（Ｂ）评价结果　Ｂ３＝［０．０８０　０　０．３６０　０　０．４４０　０　０．１２０　０　０］　根据Ｂ　一Ｋ＊Ｃ　，＊代表的是模型的算子。　产品特征清洁水平一般　在此举例运用模型Ⅳ计算得到　Ｂ４＝［０．０４０　０　０．１４０　０　０．３８０　０　０．４４０　０　０］　４７０　青岛科技大学学报（自然科学版）　第２９卷　污染物系统清洁水平较差　对于模型Ⅱ，相乘运算（ｎ　・ｒ　，）不会丢失任　何信息，但取大运算仍将丢失大量的有用信息。与　Ｏ　●　Ｂ５：Ｅｏ．１２００　０．３６００　０．３４００　０．１８００　Ｏ］　Ｏ　●　Ｏ　●　Ｏ　●　Ｏ　●　资源综合利用清洁水平较好　管理与劳动安全卫生清洁水平一般　３）二级评价　４　３　１　３　模型４　Ｉ一样，仍然既最大限度地突出主要因素，　０　Ｏ　Ｂ　一［０．２５００　０．４０００　０．３５００　０　Ｏ］环境　又最大限度地突出单因素评判的隶属度，两者缺　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　０　一Ｏ　Ｏ　６　０　４　Ｏ　６　Ｏ　０　●　Ｏ　●　Ｏ　●　０　●　不可。虽然也将丢失大量的信息，但能较好地反　Ｏ　●　１　４　３　３　将上述结果进一步构建母系统模糊评价矩阵　面，比摸型Ｉ有所改进。但是对于多级评判和多　Ｏ　Ｏ　Ｏ　０　Ｏ　５　Ｏ　４　８　０　Ｏ　４　Ｏ　映单因素评判的结果和因素的重要程度。在这方　３　３　０　Ｂ，母系统Ａ的评价，由Ａ＝Ｋ＊Ｂ，＊代表的是模　型的算子。利用模型Ⅳ计算的结果，可得　Ａ＝ｒ　０．２　０．２　０．１　０．２　０．２　０．１］×　０．４５０　０　０　０　０．０８０　０　０．１２０　Ｏ　０　０．０４０　０　０．４４０　０　０　０．１２Ｏ　Ｏ　０．１８Ｏ　０　０　Ｏ．２５Ｏ　Ｏ　Ｏ　０　Ｅｏ．１６１　０　０．３１４　０　０．３６１　０　０．１６４　０　Ｏ　根据隶属度最大的原则，可以得到母系统Ａ　的清洁水平一般，企业有较大的清洁生产潜力。　而在污染物系统上清洁水平较差，可知这项需要　企业大力加强。　４）运用其他的模型计算可得：　运用模型Ｉ：Ｍ（Ａ，Ｖ），可得结果：Ａ—　Ｅｏ．２００　０　０．２００　０　０．２００　０　０．２００　０　０］归一化结　果：Ａ一［Ｏ．２５０　０　０．２５０　０　０．２５０　０　０．２５０　０　Ｏ］　运用模型Ⅱ：Ｍ（・，Ｖ），可得结果：Ａ—　Ｅｏ．０５０　０　０．０４８　０　０．０６０　０　０．０４８　０　０］　归一化结果：Ａ—　Ｅｏ．２４２　７　０．２３３　０　０．２９１　３　０．２３３　０　０］　比较３个模型的结果，可以知道，选择模型　来对企业的清洁生产水平评价比较合理。　２．３各模型评价结果解释　对于模型Ｉ，由于取小运算（ｎ　＾　）使得凡　ｒ　＞口　的ｒ　均不考虑　成了ｒ　的上限，因此，　当ｃｚ　归一化，则其值必然很小，这势必会丢失大　量的单因素评判信息。当因素较少时，ｎ　可能较　大，取小运算使得ａ　＞ｒｌｆ的ａ　均不考虑，　成了　“　的上限，因此，又可能丢失主要因素的影响。取　大运算　均是在受限的ｎ　和　的小中取其最大　值（这又要丢失大量的信息），ａ　的实质仍可视为　是反映权重的。只是在该模型中，并不单纯看重权　重，而是在考虑单因素评判的前提下取最大的权　重，又在考虑因素权重的前提下取单因素评判的　最大隶属度。因此，才会在结果中出现都是相同的　数据，此模型不适用于评判企业的清洁生产水平。　因素评判还是存在一定的局限性。　”　ｎ　对于模型Ⅳ，　：口　一１　≤１，因而＞：鬲　ｎ　・　ｒ　≤１，所以运算在这里与普通加法一致。该模型　对所有因素依权重大小均衡兼顾，并且保留了单　因素评判的全部信息。在运算时，并不对ｎ　和　ｒ　（ｉ一１，２，…，　；　＝１，２，…，　）施加上限，适　于考虑总体因素均起作用的情况。　综上所述，各种综合评判模型，都能在各自的　运算下给出一定的评判结果。但由于各自运算的　含义不同，同一问题不可能得出同一评判结果。模　型Ｉ、Ⅱ，都是在具有某种和取极限值的情　况下寻求各自的评判结果的。因此．在评判过程中　会不同程度地丢失许多有用信息可用于仅关心事　物的极限值和突出某主要因素的场合。模型Ⅳ则　不存在上述情况，能保留全部有用的信息，可　用于需要全面考虑各个因素的影响和全面考虑各　单因素评判结果的情况。　３　结　语　１）采用模糊数学方法进行清洁生产评价，简　明扼要，方便易行，而且结论直观明了。其基本方　法，既可用于清洁生产审计中综合分析，亦可用于　快速清洁生产评判，评价过程节约时间和经费，　适于环境管理中推行清洁生产的需要。　２）模糊数学的３个模型中，模型Ⅳ更加适用　于清洁生产水平评价。　３）清洁生产评价带有一定的综合性和复杂　性，评价中必须全面考虑一些基本原则，标准也　应灵活掌握，客观公正。　参　考　文　献　［１］李士勇．工程模糊数学及应用［Ｍ］．黑龙江哈尔滨：哈尔滨工　业大学出版社，２００４．　Ｅ２］杨崇瑞．模糊数学及其应用［Ｍ：．北京：农业出版社，１　９９４．　Ｅ３３王守兰，武少华．清洁生产评价方法一模糊数学法［Ｊ］．北京工　业大学学报，２００５，３１（１）：１１Ｏ一¨２．