2.3 相关理论与评价方法

1.相关理论

（1）可持续发展理论

20世纪以来，制造业伴随着科学技术的突飞猛进，在给人类带来丰富物质财富的同时，其对自然资源的大量消耗和严重环境污染问题日益引起全人类的关注：森林资源大幅度减少、水资源严重不足、矿产资源枯竭、能源短缺；与此同时温室效应、臭氧层空洞、酸雨、大气污染、水源污染、水土流失、土地沙漠化、海洋污染、物种灭绝等现象以及由环境污染导致的传染病日益增多，不仅对人类健康构成严重的威胁，更是制约了人类的生存和发展。

为了应对上述危机，世界各国纷纷展开行动。1968年4月，全世界30多位科学家聚焦意大利首都罗马，专题座谈研讨了人类未来的环境问题。1972年6月5日，联合国在瑞典斯德哥尔摩举行了第一届世界性的环境会议，大会通过了《人类环境宣言》、《人类环境行动计划》，成立了联合国环境规划署（UNEP），就保护生态平衡、各种资源等环境问题达成共识。1987年联合国环境与发展委员会发表了《我们共同的未来》宣言，正式提出建议：人类的生活和生产方式应该调整为对环境更为友善和无害的方式，控制环境污染不只放在污染产生之后，而应该放在生活方式和生产过程之中。1992年，联合国在巴西里约热内卢召开“环境与发展大会”，通过了《里约宣言》和《21世纪议程》等文件，确定了可持续发展作为国际社会未来长期共同发展战略，标志着全世界谋求可持续发展，追求人与自然的和谐的共同目标。

可持续发展的基本思想如下。

1）它首先在于发展，即强调把发展问题放在优先考虑的地位。

2）它必须以保护环境为重要内容，以实现资源、环境的承载能力与社会经济发展相协调为目的。这也就是说，它是自然—经济—社会复合系统的持续、稳定、健康发展。可持续发展战略的确立促进了绿色产品的发展。绿色产品把可持续发展思想融入到产品设计及生产过程中，将生态环境与经济发展联结为一个互为因果的有机整体。

1992年我国率先制定了《中国环境与发展十大对策》，1994年又发表了《中国21世纪议程》，提出“实行可持续发展战略是我国的一项基本国策”，“环境保护将作为我国21世纪可持续发展的核心内容之一”。1996年我国在《关于国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要》中，进一步明确“到2010年，基本改变生态环境恶化的状况，城乡环境有比较明显的改善”。2002年党的十六大又郑重提出我国走新型工业化道路的重大战略方针，即“坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子”；我国从20世纪90年代起引入了关于循环经济的思想。此后对于循环经济的理论研究和实践不断深入。2003年将循环经济纳入科学发展观，确立物质减量化的发展战略；2004年提出从不同的空间规模：城市、区域、国家层面大力发展循环经济；2005年温家宝总理在《政府工作报告》中明确提出，中国要大力发展循环经济；2007年党的十七大报告指出：“必须把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，落实到每个单位、每个家庭。”

（2）绿色产品与绿色制造

1977年，前联邦德国首先实施蓝天计划，引导消费者购买对环境不利影响较小的产品，鼓励开发对环境有益的产品；1978年又实施绿色产品制度，由国家权威部门审查评定绿色产品，并贴上绿色标志，以供消费者选择。从此以后，许多工业发达国家为保护环境，在国际贸易中逐步推行“绿色标志”。凡标有“绿色标志”的产品，表明该产品从生产到使用，直至最后消费回收均符合环境保护要求。只有产品取得某国的绿色标志或称为环境标志后，方能进入该国市场，否则禁止其入境。

我国已于1994年5月成立了中国环境标志产品认证委员会，1997年4月1日起实施等同于ISOl4000系列国际标准的国家标准GB/T24000环境管理体系及环境审核系列标准。这表明我国政府已明确确定实施可持续发展战略，注重对固体废弃物及其他废弃物进行综合利用。

绿色产品的产生依靠绿色技术，绿色技术的核心内容是绿色设计与绿色制造。绿色设计与绿色制造已成为最近几年先进制造技术领域的研究热点之一，特别是在美国、西欧、日本等一些发达国家，对其研究更是十分活跃。在美国，从一些国家重点实验室到国家研究中心，正在开展大量的研究工作。1996年美国制造工程师学会（SME）发表关于绿色制造的蓝皮书《Green Manufacturing》[11]，系统地提出了绿色设计和绿色制造的概念、内涵和主要内容。然后，SME又在国际互联网上发表了“绿色制造的发展趋势”的网上主题报告。此外，许多企业也进行了大量研究，如1996年美国SME学会关于绿色制造研究的圆桌会议的大多数骨干是来自企业界的负责人或代表。美国AT&T公司还在企业技术学报上发表了不少关于绿色制造的研究论文[12]。美国国家科学基金会也对绿色制造中的相关问题的研究给予了高度重视和支持，如美国国家科学基金会1999年资助课题报告会（NSF Design&Manufacturing Grantees Conference）所报告的与绿色制造相关的研究课题就有十余项。在加拿大Windsor大学建立了环境意识设计和制造实验室（ECDM Lab）和基于WWW的网上信息库，发行了International Journal of Environmentally Conscious Designand Manufacturing杂志。对环境意识制造中的环境性设计、生命周期分析（LifeCycle Analysis，LCA）[13]等问题进行了深入的研究。ECDM Lab 1995年开发了一套有关环境性设计的设计软件EDIT（Environmental Design IndustrialTemplate）[14]。在欧洲，近几年国际生产工学会CIRP每年均有不少论文对环境意识制造多生命周期工程等与绿色制造本质一致的问题进行了研究[15]。英国CfSD（The Centre for Sustainable Design）对生态设计、可持续性产品设计等进行了集中研究，并开展了有关的教育工作，发行了The Journal ofSustainable Product Design杂志[16]。德国水溶油漆自1981年开始被授于环境标志（绿色标志），现已有60种类型3500个产品授予环境标志，法国、瑞士、芬兰和澳大利亚等国于1991年对产品实施环境标志[17]。我国[16]近年来在绿色制造及相关问题方面也进行了大量的研究。国家自然科学基金和国家863/CIMS主题均支持了一定数量的绿色制造方面的研究课题，已取得了不少研究成果。国家863/CIMS主题还在中国现代集成制造吉林大学博士学位论文系统网络（CIMS Net）开辟了绿色制造专题，对国内外绿色制造研究情况进行了综合介绍（http://www.cims.edu.cn）。清华大学、上海交通大学、合肥工业大学、机械科学研究院联合研究了机电产品绿色设计理论与方法[18]，结合汽车和制冷设备等典型的机电产品，从系统观点出发，对产品全生命周期绿色设计理论和方法及其工具进行研究，提出了绿色产品综合评价体系，总结了绿色设计的理论体系。清华大学与大型外资企业至卓飞高线路板（深圳）有限公司联合成立清华至卓绿色制造研发中心[19]。重庆大学制造工程研究所[20]从事与面向绿色制造工艺方面直接相关的机械加工能量特性、制造系统物能资源节约等方面的研究，在国家863/CIMS于1999年资助下，在课题“绿色制造工艺规划方法及实用技术研究”中，对铸造、压力加工、焊接、切削加工、特种加工、热处理、覆盖层、装配与包装九个工艺大类中的若干典型工艺的资源环境特性进行了研究，并初步建立了绿色制造工艺数据库与知识库的原型系统；还对面向绿色制造的工艺规划中的部分关键技术进行了初步的研究。其他一些高等院校，如武汉理工大学、华中理工大学、浙江大学、北京航空航天大学、西安交通大学、吉林大学等高等院校，在国家科委、国家自然科学基金会及有关部门的支持下，对绿色制造技术进行了广泛地研究。目前，国内已形成了一支从事绿色制造技术研究的专业队伍，在绿色制造的理论、绿色设计、绿色包装、绿色营销等方面进行了大量的基础研究，为我国绿色制造技术发展和应用奠定了基础。

2.评价方法

绿色产品评价方法可分为两大类：一类是对产品的“绿色属性”实施综合评价，即可以采用一些多目标评价方法，如经济分析法、专家咨询法、加权平均法、成本效益法、价值分析法、模糊评价法、层次分析法等，对产品的绿色属性实施评价，最终得到各产品的“绿色属性”。另一类是基于生命周期评价（Life Cycle Analysis，简记为LCA）方法进行评价。生命周期评价是一种评价产品、工艺或活动从原材料采集到产品生产、运输、销售、使用、回收再利用、维护和最终处置整个生命周期各阶段有关的环境负荷的过程。它首先辨识和量化整个生命周期各阶段中能量和物质的消耗以及环境释放，然后评价这些消耗和释放对环境的影响，最后辨识和评价减少这些影响的机会。

（1）绿色产品综合评价方法

1）成本效益法

成本效益法是把不同技术方案的成本和效益进行比较分析的方法，成本可以反映主要费用，而效益则反映了经济和社会效果。一旦有可能找到成本（或效益）与方案特征参数之间的关系时，就可以建立成本（效益）模型，据此选择效益成本比率最大的方案。

2）价值工程评价法

价值工程方法（价值分析法或功能成本分析法）的实质就是在于正确处理产品功能和成本的相互关系，以最大限度地提高产品价值。价值工程方法的基本原理，可用以下表达式来表示：

V=F/C

式中

V——价值

F——功能

C——成本

根据这个基本表达式，价值与功能成正比，与成本成反比，即产品的功能好成本低，则价值大。因此，要提高一个产品的价值，必须从改善功能与降低成本两方面入手。

3）加权评分法

这种方法主要是考虑评价因素（或指标）在评价中所处的地位或所起的作用不尽相同，给每个评价因素确定一个权重来体现这种差别。

4）层次分析法（AHP）

层次分析法本质上是一种决策思维方式，体现了人们决策思维的基本特征：分解、判断、综合。AHP法的基本思想是先按问题要求建立一个描述系统功能或特征的内部独立的递阶层次结构，通过两两比较因素（或目标、准则、方案）的相对重要性，构造上层某要素对下层相关元素的判断矩阵，以给出相关元素对某要素的相对重要序列。AHP的核心问题是排序问题，包括递阶层次结构原理、标度原理和排序原理。

5）模糊评价法

模糊评价法是应用模糊集合理论对系统进行综合评价的一种方法，在工程评价中得到了广泛应用，其评价对象可以是方案、产品或是各类人员（如管理人员、技术人员、生产工人等）。模糊评价法是对受多个因素影响的事物做出全面评价的一种有效的综合评价方法。它突破了精确数学的逻辑和语言，强调了影响事物因素中的模糊性，较为深刻地刻划了事物的客观属性。目前绿色产品评价过程多数是基于层次分析方法（AHP）建立一个包括产品基本属性指标、环境属性指标、资源属性指标、能源属性指标和经济性指标的评价指标体系，利用层次分析方法计算各指标的相对权重，再利用模糊综合评判方法、TOPSIS等多目标评价方法，计算出各产品的绿色属性，这样得到一个数值来表示绿色属性，具有明显的单一性，不能够全面反映绿色产品的真实的属性。

6）TOPSIS方法

TOPSIS（Techniques for Order Preference by Similarity to Ideal Solution）方法根据理想点原理，寻求离理想点最近的方案为最佳方案，从而减少因评价者的不同或其偏好的变化而引起的评价结果的差异。所谓理想点原理，就是先确定一个理想点，然后在问题解的约束空间上寻找一个与理想点距离最小的点，则该点对应的方案即为最佳方案。TOPSIS方法需要给出决策矩阵和指标权重向量。

7）灰色评价方法

灰色系统理论认为灰色系统是广义系统或一般系统，黑色系统和白色系统是特例，因此，决策过程是灰色决策过程。灰色决策方法主要有两种途径：其一，在效果空间将已给定的点为中心的某一个区域（即灰靶）作为满意灰色目标集，只要效果点在此区域内便可认为它所对应的方案是满意的；其二，确定理想方案，通过分析待评方案与理想方案的关联度，关联度越大则方案越优。灰色决策对灰色信息和白色信息区别对待，这样有效地保证了信息的完整性和准确性。

8）可拓评价方法

宏观决策处理的对象是系统，系统与子系统之间，各个子系统之间，存在着大量的矛盾问题。可拓决策以可拓集合为数学工具，用关联函数来分析决策对象各目标间的相容性，通过物元变换化矛盾问题为相容问题。其基本思想是最大限度地满足主系统、主指标的要求，对非主系统中的矛盾问题进行物元变换，以此获得全局性的最佳决策。可拓评价方法不仅可对已有的方案进行评价和选优，还研究怎样产生更好的方案；它还可与其他决策技术相融和，并且可引入人的智慧从而将定量计算与定性分析结合起来。

2. 基于生命周期评价的绿色产品评价方法

根据毒理学与化学学会（SETAC）的定义，“生命周期评价是一种对产品、生产工艺以及活动对环境的压力进行评价的客观过程，它是通过对能量和物质利用以及由此造成的环境排放物进行辩识和量化来进行的。其目的在于评估能量和物质利用以及由此造成的环境废物排放对环境的影响，寻求改善环境影响的机会以及如何利用这种机会”。

LCA的影响评价阶段的分析采用的定性和定量评价方法，在SETAC和ISO制定的有关评价指南中无统一的方法论，据Lindeijer的研究，比较有代表性的方法有25种[52]。因此，这表现出一个局限性LCA——整个评价过程中存在着大量的主观性，常常缺乏足够的科学、技术数据支持。

实际上，LCA仅仅是一个环境管理和决策支持工具，他不能代替其他的工具，无论是理论上，还是在实际方法上都具有局限性。从理论框架上看，LCA主要考虑的是潜在的生态环境影响。LCA结果所能够提供的信息只有一个简单的指标，掩盖了很多重要信息。从方法上看，LCA存在缺乏标准的方法等缺点。从实践上看，由于LCA需要数据量较大，而数据缺乏和方法混乱，使得目前LAC缺乏透明性，离ISO14040的要求尚有较大的差距。目前，LCA研究发展趋势是将科学的问题简化、清单数据库的标准化、重点从清单分析转向影响评价。在2001年，为了解决得到生命周期分析所需数据的困难，日本早稻田大学Katsuya Nagata和Masahito Aizawa [21]建立基于生态效率的环境效率潜力评价框架模型（Environmental Efficiency PotentialAssessment，E2-PA）。Jahau Lewis Chen和Chih-wei Liau [22]提出了一种基于神经网络的简单生命周期评介方法，在产品概念的设计阶段，为了降低对环境影响的生命周期评价数据，设计者可以使用该方法预测新产品，收集现存的生命周期评价数据作为神经网络的输入训练数据，选择一个反向传播型神经网络模型作为这种新方法的模型，经过训练后的模型，可以预测在概念设计过程中改善绿色产品的制造所需的近似生命周期评价数据，并通过实例分析，说明了该方法的优势。