2.3 相關理論與評價方法

1.相關理論

（1）可持續發展理論

20世紀以來，制造業伴隨著科學技術的突飛猛進，在給人類帶來豐富物質財富的同時，其對自然資源的大量消耗和嚴重環境污染問題日益引起全人類的關注：森林資源大幅度減少、水資源嚴重不足、礦產資源枯竭、能源短缺；與此同時溫室效應、臭氧層空洞、酸雨、大氣污染、水源污染、水土流失、土地沙漠化、海洋污染、物種滅絕等現象以及由環境污染導致的傳染病日益增多，不僅對人類健康構成嚴重的威脅，更是制約了人類的生存和發展。

為了應對上述危機，世界各國紛紛展開行動。1968年4月，全世界30多位科學家聚焦意大利首都羅馬，專題座談研討了人類未來的環境問題。1972年6月5日，聯合國在瑞典斯德哥爾摩舉行了第一屆世界性的環境會議，大會通過了《人類環境宣言》、《人類環境行動計劃》，成立了聯合國環境規劃署（UNEP），就保護生態平衡、各種資源等環境問題達成共識。1987年聯合國環境與發展委員會發表了《我們共同的未來》宣言，正式提出建議：人類的生活和生產方式應該調整為對環境更為友善和無害的方式，控制環境污染不只放在污染產生之后，而應該放在生活方式和生產過程之中。1992年，聯合國在巴西里約熱內盧召開“環境與發展大會”，通過了《里約宣言》和《21世紀議程》等文件，確定了可持續發展作為國際社會未來長期共同發展戰略，標志著全世界謀求可持續發展，追求人與自然的和諧的共同目標。

可持續發展的基本思想如下。

1）它首先在于發展，即強調把發展問題放在優先考慮的地位。

2）它必須以保護環境為重要內容，以實現資源、環境的承載能力與社會經濟發展相協調為目的。這也就是說，它是自然—經濟—社會復合系統的持續、穩定、健康發展。可持續發展戰略的確立促進了綠色產品的發展。綠色產品把可持續發展思想融入到產品設計及生產過程中，將生態環境與經濟發展聯結為一個互為因果的有機整體。

1992年我國率先制定了《中國環境與發展十大對策》，1994年又發表了《中國21世紀議程》，提出“實行可持續發展戰略是我國的一項基本國策”，“環境保護將作為我國21世紀可持續發展的核心內容之一”。1996年我國在《關于國民經濟和社會發展“九五”計劃和2010年遠景目標綱要》中，進一步明確“到2010年，基本改變生態環境惡化的狀況，城鄉環境有比較明顯的改善”。2002年黨的十六大又鄭重提出我國走新型工業化道路的重大戰略方針，即“堅持以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化，走出一條科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染少、人力資源優勢得到充分發揮的新型工業化路子”；我國從20世紀90年代起引入了關于循環經濟的思想。此后對于循環經濟的理論研究和實踐不斷深入。2003年將循環經濟納入科學發展觀，確立物質減量化的發展戰略；2004年提出從不同的空間規模：城市、區域、國家層面大力發展循環經濟；2005年溫家寶總理在《政府工作報告》中明確提出，中國要大力發展循環經濟；2007年黨的十七大報告指出：“必須把建設資源節約型、環境友好型社會放在工業化、現代化發展戰略的突出位置，落實到每個單位、每個家庭。”

（2）綠色產品與綠色制造

1977年，前聯邦德國首先實施藍天計劃，引導消費者購買對環境不利影響較小的產品，鼓勵開發對環境有益的產品；1978年又實施綠色產品制度，由國家權威部門審查評定綠色產品，并貼上綠色標志，以供消費者選擇。從此以后，許多工業發達國家為保護環境，在國際貿易中逐步推行“綠色標志”。凡標有“綠色標志”的產品，表明該產品從生產到使用，直至最后消費回收均符合環境保護要求。只有產品取得某國的綠色標志或稱為環境標志后，方能進入該國市場，否則禁止其入境。

我國已于1994年5月成立了中國環境標志產品認證委員會，1997年4月1日起實施等同于ISOl4000系列國際標準的國家標準GB/T24000環境管理體系及環境審核系列標準。這表明我國政府已明確確定實施可持續發展戰略，注重對固體廢棄物及其他廢棄物進行綜合利用。

綠色產品的產生依靠綠色技術，綠色技術的核心內容是綠色設計與綠色制造。綠色設計與綠色制造已成為最近幾年先進制造技術領域的研究熱點之一，特別是在美國、西歐、日本等一些發達國家，對其研究更是十分活躍。在美國，從一些國家重點實驗室到國家研究中心，正在開展大量的研究工作。1996年美國制造工程師學會（SME）發表關于綠色制造的藍皮書《Green Manufacturing》[11]，系統地提出了綠色設計和綠色制造的概念、內涵和主要內容。然后，SME又在國際互聯網上發表了“綠色制造的發展趨勢”的網上主題報告。此外，許多企業也進行了大量研究，如1996年美國SME學會關于綠色制造研究的圓桌會議的大多數骨干是來自企業界的負責人或代表。美國AT&T公司還在企業技術學報上發表了不少關于綠色制造的研究論文[12]。美國國家科學基金會也對綠色制造中的相關問題的研究給予了高度重視和支持，如美國國家科學基金會1999年資助課題報告會（NSF Design&Manufacturing Grantees Conference）所報告的與綠色制造相關的研究課題就有十余項。在加拿大Windsor大學建立了環境意識設計和制造實驗室（ECDM Lab）和基于WWW的網上信息庫，發行了International Journal of Environmentally Conscious Designand Manufacturing雜志。對環境意識制造中的環境性設計、生命周期分析（LifeCycle Analysis，LCA）[13]等問題進行了深入的研究。ECDM Lab 1995年開發了一套有關環境性設計的設計軟件EDIT（Environmental Design IndustrialTemplate）[14]。在歐洲，近幾年國際生產工學會CIRP每年均有不少論文對環境意識制造多生命周期工程等與綠色制造本質一致的問題進行了研究[15]。英國CfSD（The Centre for Sustainable Design）對生態設計、可持續性產品設計等進行了集中研究，并開展了有關的教育工作，發行了The Journal ofSustainable Product Design雜志[16]。德國水溶油漆自1981年開始被授于環境標志（綠色標志），現已有60種類型3500個產品授予環境標志，法國、瑞士、芬蘭和澳大利亞等國于1991年對產品實施環境標志[17]。我國[16]近年來在綠色制造及相關問題方面也進行了大量的研究。國家自然科學基金和國家863/CIMS主題均支持了一定數量的綠色制造方面的研究課題，已取得了不少研究成果。國家863/CIMS主題還在中國現代集成制造吉林大學博士學位論文系統網絡（CIMS Net）開辟了綠色制造專題，對國內外綠色制造研究情況進行了綜合介紹（http://www.cims.edu.cn）。清華大學、上海交通大學、合肥工業大學、機械科學研究院聯合研究了機電產品綠色設計理論與方法[18]，結合汽車和制冷設備等典型的機電產品，從系統觀點出發，對產品全生命周期綠色設計理論和方法及其工具進行研究，提出了綠色產品綜合評價體系，總結了綠色設計的理論體系。清華大學與大型外資企業至卓飛高線路板（深圳）有限公司聯合成立清華至卓綠色制造研發中心[19]。重慶大學制造工程研究所[20]從事與面向綠色制造工藝方面直接相關的機械加工能量特性、制造系統物能資源節約等方面的研究，在國家863/CIMS于1999年資助下，在課題“綠色制造工藝規劃方法及實用技術研究”中，對鑄造、壓力加工、焊接、切削加工、特種加工、熱處理、覆蓋層、裝配與包裝九個工藝大類中的若干典型工藝的資源環境特性進行了研究，并初步建立了綠色制造工藝數據庫與知識庫的原型系統；還對面向綠色制造的工藝規劃中的部分關鍵技術進行了初步的研究。其他一些高等院校，如武漢理工大學、華中理工大學、浙江大學、北京航空航天大學、西安交通大學、吉林大學等高等院校，在國家科委、國家自然科學基金會及有關部門的支持下，對綠色制造技術進行了廣泛地研究。目前，國內已形成了一支從事綠色制造技術研究的專業隊伍，在綠色制造的理論、綠色設計、綠色包裝、綠色營銷等方面進行了大量的基礎研究，為我國綠色制造技術發展和應用奠定了基礎。

2.評價方法

綠色產品評價方法可分為兩大類：一類是對產品的“綠色屬性”實施綜合評價，即可以采用一些多目標評價方法，如經濟分析法、專家咨詢法、加權平均法、成本效益法、價值分析法、模糊評價法、層次分析法等，對產品的綠色屬性實施評價，最終得到各產品的“綠色屬性”。另一類是基于生命周期評價（Life Cycle Analysis，簡記為LCA）方法進行評價。生命周期評價是一種評價產品、工藝或活動從原材料采集到產品生產、運輸、銷售、使用、回收再利用、維護和最終處置整個生命周期各階段有關的環境負荷的過程。它首先辨識和量化整個生命周期各階段中能量和物質的消耗以及環境釋放，然后評價這些消耗和釋放對環境的影響，最后辨識和評價減少這些影響的機會。

（1）綠色產品綜合評價方法

1）成本效益法

成本效益法是把不同技術方案的成本和效益進行比較分析的方法，成本可以反映主要費用，而效益則反映了經濟和社會效果。一旦有可能找到成本（或效益）與方案特征參數之間的關系時，就可以建立成本（效益）模型，據此選擇效益成本比率最大的方案。

2）價值工程評價法

價值工程方法（價值分析法或功能成本分析法）的實質就是在于正確處理產品功能和成本的相互關系，以最大限度地提高產品價值。價值工程方法的基本原理，可用以下表達式來表示：

V=F/C

式中

V——價值

F——功能

C——成本

根據這個基本表達式，價值與功能成正比，與成本成反比，即產品的功能好成本低，則價值大。因此，要提高一個產品的價值，必須從改善功能與降低成本兩方面入手。

3）加權評分法

這種方法主要是考慮評價因素（或指標）在評價中所處的地位或所起的作用不盡相同，給每個評價因素確定一個權重來體現這種差別。

4）層次分析法（AHP）

層次分析法本質上是一種決策思維方式，體現了人們決策思維的基本特征：分解、判斷、綜合。AHP法的基本思想是先按問題要求建立一個描述系統功能或特征的內部獨立的遞階層次結構，通過兩兩比較因素（或目標、準則、方案）的相對重要性，構造上層某要素對下層相關元素的判斷矩陣，以給出相關元素對某要素的相對重要序列。AHP的核心問題是排序問題，包括遞階層次結構原理、標度原理和排序原理。

5）模糊評價法

模糊評價法是應用模糊集合理論對系統進行綜合評價的一種方法，在工程評價中得到了廣泛應用，其評價對象可以是方案、產品或是各類人員（如管理人員、技術人員、生產工人等）。模糊評價法是對受多個因素影響的事物做出全面評價的一種有效的綜合評價方法。它突破了精確數學的邏輯和語言，強調了影響事物因素中的模糊性，較為深刻地刻劃了事物的客觀屬性。目前綠色產品評價過程多數是基于層次分析方法（AHP）建立一個包括產品基本屬性指標、環境屬性指標、資源屬性指標、能源屬性指標和經濟性指標的評價指標體系，利用層次分析方法計算各指標的相對權重，再利用模糊綜合評判方法、TOPSIS等多目標評價方法，計算出各產品的綠色屬性，這樣得到一個數值來表示綠色屬性，具有明顯的單一性，不能夠全面反映綠色產品的真實的屬性。

6）TOPSIS方法

TOPSIS（Techniques for Order Preference by Similarity to Ideal Solution）方法根據理想點原理，尋求離理想點最近的方案為最佳方案，從而減少因評價者的不同或其偏好的變化而引起的評價結果的差異。所謂理想點原理，就是先確定一個理想點，然后在問題解的約束空間上尋找一個與理想點距離最小的點，則該點對應的方案即為最佳方案。TOPSIS方法需要給出決策矩陣和指標權重向量。

7）灰色評價方法

灰色系統理論認為灰色系統是廣義系統或一般系統，黑色系統和白色系統是特例，因此，決策過程是灰色決策過程。灰色決策方法主要有兩種途徑：其一，在效果空間將已給定的點為中心的某一個區域（即灰靶）作為滿意灰色目標集，只要效果點在此區域內便可認為它所對應的方案是滿意的；其二，確定理想方案，通過分析待評方案與理想方案的關聯度，關聯度越大則方案越優。灰色決策對灰色信息和白色信息區別對待，這樣有效地保證了信息的完整性和準確性。

8）可拓評價方法

宏觀決策處理的對象是系統，系統與子系統之間，各個子系統之間，存在著大量的矛盾問題。可拓決策以可拓集合為數學工具，用關聯函數來分析決策對象各目標間的相容性，通過物元變換化矛盾問題為相容問題。其基本思想是最大限度地滿足主系統、主指標的要求，對非主系統中的矛盾問題進行物元變換，以此獲得全局性的最佳決策。可拓評價方法不僅可對已有的方案進行評價和選優，還研究怎樣產生更好的方案；它還可與其他決策技術相融和，并且可引入人的智慧從而將定量計算與定性分析結合起來。

2. 基于生命周期評價的綠色產品評價方法

根據毒理學與化學學會（SETAC）的定義，“生命周期評價是一種對產品、生產工藝以及活動對環境的壓力進行評價的客觀過程，它是通過對能量和物質利用以及由此造成的環境排放物進行辯識和量化來進行的。其目的在于評估能量和物質利用以及由此造成的環境廢物排放對環境的影響，尋求改善環境影響的機會以及如何利用這種機會”。

LCA的影響評價階段的分析采用的定性和定量評價方法，在SETAC和ISO制定的有關評價指南中無統一的方法論，據Lindeijer的研究，比較有代表性的方法有25種[52]。因此，這表現出一個局限性LCA——整個評價過程中存在著大量的主觀性，常常缺乏足夠的科學、技術數據支持。

實際上，LCA僅僅是一個環境管理和決策支持工具，他不能代替其他的工具，無論是理論上，還是在實際方法上都具有局限性。從理論框架上看，LCA主要考慮的是潛在的生態環境影響。LCA結果所能夠提供的信息只有一個簡單的指標，掩蓋了很多重要信息。從方法上看，LCA存在缺乏標準的方法等缺點。從實踐上看，由于LCA需要數據量較大，而數據缺乏和方法混亂，使得目前LAC缺乏透明性，離ISO14040的要求尚有較大的差距。目前，LCA研究發展趨勢是將科學的問題簡化、清單數據庫的標準化、重點從清單分析轉向影響評價。在2001年，為了解決得到生命周期分析所需數據的困難，日本早稻田大學Katsuya Nagata和Masahito Aizawa [21]建立基于生態效率的環境效率潛力評價框架模型（Environmental Efficiency PotentialAssessment，E2-PA）。Jahau Lewis Chen和Chih-wei Liau [22]提出了一種基于神經網絡的簡單生命周期評介方法，在產品概念的設計階段，為了降低對環境影響的生命周期評價數據，設計者可以使用該方法預測新產品，收集現存的生命周期評價數據作為神經網絡的輸入訓練數據，選擇一個反向傳播型神經網絡模型作為這種新方法的模型，經過訓練后的模型，可以預測在概念設計過程中改善綠色產品的制造所需的近似生命周期評價數據，并通過實例分析，說明了該方法的優勢。