化工产品生命周期设计多属性决策支持方法的研究

随着化学工程研究的不断深入，过程工程研究方向逐渐向产品工程方向拓展。同时可持续发展要求是21 世纪的突出主题, 这将促使工业企业由单纯追求利润最大化, 转向经济节约、 环境友好和产品质量兼顾的多目标追求。鉴于这三个目标的内在相互影响，致使所形成的多目标规划很难求解，本项目针对化工产品工程的特征，研究多属性决策方法来解决这一难题。首先采用生命周期评价分析产品环境性能，运用生命周期成本分析对传统的产品成本研究进行拓展，采用质量功能展开理论对产品的质量性能进行研究，然后寻找三个不同属性因素之间的联系，建立多属性规划模型，利用层次分析法进行求解，并结合具体化工产品实践，开发有效的多属性决策方法，以此探索化工产品生命周期集成设计的理论和方法，从而指导具体的化工产品设计。

本项目以化工产品为主要研究对象，从绿色产品的生命周期环境性能评价与产品的经济性能评价相结合的角度切入，较为深入的研究了化工产品全生命周期环境经济性能集成评价的理论与方法。. 首先对当前产品生命周期评价方法的现状进行分析，在综合国内外研究的基础上，结合生命周期评价的理论框架，对生命周期环境影响评价进一步完善。对目前引起人类重视的八种环境影响类别：温室效应（GWP）、臭氧层消耗（ODP）、光化学烟雾（POCP）、酸雨（AP）、人体毒性（HTP）、富营养化（EP）、生态毒性（ETP）、资源消耗（RDP）进行深入分析。建立了化工产品生命周期环境性能指标评价模型。有效地解决化工产品设计环境影响评估问题。针对产品生命周期评价中对经济性能的考虑不足之处，从研究传统的产品技术经济入手，结合生命周期成本分析的理念并进行拓展，把化工产品生命周期成本分为上游成本和下游成本，对各个阶段成本的关系进行分析，建立了化工产品生命周期经济性能评价模型。. 对化工产品生命周期系统来说，无论是分析其环境性能的生命周期评价方法还是分析经济性能的生命周期成本分析，清单分析中的数据集成和共享是非常重要的。但是由于整个生命周期过程中数据结构复杂，一直是制约着对于产品生命周期系统分析的瓶颈所在，在STEP和XML基础上，提出了信息集成理论框架。. 经济和环境两种性能是化工产品生命周期设计中的两个相互制约的设计准则。项目分析了多准则决策的特征，采用层次分析法的思想，建立了组合的二阶层次结构模型。以生命周期评价和生命周期成本分析的量化结果为依据，确立层次模型中的标度，从而把定量分析和定性分析有机地结合起来。在确定一阶准则的权重时，引入相对优先度和动态变权概念，系统地分析了产品生命周期的经济和环境的性能制约关系，对生命周期评价和生命周期成本分析两种工具进行集成，提出化工产品生命周期环境影响和经济性能综合评价的决策理论和方法。这样避免了多目标求解的难题的同时也为决策者提供了正确的选择。. 以有机溶剂N-甲基氧化吗啉（NMMO）和离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]Cl) 溶解纤维素为案例，对不同产品方案的环境影响和经济性能进行综合评估，为实际生产做出合理决策提供了理论依据。