基于ISM-ANP的绿色包装灰色评价模型研究_施琦.pdf

第 44 卷 第 8 期 包 装 工 程 2023 年 4 月 PACKAGING ENGINEERING 201 收稿日期：20221114 基金项目：湖北省教育厅哲学社会科学研究项目（20Q045）；湖北文化创意产业化设计研究中心项目（HBCY907）；湖北工业大学教学研究项目（2020065）作者简介：施琦（1982），男，硕士，讲师，主要研究方向为可持续设计、设计管理、跨境电商设计。基于 ISM-ANP 的绿色包装灰色评价模型研究 施琦，阮榕（湖北工业大学，武汉 430068）摘要：目的目的 对绿色包装设计方案进行多维度综合评价，提供具体的包装优化依据，解决过度包装、废弃包装带来的环境问题。方法方法 首先建立涵盖环境、产品性能、创新性、经济性、用户体验感五大属性的评价指标体系，以 ISM 分析指标之间的内在关联情况并利用 ANP 确定权重值；其次通过灰色模糊评价对包装等级进行划分；最后以综合评价方法求得包装的绿色度评分。结果结果 将指标权重值与传统 AHP方法得出的结果进行比较，发现本研究模型更科学合理。以一项小麦壳制保鲜包装设计为例，运用该综合评价模型进行运算后得出该方案评价值为 5.043，再根据指标的得分数据有针对性地提出包装优化方向。结论结论 研究模型适用于各类绿色包装设计方案的筛选与优化，有助于包装设计与生产相关人员进行决策，引导我国包装行业更好地向绿色模式转变。关键词：绿色包装；解释结构模型（ISM）；网络分析法（ANP）；灰色模糊评价法；评价模型 中图分类号：TB482 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)08-0201-07 DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.08.021 Research on grey evaluation model of green packaging based on ISM-ANP SHI Qi,RUAN Rong(Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China)ABSTRACT:Carry out multi-dimensional comprehensive evaluation of green packaging,provide specific and systematic packaging optimization basis,and solve environmental problems caused by excessive packaging and discarded packaging.First,establish an evaluation index system covering five attributes of environment,properties of products,innovativeness,economic cost,and user experience,and use ISM to analyze the internal relationship between the indicators and use ANP to determine the weight value,and then divide the packaging grades through gray fuzzy evaluation.Finally,a comprehen-sive evaluation method is used to obtain the greenness score of the packaging.Comparing the index weight value with the results obtained by the traditional AHP method,it is found that the model of this study is more scientific and reasonable.Taking a wheat husk fresh-keeping packaging design as an example,using the comprehensive evaluation model,the evaluation value of the scheme is obtained as 5.043,and then the packaging optimization direction is proposed according to the score data of the indicators.This research model is suitable for the screening and optimization of various green packaging design schemes,which is helpful for packaging design and production personnel to make scientific decisions,and guides the packaging industry in my country to better transform to a green model.KEY WORDS:Green packaging;Interpretative Structural Modeling Method(ISM);Analytic Network Process(ANP);Grey Fuzzy Comprehensive Evaluation;Evaluation model 我国包装行业面临“两山理念”1的发展需求，以及国际边缘冲突2导致原料成本提升的外部挑战，为了顺应国内生态文明思想，应对国际形势的不确定性，需要健全一套更加合理的绿色包装设计模式。绿202 包 装 工 程 2023 年 4 月 色包装评价是推动包装行业向绿色模式转变的有效技术杠杆，建立科学合理、可操作的绿色包装评价体系是社会发展的迫切需求。3 绿色包装设计一般遵从“5R+1D”的设计原则4，由于涉及的决策因素繁多，对绿色包装进行评价时通常需要多名决策者对多项评价指标进行打分排序，属于多属性群体决策问题5。国外对包装绿色性的评价研究主要基于生命周期理论6-9，且大部分研究集中在包装材料的环保性方面8-9。在国内研究中，层次分析法是有效的多属性群体决策方法之一，广泛应用于绿色包装评价中，学者们常引入模糊数学将定性评价转化为定量评价，如杨洁等10在层次分析法中引入模糊矩阵和隶属函数，得到集合多个评价指标的综合评价值，再应用于分析当前包装行业的绿色度；徐丽11等也是利用模糊层次分析法对绿色快递包装的综合效益进行评价。在此基础上，更有学者集成多种数理方法构建评价模型，如付自由等12根据每层指标特点确定权重，一级指标采用层次分析法，二级指标采用专家权重系数和熵权法相结合的方法，进一步提高了评价结果的科学性；李娜13等对塑料包装进行绿色度评价，首先运用层次分析法确定各项指标的主观权重值，再通过信息熵确定客观权重值，最后利用和积法计算指标的综合权重。分析相关文献发现，在绿色包装评价这类无法避免主观影响的研究中，学者们尽量做到数据来源权威真实、数据分析过程科学客观，即通过数据分析方法深入挖掘主观评价的内涵与规律，以此减少评价过程中产生的误差。这类研究选取的指标多数从环境需求、社会需求、基本功能需求出发，较少地考虑与包装使用联系最紧密的用户对绿色包装的认知与接受度。另外，受数据缺失与部分指标难以量化问题的限制，绿色产品综合评价研究多以层次分析法为主要研究方法，经常忽略了各指标之间的影响关系。基于以上分析，加入对用户感官体验与情感体验的考量，集合解释结构模型（ISM）、网络分析法（ANP）、灰色模糊评价法三种方法对绿色包装设计方案进行综合评价。理由如下：首先考虑到解释结构模型（ISM）的特点是将复杂无序的思想转化为直观且具有良好结构关系的模型14，有助于弥补在直接的人为判断中无法识别指标之间间接影响关系的不足，因此利用 ISM 模型厘清指标间的深层次关系，并将分析结果作为网络层次分析模型的结构输入。而网络层次分析法可以弥补层次分析法中忽略指标间关联关系的问题，由 ISM-ANP 模型可以求得量化误差更小的指标权重值。其次，考虑到影响绿色度分析的指标因素具有模糊性、主观评价难以量化的特点，符合灰色模糊评价对象的特点，因此利用灰色模糊评价法对绿色包装进行分类评级。最后，由于灰色评价法难以科学地量化各个评价指标的重要性程度15，以ISM-ANP 模型得出的权重值对指标进行赋权，综合得到的评价结果更合理、误差更小。1 绿色包装综合评价模型构建 1.1 建立评价指标体系 依照指标选取的目的性、客观性、全面性、可行性等原则，参考文献16-18选取环境友好性、产品基本性能、创新性、经济性这 4 个方面的指标，同时加入对用户体验感方面的考量，再由 GB/T 374222019绿色包装评价方法与准则中对资源属性、能源属性、环境属性、产品属性等指标的具体要求确定赋权类型，搭建绿色包装评价指标体系，见表 1。指标体系包含三个层级，目标层为绿色包装评价 R，准则层包括环境友好性指标 R1、基本性能指标 R2、创新性指标 R3、用户体验感指标 R4、经济性指标 R5，因素层共有 14 个指标。表 1 评价指标体系 Tab.1 Evaluation Index System 目标层 准则层因素层 估算方法 材料利用率 R11 客观赋权-效益型指标生产污染排放 R12 客观赋权-成本型指标清洁能源比例 R13 客观赋权-效益型指标环境友好性指标 R1回收再生利用率 R14 客观赋权-效益型指标便于储存运输 R21 主观赋权 基本性能指标R2 安全性 R22 主观赋权 功能创新性 R31 主观赋权 技术创新性 R32 主观赋权 材料创新性 R33 主观赋权 创新性指标 R3结构创新性 R34 主观赋权 感官体验 R41 主观赋权 用户体验感指标 R4情感体验 R42 主观赋权 生产成本 R51 客观赋权-成本型指标绿色包装评价R 经济性指标 R5回收处理成本 R52 客观赋权-成本型指标 其中主观赋权指标依靠主观评价，客观赋权指标分为成本型与效益型两类，参考行业基本标准进行客观估算。1.2 基于 ISM-ANP 的指标因素权重计算 1.2.1 利用 ISM 分析指标关系 第一步，运用 ISM 对确立的绿色包装设计评价指标体系进行分析，探究不同指标之间存在的深层次结构。构建n阶关系矩阵，基于表 1 内容在矩阵的行、列分别列出 14 个指标因素，若某一“行元素”对某一“列元素”有直接影响，对应矩阵元素的值为“1”；若不存在直接影响，对应的矩阵元素值为“0”。基于指标间的直接关系0A，运用 MATLAB 计算可以得到第 44 卷 第 8 期 施琦，等：基于 ISM-ANP 的绿色包装灰色评价模型研究 203 表示评价体系中各指标相互关系的可达矩阵 A，表示如下：1111010100111101110101001111011101010011110001000000000100001000001100000001000011000000001000110001110101001111011101011011111111010101111100000000001100000000000011000111010100111100010000000001A 第二步，划分层级，得到指标间的层次关系示意图。根据可达矩阵确定可达集()iA S、先行集()iQ S、共同集()iT S，对结果进行层级划分，最终获得层次关系示意图，见图 1。根据分析结果得出，第一层影响因素包含回收再利用率14R、是否便于储存运输21R、安全性22R等 6个指标，是影响绿色包装评价的直接因