機電產品生命周期評價數據收集

江志蘭

摘要：指出了數據收集工作是進行產品全生命周期量化評價的基礎，結合機電產品的特點，在明確其數據收集范圍與對象的基礎上，分析了產品生命周期各階段數據收集內容與獲取方法，以期為機電類產品生命周期評價數據收集工作提供參考。

關鍵詞：機電產品；LCA；數據收集

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）06-0202-03

1 引言

生命周期評價（Life Cycle Assessment，LCA）是對產品整個生命周期的所有環境影響進行科學、全面的評估，以此來客觀地評價和有效地改善產品的環境性能，它是面向產品生命全過程實施環境管理的有力工具，也是推行清潔生產、生態設計、綠色制造及制定相關環保政策的理論基礎。一個完整的LCA一般包括目標界定、清單分析、影響分析和結果解釋4個步驟，其中清單分析中的數據收集是LCA定量化的開始，也是整個評價步驟中工作量最大的一步。對于結構復雜、零部件眾多、使用壽命較長、回收率較高的機電產品而言，數據收集工作更為耗時費力，同時也比較缺乏專門針對該類產品LCA數據獲取方面的分析指導。本文在闡述了機電產品全生命周期評價數據收集范圍和對象的基礎上，分析討論了產品生命周期生產、銷售運輸、使用、廢棄回收各階段的數據收集內容與方法。

2 數據收集范圍和對象

一個完整的生命周期清單分析應涵蓋所有與系統相關的輸入與輸出，以達到量化評價的目的，故其數據收集的范圍與對象也需針對產品的全生命周期，機電產品生命周期評價數據收集范圍與對象見圖1。數據收集范圍包括產品全生命周期系統邊界內從最初的能源與基礎原材料生產到產品廢棄回收的所有過程。調查對象涉及產品生產商、上游供應商在內的生產制造商、銷售商與用戶以及回收商。根據數據收集范圍與對象，需階段性的進行數據收集。

3 數據收集內容與方法

3.1 生產階段

3.1.1 企業現場生產

企業現場生產數據收集內容包括廠內自制部件生產與整機裝配過程中的物耗、能耗、輔料消耗和環境排放數據，與產品生產過程輸入輸出不直接相關的如建筑設施、生產設備的制造維修、員工生活等可排除。

能耗數據獲取方法主要有：企業生產統計報表、能源統計報表、采購記錄、物業賬單、儀表讀取、工程模型、化學計量、物料守恒等。對于機電產品而言產品物料表BOM（Bill of materials）是不可或缺的數據來源，BOM表是一種將產品形態結構化表示的信息表，涉及與LCA信息相關的物料項屬性，如產品零部件名稱、規格型號、數量、材料、是否為外購零件等信息以及物料項之間的相關關系，它還是計算機可以識別的信息表，因此在LCA評價軟件上實現對其直接讀取能大大的簡化手動錄入物料數據的工作。排放數據可參照現場統計監控、環境監測報告、清潔生產審計報告等，對欠缺和存疑的數據進行現場測量以保證較高的準確性。在盡量確保數據來源、統計口徑、處理規則的一致性的情況下，將所收集的數據計算成單位產品的輸入輸出數據。

此外企業生產現場數據收集時需要考慮以下因素：

（1）產品合格率產品生產線收集的數據包括了不合格產品生產的消耗與排放，需根據合格率修正成單位合格產品對應的消耗排放數據；

（2）共線生產廠內一條產品組裝線上可能存在不同型號產品共線組裝的情況。若組裝線只有電力消耗則無需分配，因為每個產品經過每個組裝工序的時間相同故耗電相同；若還涉及其他原輔料投入，則需單獨調查所評價產品的實際消耗；

（3）多工序生產車間因有自制件生產，可能涉及較多的工序，往往各工序對應各類生產工藝。在數據可得的情況下，應按照產品的生產工序或不同工藝進行數據收集，便于以后做工藝改進分析；

（4）廠內回收利用機電產品生產過程中諸如冷卻水與部分邊角預料會在廠內循環利用，需詳細記錄，并考慮是否需要根據循環次數分攤比例。

3.1.2 外購物料生產

由于機電產品涉及較多的外協外購零部件與原輔料，其重要部件與原料生產過程的能耗與排放不能被忽略，需要供應商協助完成調查。但由于供應鏈上有諸多不同層級的供應商，調查難度較大，因此根據外購物料重量為判斷依據，對占產品比重較大的物料進行調查。因供應商分散在各地，對于外購物料生產的數據的獲取方法不能都深入供應商企業進行現場調查，一般使用郵件、電話、數據調查表等調查方式，效率較低易出錯，隨著LCA研究的不斷深入與商業化發展，LCA軟件開發商已經開始簡化供應商數據調查，如德國Think step團隊已發布了在線的供應鏈數據收集工具，國內億科環境有限公司已將整個LCA工作互聯網化，實現了在線的生命周期評價，這些進步無疑使得數據收集工作更加高效。

3.1.3 能源與基礎原材料生產

能源與基礎原材料生產數據一般直接從LCA數據庫中獲取，極大降低了數據收集的工作量。國內外常見的LCA數據庫見表1，這些數據庫往往集成在LCA軟件中，方便用戶直接選擇與計算。在數據庫中選取數據集時需選取與調查對象的實際時間、空間、技術代表性相符的背景數據，且保證選取的背景數據應覆蓋從資源開采到該能源或原材料產品出廠為止。

3.2 銷售運輸階段

產品銷售運輸階段是從產品出廠到用戶的運輸過程，數據收集內容包括：運輸毛重、運輸距離、運輸工具類型、載重及燃油類型、運輸目的地及其份額。若多個目的地，根據公式（1）求出平均距離。運輸數據主要來源于產品銷售部門、合作物流公司。在產品在銷售過程中，其用戶到附近賣場與用戶到回收集散點的距離往往難以統計，可忽略。（1）

式中S_ave表示平均運輸距離，S_i表示產品第i個目的地的運輸距離，Q_i表示第i個目的地的運輸份額。以上內容也同樣適用于原材料、物料運輸與廢棄回收運輸。

3.3 使用階段

機電產品在使用階段的數據收集內容主要包括使用壽命，為滿足使用功能所消耗的如電力、柴油、汽油等能源，在維護維修過程中零部件、元器件更換，如潤滑油、制冷劑等輔料的添加和相應的排放數據等。對于類似于數控機床等機械設備，其工作階段的能耗調查取決于目標產品的研究目的，若要知曉設備的能耗改進方案等，則需調查使用階段能耗，若評價結果應用范圍僅限于生產設備的企業，則無需將使用階段電耗計算在內，因為其能耗影響歸于該設備上產出的產品。

使用階段的數據較少直接從用戶獲取數據，由于該類數據屬于產品特征數據，可以參考產品設計資料，行業統計、長期的用戶反饋等。需注意某些機電產品在不同時間段的工作情況差別較大，典型的如空調、冰箱等產品，不同季節壓縮機工作時長不一導致耗能不同，故應分情況收集數據。另外在使用過程中一些產品還會產生如電磁輻射、噪聲等影響，在數據可得或可統計的情況下建議一并收集。

3.4 廢棄回收階段

機電產品是回收率較高的產品，回收后一般會對其拆解，部分零部件還可以再利用或再制造，也有很大一部分會經過破碎及后續多重工藝變成再生銅、再生鋁、再生塑料等。另外對于沒有利用價值的部分以焚燒、填滿等形式處理。

數據收集內容包括：產品回收率、拆解過程的消耗與排放數據、再利用再生過程的投入排放、待處置廢棄物處置方式及處置比例。產品回收率可根據行業統計或者相似產品的回收率代替，但研究者在對該類產品進行生命周期評價時通常假設評價對象是100%被回收。數據獲取的主要方式是對典型回收商企業的回收拆解及再生現場做調查，可以參照回收企業的生產統計、能耗統計、監測報告等資料。

4 結語

本文論述了機電產品生命周期各階段的數據收集內容與獲取方法，對該類產品LCA數據收集工作有一定參考價值。隨著國內外LCA的不斷發展，數據收集乃至整個LCA工作正逐步轉移到在線的系統軟件中，如何實現全面的在線數據收集與評價將成為新的研究熱點。