基于LCA的產品生命周期數據庫系統設計

時君麗+王煜鈞++劉殿偉+代寶超+王時+李志佳+劉利勛

摘要： 本文以LCA基本理論為指導，以Visual C#和SQL 2008為工具，開發了產品生命周期數據庫系統，根據產品數據清單將環境影響類型分為全球變暖、臭氧耗竭、酸化、富營養化和光化學煙霧，本系統可以實現對產品生命周期資源、能源數據的輸入，和環境影響類別數據的輸出與分析。數據庫及管理系統采用網頁的形式，可視化程度高，操作方便，簡單易懂，數據管理系統將為后繼的基礎數據庫和中國LCA評價軟件的開發積累有益的經驗。

Abstract： Based on the basic theory of LCA， this paper uses Visual C# and SQL 2008 to develop the product life cycle database system. According to the product data sheet， the environmental impacts are divided into global warming， ozone depletion， acidification， eutrophication and photochemical smog. This system can import the data of the product life cycle resource and energy and analyze and export the data of the environmental impact. Database and management system use the form of web pages. The visualization degree is high and it is easy to operate and understand. The data management system will accumulate useful experience for the development of the basic database and the LCA evaluation software.

關鍵詞： 生命周期評價；數據庫系統；環境影響

Key words： life cycle assessment；database system；environmental effect

中圖分類號：0TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）07-0072-03

0 引言

生命周期評價（Life Cycle Assessment，簡稱LCA）是一種經過IS0國際組織認可的環境管理工具。由于一些客觀因素的存在，目前發展中國家對環境問題的認識并不全面，支持LCA研究的數據庫并不多，研究水平與發達國家仍有一定的差距。本文參照四川大學開發的CLCD數據庫[1]，及其他優秀LCA數據庫的設計經驗[2-6]，以我國LCA數據為基礎，以軟件工程和面向對象的思想方法為指導，吸收借鑒國內外同類軟件的設計經驗，設計了LCA數據管理系統的結構。

1 基于LCA的評價方法

本文根據LCA基于過程的清單數據分析方法，將環境影響類型分為全球變暖、臭氧耗竭、酸化、富營養化和光化學煙霧。影響評價通過特征化、歸一化和加權處理，最后歸一化合并成單一指數。環境數據清單分析及影響評價步驟如下：

第一步，清單數據特征化，產品環境影響潛值是指整個產品系統中所有環境排放影響的總和，用Sk表示環境影響潛值，計算方法見公式（1）：

Sk=∑Qi×EP（i）（1）

其中，Sk—第k種環境指標特征化結果；Qi—每功能單位排放i物質的清單分析量；EP（i）—i物質的環境影響當量因子。

第二步，數據標準化，基于選定當量年的標準量化處理環境影響潛值，式（2）為數據標準化方法：

Nk=Sk/Rk（2）

其中，Nk—第k種環境指標標準化結果；Rk—第k種環境指標標準化當量值。

第三步，環境影響指標權重，最終環境指標的計算方法見公式（3）：

EI=∑VkNk（3）

其中，Vk—第k種環境指標權重；EI—產品生命周期總環境指標。

2 LCA數據庫系統功能結構的組成

根據上述分析，LCA數據庫系統采用Visual C#作為前端開發工具，基于圖1所示的框架結構和后臺數據庫SQL Server進行數據庫開發。數據庫管理系統功能如圖2所示，其主要有“環境影響評價”和“基于過程的LCA”兩大模塊，可以實現LCA數據的存儲、分析、統計、評價、查詢、更新、分析圖等功能。

3 LCA數據庫系統的實現

LCA系統登錄以后可完成基礎數據查詢和修改，如圖3所示，也可進行環境影響類型數據的查詢和修改，如圖4所示。

以“ZQ型減速器”產品為案例進行LCA數據庫系統的實現過程的說明，“ZQ減速器”廣泛用于起重、礦山、通用化工、紡織、輕工等行業?；緟等缦滤劲僦亓夸?50kg，鑄鐵300kg；②高速軸的轉速不大于1500轉/分；③工作環境溫度為-40℃～+40℃；④傳動比：48.57。

在主界面輸入產品名稱“減速器”并輸入各階段所需原材料及能源消耗，如圖5，可實現各階段環境排放的計算，并可以進行影響類型的分類、整理，如圖6所示。

系統針對產品環境影響類別，如全球變暖、酸化、富營養化等類型實現所占比例的計算，并形成餅形圖，如圖7所示。系統還可針對分析圖給出評價意見，為決策者提供輔助支持，如圖8所示。

4 結束語

本文采用Visual C#作為前端開發工具，以SQL Server作為后臺數據庫開發了基于過程LCA的數據管理系統，并以減速器產品為例進行生命周期的評價，對不同生命周期的環境影響類型進行分析，為方案決策者提供環境方面的評價依據。

參考文獻：

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