生命周期管理研究述評

黃和平

1 江西財經大學,鄱陽湖生態經濟研究院，南昌 3300132 中國科學院生態環境研究中心,城市與區域生態國家重點實驗室，北京 100085

生命周期管理研究述評

黃和平1,2,*

1 江西財經大學,鄱陽湖生態經濟研究院，南昌 3300132 中國科學院生態環境研究中心,城市與區域生態國家重點實驗室，北京 100085

生命周期管理起源于生命周期思想，它是生命周期思想在實踐中的具體應用，是面向可持續生產和消費，對產品、工藝和服務的全生命周期環境影響進行的綜合管理，是解決復合生態系統中結構無序、效率不高和代謝冗余的有效途徑，是基于生命周期評價原則與框架的一種環境管理手段或環境管理體系。全面回顧了生命周期管理的起源與內涵，闡述了生命周期管理與生命周期評價的區別與聯系，梳理了生命周期管理與環境管理體系的關系。對生命周期管理在產品、企業、行業及城市等層次上的具體應用進行了總結與述評，并對其今后需深入研究的方向進行了展望。

生命周期管理；生命周期評價；產業生態系統；環境管理體系；產業生態學；環境影響

近四十年來，隨著中國改革開放，經濟快速發展，工業化與城市化速度大大加快。一方面，經濟發展的成果帶來了極為豐富的產品、數量眾多的企業或工廠、不斷聚集的產業、分工日趨精細的行業、功能不斷多樣化的城鎮；另一方面，由于受經濟利益的驅動，產品有益或無益的更新換代也大大加快、企業或工廠數量像潮水般涌現或衰落、產業聚集效應鮮明但不持久、新舊行業不斷更替、居民生活的便利化程度不斷提高、城市或區域的差距也不斷拉大。而伴隨這些現象帶來的是資源枯竭、生態退化、環境惡化等嚴重問題，其中產業生態系統結構無序或不完善、上下游產業鏈(網)不完整、物質代謝冗余則是產生這些問題的主要原因，其突出的表現形式就是產品或服務的生命周期縮短、廢棄物排放增多、企業各自為政、園區功能無法整合、城市發展短視等，其帶來的后果則是“高投入、高消耗、高排放、低效率”。因此，如何突破制約因素、優化產業結構、提高生態效率、促進循環經濟、加強生態系統管理，正是產業生態學相關領域研究的主要內容。

產業生態系統是一類由人、資源、環境和市場組成的社會-經濟-自然復合生態系統，也是在產業生態學指導下建立的動態系統，它涵蓋了從自然的生態系統到完全的人工生態系統[1, 2]，其組織層次包含有原材料及產品購銷、企業生產、園區運轉、城市發展等。產業生態系統的“鏈-網”結構、上下游關系及代謝過程有著與產品生命周期類似的過程，將產品生命周期評價(LCA)的原理應用于生態系統尺度上，有利于產業生態系統的結構優化、效率提高與科學管理。目前建立在生命周期評價理論與方法基礎上的生命周期管理(LCM)逐漸引起了研究機構、企業和公眾的關注[3]。這是因為生命周期管理(LCM)是生命周期思想在產業生態學及其它相關學科在實踐中的具體應用，是解決復合生態系統中結構無序、效率不高和代謝冗余的有效途徑，是產業生態系統中面向可持續生產和消費，對產品(組合)、工藝和服務的全生命周期環境影響進行的綜合管理[4]。

生命周期管理(LCM)起源于產品生命周期思想，該思想關注產品、工藝或服務整個生命周期的資源、環境、社會和經濟影響，旨在減少其生產、運輸、貯存、消費和處置等一系列過程中的資源消耗與污染排放，并提高其社會經濟與生態環境效益[5]。它將資源節約及污染預防的觀念擴展到整個生命周期，評估并減少生命周期各階段的資源環境影響及生態與社會經濟效益[6]。

1 生命周期管理的緣由

1.1 生命周期

顧名思義，生命周期管理最初借鑒于對生命周期概念的認識，生命周期(LC)則源于生物學概念，其原意表示生物從出生(嬰幼期)、成長(少年期)、興盛(青壯年期)、衰退(中老年期)及死亡(垂暮期)的整個生命歷程，簡單理解，就是一個生物個體或組織的生老病死*北京衛生信息網[引用日期2014-03- 27, http://www.bjhb.gov.cn/gzfwq/wyckjkzs/smzqbjzs/]；如今，生命周期的概念應用很廣泛，特別是在政治、經濟、環境、技術、社會等諸多領域經常出現，其基本涵義可以通俗地理解為“從搖籃到墳墓”(Cradle-to-Grave)的整個過程。如今社會經濟領域特別是環境經濟學界將其引申到產品生命周期的描述，它囊括了產品從原材料采掘、加工、制造、貯存、運輸、消費使用、直至最終處置廢棄的一系列過程，就是從自然中來回到自然中去的全過程，也就是既包括制造產品所需要的原材料的采集、加工等生產過程，也包括產品貯存、運輸等流通過程，還包括產品的使用過程以及產品報廢或處置等使廢棄物又回到自然的過程，這個過程構成了一個完整的產品的生命周期；由此衍生開來，企業、行業、園區、城市、區域、國家、甚至地球等都有從興起、成長、興旺、衰落直至死亡的歷程，都有其自身特定的生命周期，其表現的只是規模、空間及時間上的區別而已。

1.2 生命周期評價

生命周期評價(LCA)起源于20世紀60年代的能源危機，由于能源危機的出現和對社會產生的巨大沖擊，美國和英國相繼開展了能源利用的深入研究，生命周期評價的概念和思想也逐步形成。1990年國際環境毒理學與化學學會(The Society of Environmental Toxicology and Chemistry, SETAC)將其定義為：一種對產品、生產工藝及活動的環境壓力進行評價的客觀過程，它是通過對物質、能量利用以及由此造成環境排放進行識別和量化進行的，其目的在于評估能量和物質的利用以及廢物排放對環境的影響，同時尋求環境改善機會以及如何利用這種機會。1993年，SETAC在“生命周期評價綱要——實用指南”中，將其研究框架分為目標與范圍確定、清單分析、影響評價和改善評價四個部分。1997年，國際標準化組織頒布的ISO14000環境管理體系(Environmental Management System, EMS)“生命周期評價——原則與框架”正式將這四個部分納入其理論框架[7]。LCA后來在生態環境領域有著廣泛的應用，它是一種評價產品(組合)、工藝或服務從原材料采集，到產品生產、運輸、貯存、使用及最終處置等一系列過程的整個生命周期階段(從搖籃到墳墓)的資源能源消耗及生態環境影響的工具[8]，而其方法學的發展往往是由其應用領域的需求推動的[9]。通過梳理過去幾十年的文獻報道，可以發現LCA的應用對象已從單一的工業產品(組合)、工藝或服務逐步拓展到自然資源的采掘、生產工藝或技術、產業園區以及各類大小型工程項目等具有系統性質的評價對象[10-11]，涉及的領域包括上述評價對象的能源消耗、環境影響、經濟評價以及社會政策與決策情景模擬等方面[12-13]。然而針對評價對象的不斷拓展和日趨復雜化，LCA的方法體系也在不斷地改進自身缺陷，發展出新的形式或方法。根據評價對象的系統邊界及方法學原理的不同，生命周期評價方法可分為過程生命周期評價(Process-based LCA, PLCA)、投入-產出生命周期評價(Input-output LCA, I-O LCA)以及混合生命周期評價(Hybrid LCA, HLCA)。這三類LCA方法在分析和評價不同尺度的研究對象時各有利弊，在研究具體問題時往往需要通過結合使用以發揮各類方法的優勢[9]。PLCA的優勢在于其能夠針對具體的評價對象給出詳細的評價結果，而I-O LCA的優勢在于評價結果的完整性，HLCA則由于結合了過程生命周期評價的針對性與投入-產出生命周期評價邊界的完整性，不斷提高評價結果的精準性，因而它是未來 LCA方法學的重要發展方向之一[9]。

1.3 生命周期管理

如果說LCA是一種評價產品、工藝或服務從原材料采集，到產品生產、運輸、貯存、使用及最終處置等一系列過程的整個生命周期階段(從搖籃到墳墓)的資源能源消耗及生態環境影響的工具，生命周期管理(LCM)則是基于生命周期評價原則與框架的一種環境管理手段或環境管理體系(EMS)，其共同點是都將環境因子融入整個產品(組合)、工藝或服務的設計、制造、運輸、貯存、消費、處置過程中[7]，不同點則是LCM是基于LCA分析評價結果的基礎之上對生命周期各階段或環節的環境最優決策提出管理方法，它是面向可持續生產和消費，對產品(組合)、工藝或(和)服務的全生命周期環境影響進行的綜合管理[4]。目前研究最為成熟的是針對產品的生命周期管理，所謂產品生命周期管理(PLM)，就是指從人們對產品的需求開始，到產品淘汰報廢的全部生命歷程。PLM是一種先進的企業信息化思想，其目的是讓人們思考在激烈的市場競爭中，如何用最有效的方式和手段來為企業增加收入和降低成本。

2 生命周期管理的內涵

生命周期管理(LCM)目前仍處于發展的初期，對其定義或內涵尚未形成統一的認識。2001年8月27日—29日，第一屆LCM國際研討會在哥本哈根舉行，會議對LCM的定義、歷史基礎以及LCM與其它產業生態學系統方法的關系進行了討論，很多跨國公司和中小企業的代表，以及不少發展中國家相關領域的學者和官員都參與了討論[14]，但未形成統一認識。

2001年，SETAC歐洲部把LCM界定為：“一種基于生命周期觀點，包括概念、技術與規程在內的靈活的綜合性框架，它從環境、經濟、技術和社會多個方面促使產品或組織達到持續的環境改進”[15]。聯合國環境規劃署(The United Nations Environment Programme, UNEP)和SETAC于2002年啟動了生命周期行動(LCI)，對LCM進行了深入全面的研究。該行動的研究報告指出：“生命周期管理是一種產品或組織管理系統，目標是將一個組織的產品或產品組合的整個生命周期以及價值鏈所產生的環境負荷和社會經濟成本最小化”，“LCM關注產品或組織系統的持續改進，它不是一種單一的工具或方法，而是一種管理體系，這種體系從各種計劃、概念和工具中收集、構建并傳播產品或組織全生命周期的環境、經濟與社會各方面的信息”[15]。

除國際組織外，許多學者也對LCM的定義進行了探索。Brady提出LCM是生產和消費向可持續發展和生態效益轉變的必然結果，是使產品和服務全生命周期中環境負荷、風險及成本最小化的整體性方法[16]；Remmen則認為LCM是對清潔產品和清潔生產技術方法的延伸[17]；Saur提出LCM是對組織及其產品和服務持續改進的框架，該框架可以整合到研發、產品設計、戰略計劃、采購、銷售和管理等各個領域，其改進涉及技術、經濟、環境和社會等層面[18]；Sonnemann認為LCM將生命周期思想運用于實踐，是一種采用生命周期評價和生命周期成本分析等工具的內部管理系統，適用于商業、工業和其他需要可持續經營管理系統平臺的組織[19]。嚴曾提出LCM是以經濟目標和環境目標的雙贏機制為目的，分析和最小化產品、服務、活動全生命周期中的環境影響，優化環境管理的有效方法，并通過具體實例說明了實施LCM為企業提高利潤和降低EHS(環境、健康和安全)負面影響帶來的顯著效益[20]。

3 生命周期管理與相關概念的關系

3.1 生命周期管理與生命周期評價的區別與聯系

生命周期評價(LCA)的本質是對產品、工藝、組織及活動在其整個生命周期各環節的社會、經濟、生態及環境影響進行評估。以產品為例，其生命周期包括從原材料獲取(采掘)到加工、運輸、貯存、消費及最終處置，盡管各組分的循環時期長短不同，但最終都以原來或其他形式循環再生，其整個過程就稱為該產品的生命周期[21]。而將整個過程及各環節所產生的社會、經濟、生態及環境影響程度及結果予以評估的過程就稱為生命周期評價。20世紀90年代，國際標準化組織(International Standardization Organization, ISO)的TC207技術委員會在SETAC的LCA框架基礎上提出了LCA評價原則與方法論框架，頒布了ISO14040標準，其框架包括4個有機聯系部分：目標與范圍確定、清單分析、影響評價、結果解釋與報告[22]。

LCA和LCM源于同樣的理論基礎——生命周期思想。兩者均關注生命周期中的潛在環境影響和持續改進策略，但側重有所不同。LCA為LCM提供可靠的理論基礎、方法指導和決策依據，其最終目的在于生命周期決策管理，LCM是生命周期評價的最高形式，其管理目標是減小環境影響，提高生態效率。另一方面，生命周期管理措施的正確與否將決定生命周期評價中的環境影響能否得到有效削弱，其結果可進入下一輪的生命周期評價，從而不斷改進管理策略。在環境管理中，LCA提供了一種系統化的定量評價工具，但其時間和成本耗費較高；LCM方法相對于LCA，操作加以優化，并結合經濟目標考慮如何在產品、工藝、服務、活動生命周期中盡可能減少能源、物質的消耗和污染物的排放，突出其中最需改進的環節，更具有實際推廣的普遍意義[20]?？梢哉J為，LCA是實施LCM最基本的定量評價方法，LCM則同時考慮生命周期內各環節的環境、經濟、技術和社會等各個方面的因素[18]，因此，除LCA外，其他的定量評價工具，如生命周期成本分析(LCC)、物質流分析(MFA)、清潔生產審核(CPA)、投入產出分析(IOA)、環境風險評價(ERA)、環境影響評價(EIA)和成本效益分析(CBA)等，都是同等重要的。

3.2 生命周期管理與環境管理體系的關系

目前，LCA方法已形成了基本的概念框架、技術步驟和系統軟件，有關產品生態設計的理論盡管尚不完善，但在實踐上發展很快，其中生命周期管理(LCM)就是一系列新的設計理念和方法之一，并正在成為產業界的熱點和發展趨勢[23]。

正如前文所述，生命周期管理(LCM)是一種產品或組織管理系統，目標是將一個組織的產品或產品組合的整個生命周期以及價值鏈所產生的環境負荷和社會經濟成本最小化，LCM關注產品或組織系統的持續改進，它不是一種單一的工具或方法，而是一種管理體系，這種管理體系源于國際標準組織(ISO)制定的ISO14000系列環境管理標準，它包含了環境管理體系(EMS)、環境審核、環境標志、生命周期評估、環境行為評價及產品中的環境因素等國際環境管理領域的研究與實踐的焦點問題。 ISO14000系列標準的核心是管理體系標準(ISO14001—ISO14009)，其中以ISO14001環境管理體系(EMS)標準最為重要，因為ISO14001是企業建立環境管理體系以及審核認證的準則，是一系列隨后標準的基礎。環境管理體系標準要求組織在內部建立并保持一個符合標準的環境管理體系，體系由環境方針、規劃、實施與運行、檢查和糾正、管理評審等5個基本要素構成。實施環境管理體系標準，為組織內部對自身環境行為的約束機制，同時也是系列標準中其他標準的有效實施，發揮先進環保思想與技術作用的基礎，促進組織環境管理能力和水平不斷提高，最終實現組織與社會的經濟效益與環境效益的統一[24]。生命周期環境管理體系(EMS)是考慮產品、工藝或服務從調研分析、原材料獲取、產品設計、制造、運輸、銷售、使用、廢棄乃至回收的全生命周期過程的管理方案，它在產品生命周期末端加入了回收階段以及再使用、再制造等環節，這些環節是構成產品全生命周期閉環的關鍵。在此基礎上建立的全生命周期環境管理體系理論框架，不僅體現了產品全生命周期管理的閉環管理模式，而且在共享信息、協同工作的基礎上，強調了回收及廢置處理階段對整個閉環的影響，并在產品全生命周期過程中設有污染物跟蹤管理，具有“綠色思想”的一般特征，實現了產品全生命周期管理整體上的綠色化，也是循環經濟的具體體現[25]。因此，從某種意義上說，LCM是EMS系列標準或內容的一部分。

4 生命周期管理的應用實踐

LCM的理念和方法逐漸為大眾接受并廣泛應用于各個領域，尤其被廣泛應用于固體廢棄物綜合管理中，如通過對不同處置方式進行比較從而確定最佳的管理策略。目前的應用實踐主要在產品、企業、行業和城市等4個層次上展開。

4.1 產品生命周期管理

產品生命周期的概念最早出現在經濟管理領域，是由Dean[26]和Levirt[27]提出的，提出的目的是研究產品的市場戰略。當時，對產品生命周期的劃分也是按照產品在市場中的演化過程，分為推廣、成長、成熟和衰亡階段[28]。經過50多年的發展和并行工程的提出，產品生命周期的概念從經濟管理領域擴展到了工程領域，產品生命周期的范圍也從市場階段擴展到了研制階段，提出了覆蓋從產品需求分析、概念設計、詳細設計、制造、銷售、售后服務，直到產品報廢回收全過程的產品生命周期的概念[29]。目前環境領域對于產品的生命周期管理主要側重于對產品的生命周期環境影響的指標體系和管理方法等方面的評價。如Yukiko H通過生物制藥與醫療機構中介公司(Pharmaceuticals and Medical Devices Agency, PMDA)提供的726條建議對2001—2010年間日本藥品的生命周期管理過程進行了分析，提出了具有創新價值的LCM評價指標[30]。Evans K則從技術角度開發了LCM的潛力，對肯尼亞的木炭利用和可持續生產的環境影響進行了分析[31]。美國3M公司(Minnesota Mining and Manufacturing)將生命周期管理融入產品的研發過程，通過對黏合劑開展生命周期評價，識別了產品形狀由棒狀改為小球狀在節約能源、降低風險、維護和清洗等多方面的優勢，從而最終確定了產品設計形狀為小球形[4]。Hery Andriankaja等從交通運輸材料中輕質建材更具有可持續性這一角度出發，針對目前的生態設計方法不適合于輕質建材的環境要求，提出了一個基于產品生命周期管理(PLM)體系的便于操作的生態設計整體性方法[32]。Harald Gmelin等從產品生命周期管理的3個支柱(產品數據管理、過程管理和工程項目管理)出發，提出了產品生命周期管理潛力的概念，并應用于產品可持續發展的評估當中[33]。Zhou J等基于電子元器件及控制系統占了維修部分的大部分比例，提出了一個安全高效且可操作的基于目標導向的生命周期管理模式[34]。Yemane A等從可持續項目生命周期管理角度出發，提出了瑞士農村社區的手泵技術轉移的評估模型和方法[35]。李德治依照輪胎產品的演化過程，分析了輪胎生產與資源循環利用的生命周期過程，對輪胎產品全生命周期管理的內容進行研究，把廢舊輪胎回收處理納入全生命周期管理范圍，延伸了產品生命周期的內涵，實現了“資源-產品-資源”全生命周期管理[36]。黃雙喜等對產品全生命周期管理的發展和產生背景及其在企業信息環境中所處的角色和地位等進行了分析[37]。

由上可見，LCM在工業品環境評價和管理中得到了廣泛的應用，但對工藝或工程類的應用偏少，用于環境效益的評價研究也很少，王明新等以中國農村常見的8 m3戶用沼氣工程為例，應用LCA方法進行節能減排清單分析和效益評價，結果表明戶用沼氣工程生命周期對富營養化、環境酸化、能源耗竭、溫室效應、人體毒性和光化學氧化6類環境影響類型的減緩作用分別相當于2000年世界人均環境影響潛力的85%、54%、39%、27%、19%和6%，生命周期凈節能減排效益顯著，為促進農村可再生能源持續發展和改善農村生態環境做出了一定貢獻[38]。周亮亮等采用全生命周期分析方法，建立清潔燃煤發電技術的完整性生命周期清單，對循環流化床、增壓流化床聯合循環、整體煤氣化聯合循環和超臨界清潔燃煤電廠，從建設、運行、退役3個階段的能源和資源消耗、環境影響、生命周期成本進行評價，并對4種電廠進行了生命周期綜合評價，結果表明超臨界發電的能源回報率高、環境影響較小、資源和成本低，其綜合評價指標較好[39]。

4.2 企業生命周期管理

企業生命周期理論認為企業也像生命體一樣，經歷由盛到衰、從生到死的過程。最早提出企業生命周期理論概念的是Mason Hair，20世紀50年代中期他提出可以用生物學中的“生命周期”觀點來看待企業，企業的發展也符合生物學中的成長曲線[40]。企業生命周期理論在20世紀80年代達到繁榮，90年代末出現新的高潮，其中Miller、Friesen通過實證研究了企業在成長過程中，在企業戰略、組織結構、環境和制定決策風格4個方面表現出不同的特征[41]。愛迪斯將現實世界中的企業所表現出來的特性通過靈活性和可控性這兩大因素之間的關系進行分類，在此基礎上將企業的發展過程分為兩大階段：成長階段和老化階段，并進一步提出了企業的發展歷程可以分為孕育期、嬰兒期、學步期、青春期、盛年期、穩定期、貴族期、官僚化早期、官僚期與死亡的十階段模型[42]。曹裕等 借鑒產業經濟學增長率產業分類法來界定上市公司所處的企業生命周期階段，將企業生命周期與智力資本相結合，采用面板數據模型和平均模型相結合的方法，利用上市公司一年的面板數據實證研究了不同生命周期階段智力資本與企業績效的關系[43]。

瑞士ABB公司的生命周期管理始于1991年，其首先確立了環保機構和環境策略，并通過環境審計和生命周期評價對制造工藝的環境表現進行審查；然后開始實施環境管理體系，開展集中培訓，引入LCA軟件工具和綠色設計方針，截止到1999年底，ABB公司在全球的近96%的部門實施了環境管理體系[5]。大型企業Alcan是全球原料鋁及鋁制產品生產的領軍者，企業利用簡化的LCA對產品和上下游工藝的環境影響進行評價，為高層管理、綜合決策提供了充實和及時的信息[44]。盧瑛瑩等通過重新設計和定位排污許可證制度，在管理范圍、管理流程、管理內容上對現有環境管理體系進行改革創新，從而提出了基于排污許可證的企業全生命周期環境管理模式[45]。陳凌宇從產品生命周期的角度，采用規范研究和比較研究法，對企業環境成本管理進行了研究[46]。

可以看出企業層面的生命周期管理主要集中在少數大企業對產品、工藝的綜合管理和決策上，而有關中小企業的生命周期管理則基本未見報道。實際上，中小企業雖規模較小，排污量少，但企業數量眾多，污染物成分復雜，企業同時還面臨淘汰落后工藝，提高產能和市場競爭力等問題，而實施生命周期管理以提高生態效率，可實現中小企業經濟效益與環境效益的雙贏[6]。因此，通過大型企業的示范和推廣，在中小企業中開展生命周期管理將大有可為。

4.3 行業生命周期管理

在行業生命周期管理領域，LCM已成功應用于商業、制造業、采掘業、建筑業、種植業、包裝業、運輸業等行業的管理中。Saur對LCM在商業中的應用進行了探討，認為較高的管理水平、營銷理念、采購、產品設計以及研發等因素是應用LCM的條件，而法規、金融機構、市場和管理則是促進LCM發展的驅動力[18]。針對許多發展中國家環境數據不易獲取的特點，Brent選取水耗、能耗和廢物排放3個參數，提出了制造業生命周期管理中的環境表現與資源影響指標(EPR II)，并以南非為例，對原始設備制造商的環境表現進行了評價和比較，識別了其改進潛力[47]；Carin提出了加工業實施生命周期管理的社會影響指標，用于評價項目和技術的社會可持續性[48]。Oscar Ortiz運用生命周期管理思想，對居民建筑住宅的生命周期過程中環境影響的最小化提出了一系列的可持續發展指標[49]。Nader M等提出了基于生命周期管理的高速公路橋使用壽命的計算平臺和框架，分析了高速公路橋可控制元素的優化模式[50]。

生命周期管理同樣應用于采掘業和其他行業，Durucan提出了采礦業的生命周期管理模型[51]；Fourie則嘗試將生命周期管理用于閉礦過程中，以幫助主管部門對其進行科學評估[52]。Mouron等對水果農場實施生命周期管理，通過對果園收益分析和生命周期評價，結果表明生態毒性、富營養化、不可再生資源消耗等環境影響可以不隨收益增加而增加。殺蟲劑、肥料和機器的高投入并不能帶來高產量和收益，相反，新品種和收獲前的勞動投入則可提高生態效率和農場收益[53]。此外，飲料包裝與環境聯盟(Alliance for Beverage Cartons and the Environment，ACE)對飲料包裝業整個價值鏈開展了LCM，為各利益相關方提供環境信息，使原材料木材的利用率提高近50%[54]。

國內方面，行業生命周期管理也主要以建筑業偏多，其次為制造業。在建筑業方面，曹申等(2012)按照成本發生或延續的時間對綠色建筑全生命周期內產生的各項成本進行分類，建立綠色建筑全生命周期成本分析模型，提出綠色建筑全生命周期成本效益評價方法，并對某居住區的節水措施進行全生命周期成本效益評價，結果表明：通過有效控制成本并提高節約效益，綠色建筑相對普通建筑的增量成本有可能會在其全生命周期內得到回收，控制管理成本和延長設備使用壽命是實現成本控制的有效途徑[55]。申瓊等則采用生命周期評價理念設計了建筑行業生命周期環境管理集成解決方案，并介紹了該方案的主要功能特點，包括建材生產、建筑設計與建造、建筑運行等全生命周期過程的環境評價與管理系統[56]。趙甜甜等介紹了全生命周期成本分析和全生命周期成本管理理論在智能建筑項目全生命周期各個階段(決策與設計階段、招投標與施工階段、運營維護階段與拆除翻新階段)的具體應用方法，并結合案例演示了該理論在決策與設計階段的運用，對全生命周期造價理論在智能建筑中的應用具有一定的參考價值[57]。在制造業方面，徐樹杰等借助GREET軟件，構建單位質量原生與再生材料能耗、排放差異模型，從汽車全生命周期角度研究輕量化設計、新能源汽車對節能減排的影響，結果表明輕量化汽車、新能源汽車固然在汽車行駛過程中減少了能源消耗、降低了排放，但在汽車生產過程中需要消耗更多的能源，排放更多的溫室氣體[58]。張明靜鑒于產品全生命周期管理效益評價在工業界的重要作用，提出了全面以企業目標為出發點的產品全生命周期管理效益評價模型，并成功運用到黃海船廠、京城重工等8家著名制造企業產品生命周期管理效益評價實踐當中[59]。吳瀟峰通過對服裝行業產品生命周期管理系統現狀，在對服裝行業產品生命周期管理系統實際需求分析的基礎上，提出了一種服裝行業產品生命周期管理系統的設計方案，同時運用全文檢索引擎軟件工具，設計并實現了服裝行業產品生命周期管理系統[60]。

由于應用對象的不同，各行業生命周期管理的工具和方法存在一定差異。但總體的研究思路基本上都是一致的，即選取可行的生命周期管理方法，對不同行業的價值鏈和產業生態鏈進行詳盡的解構，并以此評估各環節的資源利用效率、物質消耗強度以及環境影響程度等，為產業部門的可持續生產和消費提供科學依據[6]。

4.4 城市固體廢棄物生命周期管理

固體廢棄物的生命周期管理是LCM應用的另一重要領域。Weitz構建了固體廢棄物綜合管理的LCM框架并開發了相應的計算機決策支持工具，通過對環境影響和成本的計算，對固體廢棄物綜合管理策略的生命周期管理進行評估。他指出與傳統產品生命周期評價從原材料獲取開始不同，固體廢棄物生命周期管理系統應從固體廢棄物產生開始，包括收集、運輸、分揀、修復、堆肥、焚燒，直至最終填埋，考慮固體廢棄物在整個生命周期階段的輸入和影響[61]。Powell研究了生命周期清單分析在地方政府進行廢棄物管理決策時的應用，認為生命周期評價結果在實際決策中因諸多因素制約而使其應用受到限制[62]。David A等運用物質流分析(Material Flow Analysis)和LCA相結合的方法，提出了關于城市量大復雜的固體廢棄物的環境管理工具，該工具主要針對溫室氣體排放的環境績效評估以及不同的廢棄物處理策略的生態效率評估[63]。

國內在這方面的研究也較多，如徐成等對城市生活垃圾生命周期評價系統結構進行了研究[64]，指出城市生活垃圾應在環境可持續性、經濟可負擔性及社會可接受性的原則基礎上，通過對垃圾的減量化、無害化、資源化和社會化管理，實現城市可持續發展的管理目標[7,65]；何德文等也對城市生活垃圾管理進行了生命周期可行性分析，從減量化、資源化和無害化三方面提出了城市生活垃圾生命周期管理的具體措施[66]。宋小龍等通過分析工業固體廢棄物管理過程與工業生產過程間的耦合關系，提出基于減量化過程的工業固體廢物生命周期管理框架和方法，以銅渣管理的方案評估與決策過程為案例，證實了工業固體廢棄物管理應將減量化過程納入全生命周期管理方案中進行綜合評估，而非簡單遵循廢棄物管理的優先順序和等級制度[67]。鐘真宜從構建工業園區固體廢物生命周期管理邊界模型出發，并以電子信息產業園區為例，將固體廢物與不同的企業或生產過程緊密耦合，構建了企業和園區兩個層面上的可行的較穩定的生命周期管理邊界模型[68]。周莉莉等從場址選擇、運營管理及封場修復3個方面對國外垃圾填埋場全生命周期管理進行分析，探討了Drastic、Monavari 95- 2、GIS、USEPA、AHP等技術在場址選擇上的應用，梳理填埋場運營管理的各類監控指標，比較了目標值法、風險評估法、績效法等在封場后續管理方面的使用[69]。李文娟基于生命周期管理的思想，建立了中國城市生活垃圾處理系統的框架，開發了能夠衡量垃圾處理技術對環境影響的評價模型軟件[70]。楊帆針對目前我國生活垃圾源頭不分類，管理方式不清晰，造成末端處理處置難度大和資源浪費的問題，從工廠和區域兩個尺度對生活垃圾處理技術和管理方式進行優化研究，其中在區域尺度上，以北京市東西城南部為目標區域，進行不同生活垃圾管理情景的全過程生命周期評價，提出生活垃圾最優管理方案，即：生活垃圾源頭大類粗分模式，可明顯降低生活垃圾管理系統中的總環境影響潛勢，在此基礎上，釆用廚余垃圾堆肥典型污染氣體減排技術措施，可進一步降低系統的溫室效應潛勢[71]。

生命周期管理還應用于廢舊(棄)產品和包裝物的管理。Ahluwalia基于生命周期提出了廢舊電腦綜合管理的多目標最優化模型，該模型針對不同經濟效益、潛在風險和環境影響目標，評價廢舊電腦管理成本、再利用時間范圍和生命周期各類物質流量[72]。Guerin對廢棄潤滑油的生命周期管理進行了探索，明確了企業、消費者、當地政府等各個利益相關方的環境責任[73]。Keoleian對牛奶包裝生命周期設計和管理進行了研究，利用生命周期清單分析和成本分析方法對其中不同材質的牛奶包裝進行比較，識別了可再裝的高密度聚乙烯瓶、聚碳酸酯瓶和具柔韌性的小袋包裝在環境方面的優勢[74]；Perugini也利用生命周期評價對塑料包裝廢棄物管理的不同處理方式進行了比較[75]；Ayalon等使用多維生命周期評價方法，對以色列的軟飲料容器的廢棄物管理政策進行了研究，認為應將國際貿易中的產品生命周期影響所造成的外部成本內部化，納入產品的最終價格中，以促進貿易全球化背景下基于產品的可持續發展。該研究反映了目前國際貿易中產品的可持續管理要求，即需要對全球尺度上產品的生產、消費以及最終處置進行管理，以控制國際貿易中無法內部化的外部成本[76]。宋小龍等[77]從我國電子廢棄物回收處理行業發展與管理的現狀入手，通過解析行業發展概況、瓶頸以及管理中存在的現實問題等，提出了基于全過程視角的生命周期管理框架與策略，并對電子廢棄物生命周期管理的發展前景和未來趨勢進行展望。David Zambrana-Vasquez等提出了城市建筑廢棄物的生命周期管理的環境績效模型并以第三紀建筑廢棄物的環境績效為案例進行了分析[78]。另外，Goro Mouri等用生命周期管理方法分析了城市污水處理系統的化學強化效應[79]。

總體來說，大部分研究是從LCA角度探討固體廢棄物綜合管理，主要包括：利用LCA比較不同固廢處置方式的環境表現[80- 82]；利用生命周期清單進行分析[62,83]；綜合運用LCA和LCC對城市廢棄物管理的經濟方面進行評價[84]；利用LCA對食品生產中的廢棄物進行管理[85]。實際上，英國、美國、加拿大、德國和瑞典等國已經將LCA工具應用到廢棄物綜合管理的具體實踐中[86- 87]。比如在生活垃圾管理系統中，LCA能為技術人員分析、比較不同處理方案的環境影響；為垃圾資源回收、再利用提供依據；輔助產品研發人員設計出環境影響小且易回收的產品；為環境管理部門制定環境標準，實施生態標志計劃。此外，有部分研究者提出在固體廢棄物綜合管理中應考慮不確定性[88]，在固體廢棄物綜合管理決策支持工具中加入不確定性分析[89]。

5 生命周期管理研究展望

從現有研究來看，由于都是源于生命周期思想，故大部分有關LCM的探索仍是從LCA出發，利用評價結果從環境的角度為管理和決策服務，少數研究將收益分析與環境評價綜合起來，而從生態系統尺度上進行綜合分析的案例不多，對產業生態系統的空間監管方法也還有待于進一步拓展。LCM作為一種有效的環境管理工具，從理論到實踐都處在發展的起步階段，急需大量的理論探索和應用實踐。基于此，以下領域有待于深入研究并實現突破：

(1) 盡管生命周期管理研究越來越廣泛和深入，但其同清潔生產審核(CPA)、環境影響評價(EIA)、ISO14000環境管理系列標準、逆向供應鏈管理、生產者責任延伸制度等現有環境管理手段的整合還有待于進一步優化。相對于LCA和MFA等成熟的產業生態學方法，LCM目前還停留在一種可持續管理的思想和概念上[90]，近年來基于LCA和MFA整合的方法已逐漸增多，但在對其應用的過程中，仍需要理清它同其他環境管理工具如環境CGE模型、多目標優化決策模型等的關系，并在此基礎上尋求整合途徑。

(2) 目前生命周期管理(LCM)應用的領域仍局限于LCA所應用的范圍，這可能是由于兩者都是源自于生命周期思想，而LCM又是基于LCA分析評價結果的基礎之上對生命周期各階段或環節的環境最優決策提出管理方法，它是面向可持續生產和消費，對產品、工藝的全生命周期進行的綜合管理[4]。而對于諸如產品組合、工藝集成、服務項目等的生命周期評價及管理還缺乏有效的及更多的案例研究；對于尺度上的研究也僅局限于產品、企業和行業，對于城市尺度上的僅有城市固體廢物的生命周期管理研究較為成熟，對于較大的城市生態系統如城市社區、城市社會-經濟-自然復合生態系統的演化規律及其生命周期管理更缺乏系統的研究；在研究對象上，也缺乏諸如廢水、廢氣、土壤(土地)污染等方面的生命周期管理研究；在行業層次上，也缺乏農業、服務業等方面的相關研究。

(3) 生命周期管理方法、技術和工具的開發[91]，尤其是對生命周期社會經濟方面的評價以及計算機決策系統的設計。生命周期社會分析(Social Life Cycle Assessment, S-LCA)關注生命周期內的社會、經濟影響[92]，應用于生命周期管理可促進對生命周期可持續性的全面評價。此外，基于LCA軟件開發一體化的LCM計算機模型和決策系統，將規范環境管理者對LCM的執行與操作。

(4) 生命周期管理的尺度推繹及空間監管方法或機制的確立。目前生命周期管理主要應用于產品、企業、行業及城市固體廢棄物等方面，而在產業生態系統尺度上探討生命周期管理的機理及空間監管方法上應用不足。在空間上的應用主要還是基于GIS的基礎設施的生命周期管理系統的開發與研究[93]。而對于目前比較熱門的城市工業用地的生命周期管理研究還是空白。

(5) 各利益相關方的合作及生命周期管理信息交流機制的確立。在生命周期管理過程中，應注重各利益相關方之間信息和行為的必要溝通，探索建立自上而下包括國家、地方政府、企業、研究人員和社會公眾在內的信息共享平臺與合作機制，對管理措施進行及時公布、實施、反饋和完善。

(6) 生命周期管理在發展中國家和中小企業中的應用。許多發展中國家正處在快速工業化和城市化進程中，在今后一段時間內都將面臨固體廢棄物顯著增長的困境，為優化固體廢棄物管理系統，避免建設不合理的固體廢棄物管理基礎設施，開展固體廢棄物生命周期管理顯得尤為重要。如何將生命周期管理納入發展中國家的可持續發展以及中小企業的能力建設過程中，有待深入研究。

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Critical review of life cycle management

HUANG Heping1,2,*

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Life cycle management (LCM) originated from life cycle assessment (LCA). It is an environmental management method or environmental management system (EMS) based on the principles or framework of LCA. LCM involves the application of LCA ideas, including comprehensive management of entire life cycles of products, techniques, and services based on sustainable production and consumption. It is an effective route to resolve problems such as structure disorder, lower eco-efficiency, and redundant metabolism in complex ecosystems. The origin and connation of LCM were fully reviewed, the differences and connections between LCM and LCA were examined, and the relationship between LCA and EMS was also analyzed. The application of LCM at the levels of products, enterprise, industry, and city were summarized and critically reviewed. At product level, LCM was mostly applied to the evaluation and management of industrial products, but rarely to technique and engineering or assessment of environmental performance. At enterprise level, LCM research focused on comprehensive management and decision-making regarding products and techniques for a few large enterprises, but rarely for medium-sized or small enterprises. At industry level, available LCM methods were applied to deconstruct the value chains of different industries and industrial ecological chains, which were used to evaluate resource-use efficiency, material consumption intensity, and environmental impact of all chains. At city level, LCM mainly focused on solid waste management, and research methods included material flow analysis, life cycle cost analysis, and life cycle assessment. Lastly, future research fields of LCM were discussed from six perspectives.

life cycle management (LCM); life cycle assessment (LCA); industrial ecosystem; environmental management system (EMS); industrial ecology; environmental impact

中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室開放課題“基于復合生態系統的產業生命周期管理及空間監管方法研究”(SKLURE 2014- 2- 5); 國家自然科學基金項目(41661113); 教育部人文社科基金項目(14YJA790013); 江西省教育廳科技項目(GJJ14339); 江西省經濟社會發展智庫項目(16ZK15)

2015- 07- 31; 網絡出版日期:2017- 02- 23

10.5846/stxb201507311622

*通訊作者Corresponding author.E-mail: hphuang2004@163.com

黃和平.生命周期管理研究述評.生態學報,2017,37(13):4587- 4598.

Huang H P.Critical review of life cycle management.Acta Ecologica Sinica,2017,37(13):4587- 4598.