产品生命周期管理

产品生命周期管理生命周期：产品系统中前后衔接一系列阶段，从原材料获取或自然资源生成，直至最终处置。

一个产品从原料采集、原料制备、产品制造和加工、包装、运输、分销，消费者使用、回用和维修，最终再循环或作为废物处理等步骤组成整个过程生命链。1产品生命周期管理第1页应用于工业企业部门①产品系统生态辨识与诊断。经过从摇篮到坟墓分析，识别对研究影响最大工艺过程和产品寿命阶段。另外，也可以评估产品资源效益，即对能耗，物耗进行全方面平衡，一方面降低能耗、物耗从而降低产品成本；其次，帮助设计人员尽可能采用利于环境原材料和能源。②产品环境影响评价与比较。以环境影响最小化为目标，分析比较某一产品系统内不一样方案或者对替代产品（或工艺）进行比较。例如经过分析燃油汽车和电力汽车，发现电力汽车环境影响并不象通常认为很小，而是要大于燃油汽车。2产品生命周期管理第2页③生态产品设计与新产品开发。直接将LCA应用于新产品开发与设计中。④再循环工艺设计。大量LCA工作结果表明，产品用后处理阶段问题十分严重，处理这一问题需要从产品设计阶段就考虑产品用后拆解和资源回收利用。3产品生命周期管理第3页LCA应用于政府环境管理部门和国际组织可借助于LCA进行环境立法和制订环境标准和产品环境标志。①制订环境政策和建立环境产品标准。在环境政策与立法上，很多发达国家已经借助于LCA，制订“面向产品环境政策”。②实施生态标志计划。客观上促进了生态产品设计、制造、技术发展，为评定和区分普通产品与生态标志产品提供了详细指标，客观上也刺激了生态产品消费。③优化政府能源、运输和废物管理方案，LCA能够很好支持政府环境规划。4产品生命周期管理第4页④向公众提供相关产品和原材料资源信息。与产品相关环境数据和信息，全球尚无统一起源，各国都在主动开展相关数据搜集、整理工作。比如美国国家环境保护局开展了大量LCA研究，已经积累了一些主要化学品大量数据，成为产品设计和使用第一手科学背景资料。荷兰资源环境部开展了“生态指标”计划，当前已经提出了100种原材料和工艺生态指标，直接为设计人员选择原材料和生态工艺提供定量化支持。5产品生命周期管理第5页⑤国际环境管理体系建立。LAC直接促进了国际环境管理体系制订。以1992年联合国环境与发展大会所经过国际环境管理纲要为契机，国际标准化组织（ISO）于1993年6月成立了ISO/TC207“环境管理委员会”，开始起草ISO14000环境管理体系标准，与已被80多个国家和地域所广泛采取ISO9000标准不一样，ISO14000体系不但关注产品质量，而且对组织活动、产品和服务，从原材料选择、设计、加工、销售、运输、使用到最终废弃物处理进行全过程管理。该标准意在促进全球经济发展同时，经过环境管理国际标准来协调全球环境问题，试图从全方位着手，经过标准化伎俩来有效地改进和保护环境，满足经济连续增加需求。6产品生命周期管理第6页LCA用于消费者组织消费者组织主要利用LCA指导消费者进行环境友好产品消费以及对公众行动进行全过程环境评价。7产品生命周期管理第7页生命周期评价方法目标定义和范围界定清单分析生命周期影响评价改进评价8产品生命周期管理第8页目标与范围确定确定目标和范围是LCA研究第一步。普通需要先确定LCA评价目标，然后依据评价目标来界定研究对象功效、功效单位、系统边界、环境影响类型等等，这些工作随研究目标不一样改变很大，没有一个固定模式能够套用，但必须要反应出资料搜集和影响分析根本方向。另外，此研究是一个重复过程，依据搜集到数据和信息，可能修正最初设定范围来满足研究目标。在一些情况下，因为某种没有预见到限制条件、障碍或其它信息，研究目标本身也可能需要修正。9产品生命周期管理第9页清单分析清单分析任务是搜集数据，并经过一些计算给出该产品系统各种输入输出，作为下一步影响评价依据。输入资源包含物料和能源，输出除了产品外，还有向大气、水和土壤排放。在计算能源时要考虑使用各种形式燃料和电力、能源转化和分配效率以及与该能源相关输入输出。10产品生命周期管理第10页影响评价在LCA从中，影响评价是对清单分析中所辨识出来环境负荷影响作定量或定性描述和评价。影响评价方法当前正在发展之中，普通都倾向于把影响评价作为一个“三步走”模型，即影响分类、特征化和量化评价。影响分类特征化量化评价。11产品生命周期管理第11页影响分类将从清单分析得来数据归到不一样环境影响类型。影响类型通常包含资源耗竭、人类健康影响和生态影响3个大类。每一大类下又包含有许多小类，如在生态影响下又包含有全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、光化学烟雾和富营养化等。另外，一个详细类型，可能会同时含有直接和间接两种影响效应12产品生命周期管理第12页特征化特征化是以环境过程相关科学知识为基础，将每一个影响大类中不一样影响类型汇总。当前完成特征化方法有负荷模型、当量模型等，重点是不一样影响类型当量系数应用，对某一给定区域实际影响量进行归一化，这么做是为了增加不一样影响类型数据可比性，然后为下一步量化评价提供依据。13产品生命周期管理第13页量化评价量化评价是确定不一样影响类型贡献大小，即权重，方便能得到一个数字化可供比较单一指标。14产品生命周期管理第14页改进评价依据一定评价标准，对影响评价结果做出分析解释，识别出产品微弱步骤和潜在改进机会，为到达产品生态最优化目标提出改进提议。15产品生命周期管理第15页硅酸盐水泥各种生产工艺LCA方法近20年来，我国水泥产量一直位居全球第一，但其次，水泥生产工艺落后问题依然十分突出。统计表明，年我国立窑工艺、湿法回转窑工艺和新型干法工艺生产水泥产量所占比重分别为59.%、8.1%和32.5%，新型干法工艺生产水泥产量不到总产量1/3。巨大水泥生产规模和落后生产工艺不仅加剧资源和能源担心态势，而且排放大量污染物。就能源消耗而言，统计表明，全国水泥工业消耗能源1.0×108t标准煤，约占全国能源总耗量6%，而同年度水泥工业总产值(1.495×1011元)，仅占国内生产总值1.28%。在水泥生产过程中，排放污染物包括废气、废水和噪声等，以废气尤其是颗粒物为主。16产品生命周期管理第16页水泥生产有3种经典工艺，即立窑工艺、湿法回转窑工艺和新型干法工艺。对这三种工艺进行生命周期评价，从而得到不一样工艺生产水泥环境负荷，为水泥环境性能改进、新工艺和新技术发展提供方向和指导。17产品生命周期管理第17页目标和范围确定功效单位：1kg42.5等级硅酸盐水泥；评价目标：确定不一样工艺生产功效单位水泥环境负荷。评价范围：基于生命周期理论，评价范围界定为水泥产品厂内生产过程及其周围环境。其中：厂内生产过程是指原料依次经过预处理、生料粉磨、煅烧、熟料磨和水泥均化等工序，最终成为水泥产品生产全过程。周围环境是指外部资源和能源投入和污染物排放等。18产品生命周期管理第18页原料、能源消耗和污染物排放清单原料组分：石灰石、石膏、粘土和铁粉等；在干法生产工艺中，除这些组分外，还包含掺入粉煤灰和矿渣等工业废渣。能源消耗：各生产工序电耗和煤耗；污染物：颗粒物、SO2、NOX和CO2等。在比较不一样水泥生产工艺环境影响时，未考虑不可再生资源和颗粒物排放造成环境影响以及污染物对人体健康影响。依据上述评价范围和数据确定方法，可得到经典水泥生产工艺资源、能源消耗和污染物排放数据以下表所表示。19产品生命周期管理第19页项目立窑工艺湿法工艺干法工艺水泥原料石灰石1.12591.22411.0737粘土0.16650.1990—石膏0.05680.04440.0511铁粉0.06130.02630.0285粉煤灰——0.0980矿渣­——0.1376能源消耗标准煤0.19530.19400.0938电力/kWh0.08300.11120.0966污染物排放颗粒物3.25E-43.43E-42.55E-4二氧化硫3.993E-49.033E-43.501E-4氮氧化物2.4E-32.262E-31.419E-3二氧化碳1.07031.12700.807320产品生命周期管理第20页影响评价对于水泥生产来说，主要影响类别包含不可再生资源消耗(ADP)、不可再生能源消耗(EDP)、温室效应(GWP)、人类健康损害(HT)、环境酸化(AP)和营养化作用(NP)等6项。为了比较不一样环境影响类别作用程度，必须将各环境影响类别转化为同一标准下量化数据，可用各环境影响类别环境负荷当量数与世界环境负荷总当量数之比值表示，称之为环境污染相对指数，详见下表。21产品生命周期管理第21页单位/a立窑工艺湿法工艺干法工艺不可再生资源消耗(ADP)10­-141.491.471.32不可再生能源消耗(EDP)10­-142.802.901.59温室效应(GWP)10­-143.053.272.38环境酸化(AP)10­-148.6310.506.82营养化作用(NP)10­-144.914.923.32人类健康损害(HT)10­-145.636.794.1522产品生命周期管理第22页

从表中数据，干法工艺水泥生产环境影响远低于立窑工艺和湿法工艺。考虑到现阶段先进干法工艺产量在我国水泥总产量中所占比重还较低，所以经过行业结构调整，用干法工艺替换其它工艺，是降低我国水泥生产环境负荷有效路径。23产品生命周期管理第23页四种通用工程塑料生命周期评价采取LCA方法比较PE、PP、GPPS、PVC4大通用工程塑料环境影响,方便更加好地选取材料,为塑料制品工业生态设计提供参考。在评定4大材料生命周期环境影响时，研究起止点放在原油开采、原油运输、原油提炼、聚合体生产、废物处置方面，而材料使用阶段不在考虑之列，废物处置则选择了环境影响较大填埋方式，而这种填埋方式也是在我国城市固体废弃物处置中被普遍采取。能源生产中所带来环境排放按照各阶段能耗比计入其中。评价范围选取功效单元是1000kg。4种材料实际工艺流程图和每一生产过程数据以下。24产品生命周期管理第24页25产品生命周期管理第25页1000kgPE，PP，GPPS，PVC资源消耗化合物消耗资源/kg化合物消耗资源/kg原油原盐原油原盐PE1.507-GPPS1.975-PP1.443-PVC0.730.5626产品生命周期管理第26页1000kgPE，PP，GPPS，PVC能耗与排放材料工序CO2/kgSO2/kg其它/kg废水/t废渣/kg能耗/MJ聚乙烯原油开采372.112.519.0523.80388.48原油运输107.590.77117.88原油分馏92.740.40NOx：4.7×10-50.243.44736.42石脑油等裂解1482.674.61NOx：0.0020.64734.6715231.72裂解气分离3153.0822.35213.437524.65PE生产1191.5311.89乙烯：2.0175.286213.938428.77废弃填埋8.78NOx：0.17CH4：13.0118.8127产品生命周期管理第27页材料工序CO2/kgSO2/kg其它/kg废水/t废渣/kg能耗/MJ聚丙烯原油开采347.32.38.4322.21364.06原油运输102.00.73111.75原油分馏86.590.370.233.23687.68石脑油等裂解1384.614.29NOx：0.0020.632.3514223.56裂解气分离2944.6120.83199.317017.39PP生产1207.3412.05烃类：2.7745.53217.488591.2废弃填埋8.78NOx：0.17CH4：13.0118.8128产品生命周期管理第28页材料工序CO2/kgSO2/kg其它/kg废水/t废渣/kg能耗/MJ聚苯乙烯原油开采493.513.3111.9431.49515.37原油运输140.981.01157.94原油分馏123.010.514NOx：4.8×10-50.317977.68石脑油等裂解1966.606.09NOx：0.00280.8645.981.69裂解气分离4177.6129.58282.799969.48芳烃提取788.755.500.9153.194518.32乙烯和苯烷基化2303.6716.23155.3612159.16乙苯脱氢6908.3043.735.79434.0138224.43GPPS生产343.695.638NOx：0.1464.1451.693500.81废弃填埋8.775NOx：0.17CH4：13.0118.8129产品生命周期管理第29页材料工序CO2/kgSO2/kg其它/kg废水/t废渣/kg能耗/MJ聚氯乙烯原油开采164.041.214.3611.46187.71原油运输66.950.3757.40原油分馏44.650.190.1161.66354.67石脑油等裂解713.972.22NOx：0.0010.31216.697334.6裂解气分离1518.3310.76102.783623.41氯气生产2279.8720.18Cl2：7.6×10-54.665314.517096.34氯乙烯生产2440.2324.61EDC：4.93CO：1.0313.37471.9917035.06PVC生产1451.7814.64VCM：0.34PVC：0.0114.3264.2710135.0废弃填埋8.775NOx：0.17CH4：13.0118.8130产品生命周期管理第30页将材料编目数据划分为资源消耗、能源消耗、废气、废水、废渣排放5个方面。分别针对PE、PP、GPPS、PVC这4种材料进行了比较，结果如图所表示31产品生命周期管理第31页32产品生命周期管理第32页GPPS在资源消耗、能源消耗、废气排放及废渣排放中影响最大，PVC在能源消耗、废气排放及废渣排放中居其次，但其废水排放量最高，资源消耗最小。PE与PP在这5项分类中影响相差不大。这种差异不但源于资源消耗不一样，而且还与其各自生产工艺相关。

PE与PP、GPPS同为石油化工加工产品，因为PE与PP上级原料乙烯、丙烯其化学结构相同，依据质量分配原理分配物耗，可知单位质量乙烯和丙烯所消耗原油基本相同，PE和PP化学结构相同，生产过程也相同，因而相同质量PE和PP生产中消耗乙烯与丙烯相近，其能耗及环境排放物也相同；33产品生命周期管理第33页而GPPS生产中所使用上级原料是苯乙烯，苯乙烯是乙烯联产品C6成份深加工产品，在质量分配中相同质量苯乙烯和乙烯消耗原油之比约为1.4∶1，由此可知产品质量相同时，GPPS原油消耗约是PE1.4倍。能耗方面，生产GPPS时，因为其苯乙烯生产工艺(主要是能耗大乙苯脱氢工序)加入，使得GPPS能耗剧增，在这4种材料中能耗居于首位。因为在实际生产中大量使用是二次能源(如电、水蒸汽等)，对应地由这些二次能源所带来废气、废水、废渣排放量也随之增多34产品生命周期管理第34页。

PVC生产主要原料是乙烯和氯气，其原料各占其生产物耗43.6%和56.6%，生产中乙烯量降低引发油耗降低，这么使得生产相同质量产品时，PVC原油消耗量显著低于其它材料。PVC废水排放量突增除了一部分是由氯气生产及氯乙烯生产步骤所需大量电力生产带来废水排放外，另一部分则是因为其独特悬浮聚合工艺造成耗水量较大，因而使其整个生命周期阶段废水排放总量在这4种材料中居于首位。由此可见，资源消耗量越大，工艺步骤越多，则材料