應用生命周期評價方法指導產(chǎn)品研發(fā)

寂靜天花板

生命周期評價(Life Cycle Assessment, LCA) 經(jīng)過50 多年的發(fā)展,，已被廣泛應用于汽車企業(yè)和政府管理部門,，汽車產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計、汽車環(huán)境保護政策的制定和汽車產(chǎn)品的可持續(xù)消費,。國際標準化組織將LCA 定義為對一個產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期中輸入,、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評價（ISO 14040:2006），如圖1 所示ISO 14040 規(guī)定LCA 的技術(shù)框架為4 個階段：目的和范圍的確定,、清單分析,、影響評價,， 以及每個階段都要開展的結(jié)果解釋。
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% A# m) s* D0 M" L+ r8 Q( g9 T. v如圖2 所示,，汽車產(chǎn)品的全生命周期包括原材料的生產(chǎn)階段,、零部件的生產(chǎn)階段，汽車產(chǎn)品組裝階段,，汽車產(chǎn)品使用階段和汽車產(chǎn)品廢棄處理階段等全生命周期階段,。汽車產(chǎn)品生命周期的各階段都要從自然界中輸入各種能源、資源和原材料,，同時向空氣,、土壤和水體中排放各種污染物。圖2 中列出了主要的氣體污染物,，包括二氧化碳,、甲烷、二氧化硫和氮氧化物等,。將這些不同的氣體污染物通過分類,、特征化成其所對應的環(huán)境影響類型，并通過當量因子表示成可以量化的指標值,。比如,，將二氧化碳和甲烷等溫室氣體的全球增溫潛勢折算成CO2 當量的形式，用來表示全球變暖這一類型的環(huán)境影響,，計算結(jié)果以kgCO2e為單位,。
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生命周期評價方法的主要特點包括：
1）標準化：生命周期評價方法是建立在國家國際標準的基礎(chǔ)上的，包括ISO 14040:2006 和ISO14044:2006,，該標準使生命周期評價的概念和技術(shù)框架得以標準化。
; G) {) E9 T% ~$ X* j- T3 o8 P2）系統(tǒng)全面：生命周期評價是系統(tǒng)全面的方法,，其所評價的范圍涵蓋產(chǎn)品的多個生命周期階段,，可用來評價產(chǎn)品所產(chǎn)生的各種資源環(huán)境問題。
3）客觀量化：生命周期評價方法通過對清單物質(zhì)的分類,、特征化成對應的影響類型,，也可通過歸一化和加權(quán)表示成綜合指標，如產(chǎn)品環(huán)境足跡等,。
( O7 k' h6 X! E( i2 J4）普適性：生命周期評價方法適用于各種產(chǎn)品和服務,，可應用于各種技術(shù)/ 管理/ 政策決策過程。

以汽車行業(yè)巨頭的研發(fā)和制造為例：
6 L& b5 |/ g# _; ~) b6 Z0 s1,，大眾,。2011 年，大眾汽車應用LCA 指導汽車的輕量化設(shè)計,， 使奧迪A6 后代車型在車身,、動力系統(tǒng)和底盤等部位最大限度的使用鋁代替鋼,。與前代車型相比，后代車型輕量化材料使用量增加3%,，鋼鐵材料使用降低5%,，整車減重80kg。汽車行駛20 萬km,，生命周期溫室氣體排放與行駛距離的關(guān)系,。
) G0 X4 v+ \. q; Q& s1 g        不僅如此，輕量化設(shè)計也降低了生命周期中其他類型的環(huán)境影響,， 各類型環(huán)境影響的減少值,。大眾汽車應用LCA 進行前后代車型的生命周期對比分析，一方面,，證明新車型在所有環(huán)境表現(xiàn)方面優(yōu)于其前代,； 另一方面，也合理的表明,，盡管輕量化設(shè)計需要消耗更多的能源,，迅速由其使用階段的環(huán)境節(jié)約量所抵消，從而展示了環(huán)境可接受的輕量化設(shè)計方案,。
        2,，通用。2007 年,，通用汽車開展了凱迪拉克鎂鋁合金與鋼前端部件設(shè)計方案的對比分析,，分別使用鋼鐵、鎂合金和鋁合金生產(chǎn)滿足相同性能要求的汽車前端部件,。三種設(shè)計方案主要參數(shù)對比如圖3 所示,。由圖可知，由于輕量化材料鎂,、鋁的使用,，前端部件的質(zhì)量降低，汽車的整備質(zhì)量也隨之降低,，在汽車油耗方面也有了更好的表現(xiàn),。與鋁相比，鎂的輕量化效果更好,。
7 ~1 J4 R$ J" q- u5 k, r3,，福特。2002 年,，福特歐洲汽車建立了產(chǎn)品可持續(xù)性指數(shù)（Product Sustainability Index ,，PSI），旨在同時提高產(chǎn)品在環(huán)境與健康,、經(jīng)濟和社會方面的表現(xiàn),。福特歐洲PSI 指標框架包括,，主要包括生命周期全球變暖、生命周期空氣質(zhì)量,、生命周期成本,、可持續(xù)材料、安全和移動性能等方面,。
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; ?% @0 k) i" x# W& C綜合來看,，已有的汽車行業(yè)LCA 的應用主要集中在國外的汽車企業(yè)，國內(nèi)企業(yè)正忙著山寨呢,，研發(fā)尚未涉及,，更何談高端研發(fā)的應用技術(shù)。國內(nèi)汽車企業(yè)要想入手LCA,，可以從以下幾個方面開展：
1）辨識汽車全生命周期中環(huán)境影響重大的關(guān)鍵過程,，應用LCA 方法進行改進 ；
2）開展汽車關(guān)鍵零部件（如發(fā)動機,、白車身,、車輪和變速器等）的LCA，在保證品質(zhì)的前提下,，提高生命周期的環(huán)境表現(xiàn),，降低生命周期成本；
3）綜合產(chǎn)品在環(huán)境影響,、成本和性能等方面,， 進行汽車產(chǎn)品不同設(shè)計方案的對比分析，在產(chǎn)品開發(fā)過程中持續(xù)改進,，最終確定最優(yōu)方案,；
! L: N& U0 h% ^% ], l, [; y4）研究與開發(fā)汽車產(chǎn)品生命周期評價系統(tǒng)，結(jié)合中國汽車行業(yè)的主要特點及中國汽車產(chǎn)品設(shè)計流程,，封裝出結(jié)合中國特色的生命周期評價的理論和方法,，高效、智能化的進行汽車產(chǎn)品生命周期評價體系,。
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