應(yīng)用生命周期評(píng)價(jià)方法指導(dǎo)產(chǎn)品研發(fā)

寂靜天花板

生命周期評(píng)價(jià)(Life Cycle Assessment, LCA) 經(jīng)過(guò)50 多年的發(fā)展，已被廣泛應(yīng)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(jì)、汽車環(huán)境保護(hù)政策的制定和汽車產(chǎn)品的可持續(xù)消費(fèi)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織將LCA 定義為對(duì)一個(gè)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(píng)價(jià)（ISO 14040:2006），如圖1 所示ISO 14040 規(guī)定LCA 的技術(shù)框架為4 個(gè)階段：目的和范圍的確定、清單分析、影響評(píng)價(jià)， 以及每個(gè)階段都要開展的結(jié)果解釋。

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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(shí)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(guò)分類、特征化成其所對(duì)應(yīng)的環(huán)境影響類型，并通過(guò)當(dāng)量因子表示成可以量化的指標(biāo)值。比如，將二氧化碳和甲烷等溫室氣體的全球增溫潛勢(shì)折算成CO2 當(dāng)量的形式，用來(lái)表示全球變暖這一類型的環(huán)境影響，計(jì)算結(jié)果以kgCO2e為單位。

& E% {( j8 G) ?; v4 c) p生命周期評(píng)價(jià)方法的主要特點(diǎn)包括：
  i1 w3 n( U: I, R5 H+ i2 D1）標(biāo)準(zhǔn)化：生命周期評(píng)價(jià)方法是建立在國(guó)家國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上的，包括ISO 14040:2006 和ISO14044:2006，該標(biāo)準(zhǔn)使生命周期評(píng)價(jià)的概念和技術(shù)框架得以標(biāo)準(zhǔn)化。
. x1 z: R% d, ^* C& L2）系統(tǒng)全面：生命周期評(píng)價(jià)是系統(tǒng)全面的方法，其所評(píng)價(jià)的范圍涵蓋產(chǎn)品的多個(gè)生命周期階段，可用來(lái)評(píng)價(jià)產(chǎn)品所產(chǎn)生的各種資源環(huán)境問(wèn)題。
3）客觀量化：生命周期評(píng)價(jià)方法通過(guò)對(duì)清單物質(zhì)的分類、特征化成對(duì)應(yīng)的影響類型，也可通過(guò)歸一化和加權(quán)表示成綜合指標(biāo)，如產(chǎn)品環(huán)境足跡等。
+ Z. o3 E7 R( p9 a& }" O/ `& n4）普適性：生命周期評(píng)價(jià)方法適用于各種產(chǎn)品和服務(wù)，可應(yīng)用于各種技術(shù)/ 管理/ 政策決策過(guò)程。
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6 Z3 a/ Z7 A0 x9 s* y) Q以汽車行業(yè)巨頭的研發(fā)和制造為例：
/ ?. m/ P5 M& @1，大眾。2011 年，大眾汽車應(yīng)用LCA 指導(dǎo)汽車的輕量化設(shè)計(jì)， 使奧迪A6 后代車型在車身、動(dòng)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(wàn)km，生命周期溫室氣體排放與行駛距離的關(guān)系。
3 P. D* @4 `. M( n* }! S9 a        不僅如此，輕量化設(shè)計(jì)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(yīng)用LCA 進(jìn)行前后代車型的生命周期對(duì)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(jì)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(jì)方案。
2 f9 i' _0 z, ]( s5 J4 c        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(jì)方案的對(duì)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(jì)方案主要參數(shù)對(duì)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。
3，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(shí)提高產(chǎn)品在環(huán)境與健康、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)方面的表現(xiàn)。福特歐洲PSI 指標(biāo)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(dòng)性能等方面。

4 s& I& w2 o( r0 G3 W綜合來(lái)看，已有的汽車行業(yè)LCA 的應(yīng)用主要集中在國(guó)外的汽車企業(yè)，國(guó)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(yīng)用技術(shù)。國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)要想入手LCA，可以從以下幾個(gè)方面開展：
# \7 k, b2 }: @, k7 q0 a3 t1）辨識(shí)汽車全生命周期中環(huán)境影響重大的關(guān)鍵過(guò)程，應(yīng)用LCA 方法進(jìn)行改進(jìn) ；
2）開展汽車關(guān)鍵零部件（如發(fā)動(dòng)機(jī)、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(jìn)行汽車產(chǎn)品不同設(shè)計(jì)方案的對(duì)比分析，在產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中持續(xù)改進(jìn)，最終確定最優(yōu)方案；
4）研究與開發(fā)汽車產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)系統(tǒng)，結(jié)合中國(guó)汽車行業(yè)的主要特點(diǎn)及中國(guó)汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程，封裝出結(jié)合中國(guó)特色的生命周期評(píng)價(jià)的理論和方法，高效、智能化的進(jìn)行汽車產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)體系。
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