前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的機電產品生態數據庫建設研究，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

作者：顏鷹 趙志強 蔣建平 單位：浙江省標準化研究院

產品生命周期（從原材料獲取、制造、運輸、使用到最終的廢棄處理）的所有環境因數，同時要求量化表示以下的環境影響指數：自然資源損耗指數（NRD）、能耗指數（ED）、水資源損耗指數（WD）、全球變暖潛力指數（GWP）、同溫層臭氧層消耗潛力指數（ODP）、空氣毒性指數（AT）、水資源毒性指數（WT）、光化學臭氧生成指數（POC）、空氣酸化潛力指數（AA）、水資源富養指數（WE）、有害廢物生成指數（HWP）。機電產品生態數據庫用于管理機電產品生命周期評價過程中的相關數據，如材料、產品或事件在整個生命周期過程的環境負荷數據、評價方法指標體系、評價項目信息、模型計算及圖表等。對機電產品中的常用材料、加工工藝、典型產品作為構建生態數據的對象，生命周期制造、運輸、使用、報廢4個階段出發，構建對環境影響指標的生態數據庫。該生態數據庫構建對評價指標重點考慮是環境影響指標，對經濟指標和技術指標暫不作考慮[4]。

數據庫構建對象機電產品生態數據庫構建范圍涉及機電產品常用的原材料如鑄鐵、壓鑄鋁等；機電產品常用的加工工藝，如鍛壓、鑄造等；機電產品基礎標準件，如螺釘、螺栓等。

涵蓋過程從整個全生命周期考慮生態數據庫架構建設，涵蓋過程包括制造階段、銷售階段、使用階段、壽終階段等4個階段[5-6]。（1）制造階段：重點考慮原材料獲取、加工工藝和流程、資源的消耗以及有毒有害物質的排放等因素，也考慮把（原）材料/組件從供應商運到制造工廠的運輸過程。（2）銷售階段：重點考慮將產品銷往歐盟等市場的運輸過程，同時也考慮了歐盟市場內銷售過程，此外也考慮了包裝過程。運輸過程的環境影響主要從運輸方式和運輸距離2個方面考慮。運輸方式主要有海運、空運、公路運輸等多種方式，運輸設備本身的能效也是需要考慮的；運輸距離主要采用平均距離方法進行估算，對于部分運輸距離較遠的零部件單獨進行計算。（3）使用階段：從使用壽命、每年使用時間、運行狀態（開機、待機及關機模式）、能效水平等角度考慮綜合考慮使用階段對環境的影響。此外考慮了使用階段必需的消耗品以及有害物質的排放，比如冷凍油、潤滑油的消耗以及氟利昂等有害氣體的排放。考慮到產品都是在歐盟使用，電力數據選擇歐盟數據。（4）壽終階段：主要考慮了WEEE指令的要求，指出部分必須除去的部件，并需要考慮零部件的回收利用。回收利用方式包括填埋、焚燒、重新熔化等多種方式。同樣，由于回收工作主要是在歐盟進行，因此回收過程的電力消耗也采用歐盟電力數據。

輸出指標從資源能源消耗、對空氣影響、對水影響、有害物質生成等方面考慮輸出指標[7]。（1）資源能源消耗：①材料消耗（RMD）：考慮某資源的儲備量大小以及當今經濟的消費率，計算資源消耗。②能量消耗（ED）：在產品整個生命周期內所消耗的能量，不管是來自燃料（石化或者其他）的燃燒，還是其他來源（水能、潮汐能、太陽能和風能）。同時，還考慮到原料中潛在的能源（產生中原料的消耗過程，壽終階段就是典型）。③水資源消耗（WD）：計算水的消耗，如水源類型或質量（飲用水、工業用水）。（2）對空氣影響：①溫室效應（GWP）：在產品整個生命周期內向大氣空間排放導致全球變暖的氣體含量。②臭氧消耗（ODP）：計算放出的氣體對同溫層中臭氧層的損耗的影響。③空氣毒性（AT）：在考慮到大氣所能容忍的最大排放量和吸收量時人類生存環境中的空氣毒性。④光化學臭氧形成（POC）：計算光化學臭氧（煙霧）的潛在形成，因為排放的各種氣體在太陽紫外線的作用下，會在底層空氣中的氧化劑。⑤空氣酸化（AA）：表示氣體排放到大氣之后對空氣的酸化影響。（3）對水的影響：①水體富營養化（WE）：計算各種經排水道排放的物質對湖水和海水的水體富營養化（營養元素的富集）。②水毒性（WT）：在考慮到大氣所能容忍的最大排放量和揮發量的情況下水的毒性。（4）有害物質生成（HWP）在整個產品生命周期內所產生的危險廢物的總質量。

建設方法

1原材料和加工工藝數據庫用來實現機電產品原材料清單數據的輸入和計算，負責計算和保存各原材料和加工工藝環境污染和能源消耗情況，此數據庫的建設工作是一個不斷積累完善的過程。

1.1原材料和加工工藝數據收集對數據的收集首先要識別出機電產品原材料的主要組成部分，原材料一般是一次或者二次資源或能源，通常作為公共生產的基礎材料，其環境性能由社會生產的總體水平決定，不能由某個生產企業提供，而應以社會生產的平均水平作為清單分析的數據來源，這些數據存儲在公共基礎數據庫中，因此不需要對這一階段的數據進行收集；對原材料的每個制造階段分解為小單元，識別每一單元過程的輸入輸出，然后將單元過程進行分類匯總就得到原材料制造階段的數據清單。這一階段的數據收集主要是到原材料生產的地方根據實際情況錄入，同時檢索特征數據庫中是否存在類似元件和材料，如若存在則可以直接調用其清單分析結果，這樣大大簡化了此階段的數據收集工作；對原材料運輸過程的數據收集主要是收集運輸過程的燃料消耗、有毒氣體排放。這部分數據可以通過輸入運輸工具、運距和裝載率等因素直接調用基礎數據庫中存入的相關數據。

1.2清單數據處理、影響評價和解釋評價清單數據處理的一個重要任務就是將非終端輸入追溯到終端輸入，將非終端輸出延伸到終端輸出；影響評價是根據清單分析后所提供的物料、能源消耗數據以及各種排放數據對產品所造成的環境影響進行評估，即實質上是對清單分析的結果進行定性或定量排序的一個過程；解釋評價主要是識別、評價和選擇減少研究系統環境影響或負荷的方案，確定和評價與減少能量和原材料使用有關的環境影響的機會，包括識別產生重要的資源耗損的資源類型、對環境產生重大影響的環境影響類型以及識別產品全生命周期中對環境和資源損耗構成最大影響的生命過程。由于影響評價對通過各種指示因子表達的環境影響已經進行標準化和權重處理，因此可以直接通過數值大小的比較進行重點問題的識別[5]。

2典型零件數據庫：機電產品中常用和通用的零配件建立生態數據庫

2.1數據收集數據收集是生態評估工作的關鍵環節，重點考慮兩方面的內容，一方面是基于企業BOM表的材料清單；另一方面是生產工藝數據，主要考慮生產加工過程中能耗以及有毒有害物質的排放。需要注意的是，材料清單和生產工藝信息要求和格式不是固定的，需要隨產品種類的不同而進行調整，比較適合機械加工過程。調整原則和目的是盡量能快速、有效的收集到產品生命周期特別是制造階段對環境會產生影響的信息。2.2建模（1）建模基本原理：Gabi3生態評估的建模，首先是對實際的生命周期環節的一種模擬，通過采用方案（Plan）、工藝（Process）、流（flow）3個基本要素的不同組合模擬實際的生命周期環節。其中，方案也可理解為計劃，一個模型只能有一個總的計劃，但可以有多個子計劃；工藝（Process）也可理解為過程，是組成一個方案（Plan）的重要部分；流（flow）不僅僅是組成工藝（Process）的重要組成部分，也是連接工藝以及工藝和方案的紐帶。（2）建模一般方法：根據EuP指令的要求，定量化生態評估需要考慮制造、銷售、使用、廢棄等過程對環境的影響，因此一般應將這幾個環節作為僅次于最終方案的子方案，每個環節一個方案，如圖2所示。在每個子方案中，再根據過程的不同進行分解并考慮是否由必要建立新的方案。以制造過程為例，不僅可以按照材料建立子方案，也可以按照零部件建立子方案。#p#分頁標題#e#

2.3定量化評估將生命周期各階段所使用的物質和能量以及所排放的污染物經分類整理后，使用生命周期評估工具模擬產品生命周期過程建立模型并進行定量化計算，可以得出11個環境影響指標數值。Gabi3用于定量化評估的工具是balance，對一個產品建好生命周期模型后，就可以利用balance進行平衡分析并獲得符合EuP指令要求的環境影響數據，如圖3所示。

典型案例示范—鎂錠材料生態數據庫建立

（1）數據收集：收集鎂錠工藝過程，如表1所示。（2）根據數據收集信息，建立數據庫方案。（3）將生命周期各階段所使用的物質和能量以及所排放的污染物經分類整理后，使用生命周期評估工具模擬產品生命周期過程建立模型并進行定量化計算，可以得出基礎數據庫。鎂錠材料的能耗為2.2MJ/kg，加工用水消耗0.02L/kg，冷卻用水消耗0.62L/kg。詳見生態報告基礎數據庫，如表2所示。

小結

建立機電產品生態數據庫是企業應對EuP/ErP指令的一項共性和關鍵工作，也是我國企業應對EuP/ErP指令的難點所在，同時產品生態數據庫也是生態設計的基礎工作，通過建立產品基礎的生態數據庫，在生態設計時能便捷、有效地獲得原材料、零件、各工藝等的生態數據，確保生態設計第一手資料的準確性。在當前節能減排、轉型升級的關鍵時候，對于提升我國企業在國際、國內競爭力具有非常重要的意義。