基于ERP的制造過程碳足跡計算研究

榮 杰，李仁旺，陳昆昌，陳萬慶，項建凱

(浙江理工大學(xué) 機械與自動控制學(xué)院，浙江 杭州 310018)

基于ERP的制造過程碳足跡計算研究

榮 杰，李仁旺，陳昆昌，陳萬慶，項建凱

(浙江理工大學(xué) 機械與自動控制學(xué)院，浙江 杭州 310018)

探討產(chǎn)品生命周期中制造階段的CO2排放問題.提取企業(yè)原有ERP信息系統(tǒng)的有用數(shù)據(jù)信息，與碳足跡進行整合，以便有效地評估產(chǎn)品在制造階段的CO2排放量.以某工廠制造智能電表為例驗證了所提出方法的可行性.

碳足跡；ERP；低碳制造

隨著資源環(huán)境問題的日益尖銳，我國經(jīng)濟發(fā)展受到了一定的制約.為了突破資源和環(huán)境的約束，實現(xiàn)經(jīng)濟的又好又快發(fā)展，企業(yè)必須實施節(jié)能減排策略，達到轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，合理利用資源，優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的目的，從而建設(shè)一個資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會.因此，各國政府已逐漸重視降低設(shè)施與產(chǎn)品的碳排放量，許多廠商將著手解決市場競爭與綠色商機的問題.

企業(yè)制造的產(chǎn)品，從原料準(zhǔn)備、運輸、制造、使用到回收利用階段都會產(chǎn)生CO2.如果可以明確標(biāo)出產(chǎn)品在各階段排放CO2的量，那么既方便消費者在購買使用時做出選擇，也可以促進制造商致力于降低該產(chǎn)品各階段的碳排放量.這對于環(huán)境而言，使產(chǎn)品更加環(huán)保，對于市場經(jīng)濟而言，使產(chǎn)品更有競爭力.因此，合理精確地計算產(chǎn)品在原料準(zhǔn)備、運輸、制造、使用以及回收階段的碳排放量，是節(jié)能減排的第一步.產(chǎn)品在其生命周期各階段的碳排放量被稱為碳足跡[1].

計算產(chǎn)品整個生命周期的碳足跡，需要整合企業(yè)內(nèi)部的信息系統(tǒng).按照企業(yè)生產(chǎn)流程取得相關(guān)信息，加上碳足跡所需的特定功能，就可以評估產(chǎn)品制造過程的碳足跡.

ERP系統(tǒng)包含許多制造相關(guān)信息，如物料數(shù)據(jù)、物料表與制造狀態(tài)記錄等信息[2].ERP流程已被驗證為合理且符合會計準(zhǔn)則的流程，所得數(shù)據(jù)可信度較高.

在產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中，不僅原材料排放碳，工作的機器、人員等相關(guān)資源也會產(chǎn)生碳，可采用成本結(jié)算理念計算產(chǎn)品的碳足跡.

1 ERP

ERP是一種面向制造行業(yè)進行物質(zhì)資源、資金資源和信息資源集成一體化管理的企業(yè)信息管理系統(tǒng)[3].其主要功能包括：供應(yīng)鏈管理、銷售與市場、分銷、客戶服務(wù)、財務(wù)管理、制造管理、庫存管理、工廠與設(shè)備維護、人力資源、報表、制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Executive System，MES)、工作流服務(wù)和企業(yè)信息系統(tǒng)等.此外，還包括金融投資管理、質(zhì)量管理、運輸管理、項目管理、法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)以及過程控制等補充功能.

ERP的主要模塊包含了三大部分：基本主文件、作業(yè)功能、財會功能.基本主文件包含了ERP系統(tǒng)運行所需的基本數(shù)據(jù)，例如組織架構(gòu)、員工主文件、客戶、供貨商、料號與BOM表等.

圖1所示為一個生產(chǎn)儀表的離散型生產(chǎn)企業(yè)的ERR內(nèi)部數(shù)據(jù)流程[4].

圖1 離散型生產(chǎn)企業(yè)的ERP內(nèi)部數(shù)據(jù)流程

由圖1可知，銷售部收到新訂單后，對照公司產(chǎn)品庫，判斷當(dāng)前公司是否有符合規(guī)格的產(chǎn)品，如果沒有則需要研發(fā)部門對其進行研發(fā)，生成銷售訂單.計劃業(yè)務(wù)部門收到成品訂單后，對該產(chǎn)品進行拆分，拆分為外購件、自制件和外加工件，依據(jù)外購件生成清購單，發(fā)給采購部門；依據(jù)自制件生成半成品生產(chǎn)訂單，發(fā)給制造車間；依據(jù)外加工件生成委外訂單，發(fā)給委外商.采購部門收到采購訂單后采購貨物并將其放入材料倉庫.委外商收到委外訂單后對其進行加工制造，最后存放到委外加工倉庫保存.制造車間從材料倉庫和委外加工倉庫取出自己需要的物料，進行加工制造，并將加工制造完成品放入成品倉庫.產(chǎn)品被發(fā)至客戶，完成接受訂單到銷售的整個過程，稱為作業(yè)功能.

財會功能模塊也是ERP重要的功能模塊.公司每個月都會對庫存的物料與在制工單成本進行結(jié)算，稱為成本月結(jié).本文提出的碳足跡結(jié)算，就是由ERP的成本計算演變而來的.產(chǎn)品的生產(chǎn)成本包括物料成本、人工成本、機器損耗成本以及外包成本等.

2 產(chǎn)品制造階段ERP與碳足跡的整合

圖2所示為ERP與碳足跡計算數(shù)據(jù)的整合架構(gòu).圖2中左邊為碳足跡計算過程中涉及的ERP功能，如主物料的料號主文件、BOM表、會計科目設(shè)定、費用登錄、工單開立等；右邊為碳足跡功能，可整合到ERP中，但并不改變ERP的原有功能，僅僅以數(shù)據(jù)展示的方式整合進去.

圖2 ERP與碳足跡計算數(shù)據(jù)的整合架構(gòu)

2.1 物料碳足跡的設(shè)定

為ERP系統(tǒng)中每種物料定義一個字段來標(biāo)記其碳足跡的值.如果物料為外購品種，則需要供應(yīng)商提供該物料的原始碳足跡，如果供應(yīng)商不能提供，那么就從公共數(shù)據(jù)庫中查找標(biāo)準(zhǔn)值代入，以便獲取物料的原始碳足跡；如果物料為生產(chǎn)或者模塊組裝用料，那么其碳足跡就用下文提到的方法去結(jié)算.

2.2 物料碳足跡的結(jié)算

完成物料碳足跡設(shè)定后，可以進行碳足跡的結(jié)算.圖3所示為碳足跡計算的步驟.

首先，清算庫存物料，將其轉(zhuǎn)換為庫存碳足跡；其次，依據(jù)本期工單，找出結(jié)算的層級，先計算半成品，再計算成品；然后，將計算出來的碳足跡存放到各工單的物料BOM表中；最后，判斷當(dāng)前BOM表是否結(jié)算完全，如果沒有結(jié)算完全那么進入下一個工單進行碳足跡計算，如果結(jié)算完全那么計算下一層級物料碳足跡.循環(huán)上面的過程，直至工單結(jié)束，完成碳足跡的結(jié)算.這里需要注意的是，只有當(dāng)半成品入庫以后，才可以計算成品的碳足跡[5].

圖3 ERP中產(chǎn)品碳足跡的計算步驟

2.3 物料碳足跡的查看

完成物料碳足跡結(jié)算后，可以在ERP系統(tǒng)中查詢各種物料每月結(jié)算的碳足跡.

該方法以ERP原有數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在ERP中加入碳足跡的特定功能(對應(yīng)物料號的碳足跡編碼設(shè)定、物料碳足跡的計算以及碳足跡的查看)，利用企業(yè)內(nèi)部原有管理工具ERP軟件，算出了產(chǎn)品制造過程的碳足跡.只有保證原物料碳足跡在獲取和錄入的過程中正確，才會有后面的正確計算結(jié)果.這是碳足跡認證時最重要的工作.

3 實際應(yīng)用案例

國內(nèi)某工廠的智能電表為家庭使用的單相電表，主要分為以下幾個模塊：主印制板裝配件、表蓋裝配件、底座裝配件、端子蓋裝配件、標(biāo)牌、虛擬電子標(biāo)簽、包裝物料.其中，主印制板裝配件、表蓋裝配件、底座裝配件和端子蓋裝配件為組裝件，其他大的模塊配件均由供應(yīng)商制造完成.為了驗證ERP與碳足跡計算數(shù)據(jù)整合架構(gòu)的準(zhǔn)確性，將智能電表BOM表加以簡化(圖4)，并對其進行如下簡單編碼：A01為最終的成品；B01～B07為成品被分成的模塊，B01由B0101～B0116加工制造而成；B02由B0201～B0204加工制造而成；B03由B0301～B0308加工制造而成.假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)件和定制料均可以取得其原物料的碳足跡.

備妥B0101～B0116元器件物料后，將其送至裝配車間，按照生產(chǎn)工藝流程(圖5)制成B01主印制板配件.當(dāng)B01、B02和B03都加工完成后，先組裝B01～B06，再組裝B07，最后將組裝完成的電表包裝好，成為A01成品，入庫后等待發(fā)貨.

表1所示，在主印制板裝配件BOM表中插入的兩個標(biāo)簽屬性分別是單位碳足跡和總碳足跡.單位碳足跡是指一個單位物料的碳足跡，如B0102電阻假設(shè)為0.5 g，那么一個B0102電阻在其生命周期中溫室氣體的排放量為0.5 g.總碳足跡是指A01整個產(chǎn)品生產(chǎn)完成所產(chǎn)生的碳足跡，即各物料單位碳足跡與對應(yīng)物料數(shù)量乘積的總和.B01主印制板配件的單位碳足跡為B0101～B0116各配件碳足跡的總和，為756.8 g.顯然，制造階段生產(chǎn)一個主印制板配件要排放相當(dāng)于0.76 kg左右的CO2，其中不包括生產(chǎn)所用其他資源(如人力、水、電等)所產(chǎn)生的CO2，也不包含該物料從供應(yīng)商到工廠的運送、使用和回收階段產(chǎn)生的CO2.

圖4 智能電表的BOM表構(gòu)造

圖5 主印制板裝配件生產(chǎn)工藝流程

表1 主印制板配件BOM表與碳足跡整合

同理可計算出，制造一個B02表蓋裝配件產(chǎn)生相當(dāng)于0.175 kg的CO2(表2)；制造一個B03底座裝配件產(chǎn)生相當(dāng)于0.546 kg的CO2(表3).

表2 表蓋裝配件BOM表與碳足跡整合

表3 底座裝配件BOM表與碳足跡整合

按照以上方式可計算出B01、B02、B03的總碳足跡.B04、B05、B06和B07的總碳足跡由供應(yīng)商提供或者查詢公共數(shù)據(jù)庫獲取.將每個模塊的總碳足跡相加，最終計算出制造一個A01智能電表的總碳足跡約為2.2 kg(表4).

表4 智能電表BOM表與碳足跡的整合

將上述架構(gòu)與現(xiàn)有ERP系統(tǒng)(用友)軟件整合，最終可提供產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中碳足跡的設(shè)定與估算功能.

4 結(jié)束語

本文將企業(yè)內(nèi)部原有ERP系統(tǒng)信息作為碳足跡計算的依據(jù)，提出了這些信息與碳足跡整合的架構(gòu).以某工廠制造的智能電表為例，詳細說明了所提出方法的可行性.本研究有助于方便有效地評估產(chǎn)品在制造階段的CO2排放量.

[1] Franchetti M J,Apul D. Carbon footprint analysis: concept,methods,implementation and case studies[M].張志強，曲建升，王立偉,等,譯. 北京：科學(xué)出版社,2016:3-8.

[2] Magal S R,Word J.Integrated business processes with ERP system[M].Hoboken:John Wiley and Sons Incorporated,2011.

[3] 劉秋生. ERP系統(tǒng)原理與應(yīng)用[M]. 北京:電子工業(yè)出版社, 2015:2-10.

[4] 龔中華, 何 平. 用友ERP-U8 (V8.72) 模擬實戰(zhàn):財務(wù)、供應(yīng)鏈和生產(chǎn)制造[M]. 北京:人民郵電出版社, 2012:1-6.

[5] Wu Horng-huei. A study of integration of ERP and carbon footprint evaluation[J]. Modern Management, 2011, 1(4): 294-302.

Research on Carbon Footprint During Manufacturing Based on ERP

RONG Jie, LI Ren-wang,CHEN Kun-chang, CHEN Wan-qing,XIANG Jian-kai

(School of Mechanical Engineering and Automation, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

This paper mainly discusses the the issue of the CO2emissions in the stage of manufacturing during the life cycle of the product. We extract some useful data and information from ERP system integration with carbon footprint which is more convenient to effectively evaluate the product in the manufacturing stage of the CO2emissions and finally the feasibility of this method is proved by the intelligent electric meter produced by a company.

carbon footprint;ERP;low carbon manufacturing

2016-07-12

國家自然科學(xué)基金資助項目(51475434)

榮 杰(1992-)，男，安徽安慶人，碩士研究生，研究方向為制造業(yè)信息化.

1006-3269(2016)04-0018-06

X502

A

10.3969/j.issn.1006-3269.2016.04.005