基于LCA的產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

時(shí)君麗+王煜鈞++劉殿偉+代寶超+王時(shí)+李志佳+劉利勛

摘要： 本文以LCA基本理論為指導(dǎo)，以Visual C#和SQL 2008為工具，開發(fā)了產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，根據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)清單將環(huán)境影響類型分為全球變暖、臭氧耗竭、酸化、富營(yíng)養(yǎng)化和光化學(xué)煙霧，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生命周期資源、能源數(shù)據(jù)的輸入，和環(huán)境影響類別數(shù)據(jù)的輸出與分析。數(shù)據(jù)庫(kù)及管理系統(tǒng)采用網(wǎng)頁的形式，可視化程度高，操作方便，簡(jiǎn)單易懂，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)將為后繼的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和中國(guó)LCA評(píng)價(jià)軟件的開發(fā)積累有益的經(jīng)驗(yàn)。

Abstract： Based on the basic theory of LCA， this paper uses Visual C# and SQL 2008 to develop the product life cycle database system. According to the product data sheet， the environmental impacts are divided into global warming， ozone depletion， acidification， eutrophication and photochemical smog. This system can import the data of the product life cycle resource and energy and analyze and export the data of the environmental impact. Database and management system use the form of web pages. The visualization degree is high and it is easy to operate and understand. The data management system will accumulate useful experience for the development of the basic database and the LCA evaluation software.

關(guān)鍵詞： 生命周期評(píng)價(jià)；數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；環(huán)境影響

Key words： life cycle assessment；database system；environmental effect

中圖分類號(hào)：0TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）07-0072-03

0 引言

生命周期評(píng)價(jià)（Life Cycle Assessment，簡(jiǎn)稱LCA）是一種經(jīng)過IS0國(guó)際組織認(rèn)可的環(huán)境管理工具。由于一些客觀因素的存在，目前發(fā)展中國(guó)家對(duì)環(huán)境問題的認(rèn)識(shí)并不全面，支持LCA研究的數(shù)據(jù)庫(kù)并不多，研究水平與發(fā)達(dá)國(guó)家仍有一定的差距。本文參照四川大學(xué)開發(fā)的CLCD數(shù)據(jù)庫(kù)[1]，及其他優(yōu)秀LCA數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)[2-6]，以我國(guó)LCA數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以軟件工程和面向?qū)ο蟮乃枷敕椒橹笇?dǎo)，吸收借鑒國(guó)內(nèi)外同類軟件的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了LCA數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

1 基于LCA的評(píng)價(jià)方法

本文根據(jù)LCA基于過程的清單數(shù)據(jù)分析方法，將環(huán)境影響類型分為全球變暖、臭氧耗竭、酸化、富營(yíng)養(yǎng)化和光化學(xué)煙霧。影響評(píng)價(jià)通過特征化、歸一化和加權(quán)處理，最后歸一化合并成單一指數(shù)。環(huán)境數(shù)據(jù)清單分析及影響評(píng)價(jià)步驟如下：

第一步，清單數(shù)據(jù)特征化，產(chǎn)品環(huán)境影響潛值是指整個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)中所有環(huán)境排放影響的總和，用Sk表示環(huán)境影響潛值，計(jì)算方法見公式（1）：

Sk=∑Qi×EP（i）（1）

其中，Sk—第k種環(huán)境指標(biāo)特征化結(jié)果；Qi—每功能單位排放i物質(zhì)的清單分析量；EP（i）—i物質(zhì)的環(huán)境影響當(dāng)量因子。

第二步，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，基于選定當(dāng)量年的標(biāo)準(zhǔn)量化處理環(huán)境影響潛值，式（2）為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法：

Nk=Sk/Rk（2）

其中，Nk—第k種環(huán)境指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果；Rk—第k種環(huán)境指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化當(dāng)量值。

第三步，環(huán)境影響指標(biāo)權(quán)重，最終環(huán)境指標(biāo)的計(jì)算方法見公式（3）：

EI=∑VkNk（3）

其中，Vk—第k種環(huán)境指標(biāo)權(quán)重；EI—產(chǎn)品生命周期總環(huán)境指標(biāo)。

2 LCA數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的組成

根據(jù)上述分析，LCA數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用Visual C#作為前端開發(fā)工具，基于圖1所示的框架結(jié)構(gòu)和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)功能如圖2所示，其主要有“環(huán)境影響評(píng)價(jià)”和“基于過程的LCA”兩大模塊，可以實(shí)現(xiàn)LCA數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、統(tǒng)計(jì)、評(píng)價(jià)、查詢、更新、分析圖等功能。

3 LCA數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

LCA系統(tǒng)登錄以后可完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查詢和修改，如圖3所示，也可進(jìn)行環(huán)境影響類型數(shù)據(jù)的查詢和修改，如圖4所示。

以“ZQ型減速器”產(chǎn)品為案例進(jìn)行LCA數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程的說明，“ZQ減速器”廣泛用于起重、礦山、通用化工、紡織、輕工等行業(yè)?；緟?shù)如下所示①重量鋼450kg，鑄鐵300kg；②高速軸的轉(zhuǎn)速不大于1500轉(zhuǎn)/分；③工作環(huán)境溫度為-40℃～+40℃；④傳動(dòng)比：48.57。

在主界面輸入產(chǎn)品名稱“減速器”并輸入各階段所需原材料及能源消耗，如圖5，可實(shí)現(xiàn)各階段環(huán)境排放的計(jì)算，并可以進(jìn)行影響類型的分類、整理，如圖6所示。

系統(tǒng)針對(duì)產(chǎn)品環(huán)境影響類別，如全球變暖、酸化、富營(yíng)養(yǎng)化等類型實(shí)現(xiàn)所占比例的計(jì)算，并形成餅形圖，如圖7所示。系統(tǒng)還可針對(duì)分析圖給出評(píng)價(jià)意見，為決策者提供輔助支持，如圖8所示。

4 結(jié)束語

本文采用Visual C#作為前端開發(fā)工具，以SQL Server作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)了基于過程LCA的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，并以減速器產(chǎn)品為例進(jìn)行生命周期的評(píng)價(jià)，對(duì)不同生命周期的環(huán)境影響類型進(jìn)行分析，為方案決策者提供環(huán)境方面的評(píng)價(jià)依據(jù)。

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