將傳統(tǒng)生產(chǎn)技術與傳感器和用于監(jiān)控、分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)的工具結合等創(chuàng)新技術,可以將工廠轉變?yōu)橹悄芄S。在生產(chǎn)線中插入智能且相互連接的傳感器和PLC(可編程邏輯控制器),收集不僅對生產(chǎn)控制而且對生命周期清單都可能有用的數(shù)據(jù)。通過MES系統(tǒng)(生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng))將該數(shù)據(jù)轉換為知識(提煉的信息),該系統(tǒng)可以改善數(shù)據(jù)并提供有用的信息,以便在正確的時間做出正確的決策。此外,為了完成任務,MES系統(tǒng)必須與公司的企業(yè)資源規(guī)劃集成在一起,從而充當決策和生產(chǎn)水平之間的通信鏈接。多虧了此鏈接,企業(yè)資源規(guī)劃可以成為準確,快速地執(zhí)行生命周期清單,成為準備生命周期評價的最有效工具。這種用于動態(tài)數(shù)據(jù)收集的信息化工廠體系結構與為特定工業(yè)系統(tǒng)定制的LCA工具相結合,構成了動態(tài)化LCA系統(tǒng)。

圖1 集成動態(tài)生命周期評價的流程圖
依據(jù)ISO 14040和ISO 14044標準先進行了本研究的生命周期評估。功能單元是瓷磚的年產(chǎn)量,系統(tǒng)邊界涵蓋了從原材料提取到使用壽命結束的整個生命周期。對生產(chǎn)周期進行了分析,并將其劃分為特定的階段,以便更好地識別和描述每個制造步驟;作為生產(chǎn)部門手動數(shù)據(jù)收集基礎的流程圖(圖2)。隨后,進行了全面的質量平衡,以量化每個制造階段在材料和能量方面的所有輸入和輸出。

圖2 生產(chǎn)部門手動數(shù)據(jù)收集基礎的流程圖
可以得出結論:由于距離和運輸方式,陶瓷的原材料供應是主要的環(huán)境影響。因此,為了減輕環(huán)境負擔,精心選擇原材料和促進當?shù)卦牧系氖褂每梢园l(fā)揮非常重要的作用。此外,在公司大門內的制造過程中,燒制和噴霧、干燥是最有害的階段。各個階段的環(huán)境影響(見圖3)。

圖3 生產(chǎn)1m2的陶瓷或瓷磚的環(huán)境影響
遵循圖2所示的相同結構,開發(fā)了一個電子表格,保持每個生命周期階段之間的間隔,以便選擇每個階段最相關的變量,并保持最高的詳細程度。
是通過數(shù)字技術使生命周期清單自動化,并使用該公司的企業(yè)資源規(guī)劃作為主要原始數(shù)據(jù)源。
利用商業(yè)智能軟件連接定制的生命周期評價工具與基于企業(yè)資源規(guī)劃的生命周期清單模塊。商業(yè)智能系統(tǒng)可以分析和處理不同來源的數(shù)據(jù),以將其轉化為組織的重要信息。此外,商業(yè)智能不僅處理數(shù)據(jù),而且以比較好的表現(xiàn)形式管理數(shù)據(jù)。商業(yè)智能軟件充當實時連接器,提供了存儲的數(shù)據(jù)的交互式安全訪問,而無需手動提取,復制或移動數(shù)據(jù)。
圖4 動態(tài)生命周期評價系統(tǒng)示意圖
論文旨在通過物聯(lián)網(wǎng)技術和工業(yè)4.0范例探索動態(tài)生命周期評價,分析現(xiàn)階段實現(xiàn)自動化的潛力。為此,提出了一些研究問題,然后從概念和操作等角度進行了實證檢驗,證明動態(tài)生命周期評價是可行的。
生命周期評價的概念驗證旨在確定模型基礎的假設是正確的,并且可以代表現(xiàn)實。通過生態(tài)設計測試,表明LCA工具適用于預測不同的設計方案,這些方案可以預測最終產(chǎn)品在現(xiàn)實世界中的環(huán)境性能。
測試動態(tài)生命周期評價系統(tǒng)的響應能力。企業(yè)資源規(guī)劃平臺借助數(shù)據(jù)庫查詢提供了與所選生產(chǎn)時期有關的生命周期清單數(shù)據(jù),然后商務智能系統(tǒng)收集了所有信息,并將其轉移到生命周期評價工具中,最終顯示了對環(huán)境的影響評估結果。結果與靜態(tài)方法的結果一致。
在動態(tài)生命周期評價系統(tǒng)確定的環(huán)境影響值與使用商業(yè)軟件獲得的環(huán)境影響值之間的一致性方面,通過適當?shù)尿炞C過程來驗證動態(tài)生命周期評價系統(tǒng)達到的可靠性水平。