将传统生产技术与传感器和用于监控、分析生产数据的工具结合等创新技术,可以将工厂转变为智能工厂。在生产线中插入智能且相互连接的传感器和PLC(可编程逻辑控制器),收集不仅对生产控制而且对生命周期清单都可能有用的数据。通过MES系统(生产执行系统)将该数据转换为知识(提炼的信息),该系统可以改善数据并提供有用的信息,以便在正确的时间做出正确的决策。此外,为了完成任务,MES系统必须与公司的企业资源规划集成在一起,从而充当决策和生产水平之间的通信链接。多亏了此链接,企业资源规划可以成为准确,快速地执行生命周期清单,成为准备生命周期评价的最有效工具。这种用于动态数据收集的信息化工厂体系结构与为特定工业系统定制的LCA工具相结合,构成了动态化LCA系统。
图1 集成动态生命周期评价的流程图
依据ISO 14040和ISO 14044标准先进行了本研究的生命周期评估。功能单元是瓷砖的年产量,系统边界涵盖了从原材料提取到使用寿命结束的整个生命周期。对生产周期进行了分析,并将其划分为特定的阶段,以便更好地识别和描述每个制造步骤;作为生产部门手动数据收集基础的流程图(图2)。随后,进行了全面的质量平衡,以量化每个制造阶段在材料和能量方面的所有输入和输出。
图2 生产部门手动数据收集基础的流程图
可以得出结论:由于距离和运输方式,陶瓷的原材料供应是主要的环境影响。因此,为了减轻环境负担,精心选择原材料和促进当地原材料的使用可以发挥非常重要的作用。此外,在公司大门内的制造过程中,烧制和喷雾、干燥是最有害的阶段。各个阶段的环境影响(见图3)。
图3 生产1m2的陶瓷或瓷砖的环境影响
遵循图2所示的相同结构,开发了一个电子表格,保持每个生命周期阶段之间的间隔,以便选择每个阶段最相关的变量,并保持最高的详细程度。
是通过数字技术使生命周期清单自动化,并使用该公司的企业资源规划作为主要原始数据源。
利用商业智能软件连接定制的生命周期评价工具与基于企业资源规划的生命周期清单模块。商业智能系统可以分析和处理不同来源的数据,以将其转化为组织的重要信息。此外,商业智能不仅处理数据,而且以比较好的表现形式管理数据。商业智能软件充当实时连接器,提供了存储的数据的交互式安全访问,而无需手动提取,复制或移动数据。
图4 动态生命周期评价系统示意图
论文旨在通过物联网技术和工业4.0范例探索动态生命周期评价,分析现阶段实现自动化的潜力。为此,提出了一些研究问题,然后从概念和操作等角度进行了实证检验,证明动态生命周期评价是可行的。
生命周期评价的概念验证旨在确定模型基础的假设是正确的,并且可以代表现实。通过生态设计测试,表明LCA工具适用于预测不同的设计方案,这些方案可以预测最终产品在现实世界中的环境性能。
测试动态生命周期评价系统的响应能力。企业资源规划平台借助数据库查询提供了与所选生产时期有关的生命周期清单数据,然后商务智能系统收集了所有信息,并将其转移到生命周期评价工具中,最终显示了对环境的影响评估结果。结果与静态方法的结果一致。
在动态生命周期评价系统确定的环境影响值与使用商业软件获得的环境影响值之间的一致性方面,通过适当的验证过程来验证动态生命周期评价系统达到的可靠性水平。