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在环境信息系统中集成生命周期评估

摘要：

背景、目标和范围随着可持续性的改善成为行业的一项基本业务任务，许多公司正在采用基于it的环境信息系统(EIS)。生命周期评价(LCA)是一种改善产品环境友好性的工具，也可以作为EIS的一部分加以系统化。本文介绍了一个环境信息系统的实例，该系统与在线LCA工具相结合，生成了一套混合生命周期清单，并检验了它在环境管理领域的应用价值。显示面板生产商三星SDI有限公司(Samsung SDI Ltd.)推出了一项名为可持续管理倡议系统(SMIS)的企业信息系统(EIS)。该系统由环境管理系统(EMS)、环保采购(GP)、客户关系(e-VOC)、环保设计(eco-design)和LCA等功能模块组成。LCA模块采用了混合LCA方法，即将现场流程的LCA与上游流程的输入-输出(IO) LCA相结合，从而产生从摇篮到闸门的LCA结果。将该模块的LCA结果与其他使用不同方法的LCA研究结果进行了比较。并结合电子行业的实际，论述了LCA系统的优点和应用。

通过发现产品生命周期中的环境负担，LCA可以在可持续性管理中发挥重要作用。电子工业尤其如此，因为电子产品在使用和寿命结束阶段有一些关键的公众关注。SMIS通过与EMS和GP模块的在线数据通信，提出了一种混合LCA的实现方法。基于信息技术的混合LCA环境信息系统的集成将于2006年1月开始。对LCA值进行比较和定期监控的优点是，它提高了系统的完整性，提高了LCA的可靠性。通过比较混合LCA和LCA工艺在从摇篮到浇口阶段的差异，说明两种方法的差距在42英寸。标准定义等离子显示面板(PDP)的范围从1%(酸化影响类)到minus;282%(非生物资源耗竭影响类)，平均差距为68.63%。酸化(AP)、富营养化(EP)和全球变暖(GWP)的影响类别差异较低(小于10%)。对比分析的结果表明，AP、EP、GWP三种影响类别的相关强度表明，采用混合LCA评价PDP模块的环境影响是可靠的。混合LCA在数据准确性方面有其自身的风险。然而，当涉及到一个公司的类似产品线的不同型号之间的LCA比较时，这种风险是可以承受的。在2年的监测结果中42-in。标准定义PDP，混合LCA分数下降了30%。该系统还有效地缩短了每个产品的LCA研究工时。这一事实可以促进产品的生态化设计，并可以快速响应客户对产品的环境特性说明的询问。尽管有必要改进现有的过程数据，混合LCA提供了对制造过程的生态效率和产品的环境影响的评估。

结论和建议随着行业环境关注的增加，对环境数据管理的需求也随之增加。LCA是环境信息系统的核心部分，通过LCA可以对产品的环境性能进行控制。混合型LCA能有效地控制公司产品的一般生态状况。对于一个需要进口大量原材料和零部件的行业，特别是电子行业，混合LCA比传统的LCA更加实用。需要持续的努力来对齐输入数据并保持一致性，这减少了系统的数据不确定性。

关键词：关键字生态化设计；企业资源规划(ERP)；环境信息系统(EIS)；绿色采购(GP)；混合LCA；生命周期评估(LCA)；等离子显示面板(PDP)；可持续性管理；

1.背景、目的和范围

随着人们对环境意识的增强，工业也面临着前所未有的挑战和多样化的环境问题。环境规制的法律压力不仅影响生产，而且影响产品。因此，环境控制的目标不仅局限于生产过程，还要求扩展产品的生命周期。根据范式转移，环境影响的量化和产品生命周期不同阶段不同价值之间的优化等技术是重要的。认识到这一事实，许多公司正在采用基于生命周期评估(LCA)的环境信息系统(EIS)。系统化的LCA工具减少了在生命周期库存(LCI)分析中收集数据的资源和时间消耗。

LCA已被开发为评估产品环境影响的工具，包括产品整个生命周期的排放和资源使用。LCA的作用包括确定改善产品环境性能的机会，并通知利益相关者采用战略规划、优先级设置和产品或工艺设计(ISO 2006a)。由于LCA正在成为促进可持续的生产和消费模式和提高产品和服务的生态效率的工具(EEA 1998)，因此强调了LCA的有用性。虽然自1990年初以来已发展和改进了LCA方法，但仍存在一些实际困难。最常被讨论的问题之一是系统边界的选择和随后的流识别。系统边界的建模应使其边界处的输入和输出为基本流(ISO 2006a)，这意味着系统应包括与输入到研究产品系统的物质和部件相关的所有过程。考虑到各产业之间是通过物流联系在一起的，将LCI发展到目标产品的基本物流是不容易实现的。虽然可以排除无关紧要的流动，但正如ISO 14040s国际标准文件(ISO 2006b)所示，LCI的完整性是许多LCA研究的首要关注点(Lindfors et al. 1995)。这是由于货物和服务上游要求的复杂性(Lave等人，1995年)。

为了克服这个问题，有人提出了混合LCA。在其发展过程中，一个突破是将过程分析与输入-输出(IO)分析相结合的思想，形成了一种新的分析框架工具(Suh et al. 2004)。虽然大多数的LCA研究是基于传统的过程分析方法编制的LCI，但IO LCA使用经济IO表(IOT)来编制LCI。由于物联网覆盖了一个国家或地区的整个行业部门，IO LCA不再需要切断或排除部分产品系统。然而，IO LCA也有其自身的缺点，包括行业或商品分类的高度聚集性、数据的陈旧以追赶新技术、以及货币单位转换的物理价值的失真(Suh et al. 2004)。为了克服过程分析LCA和IO LCA两种方法的缺点，引入了混合LCA。Suh和Huppes(2005)基于过程分析LCA和IO LCA相结合的方法，将混合LCA分为三种不同的类型:分层混合LCA、基于输入/输出的混合LCA和集成混合LCA。

如今，许多公司已经将LCA工具系统化，将其产品的LCI/LCA结果用于日常环境管理活动。这一事实在电子工业中得到了强调，在电子工业中，他们进口大量的零件，产品模型周期很短。由许多子部件组成的复杂产品需要花费大量时间来收集LCA研究的数据;此外，较短的模型更改周期使得LCA任务非常庞大。与成套设备制造商不同的是，向成套设备制造商出口半成品的部件和子部件制造商一直收到客户以各种复杂形式提出的LCA要求。在LCI分析中数据收集的资源和耗时方面促使行业引入《国际生命周期评估》(2009)14:364-373 365 LCA的系统化。讨论了三种不同的LCA数据在线采集接口方法(Januschkowetz et al. 2000;Moon等人，2003)。分化的方法LCA工具之间的集成程度和企业资源规划(ERP)系统是:外部LCA的接口软件与ERP系统,适应完整的LCA到ERP系统功能,并添加生命周期影响评价的LCA (LCIA)部分为ERP系统,连接其余部分的LCA与ERP系统软件。

在LCA研究部分和子组件制造、系统边界设置为“cradle-togate”的方式(Andraelig;安德斯et al . 2005年)。虽然系统化的LCA工具通过与其他系统的接口利用现场数据(门到门的数据)，但它仍然需要来自供应商的物质和部件的LCA数据，而这些物质和部件大多不是由公司管理的。从供应商那里收集相关的LCI数据可能是一项艰巨的工作。在这种情况下，混合LCA可能是一个不错的答案。当行业将LCA结果用于行业中的daytoday应用时，尤其如此。尽管混合LCA在一些电子产品上的应用已经进行(Krishnan等，2004;最近已经研究了基于信息技术的EIS和LCA系统(Moon et al. 2003;K o b a y a s h i e t al. 2002;基于信息技术的混合LCA在电子工业中很少见。

与环境信息的整合的必要性,提出了环境的信息系统集成的在线LCA工具生产集混合LCI数据并检查它与传统LCI数据来确定是否可靠故意应用不同方法之间的LCA结果进行了比较,等离子体显示板(PDP)一个公司的产品。

2．综合环境信息系统的需求

2.1环境数据整合的原因

公司采用综合环境管理系统的原因如下:

为了促进环境信息的共享:环境管理系统(EMS)已成为减少企业对环境影响的普遍做法。环境管理体系是一个系统的工具，以衡量环境影响，并管理其风险的所有级别，从采购到制造，产品开发和营销。例如，采购部门的原材料选择会影响生产设施的污染物排放。营销政策必须考虑产品的生态特性。这意味着环境数据应该流经公司的各个职能部门，以保证环境管理体系的成功运行。如果我们称之为环境数据的垂直整合,集成的其他维度也必须考虑产品的生命周期(图1)。评估环境概要文件的产品,所有阶段从原材料采购到生产、使用和最终处置都要考虑。这意味着公司应该从其生产现场边界的内部和外部收集数据。随着LCA在行业中成为一种常见的实践，相同供应链生态产品组织之间的LCA数据通信(2002年)预计将会增加，例如，产品环境声明(EDP)和最近的碳足迹问题。

加速公司的可持续管理，提高效率: 环境整合数据和IT基础设施的建设可以有效地缩短每个产品的LCA研究的工时。环境信息系统可以减少人工输入，提高数据质量，使系统更加高效。

遵守产品法规:当涉及到以产品为基础的法规时，强调环境数据横向整合的必要性。有害物质减量(RoHS)是当前电子行业最热门的问题之一，set maker应将某些有害物质控制在要求的水平。为了符合RoHS，公司应该知道从公司外部购买的部件中有害物质的浓度。即使是普通的电子产品，收集这些数据也需要大量的资源。当一个公司有某个品牌的电子产品频繁地改变其设计时，需要一个集成的计算系统来管理所有的数据。电子行业的许多零部件制造商越来越多地面临客户公司的数据查询。

量化环保工作表现:与持份者就环保工作表现进行沟通，已成为机构的普遍做法。国际环境绩效评估标准(EPE) ISO 14031建议公司在其经营和管理环境绩效以及环境状况方面评估一系列广泛的指标。由于一个组织的所有活动都直接或间接地与环境绩效相关，因此收集和计算数据并不是一项简单的工作。电子工程局是环境管理系统的核心部分之一，因此，一个综合的数据系统可以促进一个组织的可持续性管理。自20世纪90年代中期以来，许多组织一直在发布环境报告。但是，在2001年以后，不仅要提到环境绩效，还要提到组织的经济和社会方面。为了响应这一要求，一些领先的公司现在正在发布可持续性报告，这些报告通常伴有第三方验证。综合数据管理系统可以提高报告的完整性和透明度。

评价间接环境绩效:清洁生产是通过改进生产过程来减少环境影响的实践。工艺的改进减少了能源、水等原材料的消耗，减少了排放。从供应链的角度来看，任何资源的减少都可以在供应商的范围内实现污染物排放的减少，这是一种间接的排放。间接环境绩效是产品环境状况中的一个重要概念，因为产品生命周期中的每一项活动都会影响产品的环境状况。间接排放对温室气体(GHG)清单也很重要。根据ISO 14064 (ISO 2006c)，间接温室气体排放分为“能源间接排放”和“其他间接排放”。能源间接排放是指组织消耗的进口电力、热量或蒸汽所产生的排放。其他间接排放是指由其他组织控制的排放源所引起的组织活动的后果。因此，为了实现温室气体清单，组织应该在内部和外部集成其自身操作边界的数据。

2.2对资讯科技基础设施的需求

如图1所示，要集成的信息几乎包括了公司的所有活动，垂直方向，并且应该涵盖所有的环境影响，从上到下，贯穿产品的整个生命周期，水平方向。可能会很大。更严重的是，一家电子公司使用许多部件来生产多种产品。例如，在三星SDI中，要控制的数据数量被假定为在一年内达到1000万左右。从这个意义上说，如果一个公司愿意控制产品的环境概况作为其通常的管理，IT系统是必要的。计算机化系统可以及时、准确地控制大量的数据，避免了人工误差。该系统还可加强公司各部门对环境信息的应用，通过共享环境信息来促进环境管理体系的发展。此外，它使有关环境问题的数据的准确性和信息的透明度得以保持。

目前，许多公司都有自己的ERP系统来集中与公司业务活动相关的数据，并优化人力和物力资源的使用。环境信息系统可以构建为ERP的一个模块。当系统与ERP数据仓库接口时，可以从ERP的其他模块，如采购、过程控制、产品销售等，实时、在线导入必要的数据。对于一家装配公司，让我们假设是一家电子公司，与采购模块的数据接口是很重要的，因为他们的产品的大部分是从供应商进口的。环境信息系统可以构建成包括环境会计(EA)、环境绩效评价(EPE)、绿色采购(GP)、生态设计(eco-design)、LCA等环境管理功能模块的生命周期评价(2009)14:364-373 367。这些模块可以彼此共享数据。LCA模块,例如,收集数据等GP和遗留系统的物料清单(BOM)产生LCI / LCA的结果导出为生态型设计模块来支持新产品的开发和电子客户的声音(e-VOC)模块来支持快速反应客户的询价产品的环境概要文件。

3．主要特点

3.1系统配置及功能

三星SDI有限公司是PDP、液晶显示器、阴极射线管和充电电池的生产商，2005年的年销售额达到78亿美元。它拥有17个全球分支机构，包括12个生产基地和两个研发中心。显示供应商最后组制造商,三星SDI已经收到很多询盘产品的环境数据从客户试图将环境问题纳入产品设计减少环境影响和消费者选择产品感兴趣较低的环境影响。

如果该公司保持所有数据一致，以准备这些查询，数据量可能接近1000万，2400个模型，平均50个零件和76个零件的数据。必须处理大量的数据是引入EIS的重要原因之一，在这种情况下，可持续性管理计划系统(SMIS)。

环境信息的垂直整合是该系统的另一个驱动力。2004年，三星SDI在全公司范围内发起了一场可持续管理运动。由于公司的所有职能部门都参与了可持续性管理(SM)，因此需要一个核心系统作为ERP的一个模

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