陶瓷企业低碳制造系统模式及评估与建模方法

摘要

全球气候变化问题是工业化进程遇到的新挑战。节能减排,减少二氧化碳排放,实施低碳制造战略是制造工业技术及产业发展的重要方向。陶瓷工业是我国的传统行业,同时也是高消耗、高排放的重点行业。在陶瓷工业领域,推行低碳制造模式,从陶瓷产品全生命周期,包括原材料获取、能源生产、产品设计、制造、使用到报废处理等环节,实施碳排放的源头控制和减量化战略具有必要性和迫切性。本论文围绕陶瓷制造企业低碳制造系统模式及若干共性方法展开研究,将为我国陶瓷工业发展和推广低碳制造模式,实现节能减排提供理论和方法参考,具有重要的研究价值。
　　 首先,对陶瓷制造企业低碳制造系统模式进行了研究。在分析我国陶瓷企业高能耗、高物耗、高排放的现状以及陶瓷产品生命周期过程特征的基础上,提出陶瓷企业低碳制造系统的概念,并从物料流、能量流的角度来阐述陶瓷企业低碳制造系统的内涵；建立一种面向陶瓷产品生命周期过程,包含目标层、节能减排策略层、生命周期层、支撑层等四层结构的陶瓷企业低碳制造系统框架；建立一种以碳排放、时间、质量、成本为目标的陶瓷企业低碳制造系统决策框架模型,为陶瓷企业低碳制造系统实施决策分析提供一种方法。
　　 其次,面向所提出的陶瓷企业低碳制造系统模式的实施需求,对陶瓷产品生命周期碳排放特性分析与碳足迹评估方法进行了研究。基于生命周期理论,总结并计算了我国常用一次能源、二次能源及陶瓷生产常用物料的碳排放系数；建立了陶瓷企业物料平衡模型和能源平衡模型,为陶瓷生产过程中各种物料及能源消耗量的分析和计算提供了方法；基于物料与能源的碳排放系数以及物料与能源消耗平衡模型,提出一种新的陶瓷产品碳足迹计算方法,并将其应用于卫生陶瓷产品的碳足迹评价。
　　 再次,针对陶瓷企业作为典型流程型行业的特点以及陶瓷企业低碳制造过程建模的需求,基于模糊Petri网的基本原理,综合考虑运行状态的连续性及离散状态对连续过程的影响,提出了陶瓷企业低碳制造过程建模方法,并给出了形式化定义规则,建立了陶瓷企业生产过程模糊Petri网框架模型及相关的嵌套子模型。以典型的陶瓷烧成系统为例说明验证了模型的应用。
　　 所提出的陶瓷企业低碳制造系统模式及评价与建模方法在江西景德镇某建陶有限公司进行了初步应用,取得了良好的效果,为陶瓷企业实施低碳制造提供了参考与指导。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 论文选题背景

1.1.1 低碳制造--应对全球气候变化问题的制造模式

1.1.2 我国发展低碳制造的重要意义

1.1.3 陶瓷企业实施低碳制造的必要性

1.2 论文相关领域的国内外研究现状分析

1.2.1 低碳制造国内外研究现状

1.2.2 陶瓷企业节能减排技术研究现状

1.2.3 陶瓷企业制造系统模式及相关理论研究现状分析

1.3 论文研究目的意义及课题来源

1.3.1 论文研究目的意义

1.3.2 论文的课题来源

1.4 论文研究内容的安排

2 面向生命周期的陶瓷企业低碳制造系统模式

2.1 陶瓷企业低碳制造系统的提出、概念及内涵

2.2 陶瓷企业低碳制造系统模式总体框架及多层视图

2.2.1 目标体系层

2.2.2 减排策略层

2.2.3 生命周期层

2.2.4 支撑层

2.3 陶瓷企业低碳制造系统评价与优化决策框架模型

2.3.1 陶瓷企业低碳制造系统评价与优化决策目标体系

2.3.2 陶瓷企业低碳制造系统评价与优化决策框架

2.3.3陶瓷企业低碳制造系统评价与优化决策分析方法

2.4 本章小结

3 陶瓷产品生命周期碳排放特性分析与碳足迹评估方法研究

3.1 碳足迹及评估方法

3.1.1 碳足迹

3.1.2 碳足迹评估方法

3.2 陶瓷产品全生命周期能源与物料碳排放系数计算

3.2.1 各种能源碳排放特性及系数计算

3.2.2 各种物料碳排放特性及系数计算

3.3 陶瓷产品生命周期物料与能量平衡分析

3.3.1 物料平衡分析与计算方法

3.3.2 能量平衡分析与计算方法

3.4 陶瓷产品生命周期碳足迹评估方法

3.5 案例分析

3.5.1 数据采集

3.5.2 碳足迹计算

3.6 本章小结

4 基于模糊Petri网的陶瓷企业低碳制造过程建模方法

4.1 基本原理及模糊Petri网模型定义与演化

4.1.1 Petri网基本原理

4.1.2 模糊Petri网基本原理

4.1.3 模糊Petri网模型定义

4.1.4 模型的演化规则

4.2 陶瓷企业生产过程建模及约束说明

4.2.1 陶瓷产品生产工艺流程

4.2.2 陶瓷企业生产过程模糊Petri网框架模型及嵌套子模型

4.2.3 模型网元素及约束说明

4.3 案例

4.4 本章小结

5 陶瓷企业低碳制造系统模式的初步应用

5.1 江西景德镇某建陶有限公司实施低碳制造的需求分析

5.1.1 企业简介

5.1.2 江西景德镇某建陶有限公司能耗及碳排放现状

5.2 陶瓷企业低碳制造系统模式实施过程及效果分析

5.2.1 陶瓷企业低碳制造系统模式实施过程

5.2.2 江西景德镇某建陶有限公司实施低碳制造系统模式的效果分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录

A.攻读博士学位期间发表的论文目录

B.攻读博士学位期间参加的主要科研项目