化工产品生命周期环境经济性能集成评价

摘要

随着环境污染问题的不断恶化，政府、企业与个人对于环境保护的意识也不断增强，再加上各种绿色贸易壁垒的出现，绿色产品开始不断涌现，进而逐步取代传统的同类产品。相应的有关环境友好产品的研究已逐步成为企业和学术界共同关注的热点之一，本文以化工产品为主要研究对象，从绿色产品的生命周期环境性能评价与产品的经济性能评价相结合的角度切入，较为深入的研究了化工产品全生命周期环境经济性能集成评价的理论与方法。　　文章首先对当前产品生命周期评价方法的现状进行分析，在综合国内外研究的基础上，结合生命周期评价的理论框架，对生命周期环境影响评价进一步完善。对目前引起人类重视的八种环境影响类别：温室效应(GWP)、臭氧层消耗(ODP)、光化学烟雾(POCP)、酸雨(AP)、人体毒性(HTP)、富营养化(EP)、生态毒性(ETP)、资源消耗(RDP)进行深入分析。建立了化工产品生命周期环境性能指标评价模型。克服了一般LCA方法在设计应用过程中暴露出的不足，有效地解决化工产品设计环境影响评估问题。针对产品生命周期评价中对经济性能的考虑不足之处，本文从研究传统的产品技术经济入手，结合生命周期成本分析的理念并进行拓展，把化工产品生命周期成本分为上游成本和下游成本，对各个阶段成本的关系进行分析，建立了化工产品生命周期经济性能评价模型。　　对化工产品生命周期系统来说，无论是分析其环境性能的生命周期评价方法还是分析经济性能的生命周期成本分析，清单分析中的数据集成和共享是非常重要的。但是由于整个生命周期过程中数据结构复杂，一直是制约着对于产品生命周期系统分析的瓶颈所在，本文在STEP和XML基础上，提出了信息集成理论框架，从而有效地解决了产品生命周期不同阶段中不同类型数据库之间、不同子系统之间数据交流和共享问题，实现了不同阶段信息协调一致，为整个产品生命周期决策的全面性和有效性奠定了基础。　　经济和环境两种性能是化工产品生命周期设计中的两个相互制约的设计准则。文章分析了多准则决策的特征，采用层次分析法的思想，建立了组合的二阶层次结构模型。以生命周期评价和生命周期成本分析的量化结果为依据，确立层次模型中的标度，从而把定量分析和定性分析有机地结合起来。在确定一阶准则的权重时，引入相对优先度和动态变权概念，系统地分析了产品生命周期的经济和环境的性能制约关系，对生命周期评价和生命周期成本分析两种工具进行集成，提出化工产品生命周期环境影响和经济性能综合评价的决策理论和方法。这样避免了多目标求解的难题的同时也为决策者提供了正确的选择。　　文章最后以化学气相沉积反应腔清洗剂的设计作为案例，对不同产品方案的环境影响和经济性能进行综合评估，为实际生产做出合理决策提供了理论依据。关键诃：生命周期评价；生命周期成本分析；生命周期设计；系统集成；层次分析法；多准则决策

目录

文摘

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第一章绪论

1.1前言

1.2现代化学工程研究的发展趋势

1.2.1化工系统工程的主要研究范畴

1.2.2产品工程的提出

1.2.3过程设计和产品设计的联系

1.3考虑环境意识的化工生产

1.3.1微观层次系统的可持续发展原理——原子经济反应

1.3.2中观层次系统的可持续发展原理——清洁生产

1.3.3宏观层次系统的可持续发展原理一生态工业

1.4产品和过程集成研究

1.4.1化学供应链的集成

1.4.2化学工业系统中的信息集成

1.4.3过程系统工程领域多准则决策研究现状

1.5研究现状的剖析和本课题研究的引入

1.6论文的主要工作和组织结构

第二章化工产品生命周期环境性能评价模型的研究

2.1生命周期评价的基本概念

2.2生命周期评价的技术框架

2.2.1目标和范围的确定

2.2.2清单分析

2.2.3生命周期影响评价

2.2.4生命周期解析

2.3生命周期评价的特征

2.4生命周期评价的应用

2.4.1生命周期评价工具的研究

2.4.2LCA的标准化

2.4.3生命周期评价的局限性

2.5化工产品生命周期环境性能模型的建立

2.5.1全球变暖潜值

2.5.2同温层臭氧损害

2.5.3光化学烟雾

2.5.4酸雨

2.5.5人体毒性潜值

2.5.6富营养化

2.5.7生态毒性影响

2.5.8资源消耗

2.5.9各类影响指标的量化计算

2.6本章小结

第三章化工产品经济性能评价的研究

3.1生命周期成本分析

3.1.1生命周期成本的概念

3.1.2生命周期成本的研究概况

3.2生命周期成本模型的研究

3.2.1生命周期成本结构组成

3.2.2生命周期成本分析的步骤

3.3生命周期成本的估算方法

3.3.1类比成本方法

3.3.2工程成本方法

3.3.3参数成本方法

3.3.4作业成本方法

3.3.5基于特征的神经网络法

3.4案例分析

3.5本章小结

第四章产品生命周期信息集成理论框架

4.1产品生命周期数据标准化

4.1.1产品数据的收集

4.1.2产品数据标准化

4.2产品生命周期信息集成理论框架

4.2.1基于底层产品数据信息集成策略

4.2.2上层工艺设计的信息集成策略

4.2.3两层信息集成理论框架的建立

4.3本章小结

第五章经济和环境多准则集成评价方法的研究

5.1生命周期设计思想概要

5.2产品生命周期设计的结构体系

5.2.1环境属性层次模型

5.2.2经济属性层次模型

5.2.3三维集成体系结构

5.3综合评价的多准则决策理论基础

5.3.1多目标决策

5.3.2多属性决策

5.3.3集成多准则评价的理论分析

5.4经济和环境多准则集成评价方法论

5.4.1层次分析法

5.4.2基于层次分析法的经济和环境因素的集成分析方法论

5.4.3不确定条件下的经济和环境性能动态集成

5.4.4经济和环境性能集成理论框架

5.5本章小结

第六章产品生命周期经济环境集成评价实例研究

6.1不同产品方案环境性能评价

6.1.1目标和范围的确定

6.1.2清单分析

6.1.3环境影响评价

6.1.4环境影响评价的解析

6.2不同产品方案经济性能评价

6.3集成环境和经济性能评价

6.3.1层次结构的建立

6.3.2构造两两对比的判断矩阵

6.3.3层次单排序及其一致性检验

6.3.4经济性能总排序

6.3.5集成环境性能评价

6.3.6变权综合评价

6.4本章小结

结论与展望

主要字母缩写表

参考文献

附录

攻读学位期间发表及参与项目

致谢