两种简化生命周期评价方法及其应用*

周祖鹏，刘夫云，莫秋云

(桂林电子科技大学 机电工程学院，广西 桂林 541004)

0 引言

产品生命周期评价是一种重要的产品环境表现评价手段，在产品设计阶段就十分重要［1-10］。但是，传统的完整的产品生命周期评价需要大量详细的数据，然而在产品的概念设计阶段有的数据是难以获得的或是根本无法获得。同时，完成一次完整的产品生命周期评价需要花费很多时间和精力，因此，在产品概念设计阶段开展完整的产品生命周期评价是脱离实际。其中文献［11］提出了一种基于矩阵分析的简化产品生命周期评价方法，文献［12］提出了一种基于模式分析和综合的定性产品生命周期评价方法，文献［13］提出了一种基于特征建模的简化产品生命周期设计系统，文献［14］提出一种简化产品生命周期评价方法并以广东省民宅中使用空调作为评价对象，进行了案例分析，以说明简化生命周期评价方法的有效性。文献［14］提出可以根据企业和个人实际需求来简化生命周期评价方法的一些步骤，例如，数据来源参考一些通用近似数据，特征化过程采用较为简单的特征化因子等。

以上是国内外学者在简化生命周期评价中所做的一些研究工作，但是，简化生命周期评价研究方法还需要进一步完善的地方，其应用前景也有待进一步的发掘。因此，本文首先介绍了两种简化生命周期评价方法及其应用，并分析了这两种简化生命周期评价方法未来的应用前景。

1 基于矩阵分析的定性简化产品生命周期评价方法

Graedel，T. E. 等于1995 年就提出了基于矩阵分析的简化产品生命周期评价方法［11］。该方法的基本思路是这样的，首先，构建一个5 ×5 的矩阵，其中矩阵的5 行表示产品生命周期的5 个子周期，分别是产品生产前子周期、产品生产子周期、产品包装和运输子周期、产品使用子周期和报废回收再利用子周期。矩阵的5 列分别表示5 类环境影响因素，分别是原料选择、能量消耗、固态废物、液态废物和气态废物。然后，生命周期评价者分别给某一个产品的各个子周期的各项表现打分，其中0 分表示最差表现，4 分表示最佳表现。打分凭借评价者的经验、设计与生产调查、列表分析和其他信息。最后，把所有25 个元素的分数累加起来，最大累计分数是100 分，分数越接近100 分表明产品的生命周期影响越小，产品越符合可持续发展需要。

下面以某品牌的LED 彩电和一种正在开发阶段的概念设计彩电为例，说明简化生命周期评价方法的应用。如表1 所示，根据相关数据收集和分析工作，得到的评价结果如下，其中第一个数值表示LED 彩电的评价值，第二数值表示待开发的概念彩电的评价值。

表1 某品牌LED 彩电和待开发概念彩电的简化生命周期评价结果

最后，累加结果发现，LED 彩电的总数值为68，新开发的概念彩电总数值为81，因此，矩阵简化生命周期评价说明，待开发的概念彩电更具有绿色度，更符合可持续发展需要。因此，虽然概念彩电还在设计研发阶段，很多数据还不清楚，但是简化生命周期评价却能定性地给出一个评价结果，这对于后续的研发是很有价值的。

2 基于模式分析与综合的定性简化产品生命周期评价方法

Jahau Lewis Chen 和Wai-Kit Chow 于2003 年提出了一种基于模式分析和综合的定性产品生命周期评价方法［12］。按产品的环境影响分布图的特征，此方法首先将产品划分为6 个类型，即:

①典型的短生命周期产品，例如简单的包装产品。

②生产密集型产品，例如电子产品、某些化学产品和纸制产品。

③典型的长使用寿命周期和资源消耗型产品，例如汽车、电视和冰箱。

④需要特别进行废物处理的产品，例如电池和放射性产品。

⑤需要长途运输和精密包装的产品，例如包装材料和包装盒。

⑥需要回收再利用的产品，例如一次性照相机。

接下来，每一个类型都有至少一个典型产品的生命周期环境影响结果，包括每个子周期的各种环境影响指标值。

然后，将一种需要进行生命周期评价的新产品进行归类，如果明确该新产品属于某个类型，那么就可以直接采用该类型产品的生命周期影响评价结果作为定性参考，了解该新产品可能的环境影响特征。例如，电池类产品属于第④类产品，它的环境影响特征就是:环境影响主要发生在产品的生产和最后的报废环节，使用环节环境影响很小，那么如果开发的新产品属于这类产品，那么它的生命周期环境影响特征将与之类似。

如果这类产品是一种复合产品，也就是说，包括两类或是两类以上产品的特征，那么就采用一种加权平均的方法将两类产品的环境影响特征综合起来，最后得到新产品的环境影响分布图。例如，评价产品是一种电动汽车，那么，该产品主要可以将产品拆分为汽车(第③类产品)和电池(第④类产品)。因为，汽车占主要部分，所以权重较大，可以设定为0.8，而电池权重为0.2。那么，如果汽车产品的生命周期温室气体排放影响指标是3000 当量千克二氧化碳，而电池的生命周期温室气体排放影响为4000 当量千克二氧化碳，综合后的电动汽车的生命周期温室气体排放就是3200当量千克二氧化碳。同时，若注意到汽车产品的环境影响主要集中在生产阶段和报废阶段，而电池的环境影响也集中在生产阶段和报废阶段的特点，那么电动汽车的生命周期环境影响也将是集中在生产阶段和报废阶段，在使用过程中环境影响较小。

因此，采用这种简化的模式识别和综合的生命周期评价方法可以定性地给有待开发的新产品做生命周期影响评价分析。

3 两类简化生命周期评价方法的应用前景

这两类简化生命周期评价方法是一种较为有效的快速低成本产品生命周期定性评价方法。对于处在研发阶段的新产品，由于完整生命周期评价的数据不足和加快研发周期的需要，这类简化生命周期评价具有重要的应用价值。下面我们通过一个案例来说明其有效性和合理性。

以一种自发电温保暖鞋为例，说明两种简化产品生命周期评价方法的有效性和合理性。例如，我们开发设计了一种新的保暖鞋，这种保暖鞋的根部有一个滑轮，使用者可以通过滑动滑轮和保暖鞋的自带的小型发电机来给保暖鞋的电池充电。由于自发电保暖鞋还处于研发阶段，很多相关的生命周期评价清单数据还无法获得，因此，没有办法开展完整的生命周期评价。下面可以通过前面提到的简化生命周期评价方法来完成评价。

表2 自发电保暖鞋的简化生命周期评价结果

由表2 所得的评价结果可见，满分100 分，该产品得分为81 分，属于环境友好度较高的产品。另外，从表2 的数据中还可以看出，在该产品的整个生命周期中，报废回收阶段的环境友好度最差，得分为14 分，所以，在今后的改善分析中需要着重改善这个阶段的产品环境表现。另外，在各种影响因素中，该类产品的原料选择得分为14 分，在5 种影响因素中得分最低，因此该产品在原料选取方面需要进一步改善。以上分析表明，简化产品生命周期评价过程是相对简单的，省去了复杂的数据收集过程，降低了评价的成本，提高了评价效率。虽然简化生命周期评价得出的结论虽不是十分准确，但是在不需要十分精确的评价结果情况下，这样的评价结果也是具有一定指导意义的。

另外，对于我国一些中小企业，由于本身科研能力的限制和压缩成本的需要，目前情况下要求其对生产的产品做完成的全生命周期评价不太现实，因此，这类简化生命周期评价对于他们特别适用。他们可以在不花费大量成本和劳动力的情况下，能够定性了解其生产产品的环境影响特征，并有针对性地进行改善。因此，这两类简化生命周期评价方法在中国的中小企业和乡镇企业中的应用价值也是可观的。

4 结论

全生命周期评价方法是一种有效的产品环境友好性评价方法，它的广泛应用必定能够为节能减排做出贡献。本文介绍的这两类简化生命周期评价方法，克服了传统生命周期评价方法的数据瓶颈，也有效降低了生命周期评级的时间和人力成本，更有利今后在我国中小企业的推广，也为我国中小企业选用和设计出环境影响更小的产品做出贡献。

［1］周祖鹏. 燃料生命周期可再生性的评价指标［J］. 酿酒科技，2006(2):29 -33.

［2］周祖鹏.燃料生命周期影响评价方法的研究［J］.石油与天然气化工，2006，35(2):154 -157.

［3］周祖鹏，刘夫云.产品生命周期评价方法研究前景的探讨［J］. 机械设计与制造，2011(10):261 -263.

［4］周祖鹏，蒋占四. 国内外生命周期评价研究的差距分析［J］. 组合机床与自动化加工技术，2013(1):12 -13，22.

［5］周祖鹏，莫秋云，蒋占四. 基于仿生创新思维的产品设计方法初探［J］. 制造业自动化，2013，35(12):67 -69.

［6］杨华峰，姜维军. 企业节能减排效果综合评价指标体系研究［J］. 工业技术经济，2008(10):55 -58.

［7］张永庆，张冬冬. 上海都市旅游发展潜力的综合评价分析［J］. 工业技术经济，2008，27(5):52 -57.

［8］陈鸿飞，奉涛. 抽油机综合评价指标的确立与评判方法的研究［J］.化工装备技术，2008，29(4):66 -68.

［9］张新宇，陈景艳. 交通运输外部成本评估及内部化［J］.北方交通大学学报. 1999，23(3):17 -22.

［10］刘志峰，宋守许，刘光复. 废旧家电产品回收性能评价指标体系的建立［J］.上海环境科，2003(5):339 -340.

［11］T.E.Graedel，B.R.Allenby，P.R.Comrie. Matrix Approaches to Abridged Life Cycle Assessment［J］. Environmental Science ＆ Technology，1995，29(3):134 -139.

［12］Jahau Lewis Chen，Wai - Kit Chow. Matrix - Type and Pattern-Based Simple LCA for Eco -Innovative Design of Products［C］. Proceeding of EcoDesign2003，the third international symposium on environmentally conscious and inverse manufacturing，Tokyo，Japan，2003:467 -472.

［13］Xu Xiaoming，Deng Yi. A Simplified and Practical Life Cycle Design System Based on Feature - Based Modeling.The 26th Chinese Control Conference，2007:26 -31.

［14］张晓璐. 简化生命周期评价方法及其案例研究［D］.广州:广东工业大学，2013.