基于低碳与成本约束的机电产品包装概念设计

2015-09-23邱定春

时代农机 2015年1期

邱定春

(广东晟丰建设工程有限公司,广东东莞523000)

我国是世界上最大的机电出口国之一，每年出口到国外的机电产品为我国增加了大量的外汇收入，也为推动我国的外贸发展做出了巨大的贡献。然而，与此同时，每年用于出口机电产品包装所需的原木数量也达到了惊人的地步。资料显示,仅2012年就达到了1000m3，折合森林固碳达到47.6万t。可见，从碳排放的角度来审视，机电产品包装与当前我国追求低碳经济发展的目标产生了严重冲突，与《京都议定书》等一系列的国际环保法令宗旨也格格不入；从企业经营效益来看，也提高了产品的成本，影响到了企业的经济效益。如何从实现低碳和控制成本的角度来设计机电产品的包装概念，成为国内外机电行业一个亟待解决的重要课题。

近年来，包括美、日、韩在内的一些发达经济体，纷纷致力于机电产品代木包装材料的研发，我国在这一课题的研究虽然起步较晚，但是也在包装材料生产设备的低碳低温制造领域取得了一些突破。不过，机电产品包装低碳与成本的综合优化问题还仅仅是看见了冰山一角，尚需开展进一步的研究和探索。

1 基于低碳与成本约束的机电产品包装模式

机电产品的包装，受到客户需求和产品物性的约束，产品的工件规格、运输方式和去向等信息决定了对产品的包装形式，基于低碳和低成本约束的机电产品包装概念设计，是对包装“双需求”约束下的平衡和优化，因而，它需要对传统的包装模式进行继承和创新，也就是将过去那种包装概念设计的需求分析——功能原理设计——方案形成的流程进行分解和变形，成为：需求层——方法层——技术层——方案形成的模式，使低碳与成本控制在方法选择与技术实现中得到约束，这也是对“双需求”约束和“双低”约束的分解，为“双低”约束的实施选择了独立可行的途径。

2 机电产品包装概念设计低碳与成本的计算模型

2.1 机电产品包装概念设计低碳计算模型

产品包装的碳足迹可以分为实体碳足迹（LEn）和过程碳足迹（Lpr）两个部分：

Lpk为机电产品包装生命周期在概念设计阶段的可控碳足迹。

实体与过程碳足迹的碳源除二氧化碳外，还应该包含其他温室气体(Greenhouse gas,GHG)排放源，GHG排放应按温室气体的质量衡量，并由全球增温潜势(Global warming potential,GWP)系数转换成二氧化碳当量排放，

式中的Gi表示第i类GHG气体的GWP系数,Mi表示第i类GHG气体排放量。

对于机电产品包装而言，GHG的排放源可以分为土地变化、能源使用、设备运行、物流运输、化学反应与废弃物处理等等，各种因素的碳足迹计算要遵循下列原则。

（1）纳入产品生命周期碳足迹计算的应当包括非二氧化碳的GHG气体(如降解产生的CH4)、用于原材料转变的GHG排放以及所有能源消耗或直接GHG排放源。但是，基于生物碳源产生的二氧化碳应当排除在外。如一般木质包装材料的选取是建立在土地、森林以及固碳损失的基础上，因此应当纳入碳足迹计算中；而生物质秸秆包装材料是对农作物的废物利用，因秸秆损失的固碳不应该纳入评估，不过，秸秆材料加工与合成的GHG排放与成本则应当计算在内。

（2）用于机电产品包装的资产性商品的生产所产生的GHG在碳足迹计算时无需加以考虑，如贴标机、生产裹包机等仪器设备产生的GHG排放。而诸如湿度控制、温度控制、货架仓储搬运消耗等由于机电产品包装存储而消耗的成本和能源在碳足迹计算时要予以考虑。

（3）碳足迹计算不能包含机电产品包装各个环节中的的人体体能(如人工贴标)或运送人工产生的GHG排放；但是物流运输系统排放以及运输工具的空载返程或部分路段空载的排放量则要纳入计算。

（4）机电产品包装回收再利用所产生的GHG排放要纳入碳足迹计算，其计算方法应以其生命周期排除使用阶段的总排放量除以其预计再利用的次数。

基于以上碳足迹的量化原则，要以完备材料的创新性方法作为机电产品包装概念设计阶段的碳足迹评估准则，以实体和过程因素的每功能单位的GHG排放量形式记录