您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
應(yīng)用生命周期評價方法指導(dǎo)汽車產(chǎn)品的研發(fā)
生命周期評價(Life Cycle Assessment, LCA) 經(jīng)過50 多年的發(fā)展，已被廣泛應(yīng)用于汽車企業(yè)和政府管理部門，汽車產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計、汽車環(huán)境保護(hù)政策的制定和汽車產(chǎn)品的可持續(xù)消費。標(biāo)準(zhǔn)化組織將LCA 定義為對一個產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評價（ISO 14040:2006），如圖1 所示ISO 14040 規(guī)定LCA 的技術(shù)框架為4 個階段：目的和范圍的確定、清單分析、影響評價， 以及每個階段都要開展的結(jié)果解釋。
如圖2 所示，汽車產(chǎn)品的全生命周期包括原材料的生產(chǎn)階段、零部件的生產(chǎn)階段，汽車產(chǎn)品組裝階段，汽車產(chǎn)品使用階段和汽車產(chǎn)品廢棄處理階段等全生命周期階段。汽車產(chǎn)品生命周期的各階段都要從自然界中輸入各種能源、資源和原材料，同時向空氣、土壤和水體中排放各種污染物。圖2 中列出了主要的氣體污染物，包括二氧化碳、甲烷、二氧化硫和氮氧化物等。將這些不同的氣體污染物通過分類、特征化成其所對應(yīng)的環(huán)境影響類型，并通過當(dāng)量因子表示成可以量化的指標(biāo)值。比如，將二氧化碳和甲烷等溫室氣體的增溫潛勢折算成CO2 當(dāng)量的形式，用來表示變暖這一類型的環(huán)境影響，計算結(jié)果以kgCO2e為單位。
主要特點
生命周期評價方法的主要特點包括：1）標(biāo)準(zhǔn)化：生命周期評價方法是建立在國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上的，包括ISO 14040:2006 和ISO14044:2006，該標(biāo)準(zhǔn)使生命周期評價的概念和技術(shù)框架得以標(biāo)準(zhǔn)化。2）系統(tǒng)全面：生命周期評價是系統(tǒng)全面的方法，其所評價的范圍涵蓋產(chǎn)品的多個生命周期階段，可用來評價產(chǎn)品所產(chǎn)生的各種資源環(huán)境問題。3）客觀量化：生命周期評價方法通過對清單物質(zhì)的分類、特征化成對應(yīng)的影響類型，也可通過歸一化和加權(quán)表示成綜合指標(biāo)，如產(chǎn)品環(huán)境足跡等。4）普適性：生命周期評價方法適用于各種產(chǎn)品和服務(wù)，可應(yīng)用于各種技術(shù)/ 管理/ 政策決策過程。
汽車產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計
在汽車行業(yè)，包括大眾汽車、通用汽車、奔馳汽車、福特汽車、豐田汽車和本田汽車在內(nèi)的許多汽車企業(yè)都開展了LCA 的廣泛研究，并應(yīng)用生命周期評價方法的指導(dǎo)汽車產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計，主要集中在以下幾個方面。
1，大眾。2011 年，大眾汽車應(yīng)用LCA 指導(dǎo)汽車的輕量化設(shè)計， 使奧迪A6 后代車型在車身、動力系統(tǒng)和底盤等部位zui大限度的使用鋁代替鋼。與前代車型相比，后代車型輕量化材料使用量增加3%，鋼鐵材料使用降低5%，整車減重80kg。汽車行駛20 萬km，生命周期溫室氣體排放與行駛距離的關(guān)系。
不僅如此，輕量化設(shè)計也降低了生命周期中其他類型的環(huán)境影響， 各類型環(huán)境影響的減少值。大眾汽車應(yīng)用LCA 進(jìn)行前后代車型的生命周期對比分析，一方面，證明新車型在所有環(huán)境表現(xiàn)方面優(yōu)于其前代； 另一方面，也合理的表明，盡管輕量化設(shè)計需要消耗更多的能源，迅速由其使用階段的環(huán)境節(jié)約量所抵消，從而展示了環(huán)境可接受的輕量化設(shè)計方案。
2，通用。2007 年，通用汽車開展了凱迪拉克鎂鋁合金與鋼前端部件設(shè)計方案的對比分析，分別使用鋼鐵、鎂合金和鋁合金生產(chǎn)滿足相同性能要求的汽車前端部件。三種設(shè)計方案主要參數(shù)對比如圖3 所示。由圖可知，由于輕量化材料鎂、鋁的使用，前端部件的質(zhì)量降低，汽車的整備質(zhì)量也隨之降低，在汽車油耗方面也有了更好的表現(xiàn)。與鋁相比，鎂的輕量化效果更好。
3，福特。2002 年，福特歐洲汽車建立了產(chǎn)品可持續(xù)性指數(shù)（Product Sustainability Index ，PSI），旨在同時提高產(chǎn)品在環(huán)境與健康、經(jīng)濟(jì)和社會方面的表現(xiàn)。福特歐洲PSI 指標(biāo)框架包括，主要包括生命周期變暖、生命周期空氣質(zhì)量、生命周期成本、可持續(xù)材料、安全和移動性能等方面。
福特歐洲從產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)的全過程的開始自上而下的實施PSI。為福特歐洲汽車開發(fā)的主要過程，福特歐洲在產(chǎn)品研發(fā)的全過程持續(xù)地追蹤PSI 指標(biāo)的變化，并不斷地進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，zui終確定*設(shè)計方案。
Ford Galaxy 前后帶汽車產(chǎn)品的PSI 結(jié)果，后代產(chǎn)品的PSI 都明顯優(yōu)于前代產(chǎn)品，后代產(chǎn)品表現(xiàn)的更加可持續(xù)性。此后，所有的福特歐洲汽車， 包括?？怂埂⒚傻蠚W、嘉年華等都在PSI 基礎(chǔ)上開發(fā)。
開展生命周期評價的建議
綜合來看，已有的汽車行業(yè)LCA 的應(yīng)用主要集中在國外的汽車企業(yè)， 目前國內(nèi)的汽車企業(yè)也在努力學(xué)習(xí)國外的*經(jīng)驗，逐步開展LCA的實踐， 這包括長安、江西五十鈴、上汽、三角輪胎等整車和零部件企業(yè)，并取得了一些成果。
今后，在應(yīng)用LCA 指導(dǎo)汽車產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)方面，汽車企業(yè)可以從以下幾個方面開展：1）辨識汽車全生命周期中環(huán)境影響重大的關(guān)鍵過程，應(yīng)用LCA 方法進(jìn)行改進(jìn) ；2）開展汽車關(guān)鍵零部件（如發(fā)動機(jī)、白車身、車輪和變速器等）的LCA，在保證品質(zhì)的前提下，提高生命周期的環(huán)境表現(xiàn)，降低生命周期成本；3）綜合產(chǎn)品在環(huán)境影響、成本和性能等方面， 進(jìn)行汽車產(chǎn)品不同設(shè)計方案的對比分析，在產(chǎn)品開發(fā)過程中持續(xù)改進(jìn)，zui終確定*方案；4）研究與開發(fā)汽車產(chǎn)品生命周期評價系統(tǒng)，結(jié)合汽車行業(yè)的主要特點及汽車產(chǎn)品設(shè)計流程，封裝生命周期評價的理論和方法，、智能化的進(jìn)行汽車產(chǎn)品生命周期評價。