Современные подходы к оценке жизненного цикла продукции

УДК: 658 ББК: 30.6

Омельченко И.Н., Бром А.Е.

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА

ПРОДУКЦИИ

Omelchenko I.N., Brom Л.Е.

SYSTEM OF AN ASSESSMENT OF LIFE CYCLE OF PRODUCTION

Ключевые слова: устойчивое развитие, оценка жизненного цикла, экологическое воздействие, информационный модуль, инвентаризационный анализ, продукционная цепь.

Keywords: sustainable development, assessment of life cycle, ecological influence, information module, inventory analysis, productional chain.

Аннотация: в статье рассматривается метод оценки жизненного цикла продукции, реализующий концепцию устойчивого развития производства, описаны основы проектирования информационных модулей на основе LCA (оценки ЖЦ продукции, включающих оценку процессов переработки с учетом выбросов во внешнюю среду), дана схема продукционной цепи для промышленного предприятия.

Abstract: in article the method of an assessment of life cycle ofproduction, realizing the concept of a sustainable development of production is considered. Bases of design of information modules on the basis of LCA are described. The scheme of a productional chain for the industrial enterprise is shown.

В связи с постоянным ухудшением экологического состояния планеты и истощением природных ресурсов ученые стали задумываться об оценке воздействий продукции на всех этапах ее жизненного цикла на окружающую среду. Концепция устойчивого развития объединяет в себе три аспекта: экономический, экологический и социальный и представляет собой такую модель развития, при которой достигается удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения людей без уменьшения такой возможности для будущих поколений.

Концепция устойчивого развития является продолжением концепции CALS, однако в качестве критерия использует не только минимизацию стоимости жизненного цикла (ЖЦ) продукции (метод и инструменты LCC, Life Cycle Cost), а минимизацию всех ресурсов, используемых в течение всего ЖЦ с оцен-

кой воздействия процессов их переработки на окружающую среду (рисунок 1).

Для проектирования информационных модулей оценки воздействия производственных процессов и выпускаемой продукции на окружающую среду используется метод LCA (Life Cycle Assessment), который в настоящее время начал активно внедряться западными предприятиями. Предпосылкой к созданию данного метода послужило то, что выходом производственной системы является не только продукция, но также и вредные воздействия на окружающую среду (см. рисунок 2). Метод LCA (метод оценки жизненного цикла продукции с учетом воздействий) представляет собой системный подход к оценке экологических последствий производства продукции в течение всего ее жизненного цикла от добычи и переработки сырья и материалов до утилизации отдельных компонентов.

Энергия -Вода

Загрязнения Токсины

Рисунок 1 - Различия концепций CALS и устойчивого развития

Концепция CALS: Расход стоимостных ресурсов в течение ЖЦ продукции —» min

Концепция устойчивого развития: Расход ресурсов* в течение всего ЖЦ продукции —» min Ресурсы* = стоимостные, сырье, электроэнергия, вода, твердые отходы, выбросы в атмосферу

Омельченко И.Н., Бром А.Е.

Входы

Сырье и материалы

Энергия

Водные ресурсы

Приобретение сырья

I

Производство

I

Использование/Повторное использование/Сервисное _обслуживание_

т

Управление отходами производства

Выходы

Продукция

Выбросы в атмосферу

Загрязнение воды

Твердые отходы

Пригодная к дальнейшему использованию продукция

Другие воздействия на окружающую среду

Рисунок 2 - Функциональная модель производственной системы в методе LCA

Для внедрения методики LCA разработан международный стандарт ИСО 140432000 «Управление окружающей средой. Оценка жизненного цикла. Интерпретация жизненного цикла».

Информационные системы, спроектированные в соответствии с LCA, позволяют оценить кумулятивное воздействие на окружающую среду на протяжении всех эта-

Таблица 1 - Основные информационно-логистические системы

пов ЖЦ продукции, что обычно не рассматривается в традиционных анализах (например, при добыче сырья, перевозке материалов, конечной утилизации продукции и т.д.). Таким образом, перечень основных информационно-логистических систем дополняется к настоящему моменту модулями LCA (таблица 1).

Логистическая технология Базовые информационно-логистические системы

RP (Requirements/ resource planning) -Планирование потребностей/ресурсов MRP (Materials requirements planning) - Планирование потребностей в материалах

MRP II (Manufacturing resource planning) -Планирование ресурсов производства

DRP (Distribution Requirements Planning) -Планирование потребностей в распределении

DRP (Distribution Resource Planning) -Планирование ресурсов в распределении

OPT (Optimized Production Technology) - Оптимизированная производственная технология

ERP (Enterprise Resource Planning) - Планирование ресурсов предприятия

CSPR (Customer Synchronized Resource Planning) -Система планирования ресурсов, синхронизированная с потребителями.

SCM -Supply Chain Management) -Управление цепью поставок ERP/CSRP

CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) -Непрерывная информационная оценка ЖЦ продукции ERP/CRM/SCM -системы

PDM/PLM, CAD/CAM/CAE -системы

Sustainable Development -Концепция устойчивого развития LCA

Анализу и оценке на входы-выходы и воздействий на окружающую среду подлежит продукционная цепочка - от производства машиностроительной продукции до эксплуатации произведенной продукции и размещения отходов производства и потребления в окружающей среде. Весь комплекс сложных взаимосвязей между производством продукции и окружающей средой может быть представлен в виде продукционной цепочки (рисунок 3). При таком подходе, с точки зрения управления воздействием на окружающую среду, ЖЦ продукции представляет собой совокупность последовательных и взаимосвязанных стадий продукционной цепочки, а необходимым условием успешного применения LCA становится наличие информационных систем класса ERP.

В основе LCA лежит методика оценки экологических аспектов и потенциальных воздействий продукции, процесса/услуги на окружающую среду посредством:

• составления перечня входных (энергетические и материальные затраты) и выходных (выбросы в окружающую среду) элементов на каждой стадии ЖЦ;

• оценки потенциальных экологических последствий, связанных с выявленными входными и выходными элементами

• интерпретации результатов, чтобы помочь руководителям принять правильные и обоснованные решения.

Полный анализ оценки ЖЦ продукции LCA (рисунок 4) включает в себя четыре отдельных, но взаимосвязанных процесса:

1. Определение цели и области применения анализа (Goal Definition and Scoping) - определение и описание продукции, производственного процесса или услуги. Создание условий для проведения оценки, определение границ анализа и воздействий на окружающую среду.

2. Инвентаризационный анализ (Life

Cycle Inventory) - определение количественных характеристик входных параметров (энергия, вода, сырье материалы) и выходных (выбросы в окружающую среду (например, выбросы в атмосферу, утилизация твердых отходов, сбросов сточных вод)) для каждой стадии ЖЦ рассматриваемого объекта исследования.

3. Оценка воздействий на окружающую среду (Life Cycle Impact Assessment) -оценка потенциала человеческих и экологических последствий используемой энергии, воды, сырья и материалов, а так же выбросов в окружающую среду, определенных в инвентаризационном анализе.

4. Оценка результатов (Interpretation) -интерпретация результатов анализа состояния запасов и оценки воздействий на окружающую среду, для того, чтобы выбрать наиболее предпочтительную продукцию, процесс или услугу.

Инвентаризационный анализ ЖЦ (ИАЖЦ) проводится для принятия решений в рамках организации производства и включает в себя процедуры сбора и расчета данных с целью количественного определения входных и выходных потоков данных продукционной системы. Входные и выходные потоки могут включать в себя использование ресурсов, выбросы в атмосферу, сбросы в воду и землю, связанные с системой. Процесс инвентаризационного анализа является итерационным. Данный анализ позволяет предприятиям:

• Выбрать критерий для определения потребностей в ресурсах, необходимых для функционирования системы

• Выделить определенные компоненты системы, которые направлены на рациональное использование ресурсов

Сравнить альтернативные варианты материалов, продукции, процессов производства

Tí

s

о

v;

X

о я

UJ

Я

о

я

а =

о л к

F ¡=

а>

а

о

-н

я »

§

с -с

«i

г

§

S £

£ I

h

Оценка Жизненного цикла продукции

Определение цели и области для проведения анализа

Инвентаризационный анализ

Оценка воздействий на окружающую среду \

Оценка результатов

Рисунок 4 - Основные фазы LCA

Важным шагом в инвентаризационном анализе является создание диаграммы Процесс - Потоки ресурсов, которая будет служить детальным планом для данных, подлежащих сбору. Каждый шаг в системе должен быть отражен в диаграмме, в том числе шаги для производства вспомогательной продукции, такой как химические вещества и упаковки. Последовательный ин-

вентаризационный анализ каждой стадии ЖЦ продукции ясно изображает относительный вклад каждой подсистемы для всей системы производства конечной продукции. Это происходит на основе привязки инвентаризационных данных по воздействиям на окружающую среду к определенным категориям воздействия (таблица 1).

Таблица 1 - Пример категорий воздействий и параметров инвентаризационного анализа

Категории воздействия Параметры инвентаризационного анализа

Парниковый эффект Выбросы углекислого газа, метана, закиси азота

Выбросы фотооксидантов Выбросы метана, формальдегида, бензола, летучих органических соединений

Закисление среды Выбросы двуокиси серы, оксидов азота, хлористого водорода, фтористого водорода, аммиака, сероводорода

Потребление природных ресурсов Расход нефти, природного газа, угля, серной кислоты, железа, песка, воды, древесины, земельных ресурсов и др.

Токсическое воздействие на человека Выбросы пыли, окиси углерода, мышьяка, свинца, кадмия, хрома, никеля, двуокиси серы, бензола, диоксинов

Образование отходов Образование бытовых и промышленных отходов разных классов опасности, шлаков, илов очистных сооружений

Вклад звена продукционной системы в ту или иную категорию воздействия V рассчитывается посредством суммирования масс выбросов т с учетом соответствующего экоиндикатора I (для каждой категории воздействия свой экологический индикатор; эти индикаторы определяются для конкретного региона за определенный период времени на основе базовых норм выброса) по формуле:

Результаты метода LCA могут использоваться для принятия решений как на уровне отдельных предприятий (например, при моделировании производства, путей сбыта продукции), так и на государственном уровне (например, при принятии решений об ограничении или запрете применения определенных видов сырья).

Омельченко И.Н., Бром А.Е.

Для внедрения метода LCA в России необходимо, в первую очередь, развивать возможности и способы обмена экологически-релевантной информацией. Важным условием успешного применения LCA на

предприятиях должна стать организация информационного обеспечения проведения оценки ЖЦ и поддержка со стороны природоохранных служб.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. ГОСТ Р ИСО 14043-2001

2. Экологическое сопровождение проектов: учеб. пособие / Ю.В. Чижиков. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. - 308 с.

Вестник Волжского университета имени В.Н. Татищева №2