机电产品模块化生命周期评价方法研究及其软件开发-机械设计及理论专业论文.docx

黯摇 黯摇快民 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构递交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索， 可以采用影印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 必威体育官网网址口，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不必威体育官网网址口。 (请在以上方框内打叫) 学位论文作者签名:机鸣 日期:).0 1\ 年儿月 7 日 日期:主011 年;J月 17 日 上海交 上海交通大学硕士学位论文 摘要 第 第 I 页 万方数据 机电产品模块化生命周期评价方法研究及其软件开发 摘 要 近几十年，随着资源耗竭和环境污染形势日益严峻，人们开始关注产品设 计制造及其整个生命周期对环境的影响，绿色设计和制造成为人们的共识。生 命周期评价是绿色设计的重要支撑技术之一，被认为是最有潜力和发展前景的 可持续发展支持技术。生命周期评价（Life Cycle Assessment, LCA）是对某一 产品系统或服务从原材料获取直至最终废弃处理的整个生命周期的输入、输出 进行编制及对其潜在环境影响进行评价的技术。由于产品系统的复杂性，输入 输出数据收集和计算的工作量非常繁重。目前欧美许多国家已经开发了基础材 料和能源数据库，并推出了相应的 LCA 软件工具，这些一定程度上降低了 LCA 数据收集的工作量，促进了 LCA 的发展。但现有 LCA 软件之间的差别并不大， 并存在一些问题，例如产品模型不清晰，建模精度不高，数据重用级别较低， 软件操作复杂，对用户要求较高等等。并且，LCA 在国内的发展较为滞后，虽 然许多大学和研究机构都已经展开了 LCA 的研究，但目前国内尚没有统一的 基础材料数据库和商用的 LCA 软件。针对这些问题，本文主要进行了以下研 究工作： 首先，提出了一种将参数化应用于 LCA 的新方法，即基于加工工艺的参 数化 LCA 方法。LCA 只考虑加工中的物能消耗，并不考虑产品外观形状，而 物能消耗与加工工艺参数和加工设备参数是相关的。通过工艺和设备参数采集 数据，不但难度降低，而且准确度也可以得到保证。这个方法可以将数据采集 细化至加工工艺级，提高了精度，并且具有较强的通用性。文章详细讨论了参 数化模型的思路、应用方式及建立过程。 其次，将模块化的思想应用于生命周期评价中。模块化是绿色设计的重要 技术之一，模块最大的特点在于其通用性。从 LCA 的角度看，模块的重用， 第 第 II 页 万方数据 实际上就是模块所包含的一套基础数据的整体重用。因而，对照现有的 LCI 数据库，本研究建立了模块数据库，将 LCA 中数据重用的级别从现有的原材 料、能量等基础数据级提高至零部件级，大大提高了数据重用的效率。文章讨 论了模块数据库的建立过程和模块化思想下 LCA 软件的建模方式。 第三，针对现有的商业软件用户操作任务量较大的问题，本文提出了基于 评价模板的产品生命周期评价方法，将用户操作 LCA 软件的工作量分为两部 分，分别是产品结构分析和生命周期评价，这两部分分别由软件提供者和操作 用户来完成。用户在操作时，可以直接由模板建立新的评价工程，节省了大量 产品结构分析和建模的时间，降低了用户操作的工作量。并且，模板用于评价 同系列产品时优势更加突出。 最后，本文开发了基于以上理念的产品生命周期评价软件 MPT-LCA，与 现有软件相比，MPT-LCA 具有多方面的优势，例如采用参数化模型，方便数 据收集，且细化了产品模型，建模精度更高；零部件级采用模块化产品模型， 提高数据重用级别；提供产品评价模板，并支持用户自定义模板，在评价特定 产品或同系列产品时工作量大幅降低。 关键词：模块化，参数化，评价模板，生命周期评价，软件工具 上海交 上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACT 第 第 PAGE IV 页 万方数据 Research on Modular Life Cycle Assessment Method of Electromechanical Product and Its Software Development ABSTRACT In recent decades, as resource depletion and environmental pollution is increasingly serious, people began to think about how the product design, manufacture and its whole life cycle influence the