Файл: Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет) А. Е. Бром, З. С. Терентьева организация и управление жизненным циклом наукоемкой продукции Курс лекций.docx

Инвентаризационный анализ ЖЦ позволяет провести оценку ресурсных потоков каждого звена продукционной цепочки, тем самым давая возможность управлять и изменять входные и выходные потоки, и, как следствие, повышать интегральную ресурсную эффективность производства и минимизировать воздействие на окружающую среду.

Данный анализ позволяет предприятиям:

1. Выбрать критерий для определения потребностей в ресурсах, необходимых для функционирования системы

2. Выделить определенные компоненты системы, которые направлены на рациональное использование ресурсов

3. Сравнить альтернативные варианты материалов, продукции, процессов производства.

Представляя собой количественную оценку экологического воздействия, инвентаризационный анализ ЖЦ может быть использован для улучшения экологических аспектов продукции на различных стадиях ее жизненного цикла. Он может применяться на уровне организации при стратегическом планировании, определении приоритетов, проектировании продукции или процесса.

Инвентаризационный анализ жизненного цикла включает сбор данных, необходимых для исследования, а также инвентаризацию данных входных (энергия, вода, сырье материалы) и выходных (выбросы в окружающую среду (например, выбросы в атмосферу, утилизация твердых отходов, сбросов сточных вод)) потоков.

При инвентаризационном анализе выделяется продукционная система, которая представляет собой совокупность единичных процессов, связанных между собой потоками полуфабрикатов, выполняющих одну или более заданных функций. Единичные процессы (рис. 6.6) соединяются между собой потоками полуфабрикатов и/или потоками отходов, предназначенных для переработки, потоками продукции – с другими продукционными системами и элементарными потоками – с окружающей средой (выбросы в атмосферу, сбросы в воду и излучение и т.д.)

Рис 6.6. Единичный процесс

Минимизация потребления энергии, материалов, водных ресурсов, отходов, выбросов в атмосферу определяет задачу выбора лучшей технологии единичного процесса. Поскольку продукционная система является совокупностью единичных процессов, то определяется наиболее эффективный вариант продукции изделия с точки зрения минимального воздействия на окружающую среду.

Выбросы и сбросы загрязняющих веществ воздействуют на различные компоненты окружающей среды, порождая соответствующие экологические проблемы (категории воздействий). Уровень категорий воздействий определяется исходя из объемов выбросов и отходов, вырабатываемых в продукционной системе.

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, таких как
химических веществ и упаковки. Последовательный инвентаризационный 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 (табл. 6.1).

Таблица 6.1

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 m 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).

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.

LCA позволяет компаниям определить «узкие места» в производственном процессе, что влечет за собой возможности по сокращению расходов, повышению производственной эффективности, а также стимулирует развитие инновационных подходов при производстве продукции.

Объединение методов анализа жизненного цикла (LCA и LCC) позволит проводить более комплексную оценку и анализ воздействий продукции на внешнюю среду, а также принимать более грамотные управленческие решения относительно оптимизации деятельности компании, снижения ее издержек и негативного воздействия продукции.

Совместное применение подходов LCA и LCC при проектировании новых видов продукции.

На основе только ресурсных показателей и объемах воздействий на окружающую среду предприятия не могут принимать решения производстве нового вида продукции. Необходима экономическая оценка эффективности производства нового вида продукции, и здесь уже используется методология СЖЦ.

На основе анализа концепций оценки жизненного цикла продукции (LCА) и стоимости жизненного цикла продукции (LCC) на рис. 6.7 представлена базовая схема разработки новых видов продукции на основе критериев ресурсосбережения

.

В качестве примера рассмотрим проектирование нового вида продукции на сборочном предприятии.

Рис. 6.7. Базовая схема интеграции методик LCC и LCA при проектировании новых видов продукции

Базовая схема внедрения методик LCC и LCA при проектировании новых видов продукции включает в себя следующие уровни:

Разрабатывается несколько альтернативных проектов конструкции изделия, и определяются основные компоненты и комплектующие, входящие в разрабатываемую конструкцию. Необходимо выбрать наиболее эффективный вариант конструкции на основе ресурсосбережения.
Определяется количественные характеристики воздействий на окружающую среду каждого варианта конструкции изделия (LCA) и определяется плановая стоимость ЖЦ (LCC) каждого варианта конструкции.
Корректируется плановая стоимость жизненного цикла с учетом результатов анализа LCA.
Оптимизация скорректированной стоимости жизненного цикла варианта продукции. Критерий оптимизации – минимизация затрат и воздействий на окружающую среду. В качестве методов оптимизации рекомендуется использовать метод генетических алгоритмов или методы линейного программирования.
Выбор наиболее эффективного варианта конструкции изделия.

По причине быстрорастущей угрозы ухудшения состояния окружающей среды одну из самых важных ролей в позиционировании компании начинает играть решение задач ресурсосбережения и управления экологическим воздействием.

В современных условиях роста конкуренции, когда ведется постоянная борьба как за источники ресурсов, так и за рынки сбыта, а также в связи с нестабильной экономической ситуацией в мире компании уделяют все больше внимания поиску возможностей для снижения издержек, рисков, повышения стабильности и эффективности бизнеса за счет ресурсосбережения.

Интеграция LCA и LCC при проектировании новых видов продукции позволит определить наиболее эффективный вариант изделия.

6.3. Техническая и системная эффективность проектов в машиностроении.

Одним из полезных инструментов при оценке LCC (СЖЦ) является уравнение системной эффективности, по которой можно судить о показателях качества проекта технической системы. Это позволяет увидеть направления дальнейшей работы для получения желаемых результатов. Уравнение эффективности может быть задано в нескольких различных форматах, где каждый компонент уравнения принимает значение с заданной вероятностью и по сути является показателем технико-экономической эффективности системы. Решением является общее значение эффективности проекта, при котором достигается минимальная стоимость долгосрочного владения технической системой.

,

где

- системная эффективность проекта,

- техническая эффективность, LCC (СЖЦ) – стоимость разработки и производства (монтажа, ввода в эксплуатацию).

В общем смысле вероятностные характеристики отдельных свойств надежности являются независимыми: например, система может иметь высокие показатели безотказности, но быть плохо ремонтопригодным, или объект может быть долговечным, но иметь низкие показатели безотказности.

Для того чтобы оценить несколько свойств надежности в совокупности, используется понятие технической эффективности.

Таким образом, техническая эффективность является мерой достижения определённых результатов по показателям надежности, и изменяется в пределах от 0 до 1. Такой подход к оценке

связан с тем, что рассчитать надежность системы означает определить несколько характеристик надежности.

В таблице 6.2 приведены основные показатели надежности, которые могут использоваться для оценки

.

Таблица 6.2.

Показатели надежности

Показатель надежности	Характеристика	Формула расчета
Коэффициент готовности	Вероятность нахождения объекта в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме тех планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается.
Коэффициент оперативной готовности	Вероятность нахождения объекта в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, и, начиная с этого момента времени, объект будет работать безотказно в течение заданного интервала .
Коэффициент простоя	Вероятность того, что объект окажется в неработоспособном состоянии в произвольный момент времени.
Коэффициент технического использования	Характеризует долю времени нахождения объекта в работоспособном состоянии относительно продолжительности этапа эксплуатации, содержащего все виды ТОиРа.
Коэффициент планируемого применения	Доля продолжительности этапа эксплуатации, в течение которой объект не должен находиться на плановом процессе ТОиР.
Коэффициент сохранения эффективности	Характеризует степень влияния отказов элементов изделия на эффективность его применения по назначению.
Эффективность применения объекта по назначению	Свойство объекта создавать полезный результат течение эксплуатационного этапа при определенных условиях эксплуатации. Является показателем качества объекта, характеризуя выполнение им прописанных функций	Для различных видов объектов существуют свои аналитические выражения для расчета; приведены в ГОСТ 27.003-89.