随着行业和设计师面临日益增长的监管压力和消费者对可持续性的需求， 生命周期评估 成 产品设计 processes emerges as a significant opportunity to enhance environmental performance while maintaining competitive advantage across high-volumes sectors such as automotive, electronics, construction, and packaging.
本文为寻求应用该技术的工程师提供了一个框架、主要工具、数据库以及 10 个精确的设计特定领域。 生命周期评估 产品设计。它将涵盖 ISO 14040/14044 标准概述的基本原则、先进的生命周期清单 (LCI) 数据收集方法，以及深入的 生命周期影响评估 （LCIA）方法应用于产品设计。
关键要点
- 4 个 LCA 阶段：目标定义、清单、影响评估、解释。
- 利用精确的数据收集方法进行准确的 LCI 建模。
- 选择适当的 LCIA 方法。
- 使用已建立的指标分析 LCA 结果。
- 将 LCA 集成到设计流程中以增强产品的可持续性。
- 包含 循环经济 解决未来问题的原则 设计挑战.
生命周期评估原则
生命周期评估 (LCA) 是一个系统的过程，用于评估与产品生命周期各个阶段（从原材料提取到生产、使用和处置）相关的环境影响。
这种综合方法能够全面了解产品的环境足迹，使设计师和工程师能够识别需要改进的领域。生命周期评价 (LCA) 对于可持续产品开发至关重要，因为它能够以可衡量的方式量化潜在的环境影响。
ISO 14040 和 ISO 14044 标准提供了 框架 for conducting LCA, ensuring consistency and reliability in assessments. These standards outline the principles and requirements for LCA studies, including defining the goal and scope, conducting inventory analyses, assessing impacts, and interpreting results. Adhering to these standards enhances the credibility of LCA results and facilitates 沟通 among stakeholders.
LCA 分为四个不同的阶段：目标和范围定义、清单分析、影响评估和下文详述的解释：
1. 目标和范围定义
这个初始和基础阶段为整个评估奠定了方向。它涉及明确定义研究目的、研究结果的预期应用和受众，以及研究结果是否将用于向公众披露的比较性论证。
此阶段建立的关键要素包括功能单元（提供产品功能的量化衡量标准和比较的参考）和系统边界（确定哪些生命周期阶段和过程包括在分析中）（例如，从摇篮到大门或从摇篮到坟墓）。
仔细定义目标和范围至关重要，因为它可以指导所有后续阶段并确保最终结果的一致性和相关性。
提示： 采用双重建模方法，通过尽早定义归因和后果范围来提高稳健性。虽然大多数 LCA 默认采用归因模型（哪些影响归因于 产品寿命 周期），定义一个并行的结果模型（产品的存在会导致哪些系统性变化）可以提供更深入的见解。 对于旨在影响市场动态或塑造政策框架的产品，从多个角度呈现结果至关重要。这样做可以更深入地理解产品的环境影响，并区分产品的平均足迹与其对更大系统的边际效应。
2.生命周期清单（LCI）
第二阶段是生命周期清单 (LCI) 分析，主要为数据收集阶段。它涉及识别和量化第一阶段定义的产品系统的所有相关环境投入和产出。这份全面的清单涵盖了产品整个生命周期中原材料、能源和水的消耗，以及向空气、土地和水体排放的排放。收集到的数据通常使用流模型进行组织，以说明系统边界内每个流程的投入和产出。由于从各种来源收集准确、全面的数据的复杂性，这一阶段通常是生命周期评价 (LCA) 中最耗时的部分。
提示： implement a hybrid LCI approach to strategically fill data gaps. Instead of relying solely on process-based data or input-output tables, combine them. Use specific, primary data for key processes that are under your control or have high expected impacts (identified in the goal and scope phase). For less critical or upstream processes where primary data is unavailable, use environmentally extended input-output (EEIO) data. This hybrid 方法 leverages the detail of process data where it matters most while ensuring the completeness of the system boundary, reducing the uncertainty that arises from relying on potentially mismatched proxy data.
提示： 对于已知数据变异性，应使用随机建模。收集原始数据或二手数据时，不要使用点值（平均值），而要用概率分布（例如正态分布、对数正态分布、三角分布）来表征关键参数。例如，运输距离、能源消耗或废物产生率通常会有所不同。通过纳入这些分布，您可以在影响评估阶段运行蒙特卡洛模拟。该技术将输入的不确定性传播到模型中，得出的结果以分布形式呈现，而非单一分数，从而能够更真实、更统计稳健地展现潜在的环境影响。
3.生命周期影响评估（LCIA）
在生命周期影响评估 (LCIA) 阶段，LCI 期间收集的数据被转化为潜在的环境影响。
实现这一目标的方法是，首先将生命周期影响评估 (LCI) 结果划分为相关的影响类别，例如全球变暖潜能值、酸化和资源枯竭。分类之后，表征步骤将量化每种输入和输出对其指定影响类别的贡献。例如，将不同的温室气体排放量转换为二氧化碳当量的通用单位，以评估其综合全球变暖潜能值。生命周期影响评估 (LCIA) 的目标是评估清单阶段确定的流量的环境意义。
提示： 使用多种科学认可的生命周期影响评估 (LCIA) 方法进行评估，并比较结果。不要依赖单一方法（例如 ReCiPe 或 TRACI），因为方法的选择会显著影响结果，尤其是在毒性相关类别中。选择两到三种具有不同建模假设或区域重点的方法（例如，一种以中点为导向，例如 CML），另一种以终点为导向，例如 ReCiPe）。 对结果进行比较分析，有助于确定不同方法之间一致的结论。此过程还能揭示出可能由与各个方法相关的特定表征因素引起的任何异常。
提示：systematically justify the use of normalization and weighting, and always present results both with and without these...
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常见问题
产品设计中的生命周期评估（LCA）是什么？
Life Cycle Assessment (LCA) is a systematic process for evaluating the environmental impacts associated with all stages of a product’s life cycle, from raw material extraction to disposal. It follows the ISO 14040/14044 标准, which define the framework and methodology for conducting LCA.
LCA 的 4 个阶段是什么？
LCA 的阶段包括目标和范围定义、清单分析、影响评估和解释。每个阶段都有助于全面了解产品整个生命周期的环境影响。
生命周期影响评估 (LCIA) 使用什么方法？
生命周期影响评估 (LCIA) 方法包括 Eco-indicator 99、ReCiPe 和 CML。选择合适的方法取决于评估的具体目标以及与产品相关的影响类型。
如何解释 LCA 结果以用于决策？
对生命周期评估结果的解释包括分析关键指标，如 碳足迹这些问题包括能源使用、资源耗竭和环境问题。将研究结果纳入战略决策的框架包括敏感性分析和情景建模。
LCA 在评估可持续车辆设计中发挥什么作用？
LCA评估车辆的生命周期影响，比较电动汽车和汽油动力选项，并考虑电池的生产和处置。该评估为汽车行业的可持续设计选择提供参考。
LCA 如何促进电子行业的可持续设计？
在电子领域，生命周期评价 (LCA) 有助于评估材料的环境足迹以及诸如回收和再制造等报废处理方案。这种分析有助于设计更具可持续性的电子设备。
相关主题
- 产品开发中的生命周期思维： 了解评估整个产品生命周期环境影响的整体方法。
- 功能单元定义： 建立可量化的措施来比较不同产品或系统对环境的影响。
- LCI 数据的质量评估： 评估生命周期清单数据的可靠性和完整性以进行稳健分析。
- LCIA 中的影响类别： 确定具体的环境影响，如全球变暖潜力、资源枯竭和人类毒性。
- LCA中的不确定性分析： 评估数据和模型的可变性以了解结果的可靠性。
- LCA中的场景分析： 评估不同的未来情景以了解不同条件下设计选择的潜在影响。
- 生命周期成本（LCC）： 将经济分析与 LCA 相结合，评估产品总成本的影响 寿命.
- 社会生命周期评估（S-LCA）： 评估产品整个生命周期的社会影响，补充传统的环境 LCA。
产品设计中的生命周期评估的外部链接
国际标准
（将鼠标悬停在链接上即可查看内容描述）
术语表
Computer Aided Design (CAD): 用于创建、修改、分析和优化工程、建筑和制造等各个领域的设计的软件应用程序，通过数字工具和技术实现精确的图纸和模型。
Contract Manufacturer (CM): 一家公司代表另一家公司生产产品，通常遵循特定的设计和质量规范。这种安排使委托方公司能够专注于市场营销和产品开发等核心竞争力，同时将制造流程外包。
Design for Disassembly (DfD): 这是一种设计方法，有助于在产品生命周期结束时轻松分离组件和材料，促进回收、再利用和有效的废物管理。它强调模块化和易用性，以提高可持续性和减少对环境的影响。
Design for Manufacturing (DfM): 通过在设计阶段考虑制造工艺、材料和装配技术，旨在简化和优化产品设计以提高可制造性、降低生产成本和提高质量的一组原则。
Design for Reliability (DfR): 一种系统的产品开发方法，强调整个设计过程的可靠性，结合识别和缓解潜在故障模式的技术，确保在操作环境中保持一致的性能和使用寿命。
International Organization for Standardization (ISO): 一个非政府国际机构，致力于制定和发布标准，确保各行各业的质量、安全、效率和互操作性，促进全球贸易与合作。该机构成立于1947年，由各成员国的国家标准化组织组成。
Life Cycle Assessment (LCA): 对产品生命周期各个阶段（从原材料提取到生产、使用和处置）的环境影响进行系统分析，旨在发现改进机会并为决策提供信息。
Life Cycle Impact Assessment (LCIA): 一种评估产品生命周期各个阶段（从原材料提取到生产、使用和处置）的环境影响的方法，重点关注资源消耗、排放和潜在的生态影响。
Positron Emission Tomography (PET): 一种检测正电子湮没发射的伽马射线的医学成像技术，用于观察组织中的代谢过程，通常使用放射性示踪剂来评估癌症、神经系统疾病和心血管疾病等状况。
Product Lifecycle Management (PLM): 一种系统的方法，用于管理产品从开始到工程设计和制造、再到服务和处置的生命周期，整合人员、流程、数据和技术，以提高产品质量、缩短上市时间并加强利益相关者之间的协作。
Public Domain: 一种法律地位，表明作品不受版权限制，允许任何人无需许可或付费即可使用、修改和分发。此状态可能源于版权到期、创作者明确贡献或缺乏版权资格。
Volatile Organic Compound (VOC): 室温下蒸气压较高的有机化学物质，会导致大量蒸发，并可能造成空气污染。它们常见于油漆、溶剂和燃料中，会导致雾霾形成并对健康造成不利影响。
