产品设计中的生命周期评估（LCA）

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 融入产品设计流程对于提高环境绩效同时保持在汽车、电子、建筑和包装等大宗行业的竞争优势来说是一个重要的机会。

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

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 开展生命周期评价 (LCA) 的必要标准，确保评估的一致性和可靠性。这些标准概述了生命周期评价研究的原则和要求，包括定义目标和范围、进行清单分析、评估影响以及解释结果。遵守这些标准有助于提高生命周期评价结果的可信度，并促进利益相关者之间的沟通。

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。

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。

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。

3.生命周期影响评估（LCIA）

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。

常见问题

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。

Glossary of terms used above

Computer Aided Design (CAD): a software application used for creating, modifying, analyzing, and optimizing designs in various fields such as engineering, architecture, and manufacturing, enabling precise drawings and models through digital tools and techniques.

Design for Disassembly (DfD): a design approach that facilitates the easy separation of components and materials at the end of a product's life cycle, promoting recycling, reuse, and efficient waste management. It emphasizes modularity and accessibility to enhance sustainability and reduce environmental impact.

Design for Manufacturing (DfM): a set of principles aimed at simplifying and optimizing product designs to enhance manufacturability, reduce production costs, and improve quality by considering manufacturing processes, materials, and assembly techniques during the design phase.

Design for Reliability (DfR): a systematic approach to product development that emphasizes reliability throughout the design process, incorporating techniques to identify and mitigate potential failure modes, ensuring consistent performance and longevity in operational environments.

Life Cycle Assessment (LCA): a systematic analysis of the environmental impacts associated with all stages of a product's life, from raw material extraction through production, use, and disposal, aimed at identifying opportunities for improvement and informing decision-making.

Life Cycle Impact Assessment (LCIA): a method for evaluating the environmental impacts associated with all stages of a product's life, from raw material extraction through production, use, and disposal, focusing on resource consumption, emissions, and potential ecological effects.

Positron Emission Tomography (PET): a medical imaging technique that detects gamma rays emitted by positron annihilation, used to visualize metabolic processes in tissues, often employing radiotracers to assess conditions such as cancer, neurological disorders, and cardiovascular diseases.

Volatile Organic Compound (VOC): organic chemicals that have a high vapor pressure at room temperature, leading to significant evaporation and potential air pollution. They are commonly found in paints, solvents, and fuels, contributing to smog formation and adverse health effects.