低碳研究创新 低碳纺织企业信息化服务研究

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低碳纺织企业信息化服务研究

低碳纺织企业信息化服务研究 摘要:随着提倡低碳生活、发展低碳经济成为全球共识, 中国作为纺织品出口大国,“低碳”已经成为新的国际贸易 壁垒,中国纺织企业向低碳制造模式转型不可逆转。文章针 对国内很多纺织企业缺乏与本行业相关的低碳知识;
缺少专 业的产品碳足迹计算工具和低碳房产品开发等问题,首先, 提出了低碳纺织的概念和体系结构,建立了产品碳足迹量化 模型以及低碳纺织产品开发方案决策的0-1目标规划模型, 为产品碳足迹计算和低碳制造信息化服务提供依据;
其次, 从信息化角度出发,构建了企业低碳制造信息化服务平台框 架模型;
最后,设计和开发了服装企业低碳制造信息化服务 平台,帮助纺织企业有效地开展低碳产品生产。

 

关键词:低碳纺织;
信息化;
碳足迹计算;
生命周期管 理 随着全球经济的发展及世界工业化进程的加快,世界上 很多国家都出现了温室效应和资源危机等难题,环境也变得 越来越恶劣,雾霾天气日益加重,沙尘暴频发,水资源日益 减少,这充分说明了世界环境污染的严重性,生态环境也变 得越来越脆弱。根据最近几年《纺织工业企业年度综合数据 表》[1],不难得出:我国纺织工业的发展方式仍相对粗放、 能耗和排放缺乏约束。当前,纺织行业也受到很多不利因素 的影响,如人民币不断升值、世界经济不景气、贸易保护主 义抬头、原材料价格不断上涨等,因此,为了克服困难不断促进纺织行业的发展,应该积极开展节能减排工作。为了在 经济新常态下促进我国纺织工作的开展,必须加大研发力度, 不断提高产品的科技含量和经济效益,降低环境污染,走资 源消耗低的新型工业化道路,大力倡导和实施低碳制造的理 念、技术和方法,才能促进纺织产业的科学发展从而不断满 足国内外市场的需求,提高竞争力。近年来,伴随着信息通 信技术的高速发展,特别是智能手机、移动互联网的普及和 应用,为推动和发展面向“低碳纺织”的企业信息化服务提 供了强有力的基础设施支撑。本文从信息化技术的角度出发, 将“低碳制造”的相关理念引入纺织行业企业信息化服务之 中,对面向“低碳纺织”的企业信息化理论和技术进行深入 研究,并以纺织服装行业企业为例,设计和开发面向“低碳 纺织”的企业信息化服务平台。

1低碳纺织概述 1.1低碳纺织和纺织低碳 2003年,“低碳经济”的概念由英国人在其能源白皮书 中正式提出[2]。澳大利亚、法国、英国、瑞典、美国、欧 盟等发达国家在发展低碳经济的道路上走在世界的前列。低 碳经济是指以可持续发展理念为指导,通过各种各样的方式 手段如新能源开发、产业转型、制度创新、技术创新等,在 最大程度上降低一些高碳能源资源如煤炭石油等的消耗,以 不断降低温室气体的排放,在发展社会经济的同时,做好环 境的保护工作,取得一种双赢的局面,这种新的经济发展形态不断受到政府及社会的重视。对低碳经济进行研究,发现 其基本观念主要有两个:(1)进行低碳化的经济活动,在 生产、分配、消费及交换的各个环节做好温室气体尤其是CO2 的减排工作,尽量降低其排放浓度,争取达到零排放。(2) 将整个社会生产过程中的能源消耗实现生态化,以确保绿色、 可持续国民经济的发展。在发展低碳经济的背景下,纺织业 的很多大品牌企业都开始进行低碳发展模式改革,开始采用 低碳技术,降低碳排放,加大低碳产品的研发力度,引领了 低碳经济的发展[3]。低碳纺织成了低碳经济发展的热点关 注话题,通过Google搜索“纺织低碳”,出现了100多万条 信息。但是对于纺织行业来说,当前我国还没有形成具体的 碳排放评价指标,一吨棉花、一吨纱线,甚至是一件衣服在 生产过程中到底产生了多少碳排放,不得而知。不仅在我国 就是在国际上也没有形成权威的评价标准。因此低碳指标、 低碳纺织和低碳服装一直停留在概念阶段。由于我国纺织业 服装的产业链较长,其中涉及的相关环节也较多,因此,在 对具体的产品进行评价和量化时,工作较难开展。为提高评 价与量化准确度,深化低碳意义,必须深入厂家,进行详细 的调查,科学选择评估方法,准确计算碳排放数据。实际上, 纺织低碳是对环境问题的包装,以往,纺织业将关注重点放 于污染与排放上,而目前,则扩大到气候层面对企业环境进 行测评。企业对能源的使用与工艺的更新以及排放等是低碳 的最终分析指标,强调的根源即节能减排。这与国家长期倡导的环保及产业优化问题相协调。在国际市场贸易保护战中, 针对纺织服装业制定的法律与法规非常多。低碳刚好能够为 发达国家构筑壁垒,以碳标签等形式高额征收进口产品关税。

现实表明,随着低碳的发展,发达国家的贸易保护政策已产 生相应的变化。

1.2低碳纺织体系结构 纺织产品的整个生命周期均涉及低碳纺织技术,包括作 物种植和动物养殖、纤维生产、纺纱、织造、染整、成品生 产、运输、销售、使用和回收处理等环节,资源消耗与碳排 放为其主要内容,同时对技术、经济等予以兼顾,追求经济、 社会效益的协调与优化[4]。低碳纺织的体系结构如图1所示。

低碳纺织包括一个实现目标、一个过程控制和3项内容[5], 而为此实施提供支撑技术的则是面向低碳纺织的企业信息 化服务平台。低碳纺织的目标是在纺织产品的全生命周期过 程中,通过利用低碳技术和低碳管理进行碳排放控制,以及 对物料流、能量流和信息流的控制,要求在作物种植和动物 养殖、纤维生产、纺纱、织造、染整、成品生产、运输、销 售、使用和回收处理等生命周期中的各个环节,都必须充分 利用资源、减少废弃物和温室气体(以CO2为主)的排放, 最大限度地提高资源优化率和减少环境污染。而3项内容指 的是利用系统工程的相关理论和方法对纺织产品全生命周 期涉及的各个环节中的资源和环境问题进行分析,包括低碳 资源、低碳产品、低碳生产、水资源以及废弃物。其中,低碳资源又包括了低碳原料和低碳能源。典型纺织产品全生命 周期过程及其各类投入产出如图2所示。低碳纺织是一个极 为复杂的过程,信息量极为庞大,涉及数据大量而丰富,类 型庞杂,数据获取难,分析更难。因此,企业要有效实施低 碳纺织模式,就离不开先进的信息技术和系统,而信息技术 系统的架构及其运作方式最为关键。本文将以面向低碳纺织 的企业信息化服务系统作为支撑技术,从系统集成的角度出 发,综合集成纺织产品全生命周期过程中从事各项活动的人 员、技术、管理、物料流、能源流和信息流,从而有效地实 施低碳纺织模式。

2低碳纺织产品开发 2.1低碳纺织的发展措施 2.1.1产品层面的措施在产品层面上,低碳纺织的发展 措施为:(1)主要采用天然纤维材料,并适度地混用化学 纤维材料。(2)服装生产的优化,服装企业应紧跟新技术 变革趋势,不断创新生产工艺,研发新型面料、染色剂、加 工工序等,以实现对生产全过程的低碳管控。(3)推行简 易产品的绿色包装。2.1.2渠道策略产品从生产环节到消费 环节的转化需要通过销售渠道完成,产品周转次数越多,由 此所带来的碳排量随之增大,因此,要实现流动环节上的低 碳管控就需要完善销售渠道,减少产品周转频率。2.1.3价 格策略纺织品企业应优化产品定价,销售环节中应该强化产 品自身价值及呈现给消费者的效用价值,弱化对价格的敏感性,而且,鉴于低碳消费中消费者存在趋大众、随趋势的心 理因素影响,这势必驱动其内在消费动机,企业可加以引导, 刺激先期消费者,以此实现低碳纺织品消费市场的拓展和延 伸。2.1.4促销策略低碳纺织产品的促销策略主要有:(1) 普及低碳消费理念。(2)强调利益点。(3)开展多样化的 促销活动。通过组织以多元化的产品促销活动,逐渐向消费 者渗透低碳产品的优势,从而引导消费者进行消费。

2.2产品碳足迹计算 “碳足迹”,或译“碳足印”,盖指每个人、家庭或每 家公司日常释放的温室气体数量(以CO2的影响为单位), 用以衡量人类活动对环境的影响[6-7]。它是从生命周期理 论出发,分析产品生命周期内直接和间接碳排放数量的一种 方法。碳足迹理论一经提出,就备受关注,并得到广泛的研 究应用。因此,它也成为供各组织和个体评价温室气体排放 对气候变化贡献的一种方式。在面向低碳的纺织产品设计时, 应基于产品全生命周期过程对产品碳足迹进行估算和预测, 综合考虑经济目标和减排目标,选择平衡环境因素和经济因 素的设计方案。为了评价产品生命周期内温室气体排放,国 际标准化组织于2013年发布了ISO14067产品碳足迹国际标 准(简称ISO碳足迹标准)。中国纺织工业开展纺织产品碳 足迹的核算和评价,可以参照生命周期评价 (LifeCycleAssessment,LCA)理论,重点进行工业阶段的 碳足迹即工业碳足迹的研究[8]。该标准旨在为产品碳足迹的量化、通报和核查制定更确切的要求,提供清晰和具有一 致性的叙述方式,是一项有关碳足迹的评估、监测、报告和 核查的国际通行标准。参考该标准,本文将纺织产品碳足迹 计算分为4个步骤。2.2.1绘制纺织产品生命周期过程图纺织 产品全生命周期过程图为产品碳足迹的数据收集和计算提 供了基础,它列出了纺织产品生命周期过程中所涉及的原料、 活动、过程和产出。首先我们需要把产品的功能单位分解个 各个组成部分,然后确定这些组成部分所涉及的活动,如纤 维生产、纺纱、织造、染整、成品生产、包装储存和运输要 求等,并通过过程图表达功能单位的过程及其相互关系。纺 织产品过程图的绘制,需要大量的专业知识和数据,是一个 反复更新、不断完善的过程,直到所有的输入都被追踪到可 归因于该产品的碳足迹国际标准排放为止。纺织产品过程图 的绘制过程,需要与产品全生命周期过程所涉及的供应商、 分销商、消费者和管理者进行沟通,协调完成。2.2.2碳足 迹核算边界定义核算边界的目的是为了确定产品碳足迹计 算的范围。纺织产品碳足迹核算边界包括时间、空间边界两 种。时间边界指的是被核算产品生命周期起始点间的时间跨 度,空间边界指的是被核算产品时间边界内所包含的全部物 质投入和产出。一旦发生边界变化,就会造成核算结果波动 现象,核算边界一致性是核算结果具有可比性的条件。纺织 产品全生命周期的时间边界起始点分别为人造纤维生产、动 植物培育与废旧产品回收处理。空间边界是要求计算与碳足迹核算相关的物料投入清单,包括生产设备、建筑、人工费 用等。一般情况下,人类活动导致的碳排放以及消费者购买 产品的交通碳排放可排除在边界之外。通过估算值和即时获 取的数据,决定一个碳排放源是否可能是实质性排放,并为 进一步的数据收集确定优先序。2.2.3收集纺织产品生命周 期数据在纺织产品全生命周期中各环节所涉及的材料用量、 活动和排放因子等,都属于纺织产品生命周期数据收集的范 畴。为了减少碳足迹计算和评估的偏差和不确定性,所收集 的全部数据都要遵守数据质量的规定,并且还要选择高质量 的、能够获得的数据。排放因子和活动水平数据是计算纺织 产品碳足迹的关键数据。活动水平数据是指在纺织产品的全 生命周期各个环节中所涉及的全部的废弃物、使用的能源和 材料。排放因子指的是消耗单位质量物质产生的温室气体量, 主要用于体现某种物质温室气体排放特征。通过初级活动水 平数据或次级数据可得到这两类数据。所谓“初级活动水平 数据”,指的是那些能够从纺织产品全生命周期中直接得到 的数据。而从产品生命周期所包括的过程中直接测量以外的 来源获得的数据,通常就归为“次级数据”。次级数据的来 源相对较多,包括对同类过程或材料的平均或通用测量数据, 以及部分核查属实且与规范相一致的数据,也可以是经同行 评审的出版物的次级数据,以及其他合格出处数据,还可以 是相关经验研究、数据库、参考文献、专家意见等。2.2.4 计算纺织产品碳足迹纺织产品碳足迹可以看作是纺织产品在其全生命周期中各阶段所产生的碳排放量之总和。而各阶 段所产生的碳排放量从某种意义上,就是该阶段所有活动的 材料、能源和废物涉及的活动水平数据乘以其排放因子。因 此,从全生命周期的观点出发,基于纺织产品典型的全生命 周期过程,可以构建如式(1)所示的纺织产品碳足迹的量 化模型。

2.3低碳纺织产品方案决策模型 纤维生产工艺、纺织工艺、织造工艺、织造工艺、印染 工艺等不同决定了纺织品组成材料的不同,与产品结构、成 品生产工艺、包装方式、销售策略、回收工艺等不同组合可 以形成不同的产品方案。通常,不同的低碳纺织产品方案有 着不同优缺点。在对低碳纺织产品进行开发时,产品方案的 选择决策实际上是一个多目标的优化过程,除了需要考虑对 资源和环境的影响,还应该考虑产品的功能、质量、开发周 期和成本等各种因素。基于绿色设计评价与优化的指导思想, 可以建立低碳纺织产品开发方案决策的0-1目标规划模型, 使之在满足特定约束条件基础上,尽可能实现各种预期目标。

3低碳纺织企业信息化服务平台 低碳纺织企业信息化服务平台框架模型如图3所示。基 于该框架模式,不难看出,低碳纺织企业信息化服务平台主 要包括4层:应用层、生命周期过程控制层、信息系统运作 层以及数据层。最底层为数据层,主要由低碳标准库、低碳 材料库、低碳知识库、低碳纺织产品方案库、纺织产品生产过程数据库等组成。数据层所包含数据库中的知识和数据需 要纺织产品全生命周期过程中所涉及的所有人员,以及相关 领域的专业人员共同参与,需要他们通过信息化服务系统不 断完善和更新,以保证这些知识和数据的有效性和实用性。

在低碳纺织产品全生命周期过程控制层,主要实施的是整个 纺织产品生命周期活动过程中涉及的包装运输、纺纱织造、 印染、销售使用、纤维生产、回收处理等碳排放数据管理。

低碳纺织企业信息系统运作层是以纺织品生命周期过程控 制层为基础的,是纺织企业实施和实现低碳生产的核心层。

低碳纺织企业信息系统运作层主要包括4大模块,它们分别 为低碳纺织知识服务系统、纺织产品碳足迹计算和评价系统、 纺织产品生命周期管理系统以及低碳纺织企业信息化服务 单元系统。前三者共同为企业的低碳纺织战略的运作提供保 障,而低碳纺织企业信息化服务单元系统则可以支持将企业 的低碳纺织战略有机而系统地集成到企业的日常生产经营 活动中,从而更为有效地执行和实现低碳纺织。

3.1低碳纺织知识服务系统 低碳纺织作为一种新型的生产模式,企业要实施必然需 要与之相关知识。现实表明,实施低碳纺织是一项极为复杂 的系统工程,需要强大的数据库、信息库知识库为之提供支 持。因此,在当今互联网、云计算技术、大数据技术、移动 互联技术等信息通信技术高度发达和高速发展的背景下,本 文提出并构建了基于Web2.0技术的知识协同管理服务模式,主要包括知识共建、知识有序化和认知导航3种功能。

3.2低碳纺织产品生命周期管理系统 该系统主要实现对低碳纺织产品全生命周期过程中的 输入和输出数据进行管理。从广泛意义上讲,低碳纺织产品 全生命周期过程包含作物种植(动物养殖)、天然(人工) 纤维生产、纺纱、织造、染整、成品生产、包装运输、销售 使用、回收处理等,因此参与该生命周期过程的所有企业都 应是该系统的用户,这些输入和输出数据的管理有必要让他 们来共同完成。生命周期管理系统的输入数据包括原料、辅 料、电、水、燃料、设备、人员、厂房等,输出数据包括产 品、半成品、废水、废物、废气等日常产出情况。3.3低碳 纺织产品碳足迹评价系统生命周期法是产品碳足迹计算评 价最为常用的一种方法。对于纺织产品,具体地讲,就是以 相关行业标准和规范作为参照评估计算纺织产品整个生命 周期过程中的碳排放总量。产品碳足迹计算评估结果是低碳 生产的重要参照,它是实现纺织企业低碳生产的核心,评估 过程中需要利用多种工具和方法。(1)纺织产品碳足迹评 价标准。目前,国际上评价产品碳足迹的计算和方案有很多, 其中较为权威的就有国际标准化组织于2013年发布的产品 碳足迹核算标准ISO14067,以及CarbonTrust发布的产品碳 足迹评价系列规范(PAS2050系列规范)。(2)建立低碳纺 织的标准、原材料、输入、输出、能源使用和化学品信息等 数据库。这些数据既可以是在产品生命周期过程中直接测量获得的初级活动水平数据,也可以是经同行评审的出版物中 的次级数据,以及从其他可靠来源获得的数据。(3)选择 合适的产品碳足迹评价方法,确定合适的产品碳足迹核算边 界,完成从输入、输出数据到潜在影响全球变暖的碳排放数 据的转化。产品碳足迹评价方法主要有生命周期法、投入产 出法、混合分析法等。(4)专业的碳足迹计算软件。基于 低碳纺织产品碳足迹理论,结合企业自身的产品特征,开发 相关软件进行纺织产品碳足迹的计算和评价,如绘制纺织产 品生命周期的碳热图。这可以使过程变得便捷,从而大幅度 提升工作效率。

4结语 本文从信息化与工业化融合、新型工业化道路的角度出 发,针对目前我国纺织品出口贸易所面临的日益严苛的“低 碳”壁垒问题,结合低碳制造技术、信息化技术、现代管理 技术等先进技术,对“低碳纺织”企业信息化方法进行深入 研究,设计和开发面向“低碳纺织”的企业信息化服务平台。

我国纺织与低碳制造研究还远未成熟,与国外的研究体系相 比存在较大差距。但近年来大数据、云计算、人工智能等理 论和技术的快速发展与普及,为我国“低碳纺织”的企业信 息化服务研究朝智慧化方向发展提供了新的思路和强有力 的支持。

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本文来源:http://www.fi9.net/fanwendaquan/wenmizhishi/2019/1122/73545.html

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