中国环境科学2022,42(8)：3922-3930China Environmental Science基于数智化生产线的木质建材生产碳排放评估李佩娴2，宋广瀚'，杨晓露1，宋向南3，卢昱杰1,2”(1.同济大学士木工程学院，上海200092：2.同济大学工程结构性能演化与控制教有部重点实验室，上海200092：3.广州大学管理学院，广东广州510006)摘要：为研究数智化生产线的木质建材碳排放特征，为减碳策略提供底层数据支撑，对某数智化工厂生产的地板、木门和门套进行了基于生命周期评价的碳排放核算，其单位质量碳足迹分别为1.21,1.26和0.47kgC0e/kg地板和木门的碳排放强度均高于同类产品材料和制造过程是木质建材产品的主要碳排放来源，分别占产品总碳附排的54.74%77.47%和18.57%38.94%运输阶段和废气处理阶段碳排放之和均低于碳排放总量的9%.基于蒙特卡洛模拟的不确定性分析表明本研究结果具有较高精准度.数智化工厂未来可考虑从甄选低碳原材料、优化产品设计、提升设备能源效幸、扩大清洁能源此例等方面进一步提升.关键词：木质建材：生命周期评价：碳排放：低碳策略：智能制造中图分类号：X820.3文献标识码：A文章编号：1000-6923(202208-3922-09D0:10.19674M.cnki.issn1000-6923.20220419.003Carbon emissions assessment of wooden building materials manufactured from a digital and intelligent production line.LIPei-xian SONG Guang-han',YANG Xiao-lu',SONG Xiang-nan,LU Yu-jie(1.College of Civil Engineering Tongji University,Shanghai 200092,China:2.Key Laboratory of Performance Evolution and Control for Engineering Structures of Ministry ofEducation,Tongji University,Shanghai 200092,China:3.School of Management,Guangzhou University,Guangzhou 510006,China).China Environmental Science,2022,42(8):3922~3930Abstract:In order to understand carbon emissions from wooden building materials produced in digital and intelligent factories andto provide ground references and benchmarks for carbon reduction strategies,a life-cycle assessment (LCA)was conducted in thisstudy to quantify the carbon footprints of main wooden building materials.The results show that the carbon footprints (per unit mass:kg COe/kg)for a wood floor tile,a wood door,and a wood door frame are 1.21,1.26,and 0.47,respectively.The carbon footprintsof the floor tile and the door are greater than their domestic counterparts in the literature.The raw materials and production processesare the main sources of carbon emissions for wooden building materials,accounting for 54.74%~77.47%and 18.57%~38.94%of thetotal carbon emissions,respectively,while the carbon emissions during transportation and waste gas treatment process account forless than 9%of the total carbon emissions.The Monte Carlo simulations show a relatively low uncertainty of the calculated carbonemissions in this study.Digital and intelligent factories could potentially reduce carbon emissions in the future by procuringlow-carbon raw materials,optimizing the product designs,improving the energy efficiency of equipment,and usingclean energy likesolar and wind.Key words:wooden building materials:life cycle assessment:carbon emissions:low-carbon strategy:intelligent manufacturing建材是产生碳排放的重点领域之一数据显生产工艺流程复杂化和生产材料多样化，有可能导示，2018年全国建材碳排放比重达到了全国碳排放致产品生产阶段碳排放过高.在上述背景下，前瞻性总量的28.3%0推动建材生产过程“减碳、控碳”是的评估产品智能制造过程的碳足迹并针对性的提实现国家尺度“双碳”目标的主要途径之一木质建出减排建议，不仅对案例企业本身具有积极意义，也材加工需求旺盛，生产模式也逐渐从手工、半手工模将为智能化变革下的木质建材加工行业低碳发展式转向数智化，即数字化与智能化相结合.本文所选提供一定程度的信息支撑的案例企业是全国率先推出木质家具产品智能制生命周期评价LCA)广泛应用于包括木质建材造的企业之一，在行业内部具有很强的代表性，该类的碳排放特征分析.前人已重点关注木质建材生数字化智能制造工厂模式可能革新整个行业的发收稿日期：2022-02-05展.但不可忽视的是，智能制造带来标准化和高效性基金项目：国家自然科学基金资助项目(52108090,52078374,71904032)：等利好的同时，也将消耗更多的动力能源，特别是人上海市浦江人才计(2020PJD074)类追求高质量生活水平所需的高奢产品定位导致◆责任作者，教授，lu6@tongji.edu.cm(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net8期李佩焖等：基于数智化生产线的木质建材生产碳排放评估3923产对生态环境的影响，并提出了针对性的减碳策略.廉、数据类型清晰等优势.例如，研究发现原材料供应及产品分销阶段对产品数据清单的不确定性严重影响LCA研究结温室气体排放有较大影响，可通过改变运输模式、减果的可信度.为保证LCA结果的准确度，定量评估少闲置运输能力等提高绿色供应链管理2此外，木并控制原始数据质量显得尤为重要1)已有学质建材碳排放与生产成本等因素相关.文献通过者1)提出建立数据质量指标法与蒙特卡罗模拟LCA法对不同经济、环境影响因素建模，分析了木相结合的数据不确定度分析方法，但其并没有通质产品的价值链问，且将其生命周期各阶段的碳足过相应的原始数据对该方法进行对比验证.不确迹分开估算，提出了相应减排措施阿定性分析方法包括泰勒级数展开、Zadeh模糊集前人多从国家尺度或者产品尺度研究木质建与逻辑理论和贝叶斯模型平均、蒙特卡罗模拟法材碳排放.王珊珊等通过国家间行业对比分析了等泰勒级数展开多用于条件复杂的不确定性中国造板行业的节能减排现状，评估木材替代同类分析：模糊算法的模型相对简单、单调，计算次数较型建材达到的温室气体减排效果⑧圆国家尺度的数少，但结果准确度不够；而蒙特卡罗模拟法通过对据主要来源于国家、地方政府公布的公共数据库资每一项不确定性来源进行分布假设，利用计算机源及相关文献，且多存在均衡性与同质性假设，计算进行多次计算，从而获得整体碳排放不确定性的结果具有较高的不确定性.产品尺度的木质建材碳统计特征，更适合产品碳足迹评价.使用蒙特卡罗排放研究的方法主要包括碳排因子法和实测法.相模拟计算不确定性广泛应用于多个领域的碳足迹关研究使用实测法分析多功能木质家具的碳足迹例，分析，如某塑料软包装印刷企业的印刷前阶段碳核算木质床头柜在主要生产阶段的碳足迹1，并对足迹评价、乳制品“从摇篮到零售”的生命周期强化木地板的碳足迹核算方法和步骤进行了探评价1以及生物质燃料乙醇的经济、能源和环境讨叫不过上述方法受制于测量设备和收集技术等外界因素，无法保证测量数据的精度且成本相对较本研究通过核算数智化生产线的木质建材从高.碳排放因子法是PCC提出的一种自下而上的碳摇篮到大门的碳排放量，分析3种典型木质产品的排放估算方法，也是目前广泛应用的方法其基本思分阶段碳排放特征，挖掘各个阶段碳减排潜力，使数路是从产品或服务的具体生产过程出发，针对每一智化企业鉴定并优先处理最具温室气体减量潜力种排放源收集其活动数据与排放因子，以活动数据的环节，也同时为家具生产行业数智化变革发展提和排放因子的乘积作为该项目碳排放量的估算值供低碳信息支撑相比之下，碳排放因子法研究产品尺度的碳排放基于大量详细的过程物料清单数据，具有收集成本低1研究方法确定性计算不确定分析图】基于数智化生产线的木质建材生命周期评价框架Fig.I Life-cycle assessment for wooden building materials produced in digital and intelligent production lines本研究应用LCA法评估了基于数智化生产线的碳排放.产品生产过程的资源、能源消耗量和废弃物产地板、木门和门套3种典型木质产品从摇篮到大门的生量都来源于案例企业统计的物料投入清单.对于油(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net