面向产品全生命周期的供应链环境下碳足迹模型化及其应用研究

Take product lifecycle as the span of carbon footprint analysis, all kinds of complex Information System(IS) as objects, and then carry out the carbon footprint knowledge extraction according to the concept model format in physical database. Put forward construction method of IS concept element model. Input knowledge and obtain related semantics for analyzing product carbon footprint, as well as expand them based on the expert participation. Through making use of fact-oriented modeling method, transform attribute of IS concept element model into entity and relationship, and obtain IS semantics model and knowledge unit for computing carbon footprint. Bulid a carbon footprint analysis body, which is related to product lifecycle in supply chain environment, and then complete the semantics mapping between IS semantics model and carbon footprint body.Compute the values in product carbon footprint to analyze product carbon footprint based on its semantics network, and then take the minimum carbon cost in the product lifecycle as the aim, and develop a prototype system for modeling product lifecycle carbon footprint in supply chain environment. Using the prototype system in some manufacturing enterprises, which will promote the overall application of sustainable design and manufacturing technology in China manufacturing enterprises.

以产品全生命周期为跨度，以供应链环境中涉及的各种复杂信息系统（IS，Information System）为对象，实现对物理数据库中概念模型形式的碳足迹知识进行提取；同时，提出IS概念元模型的构建方法。通过专家参与来丰富IS概念元模型，进行知识注入，获得用于产品碳足迹分析所需数据并拓展数据的相关语义；采用面向事实的建模方法，将IS概念元模型中的属性转换为实体和关系，获得IS语义模型以及和计算碳足迹有关的知识单元。构建一个供应链环境下的面向产品全生命周期相关数据的通用的碳足迹分析本体，完成IS语义模型和碳足迹本体之间的语义映射关系，计算产品碳足迹，实现基于语义网的产品碳足迹分析过程，进而以产品全生命周期中低碳为目标，开发一个面向产品全生命周期的供应链环境下碳足迹模型化原型系统，并将其与具体企业运作过程联系起来，推动可持续设计与制造技术在我国制造企业中的应用。

目前，发展绿色经济已然成为世界多数国家的共识，碳足迹、碳标签、碳关税等相继提出，也促进了全球化碳管理时代的到来。.在理论和方法层面，本项目以产品全生命周期为跨度，首先建立了一个产品全生命周期碳足迹框架以及一个碳链模型；然后，建立了一个以零部件加工全过程为边界的零部件生产过程碳足迹评估模型，并提出了一个基于PAS 2050、IS0 14067 等的碳足迹全生命周期评估方法；第三，以供应链环境中涉及的各种复杂信息系统为对象，采用面向服务架构，将各信息系统功能封装成Web服务，通过 OWL-S 对 Web 服务进行语义标注，实现Web服务的自动组合、发现和调用，将多Agent系统嵌入到SOA 模型中，提出了一个构建产品全生命周期中IS概念元模型的方法；第四，提出了一个确定零部件生产过程碳排放源与碳排放系数的方法，并通过专家参与来丰富 IS 概念元模型，进行知识注入获得用于产品碳足迹分析所需数据并拓展数据的相关语义；第五，提出了一种面向全生命周期的产品碳足迹本体构建方法，使用OWL语言表示本体，并用Protégé本体构建工具完成产品碳足迹领域本体库的构建，进而将 IS 概念元模型中的属性转换为实体和关系，获得 IS 语义模型以及和计算碳足迹有关的知识单元；第六，建立了一个产品碳足迹数据挖掘模型，通过关联规则 Apriori 算法扫描数据库，以实现对产品碳足迹数据挖掘的标准化。.在应用层面，以华立集团股份有限公司中波峰焊工艺为对象，对波峰焊工艺的碳足迹进行模型构建和计算，使用响应面法生成二次回归方程实现参数因子优化，降低了波峰焊工艺碳排放；同时，以该企业中丝网印刷工位为例，验证了工位碳足迹核算模型与两类基于贝叶斯估计的统计过程控制模型的有效性。此外，以浙江中烟工业有限责任公司、杭州味全食品有限公司中产品为对象进行了案例研究，具有较好的经济和社会效益。