基于工業(yè)工程的家庭作坊式企業(yè)低碳減排方式的研究

基于工業(yè)工程的家庭作坊式企業(yè)低碳減排方式的研究基于工業(yè)項目的家庭作坊式企業(yè)低碳減排方式的研究

中圖分類號：F425文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X〔2022〕07〔b〕-0038-04

溫室氣體濃度的回升使“低碳〞概念在全世界范圍內(nèi)升溫，社會各界無疑需反思經(jīng)濟(jì)開展帶來的過度碳排放問題。在低碳經(jīng)濟(jì)的時代背景下，我國為實現(xiàn)向國際社會做出的減排承諾，正在逐步建立溫室氣體碳排放計量體系，以便更準(zhǔn)確地評估溫室氣體排放量。目前國內(nèi)相關(guān)學(xué)者已對某個較大行業(yè)的碳排放問題進(jìn)行研究分析，如紡織服裝行業(yè)、鋼鐵行業(yè)[1-2]等，但卻未深入到某個具體的中小企業(yè)當(dāng)中去。而自改革開放以來，我國中小企業(yè)迅猛開展，尤其在沿海地區(qū)，以生產(chǎn)小商品或為龍頭企業(yè)提供提供零配件為主的家庭作坊式企業(yè)依靠其供需關(guān)系穩(wěn)定、生產(chǎn)本錢低的特點成為主要的致富道路之一。但據(jù)相關(guān)學(xué)者的研究說明，在高耗能行業(yè)中，中小型企業(yè)比例數(shù)量達(dá)95.24%以上，有的行業(yè)甚至達(dá)99.56%[3]。家庭作坊式企業(yè)以家庭為單位組建從事簡單加工工作，以住宅為生產(chǎn)場所，采用融業(yè)主家庭及雇工宿舍和車間、倉庫為一體的“三合一〞生產(chǎn)模式，節(jié)能技術(shù)水平低，能源管理漏洞多，近年來導(dǎo)致環(huán)境問題突出，屬于典型的低碳意識膚淺的中小型企業(yè)。

從理論上講，企業(yè)低碳減排工作的發(fā)展需要管理和技術(shù)兩方面的撐持。目前，在各部門已采取或擬采取的各項低碳減排措施中，對于生產(chǎn)現(xiàn)場控制技術(shù)考慮較少。而企業(yè)要想到達(dá)低碳減排的良好效果，對工業(yè)生產(chǎn)過程的現(xiàn)場控制是低碳減排的重要環(huán)節(jié)。工業(yè)項目作為一種系統(tǒng)項目技術(shù)，不僅發(fā)明了精益生產(chǎn)這種科學(xué)的生產(chǎn)方式，而且能夠?qū)ιa(chǎn)現(xiàn)場的節(jié)能減排進(jìn)行有效控制，是工業(yè)節(jié)能減排現(xiàn)場控制環(huán)節(jié)的科技抓手[4]。尤其是對于家庭作坊式企業(yè)來說，由于本身資金不足，高新低碳技術(shù)較難引進(jìn)，加之機(jī)械設(shè)備化程度不高，大多操作由操作人員手工完成，這樣，企業(yè)那么更需要依據(jù)工業(yè)項目思想，進(jìn)行現(xiàn)場控制，改善并標(biāo)準(zhǔn)操作，提高生產(chǎn)效率，從而到達(dá)低碳減排。

1基于碳足跡分析的碳排放源辨認(rèn)

碳足跡是指對某一產(chǎn)品或活動在生命周期內(nèi)直接及間接引起的溫室氣體排放量的度量，以二氧化碳當(dāng)量為單位。國內(nèi)外對于碳足跡的研究已經(jīng)開始，研究角度也多種多樣，穆圖〔Muthu〕[5]，李〔Lee〕等[6]，克蘭斯頓〔Cranston〕和哈蒙德〔Hammond〕[7]，艾切萊〔Aichele〕和菲爾博梅伊〔Felbermayr〕[8]等從供給鏈、產(chǎn)品和城市等角度對碳足跡進(jìn)行了研究。而目前主要使用的碳足跡分析辦法可以分為投入產(chǎn)出分析、生命周期評價、混合生命周期評價[9]。

基于工業(yè)項目思想，根據(jù)家庭作坊式企業(yè)產(chǎn)出的零配件大多加工工藝簡單且多以零件加工流程作為生產(chǎn)管理單元的這一特點，再結(jié)合低碳制造再造模式的流程的提出[10]，筆者認(rèn)為采用生命周期評價法較適宜。該文以某鄉(xiāng)鎮(zhèn)私人小型噴塑廠為研究對象，對其在拿到訂單和原材料后噴塑加工單位批量零件〔1100個〕到最后的包裝存置這一過程中的碳足跡進(jìn)行分析以辨認(rèn)碳排放源。

1.1碳足跡初步分析

碳足跡分析的初步分類和過程見表1。

1.2根據(jù)企業(yè)核算GHG協(xié)議進(jìn)一步分析

“企業(yè)核算GHG協(xié)議〞出于核算目的定義了三種不同的核算范圍[11]，具體見表2。

因此，根據(jù)溫室氣體核算與報告原那么中的相關(guān)性和完整性原那么，在對某一具體企業(yè)進(jìn)行碳核算時，應(yīng)老實地對溫室氣體排放量進(jìn)行全面、準(zhǔn)確和一致的核算，這樣利于制定最低碳排放限度。而家庭作坊式企業(yè)以手工操作為主，除零件加工過程主體耗費傳統(tǒng)能源煤炭、電能外，員工通勤、工作環(huán)境條件的提供等均需耗能。示例：整個廠內(nèi)由于通風(fēng)不佳，各工位都有耗電能較高的大風(fēng)扇；廠內(nèi)采光不佳而多采用人工光源。此外，該企業(yè)集工廠、辦公室、家庭住房于一體，在噴塑加工單位批量產(chǎn)品時，除工廠本身能耗外，還伴隨著辦公室能耗、家庭能耗等。這些在碳核算時都不應(yīng)排除。

1.3該廠碳排放源范圍的辨認(rèn)與核查

基于上述分析，最終梳理出該廠在加工單位批量零件過程中的主要溫室氣體排放清單如表3。

2基于工業(yè)項目對碳排放過程的改善控制

一般來說，生產(chǎn)現(xiàn)場的浪費包括不必要的工序、員工的不必要調(diào)動、生產(chǎn)工序的等待等。任何形式的浪費都是低效率、高耗能、多排放的表現(xiàn)。根據(jù)上述碳足跡分析及碳排放清單，該文截取單位批量零件噴涂過程中的噴涂環(huán)節(jié)，對這一碳排放過程應(yīng)用聯(lián)合操作分析、動素分析、雙手操作分析、5W1H提問等工業(yè)項目中的研究辦法對該環(huán)節(jié)進(jìn)行工作研究，發(fā)現(xiàn)每一位操作工人作業(yè)辦法中存在的問題，然后根據(jù)ECRS原那么，增加合理的工位器具以及打消其不必要的浪費，提出相應(yīng)的改善計劃，以到達(dá)對碳排放過程的改善控制這一目的。

2.1改善前對噴涂區(qū)工作現(xiàn)狀的描述

噴涂過程由三位操作工人完成，其任務(wù)是將零件表層噴上所需顏色的噴粉，而噴粉是操作工人按一個噴槍噴出的。由于該廠規(guī)模較小，所購買的噴房前面只有一個工位，目前噴涂區(qū)布局見圖1。噴粉由操作工人乙完成，另外兩位工人分別負(fù)責(zé)在零件掛鉤及將零件掛至流水懸掛線上。經(jīng)調(diào)查記錄，改善前，完成單位批量〔1100個〕零件的噴涂時間約為363min，其中完成1個零件的噴涂甲需8.1s，乙需5s，丙需6.7s。

2.2相應(yīng)的改善計劃

〔1〕在改善計劃中，合理改變噴涂區(qū)布局，防止甲在乙背后操作所造成的時間浪費，同時改變噴房的放置方向，使其與流水懸掛線水平，方便操作人員快捷工作，改善后的布局如圖2所示?！?〕添加工位器具，零件在運入噴涂區(qū)前那么已被掛至工位器具上，在人因角度上合乎甲工作的靈活性，防止甲彎腰從地面拾取零件從而方便零件的掛取。

〔3〕重新設(shè)計掛鉤，中間的鉤子與橫桿固定住，而左右兩邊的鉤子通過小鐵圈與橫桿套住，可根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)兩者的間距，使得操作人員甲可以同時拿起左右兩邊的鉤子，用兩個鉤子同時掛取兩個提前擺放好的零件，再將其掛到噴房內(nèi)，左右手可操作平衡；噴房內(nèi)可設(shè)置左右兩邊兩個噴槍，操作人員乙左右手同時噴涂兩個零件；操作人員丙可左右兩只手同時進(jìn)行工作，握住橫桿兩邊，將上邊固定住的掛鉤直接掛在流水懸掛線的T型棒上，減少手的閑置狀態(tài)。前后掛鉤形式如圖3、圖4所示。

〔4〕重新設(shè)計噴槍，原噴槍只有一個噴口，改善使其為360°的噴頭形式，如圖5所示，操作人員乙那么可左右手各持一個噴槍，從而在相同時間內(nèi)完成兩個零件的噴涂。

2.3改善后的作業(yè)時間測定及前后評估比擬

測定得到，改善后，甲的作業(yè)時間減少了〔8.1-3.54〕/8.1=56.3%，乙的作業(yè)時間減少了〔5-1.11〕/5=77.8%。丙的作業(yè)時間雖未減少，但左右手動作可以平衡，同時可以完成2個零件的懸掛。則，完成2個零件的全部噴涂工序時間為3.54+1.11+6.7=11.35s，完成單位批量零件即1100個的總時間那么為6242.5s，合約104min，比改善前減少了〔363-104〕/363=71.3%。

3改善前后整個碳排放過程能源耗費的時間情況

根據(jù)排放清單來看，在噴涂區(qū)所耗用的時間減少那么意味著完成相同數(shù)量零件的噴涂所波及到的無煙煤、員工通勤、工業(yè)用電、工業(yè)及生活用水等耗能造成的碳排放減少。

再從拿到訂單和原材料后噴塑加工單位批量零件〔1100個〕到最后的包裝存置這一整個過程考慮，根據(jù)調(diào)查記錄數(shù)據(jù)，整理得到改善前后相關(guān)工序具體所波及到的能源耗費的時間情況，即各類活動的持續(xù)時間如表4所示。

4改善前后的碳核算及碳排放量比照

4.1碳核算方式

按照ISO14064規(guī)范，組織在梳理出排放清單后，再根據(jù)各項內(nèi)容的活動數(shù)據(jù)及其相應(yīng)的排放系數(shù)，進(jìn)行各排放源的排放量測算，然后匯總得到該廠在核算期內(nèi)的總排放量。改善前后完成單位批量零件的碳核算情況如表5所示。碳核算計算公式為：

式中，為某一活動的碳足跡；為該噴塑加工過程中第i類活動的活動水平數(shù)據(jù)〔質(zhì)量/體積/千瓦時/千米〕；為排放因子〔每個單位的二氧化碳當(dāng)量〕。

其中，排放因子由IPCC指南和國家發(fā)改委、財政部文件?節(jié)能工程節(jié)能量審核指南》中頒布的能源發(fā)熱量系數(shù)值進(jìn)行折算以及根據(jù)該廠的實際情況估算所得。

而活動數(shù)據(jù)那么根據(jù)時間比例關(guān)系，將該廠月耗能量或小時耗費量轉(zhuǎn)化為在該噴塑加工時間段內(nèi)的耗費量?；顒铀綌?shù)據(jù)計算公式為：

式中，為第i類活動單位時間耗能量；為第i類活動的持續(xù)時間。

4.2改善前后碳排放總量的比照

根據(jù)?PAS2050標(biāo)準(zhǔn)》非實質(zhì)性排放排除在外，即占排放總量不到1%的任何單一來源未在表5中列出。

那么可得到，該廠在加工噴塑單位批量零件過程中，在未應(yīng)用工業(yè)項目的工作研究改善前，碳排放量為141.155kg，而改善后的碳排放量為63.055kg，降低了55.33%。對于多批量零件的加工噴塑，累計減少的碳排放量將是相當(dāng)可觀的，這必然得益于工業(yè)項目的工作研究及相關(guān)改善計劃。

5結(jié)語

我國將碳排放作為約束性指標(biāo)納入國民經(jīng)濟(jì)和社會開展中長期規(guī)劃，家庭作坊式企業(yè)作為中小企業(yè)的一種高耗能企業(yè)，對節(jié)能減排有義不容辭的責(zé)任。本文針對家庭作坊式企業(yè)的特點，以浙江省某鄉(xiāng)鎮(zhèn)私人小型噴塑廠為例，針對加工噴塑單位批量零件這一過程，截取噴涂區(qū)操作環(huán)節(jié)，對其進(jìn)行工作研究，提