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(xiàng)目的家庭作坊式企業(yè)低碳減排方式的研究

中圖分類號(hào)：F425文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(huì)各界無(wú)疑需反思經(jīng)濟(jì)開(kāi)展帶來(lái)的過(guò)度碳排放問(wèn)題。在低碳經(jīng)濟(jì)的時(shí)代背景下，我國(guó)為實(shí)現(xiàn)向國(guó)際社會(huì)做出的減排承諾，正在逐步建立溫室氣體碳排放計(jì)量體系，以便更準(zhǔn)確地評(píng)估溫室氣體排放量。目前國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者已對(duì)某個(gè)較大行業(yè)的碳排放問(wèn)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(gè)具體的中小企業(yè)當(dāng)中去。而自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)中小企業(yè)迅猛開(kāi)展，尤其在沿海地區(qū)，以生產(chǎn)小商品或?yàn)辇堫^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(diǎn)成為主要的致富道路之一。但據(jù)相關(guān)學(xué)者的研究說(shuō)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(jiǎn)單加工工作，以住宅為生產(chǎn)場(chǎng)所，采用融業(yè)主家庭及雇工宿舍和車間、倉(cāng)庫(kù)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(lái)導(dǎo)致環(huán)境問(wèn)題突出，屬于典型的低碳意識(shí)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(xiàng)低碳減排措施中，對(duì)于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)控制是低碳減排的重要環(huán)節(jié)。工業(yè)項(xiàng)目作為一種系統(tǒng)項(xiàng)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(chǎng)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(chǎng)控制環(huán)節(jié)的科技抓手[4]。尤其是對(duì)于家庭作坊式企業(yè)來(lái)說(shuō)，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(xiàng)目思想，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)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(duì)某一產(chǎn)品或活動(dòng)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(guó)內(nèi)外對(duì)于碳足跡的研究已經(jīng)開(kāi)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(duì)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(píng)價(jià)、混合生命周期評(píng)價(jià)[9]。

基于工業(yè)項(xiàng)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(jiǎn)單且多以零件加工流程作為生產(chǎn)管理單元的這一特點(diǎn)，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(píng)價(jià)法較適宜。該文以某鄉(xiāng)鎮(zhèn)私人小型噴塑廠為研究對(duì)象，對(duì)其在拿到訂單和原材料后噴塑加工單位批量零件〔1100個(gè)〕到最后的包裝存置這一過(guò)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(guò)程見(jiàn)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(jiàn)表2。

因此，根據(jù)溫室氣體核算與報(bào)告原那么中的相關(guān)性和完整性原那么，在對(duì)某一具體企業(yè)進(jìn)行碳核算時(shí)，應(yīng)老實(shí)地對(duì)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(guò)程主體耗費(fèi)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(gè)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(shí)，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(shí)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(guò)程中的主要溫室氣體排放清單如表3。

2基于工業(yè)項(xiàng)目對(duì)碳排放過(guò)程的改善控制

一般來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的浪費(fèi)包括不必要的工序、員工的不必要調(diào)動(dòng)、生產(chǎn)工序的等待等。任何形式的浪費(fèi)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(guò)程中的噴涂環(huán)節(jié)，對(duì)這一碳排放過(guò)程應(yīng)用聯(lián)合操作分析、動(dòng)素分析、雙手操作分析、5W1H提問(wèn)等工業(yè)項(xiàng)目中的研究辦法對(duì)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(wèn)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(fèi)，提出相應(yīng)的改善計(jì)劃，以到達(dá)對(duì)碳排放過(guò)程的改善控制這一目的。

2.1改善前對(duì)噴涂區(qū)工作現(xiàn)狀的描述

噴涂過(guò)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(gè)噴槍噴出的。由于該廠規(guī)模較小，所購(gòu)買的噴房前面只有一個(gè)工位，目前噴涂區(qū)布局見(jiàn)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(gè)〕零件的噴涂時(shí)間約為363min，其中完成1個(gè)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(jì)劃

〔1〕在改善計(jì)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(shí)間浪費(fèi)，同時(shí)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。〔2〕添加工位器具，零件在運(yùn)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(jì)掛鉤，中間的鉤子與橫桿固定住，而左右兩邊的鉤子通過(guò)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(shí)拿起左右兩邊的鉤子，用兩個(gè)鉤子同時(shí)掛取兩個(gè)提前擺放好的零件，再將其掛到噴房?jī)?nèi)，左右手可操作平衡；噴房?jī)?nèi)可設(shè)置左右兩邊兩個(gè)噴槍，操作人員乙左右手同時(shí)噴涂?jī)蓚€(gè)零件；操作人員丙可左右兩只手同時(shí)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(jì)噴槍，原噴槍只有一個(gè)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(gè)噴槍，從而在相同時(shí)間內(nèi)完成兩個(gè)零件的噴涂。

2.3改善后的作業(yè)時(shí)間測(cè)定及前后評(píng)估比擬

測(cè)定得到，改善后，甲的作業(yè)時(shí)間減少了〔8.1-3.54〕/8.1=56.3%，乙的作業(yè)時(shí)間減少了〔5-1.11〕/5=77.8%。丙的作業(yè)時(shí)間雖未減少，但左右手動(dòng)作可以平衡，同時(shí)可以完成2個(gè)零件的懸掛。則，完成2個(gè)零件的全部噴涂工序時(shí)間為3.54+1.11+6.7=11.35s，完成單位批量零件即1100個(gè)的總時(shí)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(gè)碳排放過(guò)程能源耗費(fèi)的時(shí)間情況

根據(jù)排放清單來(lái)看，在噴涂區(qū)所耗用的時(shí)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(wú)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?gòu)哪玫接唵魏驮牧虾髧娝芗庸挝慌苛慵?100個(gè)〕到最后的包裝存置這一整個(gè)過(guò)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(fèi)的時(shí)間情況，即各類活動(dòng)的持續(xù)時(shí)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(xiàng)內(nèi)容的活動(dòng)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(cè)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(jì)算公式為：

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

其中，排放因子由IPCC指南和國(guó)家發(fā)改委、財(cái)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(shí)際情況估算所得。

而活動(dòng)數(shù)據(jù)那么根據(jù)時(shí)間比例關(guān)系，將該廠月耗能量或小時(shí)耗費(fèi)量轉(zhuǎn)化為在該噴塑加工時(shí)間段內(nèi)的耗費(fèi)量?；顒?dòng)水平數(shù)據(jù)計(jì)算公式為：

式中，為第i類活動(dòng)單位時(shí)間耗能量；為第i類活動(dòng)的持續(xù)時(shí)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(shí)質(zhì)性排放排除在外，即占排放總量不到1%的任何單一來(lái)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(guò)程中，在未應(yīng)用工業(yè)項(xiàng)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(duì)于多批量零件的加工噴塑，累計(jì)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(xiàng)目的工作研究及相關(guān)改善計(jì)劃。

5結(jié)語(yǔ)

我國(guó)將碳排放作為約束性指標(biāo)納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)開(kāi)展中長(zhǎng)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(duì)節(jié)能減排有義不容辭的責(zé)任。本文針對(duì)家庭作坊式企業(yè)的特點(diǎn)，以浙江省某鄉(xiāng)鎮(zhèn)私人小型噴塑廠為例，針對(duì)加工噴塑單位批量零件這一過(guò)程，截取噴涂區(qū)操作環(huán)節(jié)，對(duì)其進(jìn)行工作研究，提