Моделювання та розрахунок індикаторів сталого розвитку для технологічних систем

Abstract

Дисертаційна робота присвячена оцінці впливу життєвого циклу продукційної системи на навколишнє природне середовище та здоров’я людини. Запропонована методологія оцінки впливу життєвого циклу продукту з урахуванням п’яти складових, які приведені до єдиної безрозмірної шкали оцінки від 0 до 1 за допомогою функції бажаності Харінгтона. Для оцінки рівня використання ресурсів запропонований унітарний індекс сталого ресурсоспоживання, який отриманий на основі коефіцієнту сталого ресурсоспоживання. Для врахування енергетичної складової створено на базі ДСТУ 3682-98 про енергозбереження унітарного індексу виробничої енергоємності продукту. Для оцінки забруднення атмосфери, поверхневих вод та ґрунтів на основі стандартизованих показників ІЗА5, ГДС та ГДК запропоновано унітарний індекс виробничого забруднення. Для оцінки ефективності використання природних ресурсів з урахуванням сировинних витрат, часу корисного використання продукту та часу розкладу і можливості вторинної переробки утворених після утилізації продукту відходів створено унітарний індекс ефективності використання природних ресурсів. Для оцінки шкоди продукту навколишньому середовищу на основі запропонованих в міжнародному стандарті показників оцінки шкоди життєвого циклу продукту на базі чотирьох категорії захисту: «Здоров’я людини», «Екосистеми», «Клімат» і «Ресурси», запропоновано унітарний індекс шкідливого впливу продукту. Розроблена нейронна мережа на базі багатошарового персептрону для отримання швидких відповідей у вигляді класифікації негативного впливу життєвого циклу продукту за п’ятирівневою шкалою оцінки. Проведені розрахунки екологічної сталості двох типів цементу; оцінювання сталості ресурсоспоживання при виробництві рулонних покрівельних матеріалів; порівняння сталості життєвого циклу вирощування озимої пшениці із застосуванням азотного добрива. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/35822

Диссертационная работа посвящена оценке влияния жизненного цикла продукционной системы на окружающую природную среду и здоровье человека. В работе рассмотрены существующие системы индексных показателей, применяемых для оценки устойчивого развития. Приведены международные стандарты, описывающие различные аспекты устойчивого развития, в том числе посвящённые жизненному циклу продукта и подходам к его оценке. Рассмотрены виды и теория природного капитала, применительно к оценке воздействия жизненного цикла продукционной системы. На основе коэффициента устойчивого ресурсопотребления разработан унитарный индекс устойчивого ресурсопотребления продукционной системы для оценки природно-возобновляемой характеристики продукционной системы с помощью сравнения затрат на «выработку - потребление - утилизацию» продукта в течение его жизненного цикла и затрат на восстановление использованных ресурсов, природных систем и здоровье человека. На базе ДСТУ 3682-98 по энергосбережению предложена методология оценки влияния жизненного цикла продукта с использованием унитарного индекса производственной энергоемкости продукта для учета энергоемкости охраны окружающей среды при производстве продукта, энергоемкости энергоресурсов, необходимых для производства продукта и энергоемкости выходной продукции, сырья и материалов, необходимых для производства продукта. Сбросы за единицу времени (год, сутки) на единицу продукта в поверхностные воды предлагаю оценивать с помощью унитарного индекса загрязнения поверхностных вод с использованием параметра предельно допустимых сбросов ПДС. Для оценки уровня загрязнения атмосферы промышленным объектом на этапе производства единицы продукции предлагаю использовать унитарный индекс загрязнения атмосферы с использованием парциального индекса загрязнения атмосферы ИЗА. При оценке уровня загрязнения почв промышленным объектом на этапе производства единицы продукции предлагаю использовать унитарный индекс загрязнения почв с использованием предельно допустимых концентраций загрязняющий веществ в почве ПДК. Для оценки ресурсоэффективности этапа производства продукта предлагается учитывать количество сырьевых ресурсов, необходимых для производства единицы продукции с помощью унитарного индекса ресурсоэффективности. С целью учета времени разложения в природе составляющих продукта и время полезного использования продукта предлагаю применить унитарный индекс времени полезного использования продукта. Для оценки уровня образования отходов на стадии жизненного цикла как при производстве продукта, так и на стадии его утилизации с учетом возможности вторичной переработки, повторного использования или захоронения, предлагаю применить унитарный индекс образования отходов. На основе анализа существующих категорий и подкатегорий воздействия, предложено 17 подкатегорий воздействия, сгруппированных в четыре категории защиты: «Здоровье человека», «Экосистемы», «Климат» и «Ресурсы», а также разработана на их основе методика оценки ущерба от продукта для окружающей среды, которая базируется на индексе ущерба климату, индексе ущерба здоровью человека, индексе ущерба природным ресурсам, индексе ущерба экосистемам. На основе разработанных индексов предложена методология оценки влияния жизненного цикла продукта с учетом пяти составляющих: унитарного индекса устойчивого ресурсопотребления; унитарного индекса производственной энергоемкости; унитарного индекса производственного загрязнения; унитарного индекса эффективности использования природных ресурсов; унитарного индекса вредного воздействия продукта, которые приведены к единой безразмерной шкале оценки от 0 до 1 с помощью функции желательности Харрингтона. Создан программно-вычислительный комплекс на базе предложенной методологии с целью её реализации и ускорения обработки исходных данных, а также проведения расчетов для последующего принятия управленческих решений с целью усовершенствования жизненного цикла и уровня его устойчивости, сохранения окружающей природной среды и здоровья человека. Разработана нейронная сеть на базе многослойного персептрона для получения рекомендаций в виде классификации негативного воздействия жизненного цикла продукта по пятиуровневой шкале оценки. Проведены расчеты экологической устойчивости двух типов цемента (морозостойкого и обычного), оценки устойчивости ресурсопотребления при производстве трёх видов рулонных кровельных материалов, а также проведен анализ устойчивости жизненного цикла выращивания озимой пшеницы с применением азотного удобрения. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/35822

The thesis is focused on assessing the impact of the life cycle of product system on the environment and human health. The methodology was proposed to assess the impact of the product life cycle based on five components. The components were converted to a single-dimensional rating scale from 0 to 1 using the Harrington desirability function. The unitary sustainable resource consumption index, which is derived from sustainable resource consumption factor to assess the level of resource use was worked out. The unitary index of industrial energy intensity of product system to account the energy component was formed on the basis of State Standard of Ukraine DSTU 3682-98 of energy conservation. Unitary index of industrial pollution involving the environmental component is based on normative maximum allowable concentrations. Unitary index of industrial pollution considers air pol-lution, surface water and soil contamination. Unitary index of efficiency of natural resources use takes into account commodity costs, the time of product beneficial use, the time of decay and the possibility of recycling the product formed after the disposal of waste. The unitary product hazard index is based on international standard indicators to assess damage to the product life cycle. The unitary index of harmful impact of the product takes into account four categories of protection: "Human Health", "Ecosystem", "Climate" and "Resources". The multilayer perceptron neural network was developed to get quick answers in the form of classification of the potential environmental impacts for a product system throughout the life cycle of the product by five-level evaluation scale. The environmental sustainability was assessed for two types of cement. The resource consumption sustainability was evaluated for the production of rolled roofing materials, as well as the sustainability of the life cycle of winter wheat using nitrogen fertilizer was compared. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/35822