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什么是物质流分析 (MFA) 和物质流分析 (SFA)?

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什么是物质流分析 (MFA)?

MFA 可以对一个地区特定时期内各种材料的移动和库存进行系统核算。 “材料”的定义很全面,包括单独的化学成分、化合物和制成品。铝、钢、铜和铀是 MFA 项目中经常研究的几种材料。从质量守恒定律发展而来的质量平衡概念是 MFA 的基础。这意味着材料的输入和输出,以及任何损失或库存,都必须保持平衡(即积累)。 MFA 可能涵盖材料的生命周期,包括采矿、制造使用和废物管理。 MFA适用于资源稀缺性研究,因为它除了考虑物质流动外,还考虑了物质存量和物质流动。通常情况下,物质流会被监测多年,从而可以研究物质利用的长期模式。 MFA 也可以计算一个经济体的资源生产率。但是,考虑单一生产系统是不合适的。

物质流分析 (MFA)

因此,MFA 评估生产或分配系统中材料和货物的流动。 MFA 可以帮助确定可以进行改进的领域,以优化材料和货物的流动、提高效率并降低成本。

MFA 的目标是检查任何基于物质的系统的流量和存量; MFA 是一种合适的工具。它提供有关系统行为的信息。与能量流、经济和面向消费者的分析等其他领域相结合,可以更轻松地管理人为系统。 MFA 的目标是:

评估制造或分销系统中材料和货物的流动被称为 MFA 研究的主要目标。它可以找到可以优化材料和利益流动的地方,最终导致更高的效率和更低的成本。

物质流分析 (MFA) 模型示例

MFA 经常与过程映射和价值分析等其他分析方法一起使用,以更深入地了解生产或分销系统。 MFA 的使用取决于组织的要求; MFA 可以通过多种方式应用。以下是一些典型的 MFA 应用:

  • 定位生产或分销链中的低效和浪费。
  • 加强生产或仓库设施的运营。
  • 通过供应链加强供应和产品的流动。
  • 评估生产和材料处理对环境的影响。

MFA的重要性

因为它可以帮助企业提高其生产和分销网络的效率,所以 MFA 非常重要。这可能会节省资金并减少材料处理和生产对环境的影响。

MFA 是一种业务工具,可通过改善物料流来提高组织的绩效。它还用于定位和解决与生产相关的瓶颈。 MFA 的目标是提高制造过程的效率,从而实现业务的底线。作为一种数据驱动的策略,它依赖于有关物料流的精确数据。在生产过程的各个阶段,都会对材料进行盘点以收集这些数据。 MFA 用于开发制造过程的模型。要定位和解决生产过程瓶颈,请使用此方法。

了解物料流分析系统及其关键定义

物质流分析(MFA)的概念
物质流分析(MFA)的概念

物质流分析 (MFA) 模型示例

对以空间和时间为特征的系统内的物质流量和存量的系统评估称为 MFA。它将材料的来源、路线以及中间汇和最终汇联系起来。由于物质守恒的规则,一个简单的物质平衡可以管理一个 MFA 的结果,该结果对比一个过程的所有输入、库存和输出。

由于 MFA 的这一显着特征,该方法作为资源管理、废物管理和环境管理中的决策支持工具很有吸引力。 MFA 在一个全面且一致的系统中提供有关特定材料的所有流量和库存的信息。可以看到废物的流动和环境负荷,并且可以通过平衡输入和输出来找到它们的来源。及早发现材料库存耗尽或积累可以实施预防措施或鼓励更多的扩展和未来使用。而短期内看不到但可能逐渐造成长期危害的微小调整也随之出现。人为系统不仅仅是物质运动和存量。如果要负责任地处理人类圈问题,就必须考虑能源、空间、信息和社会经济方面的挑战。可以在不考虑这些因素的情况下执行 MFA。

尽管如此,对于大多数情况来说,这些额外的考虑对于理解和使用 MFA 的发现是必要的。 MFA 通常与经济学、城市规划和其他相关主题分析相结合。对于人为系统的检查,需要一种通用语言。这种相似性使得以可见和可重复的方式比较多个 MFA 的结果变得更加容易。本手册定义了用于分析、描述和建模物质流系统的词汇和过程,允许对系统内的所有物质流和存量进行彻底、可重复和透明的核算。

“物质”一词既指事物,也指物质。根据化学定义,物质是由统一单位组成的单一物质。如果构建块是原子,如碳或铁,则该材料是一种元素;如果构建块是分子,如二氧化碳或氯化铁,则该材料是一种化合物。当市场赋予它们经济价值时,物质或物质组合被视为商品。该值可能是正数(例如,车辆、汽油或木材)或负数(城市固体废物、污水污泥)。 “商品”一词在经济学中通常用于指代能源(如电力)、服务和信息等非物质项目。但是,在 MFA 术语中,“货物”一词专指有形物体。但是,例如,当 MFA 用于对资源保护做出判断时,MFA 定义的商品与经济学家使用的其他商品之间的关系可能很重要。材料的运输、更改或存储都经过处理。

河流中溶解磷的运动是自然运输过程的一个例子。它也可能是人工活动,例如管道中的气体流动或废物收集。储存和转化也是如此(例如天然森林火灾对二氧化碳的氧化与人工加热系统)(例如自然沉积与人工填埋)。库存的物理单位是公斤,被定义为被检查系统内的材料储层(质量)。库存是一个过程组件,由过程中保留的质量组成。库存在系统的新陈代谢中起着至关重要的作用。库存中材料的平均停留时间可以在稳态情况下(输入等于输出)通过将库存中的材料质量除以流入或流出库存的材料流量来计算。由于物质积累或耗尽,库存可能会增加或减少。材料的流量(单位时间的质量)或通量(单位时间的质量和横截面)连接过程。导入和导出是跨系统边界发生的流量或通量。那些进入过程的被称为输入,而离开的材料被称为输出。

一个系统包括在预定边界内的若干物质流、存量和过程。最小的系统只包含一个进程。以下是 MFA 检查的典型系统示例:区域、市政焚化炉、住宅、工业、农场等。空间和时间用于定义系统边界。选择系统时间边界时,必须考虑目标、数据可用性、适当的平衡期、材料在库存中的停留时间等因素。它可以包括物理边界(区域)或虚拟限制(例如,私人家庭,包括为私人家庭服务的过程,例如运输、废物收集和下水道系统)。

物质流分析 (MFA) 模型示例

物质: 任何(化学)元素或由单变量单元组成的化合物都是物质。所有物质(如 N、C、Cu、NH4+ 和 CO2) 是同质的,因为它们各自具有不同且相同的构造。

好的: 具有正值或负值的物质的经济实体是商品(例如分别为饮用水、燃料油、固体废物、污水)。

一些产品,例如空气、废气或降水,在价值方面是中性的,这意味着它们没有经济价值。

材料: “材料”一词用于指代物质和物体。因此,它涵盖了所有天然存在的材料以及经过物理或化学改变的材料。

过程: 在检查产品和物质时,或者尚不清楚是否将在货物或物质层面进行检查时,使用“材料”一词。货物和物质的转化、运输和储存是过程。

股票: “材料存量”是指在一个过程中保留的全部材料数量。

以下是库存示例:

  • 焚烧设施中的垃圾——新鲜垃圾导致存量上升,而焚烧导致存量下降
  • 建筑物是基础设施的组成部分——建造新建筑物时存量会增加。当建筑物被拆除时,存量会减少。

流动 是单位时间内通过导体(例如水管)的质量比。可以根据 kg/sec 或 t/yr 指定流量的物理划分。

助焊剂: 根据定义,是每个“横截面”的流量。一个人,1米2 表面积,或像私人住宅或企业这样的实体通常在 MFA 中使用横截面。通量可以用诸如kg/(sec.m2)的单位表示。

系统: 一个系统包含多个相互交互的组件。系统的成员在 MFA 中称为进程和流。大纲可以是公司(例如垃圾焚烧厂)、地区、国家或单户住宅。

MFA 系统中的每个产品都可以通过原始和目标程序进行精确识别。

系统边界: 系统边界是在时间和空间上建立的(时间和空间系统边界)。对于公司、城市或国家等人为系统,由于数据可用性,通常使用 1 年作为时间限制。过程所在的地理区域通常决定了空间系统的边界。

进口是流入系统,而出口是流出系统。

什么是物质流分析 (SFA)?

当关注单一物质时,MFA(也称为 SFA)是对特定空间和时间系统内材料流量和存量的状态和变化的系统评估。 MFA 将材料的来源、路线、中间汇和最终汇联系起来。 MFA 的结果可以通过直接的质量平衡来管理,该质量平衡根据物质守恒定律对比过程的所有输入、库存和输出。由于 MFA 的这一显着特征,该方法作为资源管理、废物管理、环境管理和政策评估的决策支持工具很有吸引力。

然而,SFA 是 MFA 的一个特殊子类型,专注于化学元素或分子。大多数 SFA 研究的主要目标是为区域或国家化学物质战略管理提供知识。 SFA 可以监测特定区域随时间推移的环境污染情况。各种来源对特定区域的空气、水和土地的污染排放。然而,MFA 和 SFA 之间的界限经常是模糊的,这两个短语有时可以互换。

DEISO 如何通过 MFA 帮助您的组织?

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