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什麼是物質流分析 (MFA) 和物質流分析 (SFA)?

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什麼是物質流分析 (MFA)?

MFA 可以對一個地區特定時期內各種材料的移動和庫存進行系統核算。 “材料”的定義很全面,包括單獨的化學成分、化合物和製成品。鋁、鋼、銅和鈾是 MFA 項目中經常研究的幾種材料。從質量守恆定律發展而來的質量平衡概念是 MFA 的基礎。這意味著材料的輸入和輸出,以及任何損失或庫存,都必須保持平衡(即積累)。 MFA 可能涵蓋材料的生命週期,包括採礦、製造使用和廢物管理。 MFA適用於資源稀缺性研究,因為它除了考慮物質流動外,還考慮了物質存量和物質流動。通常情況下,物質流會被監測多年,從而可以研究物質利用的長期模式。 MFA 也可以計算一個經濟體的資源生產率。但是,考慮單一生產系統是不合適的。

物質流分析 (MFA)

因此,MFA 評估生產或分配系統中材料和貨物的流動。 MFA 可以幫助確定可以進行改進的領域,以優化材料和貨物的流動、提高效率並降低成本。

MFA 的目標是檢查任何基於物質的系統的流量和存量; MFA 是一種合適的工具。它提供有關係統行為的信息。與能量流、經濟和麵向消費者的分析等其他領域相結合,可以更輕鬆地管理人為系統。 MFA 的目標是:

評估製造或分銷系統中材料和貨物的流動被稱為 MFA 研究的主要目標。它可以找到可以優化材料和利益流動的地方,最終導致更高的效率和更低的成本。

物質流分析 (MFA) 模型示例

MFA 經常與過程映射和價值分析等其他分析方法一起使用,以更深入地了解生產或分銷系統。 MFA 的使用取決於組織的要求; MFA 可以通過多種方式應用。以下是一些典型的 MFA 應用:

  • 定位生產或分銷鏈中的低效和浪費。
  • 加強生產或倉庫設施的運營。
  • 通過供應鏈加強供應和產品的流動。
  • 評估生產和材料處理對環境的影響。

MFA的重要性

因為它可以幫助企業提高其生產和分銷網絡的效率,所以 MFA 非常重要。這可能會節省資金並減少材料處理和生產對環境的影響。

MFA 是一種業務工具,可通過改善物料流來提高組織的績效。它還用於定位和解決與生產相關的瓶頸。 MFA 的目標是提高製造過程的效率,從而實現業務的底線。作為一種數據驅動的策略,它依賴於有關物料流的精確數據。在生產過程的各個階段,都會對材料進行盤點以收集這些數據。 MFA 用於開發製造過程的模型。要定位和解決生產過程瓶頸,請使用此方法。

了解物料流分析系統及其關鍵定義

物質流分析(MFA)的概念
物質流分析(MFA)的概念

物質流分析 (MFA) 模型示例

對以空間和時間為特徵的系統內的物質流量和存量的系統評估稱為 MFA。它將材料的來源、路線以及中間彙和最終匯聯繫起來。由於物質守恆的規則,一個簡單的物質平衡可以管理一個 MFA 的結果,該結果對比一個過程的所有輸入、庫存和輸出。

由於 MFA 的這一顯著特徵,該方法作為資源管理、廢物管理和環境管理中的決策支持工具很有吸引力。 MFA 在一個全面且一致的系統中提供有關特定材料的所有流量和庫存的信息。可以看到廢物的流動和環境負荷,並且可以通過平衡輸入和輸出來找到它們的來源。及早發現材料庫存耗盡或積累可以實施預防措施或鼓勵更多的擴展和未來使用。而短期內看不到但可能逐漸造成長期危害的微小調整也隨之出現。人為系統不僅僅是物質運動和存量。如果要負責任地處理人類圈問題,就必須考慮能源、空間、信息和社會經濟方面的挑戰。可以在不考慮這些因素的情況下執行 MFA。

儘管如此,對於大多數情況來說,這些額外的考慮對於理解和使用 MFA 的發現是必要的。 MFA 通常與經濟學、城市規劃和其他相關主題分析相結合。對於人為系統的檢查,需要一種通用語言。這種相似性使得以可見和可重複的方式比較多個 MFA 的結果變得更加容易。本手冊定義了用於分析、描述和建模物質流系統的詞彙和過程,允許對系統內的所有物質流和存量進行徹底、可重複和透明的核算。

“物質”一詞既指事物,也指物質。根據化學定義,物質是由統一單位組成的單一物質。如果構建塊是原子,如碳或鐵,則該材料是一種元素;如果構建塊是分子,如二氧化碳或氯化鐵,則該材料是一種化合物。當市場賦予它們經濟價值時,物質或物質組合被視為商品。該值可能是正數(例如,車輛、汽油或木材)或負數(城市固體廢物、污水污泥)。 “商品”一詞在經濟學中通常用於指代能源(如電力)、服務和信息等非物質項目。但是,在 MFA 術語中,“貨物”一詞專指有形物體。但是,例如,當 MFA 用於對資源保護做出判斷時,MFA 定義的商品與經濟學家使用的其他商品之間的關係可能很重要。材料的運輸、更改或存儲都經過處理。

河流中溶解磷的運動是自然運輸過程的一個例子。它也可能是人工活動,例如管道中的氣體流動或廢物收集。儲存和轉化也是如此(例如天然森林火災對二氧化碳的氧化與人工加熱系統)(例如自然沉積與人工填埋)。庫存的物理單位是公斤,被定義為被檢查系統內的材料儲層(質量)。庫存是一個過程組件,由過程中保留的質量組成。庫存在系統的新陳代謝中起著至關重要的作用。庫存中材料的平均停留時間可以在穩態情況下(輸入等於輸出)通過將庫存中的材料質量除以流入或流出庫存的材料流量來計算。由於物質積累或耗盡,庫存可能會增加或減少。材料的流量(單位時間的質量)或通量(單位時間的質量和橫截面)連接過程。導入和導出是跨系統邊界發生的流量或通量。那些進入過程的被稱為輸入,而離開的材料被稱為輸出。

一個系統包括在預定邊界內的若干物質流、存量和過程。最小的系統只包含一個進程。以下是 MFA 檢查的典型系統示例:區域、市政焚化爐、住宅、工業、農場等。空間和時間用於定義系統邊界。選擇系統時間邊界時,必須考慮目標、數據可用性、適當的平衡期、材料在庫存中的停留時間等因素。它可以包括物理邊界(區域)或虛擬限制(例如,私人家庭,包括為私人家庭服務的過程,例如運輸、廢物收集和下水道系統)。

物質流分析 (MFA) 模型示例

物質: 任何(化學)元素或由單變量單元組成的化合物都是物質。所有物質(如 N、C、Cu、NH4+ 和 CO2) 是同質的,因為它們各自具有不同且相同的構造。

好的: 具有正值或負值的物質的經濟實體是商品(例如分別為飲用水、燃料油、固體廢物、污水)。

一些產品,例如空氣、廢氣或降水,在價值方面是中性的,這意味著它們沒有經濟價值。

材料: “材料”一詞用於指代物質和物體。因此,它涵蓋了所有天然存在的材料以及經過物理或化學改變的材料。

過程: 在檢查產品和物質時,或者尚不清楚是否將在貨物或物質層面進行檢查時,使用“材料”一詞。貨物和物質的轉化、運輸和儲存是過程。

股票: “材料存量”是指在一個過程中保留的全部材料數量。

以下是庫存示例:

  • 焚燒設施中的垃圾——新鮮垃圾導致存量上升,而焚燒導致存量下降
  • 建築物是基礎設施的組成部分——建造新建築物時存量會增加。當建築物被拆除時,存量會減少。

流動 是單位時間內通過導體(例如水管)的質量比。可以根據 kg/sec 或 t/yr 指定流量的物理劃分。

助焊劑: 根據定義,是每個“橫截面”的流量。一個人,1米2 表面積,或像私人住宅或企業這樣的實體通常在 MFA 中使用橫截面。通量可以用諸如kg/(sec.m2)的單位表示。

系統: 一個系統包含多個相互交互的組件。系統的成員在 MFA 中稱為進程和流。大綱可以是公司(例如垃圾焚燒廠)、地區、國家或單戶住宅。

MFA 系統中的每個產品都可以通過原始和目標程序進行精確識別。

系統邊界: 系統邊界是在時間和空間上建立的(時間和空間系統邊界)。對於公司、城市或國家等人為系統,由於數據可用性,通常使用 1 年作為時間限制。過程所在的地理區域通常決定了空間系統的邊界。

進口是流入系統,而出口是流出系統。

什麼是物質流分析 (SFA)?

當關注單一物質時,MFA(也稱為 SFA)是對特定空間和時間系統內材料流量和存量的狀態和變化的系統評估。 MFA 將材料的來源、路線、中間彙和最終匯聯繫起來。 MFA 的結果可以通過直接的質量平衡來管理,該質量平衡根據物質守恆定律對比過程的所有輸入、庫存和輸出。由於 MFA 的這一顯著特徵,該方法作為資源管理、廢物管理、環境管理和政策評估的決策支持工具很有吸引力。

然而,SFA 是 MFA 的一個特殊子類型,專注於化學元素或分子。大多數 SFA 研究的主要目標是為區域或國家化學物質戰略管理提供知識。 SFA 可以監測特定區域隨時間推移的環境污染情況。各種來源對特定區域的空氣、水和土地的污染排放。然而,MFA 和 SFA 之間的界限經常是模糊的,這兩個短語有時可以互換。

DEISO 如何通過 MFA 幫助您的組織?

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