基于ERP的制造过程碳足迹计算研究

荣 杰，李仁旺，陈昆昌，陈万庆，项建凯

(浙江理工大学 机械与自动控制学院，浙江 杭州 310018)

基于ERP的制造过程碳足迹计算研究

荣 杰，李仁旺，陈昆昌，陈万庆，项建凯

(浙江理工大学 机械与自动控制学院，浙江 杭州 310018)

探讨产品生命周期中制造阶段的CO2排放问题.提取企业原有ERP信息系统的有用数据信息，与碳足迹进行整合，以便有效地评估产品在制造阶段的CO2排放量.以某工厂制造智能电表为例验证了所提出方法的可行性.

碳足迹；ERP；低碳制造

随着资源环境问题的日益尖锐，我国经济发展受到了一定的制约.为了突破资源和环境的约束，实现经济的又好又快发展，企业必须实施节能减排策略，达到转变经济增长方式，合理利用资源，优化企业生产结构的目的，从而建设一个资源节约型、环境友好型社会.因此，各国政府已逐渐重视降低设施与产品的碳排放量，许多厂商将着手解决市场竞争与绿色商机的问题.

企业制造的产品，从原料准备、运输、制造、使用到回收利用阶段都会产生CO2.如果可以明确标出产品在各阶段排放CO2的量，那么既方便消费者在购买使用时做出选择，也可以促进制造商致力于降低该产品各阶段的碳排放量.这对于环境而言，使产品更加环保，对于市场经济而言，使产品更有竞争力.因此，合理精确地计算产品在原料准备、运输、制造、使用以及回收阶段的碳排放量，是节能减排的第一步.产品在其生命周期各阶段的碳排放量被称为碳足迹[1].

计算产品整个生命周期的碳足迹，需要整合企业内部的信息系统.按照企业生产流程取得相关信息，加上碳足迹所需的特定功能，就可以评估产品制造过程的碳足迹.

ERP系统包含许多制造相关信息，如物料数据、物料表与制造状态记录等信息[2].ERP流程已被验证为合理且符合会计准则的流程，所得数据可信度较高.

在产品生产制造过程中，不仅原材料排放碳，工作的机器、人员等相关资源也会产生碳，可采用成本结算理念计算产品的碳足迹.

1 ERP

ERP是一种面向制造行业进行物质资源、资金资源和信息资源集成一体化管理的企业信息管理系统[3].其主要功能包括：供应链管理、销售与市场、分销、客户服务、财务管理、制造管理、库存管理、工厂与设备维护、人力资源、报表、制造执行系统(Manufacturing Executive System，MES)、工作流服务和企业信息系统等.此外，还包括金融投资管理、质量管理、运输管理、项目管理、法规与标准以及过程控制等补充功能.

ERP的主要模块包含了三大部分：基本主文件、作业功能、财会功能.基本主文件包含了ERP系统运行所需的基本数据，例如组织架构、员工主文件、客户、供货商、料号与BOM表等.

图1所示为一个生产仪表的离散型生产企业的ERR内部数据流程[4].

图1 离散型生产企业的ERP内部数据流程

由图1可知，销售部收到新订单后，对照公司产品库，判断当前公司是否有符合规格的产品，如果没有则需要研发部门对其进行研发，生成销售订单.计划业务部门收到成品订单后，对该产品进行拆分，拆分为外购件、自制件和外加工件，依据外购件生成清购单，发给采购部门；依据自制件生成半成品生产订单，发给制造车间；依据外加工件生成委外订单，发给委外商.采购部门收到采购订单后采购货物并将其放入材料仓库.委外商收到委外订单后对其进行加工制造，最后存放到委外加工仓库保存.制造车间从材料仓库和委外加工仓库取出自己需要的物料，进行加工制造，并将加工制造完成品放入成品仓库.产品被发至客户，完成接受订单到销售的整个过程，称为作业功能.

财会功能模块也是ERP重要的功能模块.公司每个月都会对库存的物料与在制工单成本进行结算，称为成本月结.本文提出的碳足迹结算，就是由ERP的成本计算演变而来的.产品的生产成本包括物料成本、人工成本、机器损耗成本以及外包成本等.

2 产品制造阶段ERP与碳足迹的整合

图2所示为ERP与碳足迹计算数据的整合架构.图2中左边为碳足迹计算过程中涉及的ERP功能，如主物料的料号主文件、BOM表、会计科目设定、费用登录、工单开立等；右边为碳足迹功能，可整合到ERP中，但并不改变ERP的原有功能，仅仅以数据展示的方式整合进去.

图2 ERP与碳足迹计算数据的整合架构

2.1 物料碳足迹的设定

为ERP系统中每种物料定义一个字段来标记其碳足迹的值.如果物料为外购品种，则需要供应商提供该物料的原始碳足迹，如果供应商不能提供，那么就从公共数据库中查找标准值代入，以便获取物料的原始碳足迹；如果物料为生产或者模块组装用料，那么其碳足迹就用下文提到的方法去结算.

2.2 物料碳足迹的结算

完成物料碳足迹设定后，可以进行碳足迹的结算.图3所示为碳足迹计算的步骤.

首先，清算库存物料，将其转换为库存碳足迹；其次，依据本期工单，找出结算的层级，先计算半成品，再计算成品；然后，将计算出来的碳足迹存放到各工单的物料BOM表中；最后，判断当前BOM表是否结算完全，如果没有结算完全那么进入下一个工单进行碳足迹计算，如果结算完全那么计算下一层级物料碳足迹.循环上面的过程，直至工单结束，完成碳足迹的结算.这里需要注意的是，只有当半成品入库以后，才可以计算成品的碳足迹[5].

图3 ERP中产品碳足迹的计算步骤

2.3 物料碳足迹的查看

完成物料碳足迹结算后，可以在ERP系统中查询各种物料每月结算的碳足迹.

该方法以ERP原有数据为基础，在ERP中加入碳足迹的特定功能(对应物料号的碳足迹编码设定、物料碳足迹的计算以及碳足迹的查看)，利用企业内部原有管理工具ERP软件，算出了产品制造过程的碳足迹.只有保证原物料碳足迹在获取和录入的过程中正确，才会有后面的正确计算结果.这是碳足迹认证时最重要的工作.

3 实际应用案例

国内某工厂的智能电表为家庭使用的单相电表，主要分为以下几个模块：主印制板装配件、表盖装配件、底座装配件、端子盖装配件、标牌、虚拟电子标签、包装物料.其中，主印制板装配件、表盖装配件、底座装配件和端子盖装配件为组装件，其他大的模块配件均由供应商制造完成.为了验证ERP与碳足迹计算数据整合架构的准确性，将智能电表BOM表加以简化(图4)，并对其进行如下简单编码：A01为最终的成品；B01～B07为成品被分成的模块，B01由B0101～B0116加工制造而成；B02由B0201～B0204加工制造而成；B03由B0301～B0308加工制造而成.假设标准件和定制料均可以取得其原物料的碳足迹.

备妥B0101～B0116元器件物料后，将其送至装配车间，按照生产工艺流程(图5)制成B01主印制板配件.当B01、B02和B03都加工完成后，先组装B01～B06，再组装B07，最后将组装完成的电表包装好，成为A01成品，入库后等待发货.

表1所示，在主印制板装配件BOM表中插入的两个标签属性分别是单位碳足迹和总碳足迹.单位碳足迹是指一个单位物料的碳足迹，如B0102电阻假设为0.5 g，那么一个B0102电阻在其生命周期中温室气体的排放量为0.5 g.总碳足迹是指A01整个产品生产完成所产生的碳足迹，即各物料单位碳足迹与对应物料数量乘积的总和.B01主印制板配件的单位碳足迹为B0101～B0116各配件碳足迹的总和，为756.8 g.显然，制造阶段生产一个主印制板配件要排放相当于0.76 kg左右的CO2，其中不包括生产所用其他资源(如人力、水、电等)所产生的CO2，也不包含该物料从供应商到工厂的运送、使用和回收阶段产生的CO2.

图4 智能电表的BOM表构造

图5 主印制板装配件生产工艺流程

表1 主印制板配件BOM表与碳足迹整合

同理可计算出，制造一个B02表盖装配件产生相当于0.175 kg的CO2(表2)；制造一个B03底座装配件产生相当于0.546 kg的CO2(表3).

表2 表盖装配件BOM表与碳足迹整合

表3 底座装配件BOM表与碳足迹整合

按照以上方式可计算出B01、B02、B03的总碳足迹.B04、B05、B06和B07的总碳足迹由供应商提供或者查询公共数据库获取.将每个模块的总碳足迹相加，最终计算出制造一个A01智能电表的总碳足迹约为2.2 kg(表4).

表4 智能电表BOM表与碳足迹的整合

将上述架构与现有ERP系统(用友)软件整合，最终可提供产品生产制造过程中碳足迹的设定与估算功能.

4 结束语

本文将企业内部原有ERP系统信息作为碳足迹计算的依据，提出了这些信息与碳足迹整合的架构.以某工厂制造的智能电表为例，详细说明了所提出方法的可行性.本研究有助于方便有效地评估产品在制造阶段的CO2排放量.

[1] Franchetti M J,Apul D. Carbon footprint analysis: concept,methods,implementation and case studies[M].张志强，曲建升，王立伟,等,译. 北京：科学出版社,2016:3-8.

[2] Magal S R,Word J.Integrated business processes with ERP system[M].Hoboken:John Wiley and Sons Incorporated,2011.

[3] 刘秋生. ERP系统原理与应用[M]. 北京:电子工业出版社, 2015:2-10.

[4] 龚中华, 何 平. 用友ERP-U8 (V8.72) 模拟实战:财务、供应链和生产制造[M]. 北京:人民邮电出版社, 2012:1-6.

[5] Wu Horng-huei. A study of integration of ERP and carbon footprint evaluation[J]. Modern Management, 2011, 1(4): 294-302.

Research on Carbon Footprint During Manufacturing Based on ERP

RONG Jie, LI Ren-wang,CHEN Kun-chang, CHEN Wan-qing,XIANG Jian-kai

(School of Mechanical Engineering and Automation, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

This paper mainly discusses the the issue of the CO2emissions in the stage of manufacturing during the life cycle of the product. We extract some useful data and information from ERP system integration with carbon footprint which is more convenient to effectively evaluate the product in the manufacturing stage of the CO2emissions and finally the feasibility of this method is proved by the intelligent electric meter produced by a company.

carbon footprint;ERP;low carbon manufacturing

2016-07-12

国家自然科学基金资助项目(51475434)

荣 杰(1992-)，男，安徽安庆人，硕士研究生，研究方向为制造业信息化.

1006-3269(2016)04-0018-06

X502

A

10.3969/j.issn.1006-3269.2016.04.005