機(jī)采棉和手摘棉制衣的全生命周期成本的計算與分析

機(jī)采棉和手摘棉制衣的全生命周期成本的計算與分析,機(jī)采棉,以及,棉制,生命周期,成本,本錢,計算,分析 基礎(chǔ)設(shè)施里的高性能材料—關(guān)于應(yīng)用生命周期成本以及它的驅(qū)動的研究—纖維增強(qiáng)復(fù)合材料Patrick Ilg, Christoph Hoehne, Edeltraud Guenther*摘要：近年來，對于公共基礎(chǔ)設(shè)施的投資瓶頸已經(jīng)積累在許多工業(yè)國家。全生命周期成本計算(LCC)對長期投資和可持續(xù)投資來說是一個適當(dāng)?shù)墓芾砉ぞ?。本文闡述了評價高性能材料(HPM)利用 LCC 減少投資的瓶頸。我們的研究問題是，第一，LCC 是否以及如何應(yīng)用于 HPM，第二，什么因素主要影響 HPM 的 LCC 分析的結(jié)果，最后，HPM 是否適合基礎(chǔ)設(shè)施投資，根據(jù)經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。我們使用一個全面的文獻(xiàn)回顧分析現(xiàn)有應(yīng)用LCC HPM 的案例研究。我們的審查表明，LCC 結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序應(yīng)用于 HPM 和不同級別的細(xì)節(jié)和質(zhì)量。最初的結(jié)果表明，HPM 的總生命周期成本平均上漲 10%。我們敦促 HPM 的成本結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來達(dá)到同樣水平的傳統(tǒng)建筑材料生命周期成本。此外，我們認(rèn)為一個更全面的方法，不忽略可持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)在整個生命周期的 HPM 基于生命周期成本的確認(rèn)因素：外部成本，延長生命周期，貼現(xiàn)率和預(yù)期使用壽命。事實上，篩選的子 8 例子競爭十分激烈，平均 HPM 的生命周期總成本低了 8.4%。我們共同的信念是用更以生態(tài)為中心的方法，因此，進(jìn)一步研究社會需求類型的 LCC，改善機(jī)械性能，而不是忽視可持續(xù)性 HPM 等新產(chǎn)品系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：全生命周期成本計算，高性能材料，纖維增強(qiáng)塑料，綜合文獻(xiàn)綜述1.引言在公共基礎(chǔ)設(shè)施投資是一個重要的政策領(lǐng)域?qū)τ诖蠖鄶?shù)發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家來說(Bhattacharya et al.,2012; Lin and Doemeland, 2012)。特別是，維修和保養(yǎng)費用更是占據(jù)了公眾討論。在法國，大約 50%的 20000 座橋梁位于這些國家公路 30000 公里需要維修(Radomski, 2002)。類似的情況也出現(xiàn)在整個歐洲，近 84000 混凝土橋梁需要維護(hù)、修復(fù)和加強(qiáng)的年度預(yù)算 2.53 億歐元，不包括外部成本，例如：交通管理(Hollaway, 2003; Pantura, 2011)。在美國，最近的一次聯(lián)邦高速公路法案簽署成為法律授權(quán) 252 億美元的州際公路的維護(hù)和 216 億美元預(yù)防性維護(hù)或改善公路橋梁在 2009 年(Kendall et al., 2008a)。因此，基礎(chǔ)設(shè)施投資的一個瓶頸是顯而易見的?；A(chǔ)設(shè)施，負(fù)責(zé)材料利用率低、二氧化碳排放量可能需要更可持續(xù)的新材料和資源效率。生態(tài)改革提供長期的解決方案，也就是低維護(hù)或高回收性存在，是適合進(jìn)入一個廣闊的市場減少上述瓶頸(Hofstra and Huisingh, 2014)。一個很有前景的產(chǎn)品，以及工藝創(chuàng)新，在基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用，高材料性能(HPM)。在這些建筑材料中，高性能混凝土工程膠結(jié)復(fù)合材料(ECC)，纖維增強(qiáng)聚合物(FRP)和纖維增強(qiáng)混凝土(FRC)被認(rèn)為是重要的，特別是創(chuàng)新修復(fù)和復(fù)原。在后者，連續(xù)碳纖維或玻璃嵌在一個基于水泥的基質(zhì)中。FRC 主要是作為一種增強(qiáng)材料應(yīng)用，例如，在隧道施工，結(jié)構(gòu)天花板和墻面覆蓋層。類似的產(chǎn)品，盡管使用不同，玻璃鋼，相結(jié)合的一種聚合物(塑料) 矩陣[…]補(bǔ)強(qiáng)劑，如玻璃、碳、芳綸或其他增強(qiáng)材料。與玻璃鋼相比，ECC 是和混凝土一起混合的易延展的短纖維增強(qiáng)的膠結(jié)復(fù)合材料在施工方面。從這里開始，為語言方便，使用縮寫 HPM 表達(dá) FRC 纖維加固的一般特征，玻璃鋼， ECC。三種材料更多地不同在第三節(jié)討論。HPM“不被視為一個可能影響通用橋工程的材料，直到過去十年現(xiàn)代橋梁鋼材腐蝕的全部意義在和材料的比重被重視了。目前，制造業(yè) HPM 往往比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土(SRC)更昂貴。最初的高生產(chǎn)成本，包括 Ehlen(1999)所說的“新材料引入成本 ”，是典型的創(chuàng)新。重要的是，這些創(chuàng)新的選擇建立一個有競爭力的成本結(jié)構(gòu)和移動的“經(jīng)驗曲線”。如果生命周期成本被考慮和投資的規(guī)劃周期是適當(dāng)?shù)?，那么新型材料的潛力就變得明顯了。過去的評論主要集中在技術(shù)和材料科學(xué)問題或特定領(lǐng)域的 HPM(生命周期)成本更少。這在一定程度上是令人驚訝的，因為只有決策過程的變化，目前通?；诮鹑诤妥畹拖薅瓤沙掷m(xù)性標(biāo)準(zhǔn)，會導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)施投資的變化。只有在這種變化 HPM 將有助于克服現(xiàn)有的瓶頸。一個有前途的方法是應(yīng)用目標(biāo)成本，創(chuàng)新技術(shù)在早期設(shè)計階段，如果與壽命周期成本(LCC) 集成優(yōu)化不僅技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能的材料或產(chǎn)品。兩個評論凱勒(2001)和伯戈因Balafas(2007)接近是什么企圖。我們審查評估 HPM 使用 LCC 結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序通過一個全面的文獻(xiàn)回顧調(diào)查上述方面，得出一般結(jié)論。我們直接興趣藝術(shù) LCC 的狀態(tài)和類似的成本估算技術(shù)相比傳統(tǒng)材料。在分析司機(jī)和利益相關(guān)者受到特別的關(guān)注。后者分享不平等水平的生命周期成本，盡管他們都參與了新產(chǎn)品的傳播。無論是上述評論達(dá)到綜合本研究的范圍。據(jù)我們所知，迄今沒有其他評論分析的應(yīng)用 LCC HPM 的量化方式。本研究的目標(biāo)：調(diào)查 LCC 是否以及如何應(yīng)用于 HPM 和比較 LCC 計算的結(jié)果，分析細(xì)節(jié)和質(zhì)量水平(4.2)；確定主要影響對 HPM 的 LCC 的結(jié)果的因素及它們的比重，和對所涉及的利益相關(guān)者的影響(4.3)；探討 HPM 是否合適可持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)，為解決工業(yè)化國家現(xiàn)有的公共基礎(chǔ)設(shè)施的投資瓶頸，最終，得出關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施 HPM 創(chuàng)新的一般結(jié)論(4.4)。這項研究的結(jié)果是有幫助的，特別是對于規(guī)劃者，用戶和建筑商的公共基礎(chǔ)設(shè)施評估各種材料的選擇，可能證明或拒絕使用 HPM 建設(shè)項目的可行性。綜合性 LCC 的確定因素對未來的計算是有價值的。在描述了第二節(jié)文件綜述的材料和方法論之后，支持 LCC 的理論，利益相關(guān)者的方法，在第三節(jié)我們討論 HPM。章節(jié)四我們列出了審查的結(jié)果和討論，回答了上述的研究問題。在最后一章節(jié)，我們得出了結(jié)論。2.材料和方法論我們使用一個全面的文獻(xiàn)回顧探討和綜合相關(guān)研究應(yīng)用 LCC HPM 面向建筑。根據(jù)庫珀(1982)，一個全面的文獻(xiàn)綜述包括五個步驟：問題公式化 ,數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)評估、分析和解釋，公眾演講。Seuring 和穆勒(2008)建議類似的步驟，后一種方法，芬克 (2010)and Mayring(2003)。詳細(xì)描述如何審查數(shù)據(jù)的生命周期評估 (LCA)提供更多的靈感。結(jié)合所有這些建議，我們在審查使用四個步驟：選擇研究問題和書目數(shù)據(jù)庫，實際篩選，方法論的篩選，最后，合成的結(jié)果。前決定搜索策略和界定標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有的評論(見附錄 B)分析確定學(xué)術(shù)和實踐現(xiàn)狀，提取初步研究問題，提取搜索詞，并開發(fā)一套代碼用于我們最后的樣本的類別。在第一步中，我們選擇研究問題，數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)站，和適當(dāng)?shù)乃阉髟~。通過建立書目數(shù)據(jù)庫和搜索引擎主要出版商。谷歌學(xué)術(shù)搜索用來擴(kuò)大范圍。我們只包括案例來自同行評議的期刊和會議上。在系統(tǒng)的搜索過程中，關(guān)鍵詞和短語為例( 情況下) ，同義詞 LCC(“生命周期成本*“擁有成本*” 一生成本 *”)和 HPM(fib *應(yīng)用*， “紡織應(yīng)用*”、 “碳 fib *”)部署和布爾操作符連接。搜索詞源于篩選現(xiàn)有的評論。在第二步中，實際的篩選，確定標(biāo)準(zhǔn)包含或排除的德語和英語應(yīng)用的相關(guān)文獻(xiàn)。篩選是由兩位作者和所有文件的編碼后重復(fù)一次，確保所有相關(guān)的文章。使用的方法，只檢查識別有價值的文章標(biāo)題和摘要中第一次篩選。作者應(yīng)用相當(dāng)廣泛的入選標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成一致。由于 HPM 的創(chuàng)新特征和低數(shù)量的專門檢查 LCC 在這一領(lǐng)域的研究。同行評審標(biāo)準(zhǔn)是選擇滿足最低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。案件標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于基礎(chǔ)分析經(jīng)驗證據(jù)的合成。我們只包括例具體成本數(shù)據(jù)的生命周期階段。此外，文章必須與建筑和任何類型的 HPM 使用纖維增援。1098 年的研究最初確定的搜索詞，1036 年被排除在這第一次篩選，導(dǎo)致 56 研究(六項研究不可用) 。此外，庫珀(1982)“無形學(xué)院” 的概念應(yīng)用在德累斯頓涂博士研討會期間擴(kuò)大搜索區(qū)域，驗證我們的方法。五個進(jìn)一步的研究以這種方式添加或通過交叉引用系統(tǒng)(雪球) 。額外的論文數(shù)量較低表明研究設(shè)計的有效性。在第三個步驟中，方法論的篩選，我們開發(fā)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)從上述評論通過反饋回路形成編碼方案。文章分析和編碼使用 MAXQDA，定性數(shù)據(jù)分析軟件。編碼是由兩位作者完成。Intercoder 可靠性被翻倍的編碼處理，制定一個全面審查協(xié)議，并在必要的時候，討論不同的判斷。編碼是解決不確定性在各種會議上通過交際驗證。相關(guān)信息的編碼方案考慮 LCC和 HPM 研究包括元素。討論了方案和驗證后由專家和博士的同事 El-Diraby 和 Rasic(2004)。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯渴峭ㄟ^一個系統(tǒng)的方法，以確保研究過程的客觀性?？煽啃允墙鉀Q所有由兩位研究者進(jìn)行正式的分析步驟。通過比較集中，我們觀察 intercoder 可靠性高。我們單獨評估和解決編碼差異。在第四步中，合成的研究結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)和提出了(見第 4 節(jié)) 。在此之前，三個部分闡述了支持 LCC 必要的理論、利益相關(guān)者、 HPM。3.理論唐和波多爾尼(1999)聲稱“太空時代的技術(shù)，實現(xiàn)了隱形飛機(jī)可以消除我們的橋梁腐蝕”。因此，HPM 被視為功能優(yōu)越。然而，仍然存在一個問題它們是否經(jīng)濟(jì)，環(huán)保和社會可行性。最后這些方面有趣的在評估管理工具，充分支持決策者在基礎(chǔ)設(shè)施投資的評價通過比較 HPM 和其他技術(shù)。布萊克所說的“一個多學(xué)科優(yōu)化[設(shè)計 ][…]不僅測試性能，而且合并金融建模，如生命周期成本[…]” 。LCC 是評估生命周期成本和現(xiàn)金流轉(zhuǎn)的方法。其具體定義取決于多種因素，現(xiàn)有文獻(xiàn)中創(chuàng)建不同的措辭。事實上,Sim ~ oes 說，LCC” 不能被視為一個統(tǒng)一的概念” 。在我們的示例中，下面是 LCC 或生命周期成本的定義(表 1)。如表 1 中顯示，每個案例都有對 LCC 不同的理解及其系統(tǒng)邊界。然而 ,表 1 描述了經(jīng)濟(jì)技術(shù)等核心元素，基于項目、外部性、生命周期階段或原則和最低性能要求。LCC 特此而廣泛地定義為一個經(jīng)濟(jì)項目評估和評價的方法(直接、間接、內(nèi)部和外部的)定義生命周期內(nèi)產(chǎn)生的成本和收入，被認(rèn)為是重要的投資決策，同時滿足一組特定的最低性能標(biāo)準(zhǔn)。所有權(quán)總成本(TCO)，整個生命成本(WLC)和生命周期成本分析(LCCA)同義詞與更廣泛的定義是一致的。定義的生命周期可以覆蓋四個生命周期階段：制造業(yè)(包括研發(fā)、測試等) ，安裝，使用，臨終 (EoL)。原料提取和運輸過程中也可能包含或顯式地建模?？偟膩碚f，LCC 結(jié)果在計算一個聚合的貨幣價值，總生命周期成本，比較相關(guān)設(shè)計或投資選擇。學(xué)者們經(jīng)常把 LCC 與其他獨立的技術(shù)集成，如成本企劃，基于活動的成本核算，或LCA。LCC 還包含 “非價格因素”。SETAC 工作組因此區(qū)分三種類型：常規(guī)、環(huán)境、和社會LCC。傳統(tǒng)的 LCC 是完善的建立在建筑和橋梁的研究領(lǐng)域內(nèi)。在這個期刊環(huán)境 LCC 也吸引了廣泛關(guān)注。生命周期可持續(xù)性評估(LCSA) 目前是指社會 LCC。國家和國際標(biāo)準(zhǔn)和特別的指導(dǎo)方針為 LCC 建立一個基礎(chǔ)。然而 LCC 的采用標(biāo)準(zhǔn)較低，是 HPM 項目的總數(shù)。在 Ozbay 等人所調(diào)查的研究中(2003)，只有 12.5%的 LCC 適用于橋梁。此外， LCC 實踐可能不能代表綜述回顧。事實上，美國交通運輸研究委員會(2012)仍在試圖填補(bǔ) LCC 實踐形態(tài)和綜述回顧的差距。對于社會類型的 LCC 爭論，我們的研究旨在區(qū)分利益相關(guān)者和他們共享的負(fù)擔(dān)和利益。典型的利益相關(guān)者在橋梁施工包括規(guī)劃者，所有者(例如、政府機(jī)構(gòu)) 、投資者、制造商、施工人員、維護(hù)承包商，用戶(如司機(jī)、行人) 、鄰居(如橋附近居民)和全社會。Akadiri 和Olomolaiye 認(rèn)為(2012) ，成本效益是所有利益相關(guān)者的共同利益。他們認(rèn)為，利益相關(guān)者可以將“重大焦點放在財務(wù)可行性的早期識別”，如果他們能夠在所有者或規(guī)劃師身上“增加壓力”。在最近的一份投稿，設(shè)想了這類利益相關(guān)者的影響。此外，一些人可能被忽略。Thoft-Christensen(2009)說用戶成本通常不包括本應(yīng)該包括的。他認(rèn)為，LCC 從業(yè)者低估生命周期總成本的重要組成成分，因此不考慮決定的長期影響。通過假設(shè)橋梁建設(shè)工程中利益相關(guān)者的不同層次的權(quán)力和要求，我們得出了平行。我們相信社會 LCC 導(dǎo)致不同的生命周期總成本當(dāng)它們用于比較的時候。在第四部分,在我們的案例中我們探索相關(guān)的利益相關(guān)者的理解。創(chuàng)新的高性能材料非常適合社會 LCC。專注于持久，耐腐蝕，纖維增強(qiáng)材料，我們的案例研究限于 FRP,FRC，和 ECC。關(guān)于 FRP 以前的工作集中于改造既有建筑和回收技術(shù)。關(guān)于增強(qiáng)天然纖維的詳細(xì)研究是相當(dāng)新的。這些纖維的低環(huán)境影響和廉價制造業(yè)在工業(yè)和學(xué)術(shù)界引起了廣泛的關(guān)注。盡管如此，我們確定只有一個關(guān)于天然纖維的案例研究滿足入選標(biāo)準(zhǔn)，而 FRC 沒有。材料如純高性能混凝土不包括在內(nèi)，因為纖維增強(qiáng)不適用。鑒于關(guān)于許多類型的復(fù)合材料有大量的研究文獻(xiàn)，本文主要研究合成纖維和無機(jī)纖維，分類如圖一所示。為了查看關(guān)于 HPM 的現(xiàn)有的研究，我們?yōu)g覽了這個研究領(lǐng)域的相關(guān)綜述。在案例研究用到的相似的數(shù)據(jù)庫在這里被引用。但是，方法論的標(biāo)準(zhǔn)沒那么嚴(yán)格?？紤]了所有類型的纖維增強(qiáng)材料，我們總共確定了 40 多個綜述。在這些綜述中，總共 19 個涉及到纖維，13 個涉及自然纖維；7 個關(guān)于碳化纖維，還有 3 個關(guān)于玻璃纖維。超過一半的綜述（28 個）與建設(shè)直接相關(guān)。此外，橋梁是主要的應(yīng)用領(lǐng)域。Parvin 和 Brighton 的綜述得出這樣的結(jié)論，只有七分之一的比較案例考慮了成本。在 20 世紀(jì)初葉被發(fā)明，全球纖維聚合物生產(chǎn)始于 20 世紀(jì)中期。創(chuàng)新 HPM 比傳統(tǒng)SRC 而言，有一系列優(yōu)點：更高的強(qiáng)度和剛度；更高的疲勞強(qiáng)度和沖擊能量吸收能力；更好的抗腐蝕能力，抗酸能力，以及惡劣的自然環(huán)境；使用壽命長；不導(dǎo)電且無毒。舉個例子，考慮到玻璃鋼強(qiáng)度高，應(yīng)變能力強(qiáng)，耐腐蝕的優(yōu)點，預(yù)應(yīng)力是一種合理的使用。審查表明，使用玻璃纖維增強(qiáng)聚合物(GFRP)有可能使 SRC 梁的強(qiáng)度提高近 40%，如果使用碳纖維增強(qiáng)聚合物(CFRP)，強(qiáng)度甚至可以提高 200%。此外，使用玻璃鋼片材的話，可以使未使用梁的切變強(qiáng)度增加 60-120%。玻璃鋼薄層有足夠的屈服強(qiáng)度，較好的延展性，因此不用改變整體外觀，就可以重建那些遺產(chǎn)保護(hù)的建筑物。除了更高的強(qiáng)度，高剛度，良好延展性，以及輕重量，耐蝕性是最重要的優(yōu)勢，因為它會降低維護(hù)成本。腐蝕會導(dǎo)致建筑材料失效，特別是鋼鐵，當(dāng)材料暴露于潮濕，堿性，熱影響或紫外線輻射環(huán)境下時，也會腐蝕。因此，(預(yù)防)維護(hù)、修復(fù)、復(fù)原(MR 66） ，Ehlen（1999;67 ） ，和 Nystrom （2003;63）等。如果根據(jù)作者的出現(xiàn)次數(shù)排名，R.C. Creese, A.C. Berg, D. Berger, C.A. Bernardo, M. Hastak 和 S. Sahirman以 3 項領(lǐng)先。大多數(shù)這些作者在美國發(fā)表論文?？偨Y(jié)文獻(xiàn)的見解，在圖 5 的案例庫中，我們展示了所有研究對象的起源。x 軸把美國的（下面）和世界（上面）的其余部分區(qū)分開來。一些由 HPM 做橋梁的標(biāo)志性建筑設(shè)施也包括在內(nèi)。4.2 整體 LCC 結(jié)果和數(shù)據(jù)質(zhì)量根據(jù)我們的案例，我們總結(jié)了關(guān)于我們第一個研究問題的見解：研究 LCC 是否以及如何應(yīng)用于高性能材料和在分析計算的細(xì)節(jié)和質(zhì)量的基礎(chǔ)上將 LCC 計算結(jié)果加以比較。很少有關(guān)于 LCC 發(fā)表的文章。當(dāng)重新思考以前評論上的語句時，即經(jīng)濟(jì)可行性在支持或反對 HPM（與傳統(tǒng)的材料相比較）方面是一個重要的參數(shù)，這十分令人驚訝。此外，LCC 的應(yīng)用貫穿文獻(xiàn)始終，這對 FRP 適用，而對 FRC 不適用。ECC 的應(yīng)用也不足三例Gencturk, 2013;Kendall 等人，2008a,b)。玻璃鋼 FRP 包括在乙烯基酯樹脂（多數(shù)） ，碳纖維復(fù)合材料，或復(fù)合材料，如組合鋼，玻璃，碳和芳綸纖維（崔等人.，2008） 。Ehlen（ 1999）獨自檢查了一種天然纖維，即一種竹木核心，而其他人都依賴于合成纖維。其中，五例（20%）使用碳纖維或碳纖維復(fù)合材料，多數(shù)（19 例）至少部分使用玻璃纖維（76%） 。此外，玻璃鋼經(jīng)常被視為橋梁的首選材料，特別是橋面面板（如 Nishizaki 等人., 2006; Knippers 等人, 2010） 。后者更好地闡述了玻璃鋼的優(yōu)勢：他們是目前達(dá)到此目的的最廉價的工業(yè)復(fù)合材料。僅三例檢查了不同的研究對象。崔等人（2008）研究了普遍適用于橋梁和鋼筋上層建筑的加固材料。Gencturk（2013）研究的只有后者，和 Sim~oes 等人（2012）研究了街道欄照明系統(tǒng)。作者最初并沒有期望這個有限的應(yīng)用領(lǐng)域，但這很好支持對公共基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)有投資瓶頸的初步討論。與可替代材料相比較，各種類型的鋼筋混凝土或鋼被挑選。如上面的 4.1 所示，研究對象的位置在很大程度上遵循作者的起源。這一結(jié)果是由于占主導(dǎo)地位的三分之二是在美國（64%） ，在德國、荷蘭、日本有 2 例（8% ） ，在以色列、澳大利亞、瑞典有一個案例。此外，英國和韓國完全沒有。所有歐洲國家產(chǎn)量總和為五例（20%） 。沒有顯示在下面的表 3 中，我們?yōu)槊總€案例選擇了檢查什么類型的更新改造/維修或新的建筑。這兩種類型都幾乎同樣提出了一個 8%引腳的改造/維修計劃。同樣的沒有說明，只有一種情況下的結(jié)構(gòu)作為一個獨立的分析（Hong and Hastak, 2007a） 。所有其他的比較研究對象由常規(guī)材料的 HPM 制成。此外，HPM 和非 HPM 通常合并在一個項目。例如，一個改造的特征可以是保留現(xiàn)有的建筑鋼結(jié)構(gòu)，而用較輕的玻璃鋼更換舊的混凝土橋面，例如 Kendall et al. (2008b)。表四是混合后的總生命周期成本。第二列說明了 HPM 和常規(guī)百分比選擇之間的差異。第三列顯示絕對值。所有的貨幣都以適當(dāng)?shù)膮R率和消費價格指數(shù)在 2014 年 10 月 31 日轉(zhuǎn)換為美元。在必要時，數(shù)值是由平方英尺轉(zhuǎn)換成平方米。HPM 和非 HPM 占據(jù)第一和第二的位置。十一個案例支持 HPM；12 個案例支持常規(guī)材料。然而，以百分?jǐn)?shù)表達(dá)的具有相對優(yōu)勢的 HPM 始終小于計算的貨幣化的缺點。五個案例表明不贊成 HPM 的差異大于100%?？偟膩碚f，HPM 的特點是在我們的樣本中的平均水平包含高出 10%的全生命周期成本。LCC 應(yīng)用水平差異很大。雖然存在解釋的很好的例子（Ehlen 1997，1999） ，在 1999年以后，我們沒有觀察到越來越多的同樣或更全面的 LCC 例子（與生命周期階段，外部成本，元數(shù)據(jù)，不確定性處理有關(guān)） 。傳統(tǒng)的 LCC 實踐是標(biāo)準(zhǔn)化的，但 LCC 的環(huán)境或社會類型被突顯出來（見圖 6） 。我們研究中的近 44%只計算了內(nèi)部化的成本，而 56%將范圍擴(kuò)展到外部成本。由 Ehlen（1997）提出：在社會性的 LCC，我們將所有案件整合為“用戶成本” ，即 sLCC。只有兩例（Kuhlmann 等人, 2007; Sim~oes 等人., 2012）可被分為LCSA（Valdivia 等人, 2011） 。正如 Hunkeler 解釋的那樣，作者在每個案例下所做的很多的選擇都反映了 LCC 的類型。對于定義的生命周期，大約 60%的人認(rèn)為，在制造或者壽命終止階段，考慮盈利影響是很重要的。這并不意味著能夠很好地解釋壽命終止場景，以及制造業(yè)數(shù)據(jù)總是直接來源于擁有實際數(shù)據(jù)集的制造商。運輸/配送展現(xiàn)了最低的反應(yīng)率，為 32%，運輸在其他生命周期階段是一個相對的中介活動。對任何運輸活動來說，這是非常奇怪的，當(dāng)意識到高性能材料的壓倒性優(yōu)勢，還有因此較低的 LCC 結(jié)果時。下表（表 5）提供了一個概述，關(guān)于 LCC 的主要假設(shè)變化到怎樣的程度。折扣利率，理想情況下真正的貼現(xiàn)率，0 到 5%之間選擇的中值為 3.3%。具體選擇的折現(xiàn)率顯著影響未來的成本，特別是考慮到長期研究階段。關(guān)于后者的期望，特別是使用壽命，也是一個影響 LCC 的關(guān)鍵因素（見下一節(jié) 4.3） 。因此，必須解釋好選擇。表中給出了高性能材料，還有對比的非高性能材料的預(yù)期使用壽命，以及一個計算好的?。大約三分之一的研究對使用壽命低于 50 年的高性能材料引入了使用壽命，至少和基準(zhǔn)情景一樣。超過 90%的應(yīng)用超過了 50 年，最大值甚至到了 153 年。涉及非高性能材料的?平均是+50%。這意味著，通常在高性能材料的一個使用期內(nèi)，非高性能材料需要被完全取代。作為一種新型材料，HPM 的壽命是很難預(yù)測的。一個 LCC 從業(yè)者必須執(zhí)行這個關(guān)鍵參數(shù)的敏感性分析。有一個很好的例子能解釋那果斷的決定，那就是 Shapria and Bank(1997)：為了證明他們選擇的價值觀是正確的，他們提供了一捆出版的文章。另一個重要的系統(tǒng)邊界與外部成本有關(guān)（最后三列） 。我們假定，相比于傳統(tǒng)材料，高性能材料肯定包含了外部成本。大約一半的案例( 部分 )計算了外部成本或量化非貨幣性的影響。Ehlen(1997)提出的成本類別明確提到的用戶或第三方成本，只在少數(shù)的 LCC 分析中被包含（ 40%提到了用戶成本，16%提到了第三方成本） 。一些數(shù)據(jù)行，特別是 7 例，沒有為這些類別提供數(shù)據(jù)或者提供的數(shù)據(jù)很少。正如綜述提到的，由高性能材料構(gòu)成的部件基本上更輕，因為它們更好的重量強(qiáng)度比。對橋梁來說，這可能是反映在使用較小的上層建筑或擴(kuò)大橋面面板，從而擴(kuò)展橋使用者的可用空間。它也可能導(dǎo)致安裝時間更短，因為容易處理，重型機(jī)器設(shè)備少，也可能造成更精確的預(yù)制組件。表 6 給出了一些給定的數(shù)據(jù)點作為示例。不幸的是，在那些沒有說明減少的重量和時間的案例中，這只是很少或定性地被報道?？紤]到 LCC 數(shù)據(jù)密集型的性質(zhì)，數(shù)據(jù)質(zhì)量和綜合不確定性分析是至關(guān)重要的。正如Roychoudhury and Creese (2001)所說，對每種代用材料，使用不同的數(shù)據(jù)輸入，都是相對不確定的，也相對重要，需要進(jìn)行敏感度分析。在關(guān)于 LCC 和建設(shè)的文獻(xiàn)或者情景中，存在很多例子。當(dāng)集成外部效應(yīng)時，雖然不確定性會增加，但是用 LCC 來評估一個既定產(chǎn)品的所有潛在規(guī)模是可取的。Ehlen 認(rèn)為，新材料的成本和技術(shù)性能從本質(zhì)上來說是不確定的。在我們的樣本中，很多研究進(jìn)行了敏感性分析(60%)或蒙特卡羅模擬(24%) ，以顯示參數(shù)值變化的影響，也在計算中確定了研究熱點。還有很多研究在一個組件或者系統(tǒng)電平使用了預(yù)算，這個預(yù)算是基于復(fù)合材料屬性和常規(guī)材料的可用數(shù)據(jù)。然而，這些方法不評估數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)值本身的有效性。我們試圖評估數(shù)據(jù)質(zhì)量，特別是確定的 LCC 影響因素(4.3 節(jié))，使用修改后的系統(tǒng)矩陣，Weidema 和 Wesn?s (1996)提出的，其中包括可靠性、完整性、時間、地理和技術(shù)關(guān)聯(lián)的基準(zhǔn)尺寸，這些被稱為元數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)(DQI)是數(shù)據(jù)質(zhì)量方法的一部分，源自生命周期評估，系統(tǒng)矩陣。DQI 研究正在進(jìn)行，雖然關(guān)注于 LCA。每個尺寸都用大量的 1,3,5 來評估，表明了數(shù)據(jù)質(zhì)量一個規(guī)定的等級，從而形成一個 5 位 DQI。系統(tǒng)矩陣促進(jìn)了數(shù)據(jù)質(zhì)量的一項調(diào)查，體現(xiàn)了提高，也表明了不確定性的來源。在許多情況下，數(shù)據(jù)源通常是不可以復(fù)制的，是基于人員傳播或根本不被提及。舉個例子，Eamon et al. (2012)說到，如混凝土、鋼筋和碳纖維增強(qiáng)塑料這些材料的平均成本是基于2009 年從密西根交通局和碳纖維增強(qiáng)塑料生產(chǎn)商獲得的估算。在每種 LCC 中的參數(shù)中這是最重要的，LCC 可以影響總結(jié)果 (參見下一節(jié))。4.3 LCC 驅(qū)動和它們對利益相關(guān)者的影響我們現(xiàn)在討論第二個研究問題：確定主要影響高性能材料的 LCC 分析結(jié)果的因素和他們的比例以及對所涉及的利益相關(guān)者的影響。重新考慮前一節(jié)中全部 LCC 結(jié)果，我們找不到任何其他顯著的模式導(dǎo)致 LCC 優(yōu)勢對HPM 來說和傳統(tǒng)材料比包括外部成本(e.g., user costs)。Ehlen (1997)陳述，新材料的成本和技術(shù)性能本質(zhì)上是不確定的；方法必須提到這種不確定性。正如第 3 節(jié)提到的，LCC 的從業(yè)者可以分析和評估不確定性，用敏感性分析，場景，模擬技術(shù)，或概率建模等方法。我們希望所有相關(guān) LCC 因素可以在每個案例中被這些方法詳細(xì)檢查。本節(jié)分析影響生命周期總成本的主要因素。首先，我們顯示在案例討論了的 LCC 因素。之后，在我們的樣品中的子樣品展示了對生命周期總成本的影響。表 9 提供了一個潛在的 LCC 影響因素和全生命周期成本的概述。注意，以“?”開頭的欄目使用了一個計算過的數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)介于每個案例具體值和總樣本的平均值。在我們的案例中，作為一個 LCC 驅(qū)動，折扣率經(jīng)常被討論。比率越低，未來成本在全生命周期成本中的比重越大。舉個例子，當(dāng)使用一個 10%的折扣率時，10 年后維護(hù)成本大約降低至 35%，50 年后為 0.5%。在我們的樣本中，平均折扣率為 3.3%，分別導(dǎo)致成本 10年后降低至 71.5%，50 年后降低至 18.7%。折現(xiàn)率應(yīng)反映實際利率和長期考慮。預(yù)期使用壽命的選擇與選擇的折扣率和研究時期的影響息息相關(guān)。我們觀察到了 3 種影響：時間越長，貼現(xiàn)值越小。但是，時間越長，修復(fù)措施的可能性也越大。最終，周期越長，關(guān)于所有參數(shù)的不確定性越大。我們研究領(lǐng)域的一個基本問題是在高性能材料和常用材料之間使用壽命的假定不同?？紤]到所有綜述和案例，平均 60 年是適當(dāng)?shù)?。此外，我們還調(diào)查了每個案例考慮了多少生命周期階段。正如先前第 3 節(jié)所示，有 4個主要階段，制造，安裝，使用和壽命終止，是可行的。在這些階段之內(nèi)和之間的運輸過程也可以被建模。第 7 列顯示了一個介于 0 和 100%之間的值（每個階段為 25%） 。平均來說，75%被涉及到了，也就是說 3 個階段。然而，完整性只是 LCC 綜合質(zhì)量或者總結(jié)果的一個粗略的指標(biāo)。7 個案例考慮了運輸，但在不同尺度上。外部成本甚至更加重要。外部性在市場里面沒有明碼標(biāo)價，而且存在不同的方法來估計它們的標(biāo)準(zhǔn)(Sim~oes et al., 2012)。Burgoyne and Balafas (2007)認(rèn)為，如果用戶成本被包括，那么 HPM 最有可能在經(jīng)濟(jì)上是可行的。潛在的交通量是它們最大的 LCC 驅(qū)動。我們提出了選擇 LCC 驅(qū)動支持作者的情況下。在表 10 中，我們顯示所有明確提及LCC 驅(qū)動，經(jīng)常通過敏感性分析評估?？傊獠砍杀?，預(yù)計使用壽命，使用的折現(xiàn)率，和系統(tǒng)邊界，如生命周期階段是最具影響力的 LCC 驅(qū)動?，F(xiàn)在問題來了：誰來承擔(dān)生命周期成本？在關(guān)于公共設(shè)施的當(dāng)下決策中所有利益相關(guān)者都是平等地被代表嗎？只有一些案例集成了外部成本（48%） 。4.4 解決投資瓶頸的 HPM 的適宜性在這一部分，我們探討：在大部分（西方）國家，HPM 就可持續(xù)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)條款而言來解決投資瓶頸基礎(chǔ)設(shè)施是否合適的。在提出優(yōu)點和缺點之后，在 HPM 領(lǐng)域進(jìn)一步突出了研究的需要。結(jié)合其高強(qiáng)度和韌性，HPM 代表了適合某些結(jié)構(gòu)的很有前途的技術(shù)。如果考慮了定制的應(yīng)用程序，例如改造和重建橋梁，HPM 已經(jīng)優(yōu)于基于傳統(tǒng) LCC 的傳統(tǒng)材料。在這種情況下，新的材料能夠加強(qiáng)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)和提高承載能力的同時，具有很長的壽命和由于其較低的比重能夠保證快速施工工藝。這會加強(qiáng)所有的利益相關(guān)者，特別是流量用戶的優(yōu)勢。如前所示，社會性的 LCC 可以適當(dāng)?shù)陌褪归L期項目所有相關(guān)的內(nèi)部和外部影響貨幣化。替代技術(shù)，如實物期權(quán)分析，全成本核算，或成本最低的規(guī)劃，也可以服務(wù)于我們的研究目標(biāo)。然而，LCC 具有優(yōu)先性是因為其字干的 “生命周期 ”已經(jīng)吸引了我們有針對性的整體思維?；A(chǔ)設(shè)施是一個區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，其外部性由于大量的利益相關(guān)者的參與發(fā)揮了重要的作用（Thoft-Christensen,2009 ） 。橋梁的正外部性通常表現(xiàn)為：改善交通流或減少其施工后的擁堵。然而，貨幣化的外部性絕對不僅僅是建筑行業(yè)的一個問題（Sim~oes et al., 2012） 。KPMG（2014）最近發(fā)表的一個方法論是關(guān)于如何“將理財收益數(shù)據(jù)與外部數(shù)據(jù)的貨幣化結(jié)合，和量化其可能性和潛在影響后者的 […]。 ”如果外部成本包括在內(nèi)，全生命周期的好處只會變得顯然易見。目前，用戶的成本幾乎不包括在內(nèi)（例如 Eamon 等人., 2012; Kendall 等人., 2008a; Mara 等人, 2014） 。然而，第三方的環(huán)境成本都沒有被考慮。Ehlen（1997）將兩個不同的第三方成本分類：一是“下游”的環(huán)境成本，如從一個特定的項目流出的有毒徑流污染濕地，二是“上游”的環(huán)境成本，如采礦、加工，以及運輸建筑材料造成的污染。不過，他認(rèn)為他的案件一文不值。此外，雖然經(jīng)常提供關(guān)于在 EOL 階段的生命周期成本的案例（14 例） ，這些數(shù)值會令人困惑。除了 Pimenta 、 Pinho (2011) 和 Correia 等人(2011)的評論外，沒有文章明確討論處置或回收替代品的費用。承認(rèn)回收 HPM（如 FRC）存在的困難，我們完全支持 Hofstra 和Huisingh（2014）的結(jié)果，即在其生命周期的早期階段，這些問題的解決需要挖掘生態(tài)效益的潛力。被篩選的樣本（見表 11）表面考慮了外部性的影響。HPM 在較低的平均全壽命周期方面超過傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)成本。在美國超過 180000 座橋梁被認(rèn)為是有缺陷的（31.4%） （Alampalli 等人，2002） ，連續(xù)改造既不是社會所需要的，也不是經(jīng)濟(jì)上可行的。從長期來看，在大多數(shù)工業(yè)化國家的存在的投資瓶頸，可以通過 HPM 加以解決，雖然初始投資在未來幾年內(nèi)可能會更貴。記住這個論點，我們認(rèn)為如果 LCC 應(yīng)用于生態(tài)中心觀，HPM 的凈現(xiàn)值為正。要充分吸收在建筑市場上的新技術(shù)，必須克服組織上的障礙。首先，某些從業(yè)者的無知已經(jīng)通過與在 HPM 方面經(jīng)驗豐富的同事談話來提高意識得以改善。第二，CAD 軟件已經(jīng)被擴(kuò)展到包括 HPM 的元素，使其適用于范圍廣泛的設(shè)計師和工程師。第三，必須制定新的標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)方針，以避免個人項目基礎(chǔ)上的特別授權(quán)。第四，HPM 制造過程還是太貴，且早期和晚期的生命周期階段，還缺乏深入的檢查。因此，未來的研究應(yīng)集中在商業(yè)化，高效的生產(chǎn)，和原料提取的可持續(xù)性評估，以及 EOL 階段方面。最后，政治支持在把 HPM 結(jié)構(gòu)帶進(jìn)廣闊的市場方面是非常有必要的。在表 1 中的美國的大量橋梁表明了政治支持的重要性。在 HPM 的優(yōu)勢變得明顯之后，在聯(lián)邦政府的許多美國交通運輸和基礎(chǔ)設(shè)施機(jī)構(gòu)（美國混凝土學(xué)會，聯(lián)邦公路管理局，國家混凝土橋梁委員會）和州（密蘇里交通部，威斯康星州交通部）發(fā)表了關(guān)于纖維制品的指南和要求。在所調(diào)查的案例研究中所提到的優(yōu)勢和劣勢也可以發(fā)現(xiàn)這些障礙。圖 8 在網(wǎng)圖中描述了這兩個方面。該案例研究的作者還涉及未來研究領(lǐng)域的相關(guān)問題（見圖 9） 。將九個領(lǐng)域劃分為三個研究小組：社會，技術(shù)和環(huán)境，進(jìn)一步研究最需要的是確定耐久性特征和長期監(jiān)測（22 次）。此外，作者還提到了最小的材料性能規(guī)格，設(shè)計指南，和分析方法（15） 。在生命周期和環(huán)境的擔(dān)憂中，關(guān)于 FRP 橋面板的 LCC 模型的發(fā)展（15）是最經(jīng)常提到的。有趣的是，在上述部分中被討論的大部分弱點也被確定為進(jìn)一步研究的領(lǐng)域。這意味著目前的弱點需要進(jìn)一步的研究，以提高整個技術(shù)的性能。4.5 應(yīng)用方法論的資格綜合文獻(xiàn)綜述部分可能被視作主觀的，正如作者分析和代碼的情況。對可靠性、一致性的研究是提高了預(yù)定義的選擇標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格的應(yīng)用程序的搜索詞，使用記錄審查協(xié)議，和雙重編碼由兩位作者提高 intercoder 可靠性?？紤]自己的專業(yè)經(jīng)驗在一家大型德國跨國公司,我們假設(shè)有一個更多的工業(yè)但無法 LCC的應(yīng)用程序。關(guān)于訪問的可用性和審核的情況下，有三個相關(guān)的問題。首先，大多數(shù)情況下關(guān)注橋梁。第二，雖然尋找通用字符串“fib *應(yīng)用*”，我們確定了幾乎完全結(jié)構(gòu)的應(yīng)用玻璃鋼(22)和 ECC(3)。應(yīng)用 LCC 的 FRC 為進(jìn)一步研究仍然是一個非常重要的話題。FRC 已知的一個長期研究項目共同作者是由你德累斯頓和超過 120 個行業(yè)和研究伙伴和優(yōu)化結(jié)構(gòu)調(diào)查整個生命周期的應(yīng)用程序和經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)(Schladitz,2014)。在我們的評論，我們認(rèn)真地概括 HPM FRC 之間類似的工藝特點、玻璃鋼和 ECC。因此，玻璃鋼得出的結(jié)論可能是分配給 FRC 和 ECC 根據(jù)材料組成、結(jié)構(gòu)設(shè)計和成本結(jié)構(gòu)。第三，實際市場份額和地理差異在我們的樣例應(yīng)用程序是顯著(表 2，圖 5)，我們測試我們的系統(tǒng)搜索過程通過使用德國的關(guān)鍵詞和短語，但找不到更多的或不同的見解。當(dāng)前持有的領(lǐng)先地位 US-originated 研究可能是一個現(xiàn)有的聯(lián)邦政府發(fā)行的結(jié)構(gòu)化的指導(dǎo)方針的結(jié)果如聯(lián)邦高速公路管理局。推拉因素的引入 HPM 廣闊的市場仍然是一個地區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。我們確定數(shù)據(jù)質(zhì)量和治療的不確定性對我們至關(guān)重要的見解。4.2 節(jié)中概述，研究進(jìn)行敏感性分析或蒙特卡羅模擬來說明數(shù)據(jù)變化的影響，但很少討論部署數(shù)據(jù)本身的適合。所確定的情況下，數(shù)據(jù)源通常是不可以復(fù)制的。元數(shù)據(jù)提供的低水平的比較，而困難的技術(shù)，如譜系矩陣。我們察覺到潛在的改進(jìn)的描述的基本假設(shè)和更嚴(yán)格的文檔元數(shù)據(jù)作為進(jìn)一步的刺激政策領(lǐng)域的從業(yè)者 LCC 計算。5.結(jié)論在公共基礎(chǔ)設(shè)施投資最初被確定為 21 世紀(jì)的重要政策領(lǐng)域(Lin and Doemeland,2012)。近年來,積壓的投資積累了在幾乎所有工業(yè)國家(Hollaway, 2003; Pantura, 2011)。合格的管理工具對決策者應(yīng)對投資瓶頸是罕見的。我們相信，壽命周期成本(LCC)提供了一個良好的基礎(chǔ)，更好的長期和可持續(xù)的投資決策，如果適當(dāng)?shù)貞?yīng)用。本文解決了創(chuàng)新產(chǎn)品和過程的評估，如高性能材料(HPM)，LCC 作為基礎(chǔ)設(shè)施瓶頸的解決手段。我們的研究問題是，第一，是否以及如何應(yīng)用 LCC HPM，第二，驅(qū)動主要影響 HPM 的 LCC 的結(jié)果，最后，HPM 是否適合基礎(chǔ)設(shè)施投資，所評估的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。我們使用一個全面的文獻(xiàn)回顧分析現(xiàn)有案例研究應(yīng)用 LCC HPM 使用纖維增援。評審的綜合素質(zhì)被認(rèn)為是本文的主要貢獻(xiàn)。我們的研究表明，應(yīng)用 LCC HPM 結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序與不同級別的細(xì)節(jié)和質(zhì)量。發(fā)表的大部分工作集中在一個特定的建筑面積，即大橋，位于美國。對于我們的示例，HPM 的總生命周期成本平均上漲 10%。然而，外部成本和利益相關(guān)者往往不全面評估建議的 Sim~oes et al. (2012)，F(xiàn)assin (2009)，和 Mitchell et al. (1997)，導(dǎo)致狹窄 LCC 計算。我們確定外部成本，延長生命周期，折現(xiàn)率，和預(yù)期壽命作為生命周期成本的主要因素。包括這些驅(qū)動程序的 LCC 結(jié)果總生命周期成本低 8.4%。因此，我們相信，LCC 是一個有價值的評估方法的適用性 HPM 解決基礎(chǔ)設(shè)施投資的瓶頸。產(chǎn)品創(chuàng)新對于建設(shè)材料科學(xué)，如 HPM，不僅要通過可行性研究探索。可持續(xù)發(fā)展要求的方法，提高了新產(chǎn)品的機(jī)械性能而不是忽視可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)(Kleme_s et al., 2012)。要想有競爭力，創(chuàng)新產(chǎn)品需要達(dá)到類似水平的生命周期成本的傳統(tǒng)產(chǎn)品。這可能通過運用目標(biāo)成本完成(Sakurai and Keating, 1994)，或綠色目標(biāo)成本(Horv_ath and Berlin, 2012)，在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段。此外，我們有一個共同的信念：運用一個生態(tài)效應(yīng)中更加以生態(tài)為中心的方法，為了社會和自然的短期、長期幸福(Hofstra and Huisingh, 2014)。為了在建筑市場充分整合新技術(shù)，組織障礙需要克服：提高認(rèn)識對工程師和實踐者尊重，整合軟件新技術(shù)和工作流程，明確關(guān)注現(xiàn)有 HPM 的降低生產(chǎn)成本，和標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)方針的發(fā)展。在廣闊的市場中引入 HPM 的拉動因素在未來的研究中仍有一席之地。