第8章 綠色設(shè)計(jì).ppt

1、第8章 綠色設(shè)計(jì), Green Design,內(nèi)容簡(jiǎn)介,第 8 章 綠色設(shè)計(jì),隨著世界能源的過(guò)度消耗和環(huán)境污染的日益加劇，綠色設(shè)計(jì)已 日益受到各國(guó)政府和工程設(shè)計(jì)界的重視，現(xiàn)已發(fā)展成為一種新的現(xiàn) 代設(shè)計(jì)方法。,本章主要介紹了如下方面內(nèi)容：,綠色設(shè)計(jì)的概念 綠色技術(shù)，綠色產(chǎn)品，綠色制造 綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法,8.1 概述,綠色設(shè)計(jì)（Green Design，簡(jiǎn)稱(chēng)GD），也稱(chēng)為生態(tài)設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)、生命周期設(shè)計(jì)或環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)。 盡管各國(guó)的提法不同，但其內(nèi)涵大體一致。綠色設(shè)計(jì)現(xiàn)已發(fā)展成為一種新的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。,綠色設(shè)計(jì)基本思想是：在設(shè)計(jì)階段就將環(huán)境因素和預(yù)防污染的措 施納入產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)

2、品設(shè)計(jì)目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，力求 產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響為最小。 因此，綠色設(shè)計(jì)是這樣一種設(shè)計(jì)：即在產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)，著 重考慮產(chǎn)品的可拆卸性、可回收性、可維護(hù)性、重復(fù)利用性等，同時(shí) 保證產(chǎn)品的功能、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量和使用壽命等要求。,圖8-1所示為綠色設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)。,圖8-1 綠色設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu),圖8-a 綠色奧運(yùn)，人文奧運(yùn),當(dāng)今，“綠色”一詞已成為人們關(guān)注的重要問(wèn)題和向往的未來(lái)。,圖8-3 中國(guó)的綠色標(biāo)志,圖8-4 其它國(guó)家的綠色標(biāo)志,德國(guó)藍(lán)色天使標(biāo)志 加拿大環(huán)境選材標(biāo)志,(1) 綠色設(shè)計(jì)是針對(duì)產(chǎn)品整個(gè)生命周期。 傳統(tǒng)的產(chǎn)品生命周期是從產(chǎn)品的生產(chǎn)到投入使用，有時(shí)也稱(chēng)為“從搖籃到墳?zāi)埂钡倪^(guò)程；綠色設(shè)計(jì)將產(chǎn)品

3、的生命周期延伸到了產(chǎn)品使用結(jié)束后的回收重用及處理處置。,(2) 綠色設(shè)計(jì)是并行閉環(huán)設(shè)計(jì)。 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是串行設(shè)計(jì)過(guò)程，其生命用期是指從設(shè)計(jì)、制造直至廢棄的各個(gè)階段，而產(chǎn)品廢棄后如何處理處置則很少被考慮，因而是一個(gè)串行開(kāi)環(huán)過(guò)程。 而綠色設(shè)計(jì)的生命周期除傳統(tǒng)生命周期各階段外，還包括產(chǎn)品廢 棄后的拆卸回收、處理處置，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品生命周期階段的閉路循環(huán)， 而且這些過(guò)程在設(shè)計(jì)時(shí)必須被并行考慮。 因而，綠色設(shè)計(jì)是并行閉環(huán)設(shè)計(jì)。,綠色設(shè)計(jì)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為如下方面：,(3) 綠色設(shè)計(jì)有利于保護(hù)環(huán)境，維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡。,綠色設(shè)計(jì)有利于保護(hù)環(huán)境，維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡。 設(shè)計(jì)過(guò)程中分析和考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性是綠色設(shè)計(jì)區(qū)別于傳統(tǒng)

4、設(shè) 計(jì)的主要特征之一，因而綠色設(shè)計(jì)可從源頭上減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生。,綠色設(shè)計(jì)可以減少不可再生資源的消耗。 由于綠色設(shè)計(jì)使構(gòu)成產(chǎn)品的零部件材料可以得到充分有效地利 用，在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中能耗最小，因而減少對(duì)材料資源及能源 的需求，保護(hù)了地球的礦物資源，使其合理持續(xù)利用。,(4) 綠色設(shè)計(jì)可以減少不可再生資源的消耗。,(5) 綠色設(shè)計(jì)的結(jié)果是減少了廢棄物數(shù)量及其處理的棘手問(wèn)題。,綠色設(shè)計(jì)的結(jié)果是減少了廢棄物數(shù)量及其處理的棘手問(wèn)題。 工業(yè)化國(guó)家每年要生產(chǎn)大量的垃圾。垃圾處理則成為頗為棘手的 問(wèn)題。通常采用的填埋法不僅占用了大量土地，而且還會(huì)造成二次污 染。 據(jù)美國(guó)全國(guó)科學(xué)院的調(diào)查，從地下挖掘出來(lái)的東

5、西有94在幾個(gè) 月之內(nèi)就被扔進(jìn)了垃圾堆。 而發(fā)展中國(guó)家要處理大量的垃圾，不僅技術(shù)上而且經(jīng)濟(jì)上都有 定的難度。 綠色設(shè)計(jì)將廢棄物的產(chǎn)生消滅在萌芽狀態(tài)，可使其數(shù)量降低到最 低限度，大大緩解了垃圾處理的矛盾。,表8-1 綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的比較,8.2 綠色技術(shù),綠色技術(shù)的出現(xiàn)最早可追溯到20世紀(jì)60年代，不過(guò)直到1994年E.布勞恩和D.威爾德才首先提出了環(huán)境友善技術(shù)（Environmental Sound Technology）的概念，并以此涵蓋了幾乎所有與環(huán)境有關(guān)的技術(shù)，也有學(xué)者稱(chēng)之為綠色技術(shù)（Green Technology）。,綠色技術(shù)是一種對(duì)環(huán)境友好、節(jié)約資源、節(jié)約能源以及減少污染的可以

6、持續(xù)利用的技術(shù)。 綠色技術(shù)的內(nèi)涵反映在以下幾個(gè)方面： (1)綠色技術(shù)是一種現(xiàn)代技術(shù)體系。 (2)綠色技術(shù)是種“無(wú)公害化”或“少公害化”的技術(shù)。 (3)綠色技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品應(yīng)該有利于人類(lèi)的健康和福利， 有利于人類(lèi)文明進(jìn)步。,學(xué)習(xí)和應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)，則不得不先了解 “綠色技術(shù)” 。,(1)綠色技術(shù)是一種現(xiàn)代技術(shù)體系。 這種技術(shù)體系不同于人類(lèi)的蒙昧?xí)r代、野蠻時(shí)代或農(nóng)業(yè)文明時(shí) 代的原始技術(shù)，同時(shí)，它又是一種技術(shù)體系，不是專(zhuān)指某一種技術(shù) 或產(chǎn)業(yè)部門(mén)的技術(shù)。,(2)綠色技術(shù)是種“無(wú)公害化”或“少公害化”的技術(shù)。 即無(wú)害于人類(lèi)賴(lài)以生存的自然環(huán)境的技術(shù)。 這主要體現(xiàn)在綠色技術(shù)功能與環(huán)境功能的一致性廣。因此，防

7、止與治理環(huán)境污染，有利于自然資源生態(tài)平衡的技術(shù)均是綠色技 術(shù)，這是判定綠色技術(shù)的生態(tài)標(biāo)淮或環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。,(3)綠色技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品應(yīng)該有利于人類(lèi)的健康和福利，有利于人類(lèi)文明進(jìn)步，這是判定綠色技術(shù)的社會(huì)標(biāo)推。,綠色技術(shù)就是最大限度地節(jié)約資源和能源，減少環(huán)境污染，有利于人類(lèi)生存而使用的各種現(xiàn)代技術(shù)、工藝和方法的總稱(chēng)。 綠色設(shè)計(jì)與綠色制造是綠色技術(shù)的核心內(nèi)容。,綠色設(shè)計(jì)是面向產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì)。 為了消除或減輕環(huán)境污染，現(xiàn)代社會(huì)要求產(chǎn)品制造企業(yè)必須考慮 如何通過(guò)再循環(huán)和重復(fù)利用來(lái)適當(dāng)?shù)靥幹卯a(chǎn)品（如圖8-2的下半部分從 右向左的流程過(guò)程），并把產(chǎn)品廢棄問(wèn)題，如回收與拆卸作為設(shè)計(jì)需 求納入其設(shè)計(jì)過(guò)程。

8、,圖8-2產(chǎn)品生命周期的階段與環(huán)境的關(guān)系 1直接再循環(huán)或重復(fù)利用；2可直接利用成分的再制造； 3再循環(huán)材料的再加工；4單體原材料再生,將圖8-2作為整體考慮即為綠色設(shè)計(jì)的產(chǎn)品生命周期。 因此，綠色設(shè)計(jì)的產(chǎn)品生命周期是指：從原材料生產(chǎn)、產(chǎn)品生產(chǎn)制造、裝配、包裝、運(yùn)輸、銷(xiāo)售、使用直至回收重用及處理所涉及的各個(gè)階段的總和。,綠色設(shè)計(jì)的產(chǎn)品生命周期一般包括以下幾個(gè)階段： (1) 原材料獲取階段； (2) 綠色產(chǎn)品的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造階段； (3) 產(chǎn)品的分配和使用階段； (4) 產(chǎn)品維護(hù)和服務(wù)階段； (5) 廢棄淘汰產(chǎn)品的回收、重用及處理處置階段。,8.2.1 綠色產(chǎn)品,綠色產(chǎn)品是20世紀(jì)80年代后

9、期世界各國(guó)為適應(yīng)全球環(huán)保戰(zhàn)略，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的產(chǎn)物。 綠色產(chǎn)品（Green Product，GP）又稱(chēng)為環(huán)境協(xié)調(diào)產(chǎn)品，是相對(duì)于傳統(tǒng)產(chǎn)品而言。 綠色產(chǎn)品是綠色設(shè)計(jì)的最終體現(xiàn)，它是產(chǎn)品綠色程度的載體。 目前國(guó)內(nèi)外雖對(duì)綠色產(chǎn)品尚無(wú)確切的定義，但較多的學(xué)者認(rèn)為： 所謂“綠色產(chǎn)品”是指：使用綠色材料、通過(guò)先進(jìn)的綠色設(shè)計(jì)及制造方法、采用綠色包裝生產(chǎn)的一種節(jié)能、減耗、減污或無(wú)污的環(huán)境友好型產(chǎn)品。在其生命周期全過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極小，資源利用率最高，能源消耗最低的產(chǎn)品。,1. 綠色產(chǎn)品的概念,從綠色產(chǎn)品的這些內(nèi)涵可以看出，綠色產(chǎn)品是環(huán)境友好型產(chǎn)品， 這是綠色產(chǎn)品區(qū)別于一般產(chǎn)

10、品的最重要特征，通常用“綠色度”來(lái)表明 這種友好性的程度。 綠色產(chǎn)品的“綠色度”體現(xiàn)在產(chǎn)品的生命周期全過(guò)程，而不是產(chǎn)品 的某一局部或某一階段。,綠色產(chǎn)品的內(nèi)涵體現(xiàn)在以下三個(gè)方面： 節(jié)約資源和能源； 保護(hù)生態(tài)環(huán)境， 有利于人類(lèi)的安全與健康。,2. 綠色產(chǎn)品特點(diǎn), 環(huán)境友好性,綠色產(chǎn)品的友好性通常用“綠色程度”來(lái)表明，這種友好體現(xiàn)在產(chǎn) 品的生命周期全過(guò)程，而不是產(chǎn)品的某一局部或某一階段。 具體體現(xiàn)在以下三個(gè)方面： 優(yōu)良的環(huán)境性能，即產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用乃至廢棄回收處理的各 個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)環(huán)境無(wú)害或危害最?。?充分有效地利用材料資源，即綠色產(chǎn)品應(yīng)盡量減少材料的使用 種類(lèi)和數(shù)量，特別是稀有貴重材料和有毒有害的

11、材料。在滿(mǎn)足產(chǎn)品功 能的條件下，盡量簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，盡可能是產(chǎn)品中的零部件能最大限 度地再利用； 有效利用能源，綠色產(chǎn)品在其生命周期的全過(guò)程中應(yīng)充分有效 利用能源，盡量減少能源消耗。, 生命周期的“多代性”,綠色產(chǎn)品的生命周期是從“搖籃到再現(xiàn)”(Cradle-to-Reincarnation),的過(guò)程，它是對(duì)普通產(chǎn)品生命周期的擴(kuò)展，即綠色產(chǎn)品的生命周期除設(shè)計(jì)、制造、使用外，還應(yīng)包括廢棄（或淘汰）產(chǎn)品的回收、重 用及處理處置階段。 它是包括產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段的閉環(huán)系統(tǒng)，一般主要包括五 個(gè)過(guò)程： 綠色產(chǎn)品規(guī)劃及設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程； 綠色產(chǎn)品的制造與生產(chǎn)過(guò)程； 綠色產(chǎn)品使用過(guò)程； 產(chǎn)品維護(hù)和服務(wù)過(guò)程； 廢

12、棄淘汰綠色產(chǎn)品的回收、重用及處理處置過(guò)程。 綠色產(chǎn)品的生命周期不但包括本代產(chǎn)品的生命周期的全部時(shí) 間，而且還包括報(bào)廢或停止使用以后各代產(chǎn)品中的循環(huán)使用或循環(huán) 利用的時(shí)間。, 時(shí)效性, 區(qū)域性,綠色產(chǎn)品是一定時(shí)代的產(chǎn)物。 隨著科技發(fā)展不斷提高，人們的要求不斷提高，產(chǎn)品的環(huán)境行為 改善，綠色產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的閾值也將提高，原有的綠色產(chǎn)品在一 定的時(shí)期內(nèi)符合綠色產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，而經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)期，就不再是“綠色 產(chǎn)品”。,目前，由于各國(guó)的生產(chǎn)技術(shù)存在一定的差距，綠色產(chǎn)品衡量標(biāo)準(zhǔn) 不盡相同，雖然在一些國(guó)家或者地區(qū)，某產(chǎn)品按本國(guó)或者地區(qū)的綠色 產(chǎn)品衡量標(biāo)準(zhǔn)是“綠色產(chǎn)品”，但是到另外一個(gè)國(guó)家或地區(qū)，可能就不是“

13、綠色產(chǎn)品”。,8.2.2 綠色制造,綠色制造（Green Manufacturing）又稱(chēng)環(huán)境意識(shí)制造化、面向環(huán)境的制造等。 由于綠色制造的提出和研究歷史較短，其概念和內(nèi)涵尚處于探索發(fā)展階段，因而至今還沒(méi)有統(tǒng)一的定義。,1. 綠色制造的概念,但較多學(xué)者認(rèn)為：綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率 的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使 用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)環(huán)境的影響(負(fù)作用)最小， 資源效率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。,綠色制造涉及的問(wèn)題有三部分： 一是：制造問(wèn)題，包括產(chǎn)品生命周期全過(guò)程； 二是：環(huán)境保護(hù)問(wèn)題； 三是：資源優(yōu)化利用問(wèn)題。 綠

14、色制造是這三部分內(nèi)容的交叉，如圖8-5所示。,圖8-5 綠色制造的問(wèn)題域交叉情況,2. 綠色制造的特點(diǎn),綠色制造具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)： (1)具有系統(tǒng)性 綠色制造系統(tǒng)與傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)相比，其本質(zhì)特征在于綠色制造系統(tǒng)除保證一般的制造系統(tǒng)功能外，還要保證環(huán)境污染為最小。 (2)突出預(yù)防性 綠色制造是對(duì)產(chǎn)品和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行綜合預(yù)防污染的戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)以預(yù)防為主，通過(guò)污染物源削減和保證環(huán)境安全的回收利用，使廢棄物最小化或消失于生產(chǎn)過(guò)程中。 (3)保持適合性 綠色制造必須結(jié)合企業(yè)產(chǎn)品的特點(diǎn)和工藝要求，使綠色制造目標(biāo)符合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)發(fā)展的需要，又不損害生態(tài)環(huán)境和保持自然資源的活力。,(4)符合經(jīng)濟(jì)性 通過(guò)綠色

15、制造，可節(jié)省原材料和能源的消耗，降低廢棄物處理 處置費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 在國(guó)際上，綠色產(chǎn)品已獲得越來(lái)越廣泛的市場(chǎng)，生產(chǎn)綠色產(chǎn)品 或環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品必然使企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上具有更大的競(jìng)爭(zhēng)力。 (5)注意有效性和動(dòng)態(tài)性 綠色制造從末端治理轉(zhuǎn)向?qū)Ξa(chǎn)品及生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)控制，使污 染物產(chǎn)生最少化或消失于生產(chǎn)過(guò)程之中，綜合利用再生資源和能源、 物料的循環(huán)利用技術(shù)，有效地防止污染再產(chǎn)生。,8.3 綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法,8.3.1 綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)容,綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)容一般包括如下方面： 綠色材料及其選擇 產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì) 產(chǎn)品的可拆卸設(shè)計(jì) 綠色包裝設(shè)計(jì) 綠色產(chǎn)品的成本分析 綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)與知識(shí)庫(kù),

16、1. 綠色材料及其選擇,綠色材料選擇的三個(gè)原則是： 優(yōu)先選用可再生材料，盡量選用回收材料，提高資源回收率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展； 盡量選用低能耗、少污染的材料； 盡量選擇環(huán)境兼容性好的材料及零部件，避免選用有毒、有害和有輻射特性的材料，所用材料應(yīng)易于再利用、回收、再制造或易于降解。,綠色材料是指在滿(mǎn)足一般功能要求的前提下，具有良好的環(huán)境兼容性的材料。 綠色材料在制備、使用以及用后處置等生命周期的各階段，具有最大的資源利用率和最小的環(huán)境影響。,2. 產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì),可回收性設(shè)計(jì)是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期應(yīng)充分考慮其零件材料的回收可 能性、回收價(jià)值大小、回收處理方法、回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等與回收 性有關(guān)的一系列

17、問(wèn)題，最終達(dá)到零件材料資源、能源的最大利用，并 對(duì)環(huán)境污染為最小的一種設(shè)計(jì)思想和方法。,可回收性設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： (1)可回收材料及其標(biāo)志； (2)可回收工藝及方法； (3)可回收性經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)； (4)可回收性經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)。,3. 產(chǎn)品的可拆卸設(shè)計(jì),可拆卸設(shè)計(jì)是一種使產(chǎn)品容易拆卸并能從材料回收和零件重新使 用中獲得最高利潤(rùn)的設(shè)計(jì)方法學(xué)。 可拆卸性是綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，也是綠色設(shè)計(jì)中研究較早 且較系統(tǒng)的一種方法，它研究如何設(shè)計(jì)產(chǎn)品才能高效率、低成本地進(jìn) 行組件、零件的拆卸以及材料的分類(lèi)拆卸，以便重新使用及回收，它 要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初級(jí)階段就將可拆卸性作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn) 則，使

18、所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)易于拆卸，因而維護(hù)方便，并可在產(chǎn)品報(bào)廢后可 重用部分充分有效地回收和重用，以達(dá)到節(jié)約資源和能源、保護(hù)環(huán)境 的目的。,現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品不僅應(yīng)具有優(yōu)良的裝配性能，還必須具有良好的拆卸性能。,可拆卸性設(shè)計(jì)的主要策略有： (1)減少拆卸的工作量； (2)可預(yù)測(cè)的產(chǎn)品構(gòu)造； (3)易于拆卸； (4)易于分離； (5)減少零件的多樣性。,4. 綠色包裝設(shè)計(jì),綠色包裝是指采用對(duì)環(huán)境和人體無(wú)污染，可回收重用或可再生的包 裝材料及其制品的包裝。 綠色包裝具有以下特點(diǎn)： (1) 材料最省，廢棄物最少，反節(jié)省資源和能源； (2) 易于回收利用和再循環(huán)； (3) 包裝材料可自行降解且降解周期短； (4) 包裝

19、材料對(duì)人體和生物系統(tǒng)應(yīng)無(wú)毒無(wú)害； (5) 包裝產(chǎn)品在其生命周期全程中，均不應(yīng)產(chǎn)生環(huán)境污染；,綠色包裝設(shè)計(jì)原則及內(nèi)容有： (1) 研制開(kāi)發(fā)無(wú)毒、無(wú)污染、可回收利用、可再生或降解的包裝原 輔材料； (2) 研究現(xiàn)有包裝材料有害成分的控制技術(shù)與替代技術(shù)，以及自然 “貧乏材料”的替代技術(shù)； (3) 優(yōu)化包裝結(jié)構(gòu)，減少包裝材料消耗； (4) 加強(qiáng)包裝廢棄物的回收處理。,5. 綠色產(chǎn)品的成本分析,綠色產(chǎn)品生命周期成本一般包括以下幾個(gè)方面： (1) 設(shè)計(jì)成本 包括市場(chǎng)調(diào)研、可行性分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品試驗(yàn)、修正設(shè)計(jì)、 編寫(xiě)設(shè)計(jì)文檔等費(fèi)用支出。 (2) 制造成本 包括生產(chǎn)生本和環(huán)境成本。 生產(chǎn)成本包括：材料消耗

20、、能源消耗、設(shè)備工時(shí)、勞動(dòng)工時(shí)、在 制品的運(yùn)送與存放、產(chǎn)品測(cè)試與檢驗(yàn)等物料轉(zhuǎn)換生產(chǎn)費(fèi)用支出。 環(huán)境成本是產(chǎn)品生產(chǎn)制造過(guò)程中解決環(huán)境污染和生態(tài)破壞所需的 環(huán)境成本，它包括：污染排放控制系統(tǒng)成本、排放廢棄物的理成本和 生態(tài)稅成本。,(4) 使用成本 包括運(yùn)行成本、維修成本和使用過(guò)程導(dǎo)致環(huán)境問(wèn)題而需支付的 環(huán)保費(fèi)用； 運(yùn)行成本是用戶(hù)為產(chǎn)品在使用期間所耗費(fèi)的人、財(cái)、物而支付 的費(fèi)用； 維修成本是在使用期限內(nèi)，為維護(hù)產(chǎn)品正常功能而進(jìn)行維護(hù)、 修理或零件更換所需花費(fèi)的費(fèi)用。 (5) 回收處理成本 回收處理成本是報(bào)廢產(chǎn)品的收集、運(yùn)輸、拆卸、再生、再造和 填埋等的費(fèi)用支出。,(3) 營(yíng)銷(xiāo)成本 包括產(chǎn)品包裝、運(yùn)

21、輸、儲(chǔ)存以及廣告促銷(xiāo)等費(fèi)用。,6. 綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)與知識(shí)庫(kù),綠色沒(méi)計(jì)數(shù)據(jù)是指在綠色設(shè)計(jì)過(guò)程中所使用的相產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。 綠色設(shè)計(jì)知識(shí)是指支持綠色設(shè)計(jì)決策所需的規(guī)則。 綠色設(shè)計(jì)由于涉及產(chǎn)品生命周期全過(guò)程，因而設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)和知識(shí)是產(chǎn)品生命周期各階段所得的數(shù)據(jù)和知識(shí)的有機(jī)融合與集成。,綠色設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)與知識(shí)庫(kù)應(yīng)包括： 產(chǎn)品生命周期中與環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、對(duì)策等有關(guān)的一切數(shù)據(jù)與 知識(shí)。如： 材料成分，各種材料對(duì)環(huán)境的影響值， 材料自然降解周期，人工降解時(shí)間、費(fèi)用， 制造、裝配、銷(xiāo)售、使用過(guò)程中所產(chǎn)生的附加物數(shù)量及對(duì)環(huán)境的 影響值， 環(huán)境評(píng)估準(zhǔn)則所需的各種判斷標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等。,針對(duì)具體產(chǎn)品系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)

22、數(shù)據(jù)庫(kù)在綠色設(shè)計(jì)主數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用 視圖模型數(shù)據(jù)庫(kù)以及企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的共同支持下工作。 通常主數(shù)據(jù)庫(kù)中存放通用的綠色設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，例如各類(lèi)典型工藝 的環(huán)境影響及其它各類(lèi)共享數(shù)據(jù)，用于后臺(tái)數(shù)據(jù)支持； 產(chǎn)品系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)存放具體產(chǎn)品系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)，包括各類(lèi)具體產(chǎn) 品系統(tǒng)信息和從主數(shù)據(jù)庫(kù)映射得到的數(shù)據(jù)副本和應(yīng)用模型的分析評(píng)價(jià) 結(jié)果； 應(yīng)用模型數(shù)據(jù)庫(kù)存放各類(lèi)應(yīng)用模型信息數(shù)據(jù)，如拆卸回收設(shè)備信 息、工具信息、成本信息、環(huán)境影響信息以及模擬評(píng)價(jià)分析的結(jié)果 等； 企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)存放企業(yè)各類(lèi)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)等產(chǎn)品系統(tǒng)管理信息。,8.3.2 綠色設(shè)計(jì)方法,1. 生命周期設(shè)計(jì) 2. 模塊化設(shè)計(jì) 3. 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì) 4. 集成化設(shè)計(jì) 5

23、. 長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì),與綠色設(shè)計(jì)有關(guān)的理論和方法的研究，從20世紀(jì)90年代中期就成 為產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究主題之一。 綠色設(shè)計(jì)方法主要有：,1. 生命周期設(shè)計(jì),生命周期設(shè)計(jì)的要求是以預(yù)防污染和節(jié)約資源為核心。 產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)要素控制的關(guān)鍵是將環(huán)境與資源效益的分析方法運(yùn)用到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能性、環(huán)境性和成本性相協(xié)調(diào)，以達(dá)到最佳的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益。,圖8-6 產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)要素的關(guān)鍵,美國(guó)AT&T公司 運(yùn)用生命周期設(shè)計(jì)方 法，總結(jié)了設(shè)計(jì)要素 控制的關(guān)鍵是同時(shí)滿(mǎn) 足法規(guī)、性能、環(huán)境、 文化和成本要求的設(shè) 計(jì)要素，并將這些要 素納入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。 如圖8-6所示,生命周期設(shè)計(jì)的產(chǎn)品成本計(jì)算是采

24、用產(chǎn)品使用壽命全過(guò)程成本控制方法，它不僅包括制造成本、銷(xiāo)售成本，而且還考慮了產(chǎn)品在使用和用后廢棄的環(huán)境責(zé)任費(fèi)用，以及對(duì)環(huán)境和資源恢復(fù)所需的費(fèi)用，因而更能真實(shí)的反映產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售/使用、用后處理/處置全生命周期內(nèi)的生態(tài)效率。,2. 模塊化設(shè)計(jì),模塊化設(shè)計(jì)就是在對(duì)一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、 不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模 塊，通過(guò)模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿(mǎn)足市場(chǎng)的不同 需求。,模塊化設(shè)計(jì)既可以很好地解決產(chǎn)品品種規(guī)格、設(shè)計(jì)制造周期和生 產(chǎn)成本之間的矛盾，又可為產(chǎn)品快速更新?lián)Q代，提高產(chǎn)品質(zhì)量，方便 維修，有利于產(chǎn)品廢棄后的拆卸回收，增強(qiáng)

25、產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力提供必要條 件。 產(chǎn)品模塊化對(duì)綠色設(shè)計(jì)具有重要意義。主要表現(xiàn)在以下方面：,1) 模塊化設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足綠色產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā)要求。,2) 模塊化設(shè)計(jì)可將產(chǎn)品中對(duì)環(huán)境或?qū)θ梭w有害的部分、使用壽命 相近的部分等集成在同一模塊中，便于拆卸回收和維護(hù)更換等。 同時(shí)，由于產(chǎn)品由相對(duì)獨(dú)立的模塊組成，因此，便于維修。,3)模塊化設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。 按傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，產(chǎn)品由部件組成，部件由組件構(gòu)成，組件由零件 構(gòu)成，因而要生產(chǎn)一種產(chǎn)品，就得制造大量的專(zhuān)用零件。 而按模塊化的觀點(diǎn)，產(chǎn)品由模塊構(gòu)成，模塊即為構(gòu)成產(chǎn)品的單元， 從而減少了零部件數(shù)量，簡(jiǎn)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。,模塊化設(shè)計(jì)過(guò)程如圖8-7所示。,圖8-7 模塊

26、化設(shè)計(jì)過(guò)程,3. 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì),面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)（Design for X, DFX）是針對(duì)產(chǎn)品生命周期內(nèi)同時(shí) 存在多種需求的情況下實(shí)施產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要方法之一。 其中X代表產(chǎn)品設(shè)計(jì)中除功能要求之外的其它需求，如可制造性、 可裝配性、可維護(hù)性、可回收性等。 除了目前研究較深入的DFM ( Design for Manufacturing)和DFA (Design for Assembly)之外，還有DFD ，DFR ，DFC ，DFQ ，DFS， DFMC，DFE 等。,DFX采用的基本方法是基于約束的設(shè)計(jì)方法。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)最終必須滿(mǎn)足來(lái)自產(chǎn)品生命周期的各種需求，在形式上可 以表現(xiàn)為約束。 DFX

27、的實(shí)質(zhì)是以多個(gè)代表產(chǎn)品生命周期內(nèi)需求的約束條件剪裁設(shè)計(jì) 空間，在滿(mǎn)足約束的情況下，優(yōu)化求解設(shè)計(jì)空間的問(wèn)題。,4. 集成化設(shè)計(jì),綠色設(shè)計(jì)是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容與反映產(chǎn)品環(huán)境友好特性的綠色屬性的有機(jī)集成。 產(chǎn)品的綠色屬性涉及制造、使用和報(bào)廢等產(chǎn)品生命周期階段，因此，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段，采用模擬仿真方式，構(gòu)建虛擬的制造、使用和報(bào)廢等數(shù)字化環(huán)境，對(duì)產(chǎn)品綠色性實(shí)施評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)未來(lái)產(chǎn)品綠色特性，修正影響綠色性的不合理設(shè)計(jì)，最終使所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品達(dá)到預(yù)定的綠色目標(biāo)，這一過(guò)程的基礎(chǔ)便是產(chǎn)品模型。 除綠色屬性外，產(chǎn)品設(shè)計(jì)還涉及其它特性的模擬，如產(chǎn)品的可裝配性、可拆卸性、可制造性等，它們同樣需要數(shù)字化的產(chǎn)品模型。 因此，結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、

28、信息無(wú)冗余、面向生命周期全過(guò)程的產(chǎn)品集成模型是實(shí)現(xiàn)綠色產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。 圖8-8是這種模型的體系結(jié)構(gòu)。,圖8-8 集成化綠色設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu),產(chǎn)品模型是產(chǎn)品設(shè)計(jì)活動(dòng)操縱對(duì)象，是有關(guān)產(chǎn)品數(shù)據(jù)和信息集合， 為綠色設(shè)計(jì)的核心。 產(chǎn)品模型由基礎(chǔ)模型、涉及應(yīng)用功能的應(yīng)用基礎(chǔ)模型、針對(duì)具體應(yīng) 用所構(gòu)建的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用模型等構(gòu)成。,該結(jié)構(gòu)體系的重要特點(diǎn)在于：基于統(tǒng)一產(chǎn)品模型，通過(guò)用戶(hù)界面封 裝各開(kāi)發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)面向生命周期的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的過(guò)程集成和信息共享。,5. 長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì),組成產(chǎn)品的零部件在工作一段時(shí)間后會(huì)由于某種原因而失效，從而影響產(chǎn)品整體功能的實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)品的使用壽命。 通常影響零件壽命的主要因素包括：斷裂失效、過(guò)量變

29、形失效、表面損傷失效、零件老化、功能指標(biāo)衰減及加工缺陷等。 長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)是指在對(duì)產(chǎn)品功能進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，采用各種先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論和工具，使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品能滿(mǎn)足當(dāng)前和將來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的市場(chǎng)需求。 由此可見(jiàn)，長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)并非單純的延長(zhǎng)產(chǎn)品的壽命。因?yàn)楹?jiǎn)單地延長(zhǎng)產(chǎn)品的壽命并不一定能確保在產(chǎn)品使用過(guò)程中均能經(jīng)濟(jì)地滿(mǎn)足用戶(hù)要求。 所以，一長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)是個(gè)綜合性的問(wèn)題，產(chǎn)品不僅應(yīng)具有很長(zhǎng)的壽命，而且在其服役期間能動(dòng)態(tài)地滿(mǎn)足用戶(hù)和社會(huì)的要求。,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則包括： 產(chǎn)品的性能保持性原則， 產(chǎn)品的易維修原則， 產(chǎn)品的可重構(gòu)原則， 產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)性原則， 產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性原則。,8.3.3 綠色設(shè)計(jì)的材料選

30、擇,綠色設(shè)計(jì)中的材料選擇對(duì)最終綠色產(chǎn)品的“綠色程度”具有重要意義。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，影響材料選擇的因素很多，通常傳統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮的主要因素有以下幾個(gè)方面： (1) 材料的物理-力學(xué)性能。 (2) 產(chǎn)品的基本性能。 它主要包括： 功能；外觀和結(jié)構(gòu)；安全性；耐腐蝕 性；經(jīng)濟(jì)性等。 (3) 產(chǎn)品使用的工作環(huán)境。 任何產(chǎn)品總是在一定的工作環(huán)境中運(yùn)行和使用，它必然要受到環(huán)境的影響，這些影響主要包括： 沖擊與振動(dòng)；溫度與濕度；氣候；)噪聲等。,因此，綠色材料的選擇應(yīng)主要遵循以下原則： (1) 優(yōu)先選用可再生材料，盡量選用回收材料，提高資源回收率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展； (2) 盡量選用低能耗，少污染的材料； (3) 盡

31、量選擇環(huán)境兼容性好的材料，即在使用過(guò)程中，對(duì)環(huán)境無(wú)副作用，對(duì)人和動(dòng)物沒(méi)有傷害，與環(huán)境有良好的協(xié)調(diào)性； (4) 所選材料應(yīng)是易加工且加工過(guò)程中無(wú)污染或污染最小； (5) 盡量選用能自然分解并為自然界吸收的材料。,8.3.4綠色設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù),綠色設(shè)計(jì)從研究視角上說(shuō)，關(guān)注的是產(chǎn)品全生命周期環(huán)境影響和資源利用問(wèn)題。 如何有效地對(duì)產(chǎn)品全生命周期中的環(huán)境和資源問(wèn)題進(jìn)行綜合分析、評(píng)價(jià)，進(jìn)而指導(dǎo)設(shè)計(jì)，得到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境性能綜合最優(yōu)的產(chǎn)品是綠色設(shè)計(jì)所面臨的挑戰(zhàn)和需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。 綠色設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)主要集中在以下幾個(gè)方面：, 面向產(chǎn)品全生命周期的綠色設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論和方法的研究； 綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品模型的建立； 綠

32、色設(shè)計(jì)綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)的建立； 輔助決策支持工具。,8.3.5 綠色設(shè)計(jì)評(píng)價(jià),1. 綠色設(shè)計(jì)指標(biāo),綠色設(shè)計(jì)的最終結(jié)果是否滿(mǎn)足預(yù)期的要求和目標(biāo)，是否還有改進(jìn)的潛力，如何改進(jìn)等問(wèn)題是綠色設(shè)計(jì)過(guò)程中所關(guān)心的問(wèn)題。 綠色設(shè)計(jì)的最終結(jié)果是綠色產(chǎn)品，綠色設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)也即對(duì)綠色產(chǎn)品的評(píng)價(jià)。,傳統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)主要考慮三個(gè)方面： 質(zhì)量(Q)、成本(C)和時(shí)間(T)。 相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)而言，綠色設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)還必須滿(mǎn)足環(huán)境屬性要求，其評(píng)價(jià)一般應(yīng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境等方面進(jìn)行。 評(píng)價(jià)指標(biāo)通常包括四個(gè)方面： 環(huán)境屬性指標(biāo)、 資源屬性指標(biāo)、 能源屬性指標(biāo) 安全屬性指標(biāo)等。,資源消耗量(R)主要受 3 個(gè)方面的影響： 資源種類(lèi)，

33、所用資源種類(lèi)包括主要原材料和輔料，要考慮它 們屬可再生資源還是不可再生資源，是稀有資源還是豐富的資源； 資源特性，包括資源的化學(xué)特性和物理特性，可利用或可再 生特性，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響特性等，其中資源的化學(xué)特性和物理特 性是考慮的重點(diǎn)； 資源消耗狀況，包括消耗量、利用率、損耗率和再生利用率 等。,環(huán)境影響(P)指標(biāo)主要指： 對(duì)水環(huán)境的影響，即產(chǎn)品在生命周期全過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生的 水體影響。 對(duì)大氣質(zhì)量的影響； 對(duì)土壤的影響； 產(chǎn)生的固體廢棄物等。,能源消耗量(E)指標(biāo)主要受 3 個(gè)方面的影響： 能源種類(lèi)。所用能源種類(lèi)包括一次能源和二次能源，要考慮它 們屬可再生能源還是不可再生能源，是短缺能源還是豐富能源等； 能源特性。重點(diǎn)考慮的是能源的可利用或可再生特性，在使用 過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響特性等； 能源消耗狀況。包括消耗量、利用率、再生利用率等。,安全性(A)指標(biāo)主要受兩個(gè)方面的影響： 對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，產(chǎn)品在生命周期全過(guò)程中可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng) 的平衡造成的影響； 對(duì)人體健康的影響。,2. 綠色設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),目前的綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)自?xún)煞矫妫?一是依據(jù)現(xiàn)行的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及某些地方性法規(guī)來(lái)制定相應(yīng)的綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這種標(biāo)準(zhǔn)是絕對(duì)性標(biāo)準(zhǔn)； 二