《現代設計理論與方法》研究生課件,現代設計理論與方法,現代,設計,理論,方法,研究生,課件 第第8章章 綠色設計綠色設計 GreenDesign內容簡介內容簡介 第第8章章綠色設計綠色設計隨著隨著世界能源世界能源世界能源世界能源的過度消耗和的過度消耗和環(huán)境污染環(huán)境污染環(huán)境污染環(huán)境污染的日益加劇，的日益加劇，綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計已已日益受到日益受到各國政府各國政府和和工程設計界工程設計界的重視，現已發(fā)展成為一種新的現的重視，現已發(fā)展成為一種新的現代設計方法。代設計方法。本章本章本章本章主要介紹了主要介紹了如下方面內容如下方面內容如下方面內容如下方面內容：綠色設計的概念綠色設計的概念綠色技術綠色技術，綠色產品綠色產品，綠色制造綠色制造綠色設計的內容和方法綠色設計的內容和方法8.1 概述概述綠色設計綠色設計（GreenDesign，簡稱簡稱GD），），也也稱為稱為生態(tài)設計生態(tài)設計、環(huán)境環(huán)境設計設計、生命周期設計生命周期設計或或環(huán)境意識設計環(huán)境意識設計。盡管各國的提法不同，但盡管各國的提法不同，但其內涵其內涵大體一致。大體一致。綠色設計綠色設計現現已發(fā)展成已發(fā)展成為一種新的現代設計方法。為一種新的現代設計方法。綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計基本思想基本思想基本思想基本思想是：在設計階段就是：在設計階段就將將環(huán)境因素環(huán)境因素和和預防污染預防污染的的措措施施納入納入產品設計產品設計之中之中，將，將環(huán)境性能環(huán)境性能作為作為產品設計目標產品設計目標和和出發(fā)點出發(fā)點，力求，力求產品產品對環(huán)境的影響對環(huán)境的影響為最小為最小。因此，因此，綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計是是這樣這樣一種設計一種設計：即在：即在產品整個生命周期內產品整個生命周期內，著，著重考慮重考慮產品產品的的可拆卸性可拆卸性可拆卸性可拆卸性、可回收性可回收性可回收性可回收性、可維護性可維護性可維護性可維護性、重復利用性重復利用性重復利用性重復利用性等等，同時，同時保證保證產品產品的的功能功能、經濟經濟、質量質量和和使用壽命使用壽命等要求等要求。圖圖8-1所示為所示為綠色設計綠色設計的的體系結構體系結構。圖圖8-1 綠色設計的體系結構綠色設計的體系結構圖圖8-a北京的北京的綠色奧運綠色奧運、人文奧運人文奧運理念理念當今，當今，“綠色綠色”一詞一詞已成為人們已成為人們關注的重要問題關注的重要問題和和向往的未來向往的未來。圖圖8-3 中國的綠色標志（太陽、山、水環(huán)境）中國的綠色標志（太陽、山、水環(huán)境）圖圖8-4 其它國家的綠色標志其它國家的綠色標志 德國藍色天使標志德國藍色天使標志加拿大環(huán)境選材標志加拿大環(huán)境選材標志(1)綠色設計是針對產品整個生命周期綠色設計是針對產品整個生命周期傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的產品生命周期產品生命周期產品生命周期產品生命周期是從產品的是從產品的生產生產到到投入使用投入使用，有時也稱為，有時也稱為“從從從從搖籃到墳墓搖籃到墳墓搖籃到墳墓搖籃到墳墓”的過程；的過程；綠色設計綠色設計將將產品產品產品產品的生命周期的生命周期的生命周期的生命周期延伸到了產品使用結延伸到了產品使用結束后的束后的回收重用回收重用回收重用回收重用及及處理處理。(2)綠色設計是并行閉環(huán)設計綠色設計是并行閉環(huán)設計傳統(tǒng)設計傳統(tǒng)設計傳統(tǒng)設計傳統(tǒng)設計是是串行設計過程串行設計過程串行設計過程串行設計過程，其，其生命用期生命用期生命用期生命用期是指從是指從設計設計、制造制造直至直至廢廢棄棄的各個階段，而的各個階段，而產品廢棄后如何處理處置產品廢棄后如何處理處置則很少被考慮，因而是一則很少被考慮，因而是一個個串行開環(huán)過程串行開環(huán)過程。而而綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計的的生命周期生命周期生命周期生命周期除除傳統(tǒng)生命周期各階段傳統(tǒng)生命周期各階段外外，還包括，還包括產品廢產品廢產品廢產品廢棄棄棄棄后的后的拆卸回收拆卸回收拆卸回收拆卸回收、處理處置處理處置處理處置處理處置，實現了實現了產品生命周期階段產品生命周期階段的的閉路循環(huán)閉路循環(huán)閉路循環(huán)閉路循環(huán)，而且這些過程在而且這些過程在設計時設計時設計時設計時必須被必須被并行考慮并行考慮。因而，因而，綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計是是并行閉環(huán)設計并行閉環(huán)設計并行閉環(huán)設計并行閉環(huán)設計。綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計的的的的特點特點特點特點主要表現為主要表現為如下方面如下方面如下方面如下方面：(3)綠色設計有利于保護環(huán)境，維護生態(tài)系統(tǒng)平衡綠色設計有利于保護環(huán)境，維護生態(tài)系統(tǒng)平衡綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計有利于保護環(huán)境，維護生態(tài)系統(tǒng)平衡。有利于保護環(huán)境，維護生態(tài)系統(tǒng)平衡。設計過程中分析和考慮產品的設計過程中分析和考慮產品的環(huán)境屬性環(huán)境屬性環(huán)境屬性環(huán)境屬性是是綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計區(qū)別于區(qū)別于傳統(tǒng)設傳統(tǒng)設傳統(tǒng)設傳統(tǒng)設計計計計的主要特征之一，因而的主要特征之一，因而綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計可從源頭上減少可從源頭上減少廢棄物的產生廢棄物的產生。綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計可以減少可以減少不可再生資源不可再生資源的消耗。的消耗。由于由于綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計使構成產品的使構成產品的零部件材料零部件材料可以得到可以得到充分有效地利充分有效地利用用，在產品的整個生命周期中，在產品的整個生命周期中能耗最小能耗最小，因而減少對，因而減少對材料資源材料資源及及能源能源的需求，保護了的需求，保護了地球的礦物資源地球的礦物資源，使其合理持續(xù)利用。，使其合理持續(xù)利用。(4)綠色設計可以減少不可再生資源的消耗綠色設計可以減少不可再生資源的消耗(5)綠色設計的結果是減少了廢棄物數量及其處綠色設計的結果是減少了廢棄物數量及其處理的棘手問題理的棘手問題綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計的的的的結果結果結果結果是減少了是減少了廢棄物數量廢棄物數量廢棄物數量廢棄物數量及其及其處理的棘手問題處理的棘手問題處理的棘手問題處理的棘手問題。工業(yè)化國家每年要生產大量的工業(yè)化國家每年要生產大量的垃圾垃圾。垃圾處理垃圾處理則成為頗為棘手的則成為頗為棘手的問題。通常采用的問題。通常采用的填埋法填埋法填埋法填埋法不僅占用了大量土地，而且還會造成不僅占用了大量土地，而且還會造成二次污二次污二次污二次污染染染染。據據美國全國科學院美國全國科學院的調查，從地下挖掘出來的東西有的調查，從地下挖掘出來的東西有94在幾個在幾個月之內就被扔進了月之內就被扔進了垃圾堆垃圾堆垃圾堆垃圾堆。而發(fā)展中國家要處理大量的而發(fā)展中國家要處理大量的垃圾垃圾垃圾垃圾，不僅，不僅技術上技術上而且而且經濟上經濟上都有都有定的難度。定的難度。綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計將將廢棄物廢棄物廢棄物廢棄物的產生消滅在萌芽狀態(tài)，可使的產生消滅在萌芽狀態(tài)，可使其數量其數量降低到最降低到最低限度，大大緩解了低限度，大大緩解了垃圾處理的矛盾垃圾處理的矛盾。表表8-1 綠色設計與傳統(tǒng)設計的比較綠色設計與傳統(tǒng)設計的比較 比較比較因素因素傳統(tǒng)設計傳統(tǒng)設計綠色設計綠色設計設計設計依據依據依據用戶對產品提出的功能、性依據用戶對產品提出的功能、性能、質量及成本要求來設計能、質量及成本要求來設計依據依據環(huán)境效益環(huán)境效益和和生態(tài)環(huán)境指標生態(tài)環(huán)境指標與與產品功能、性能、質量及成本要求來產品功能、性能、質量及成本要求來設計設計設計設計人員人員設計人員很少或沒有考慮到設計人員很少或沒有考慮到有效有效的資源再生的資源再生利用及對利用及對生態(tài)環(huán)境生態(tài)環(huán)境的影響的影響要求設計人員在產品構思及設計要求設計人員在產品構思及設計階段，必須考慮階段，必須考慮降低能耗降低能耗、資源重復資源重復利用利用和和保護生態(tài)環(huán)境保護生態(tài)環(huán)境設計技設計技術工藝術工藝在制造和使用過程中很少考慮在制造和使用過程中很少考慮產產品回收品回收，有也僅是有限的，有也僅是有限的材料回收材料回收，用完后就被放棄用完后就被放棄在產品制造和使用過程中在產品制造和使用過程中可拆卸可拆卸、易回收易回收，不產生毒副作用不產生毒副作用及保證產生及保證產生最少的廢棄物最少的廢棄物設計設計目的目的為為需求設計需求設計為為需求需求和和環(huán)境設計環(huán)境設計，滿足可持續(xù)，滿足可持續(xù)發(fā)展的要求發(fā)展的要求產品產品傳統(tǒng)意義上的產品傳統(tǒng)意義上的產品綠色產品綠色產品或或綠色標志綠色標志8.2 綠色技術綠色技術綠色技術綠色技術的出現最早可追溯到的出現最早可追溯到20世紀世紀60年代，不過直到年代，不過直到1994年年E.布勞恩和布勞恩和D.威爾德才首先提出了威爾德才首先提出了環(huán)境友善技術環(huán)境友善技術（EnvironmentalSoundTechnology）的概念，并以此涵蓋了幾乎所有與的概念，并以此涵蓋了幾乎所有與環(huán)境有關的技環(huán)境有關的技術術，也有學者稱之為，也有學者稱之為綠色技術綠色技術（GreenTechnology）。）。綠綠綠綠色色色色技技技技術術術術是是一一種種對對環(huán)環(huán)境境友友好好、節(jié)節(jié)約約資資源源、節(jié)節(jié)約約能能源源以以及及減減少少污污染染的可以持續(xù)利用的技術。的可以持續(xù)利用的技術。綠色技術綠色技術綠色技術綠色技術的的的的內涵內涵內涵內涵反映在以下反映在以下幾個方面幾個方面：(1)綠色技術是一種現代技術體系綠色技術是一種現代技術體系。(2)綠色技術是綠色技術是種種“無公害化無公害化”或或“少公害化少公害化”的技術的技術。(3)綠色技術生產出來的產品應該有利于人類的健康和福利綠色技術生產出來的產品應該有利于人類的健康和福利，有利于人類文明進步有利于人類文明進步。學習和應用學習和應用綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計，則不得不先了解，則不得不先了解“綠色技術綠色技術綠色技術綠色技術”。(1)(1)綠色技術是一種現代技術體系綠色技術是一種現代技術體系綠色技術是一種現代技術體系綠色技術是一種現代技術體系這種技術體系這種技術體系不同于人類不同于人類的的蒙昧時代蒙昧時代、野蠻時代野蠻時代或或農業(yè)文明時農業(yè)文明時代的代的原始技術原始技術，同時，它又是一種，同時，它又是一種技術體系技術體系，不是專指某一種技術，不是專指某一種技術或產業(yè)部門的技術?；虍a業(yè)部門的技術。(2)(2)綠色技術是綠色技術是綠色技術是綠色技術是種種種種“無公害化無公害化無公害化無公害化”或或或或“少公害化少公害化少公害化少公害化”的的的的技術技術技術技術綠色技術是無害于人類賴以生存的綠色技術是無害于人類賴以生存的自然環(huán)境自然環(huán)境的技術。的技術。這主要體現在這主要體現在綠色技術功能綠色技術功能綠色技術功能綠色技術功能與與環(huán)境功能環(huán)境功能環(huán)境功能環(huán)境功能的一致性廣。因此，防的一致性廣。因此，防止與止與治理治理環(huán)境污染環(huán)境污染，有利于，有利于自然資源生態(tài)平衡的技術自然資源生態(tài)平衡的技術均均是是綠色技綠色技綠色技綠色技術術術術，這是判定，這是判定綠色技術綠色技術綠色技術綠色技術的的生態(tài)標淮生態(tài)標淮或或環(huán)境標準環(huán)境標準。(3)(3)綠色技術生產出來的產品應該有利于人類的健康綠色技術生產出來的產品應該有利于人類的健康綠色技術生產出來的產品應該有利于人類的健康綠色技術生產出來的產品應該有利于人類的健康和福利，有利于人類文明進步和福利，有利于人類文明進步和福利，有利于人類文明進步和福利，有利于人類文明進步，這是判定綠色技術的社這是判定綠色技術的社會標推會標推綠色技術綠色技術綠色技術綠色技術就是最大限度地節(jié)約就是最大限度地節(jié)約資源資源和和能源能源，減少，減少環(huán)境污染環(huán)境污染，有，有利于利于人類生存人類生存而使用的而使用的各種現代技術各種現代技術、工藝和方法的工藝和方法的總稱總稱總稱總稱。綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計與與綠色制造綠色制造綠色制造綠色制造是是綠色技術的核心內容綠色技術的核心內容。綠色設計綠色設計是面向是面向產品全生命周期產品全生命周期的設計。的設計。為了消除或減輕為了消除或減輕環(huán)境污染環(huán)境污染，現代社會現代社會要求要求產品制造企業(yè)產品制造企業(yè)必須必須考考慮如何通過慮如何通過再循環(huán)再循環(huán)和和重復利用重復利用來適當地來適當地處置產品處置產品（如（如圖圖8-2的下半的下半部分從右向左的流程過程），并部分從右向左的流程過程），并把把產品廢棄問題產品廢棄問題，如，如回收回收與與拆卸拆卸作作為為設計需求設計需求設計需求設計需求納入其納入其設計過程設計過程設計過程設計過程。圖圖8-2產品生命周期的階段與環(huán)境的關系產品生命周期的階段與環(huán)境的關系1直接再循環(huán)或重復利用；直接再循環(huán)或重復利用；2可直接利用成分的再制造；可直接利用成分的再制造；3再循環(huán)材料的再加工；再循環(huán)材料的再加工；4單體原材料再生單體原材料再生將將圖圖8-2作為整體考慮即為作為整體考慮即為綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計的的產品生命周期產品生命周期。因因此此，綠綠綠綠色色色色設設設設計計計計的的的的產產產產品品品品生生生生命命命命周周周周期期期期是是指指：從從原原材材料料生生產產、產產品品生生產產制制造造、裝裝配配、包包裝裝、運運輸輸、銷銷售售、使使用用直直至至回回收收重重用用及及處處理理所所涉涉及及的的各個階段的總和各個階段的總和。綠色設計的產品生命周期綠色設計的產品生命周期綠色設計的產品生命周期綠色設計的產品生命周期一般包括以下一般包括以下幾個階段幾個階段幾個階段幾個階段：(1)原材料獲取階段原材料獲取階段；(2)綠色產品綠色產品的的規(guī)劃規(guī)劃、設計與生產制造階段設計與生產制造階段；(3)產品的分配和使用階段產品的分配和使用階段；(4)產品維護和服務階段產品維護和服務階段；(5)廢棄淘汰產品的回收廢棄淘汰產品的回收、重用及處理處置階段重用及處理處置階段。8.2.1 綠色產品綠色產品綠綠綠綠色色色色產產產產品品品品是是20世世紀紀80年年代代后后期期世世界界各各國國為為適適應應全全球球環(huán)環(huán)保保戰(zhàn)戰(zhàn)略略，進進行行產業(yè)結構調整產業(yè)結構調整的產物。的產物。綠綠綠綠色色色色產產產產品品品品（GreenProduct，GP）又又稱稱為為環(huán)環(huán)環(huán)環(huán)境境境境協協協協調調調調產產產產品品品品，是是相相對對于于傳統(tǒng)產品傳統(tǒng)產品而言而言。綠色產品綠色產品是是綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計的最終體現，它是的最終體現，它是產品綠色程度產品綠色程度的載體。的載體。目前國內外雖對目前國內外雖對綠色產品綠色產品綠色產品綠色產品尚無確切的尚無確切的定義定義，但，但較多的學者較多的學者認為認為：所所謂謂“綠綠綠綠色色色色產產產產品品品品”是是指指：使使用用綠綠綠綠色色色色材材材材料料料料、通通過過先先進進的的綠綠綠綠色色色色設設設設計計計計及及制制制制造造造造方方方方法法法法、采采用用綠綠綠綠色色色色包包包包裝裝裝裝生生產產的的一一種種節(jié)節(jié)能能、減減耗耗、減減污污或或無無污污的的環(huán)環(huán)環(huán)環(huán)境境境境友友友友好好好好型型型型產產產產品品品品。在在其其生生命命周周期期全全過過程程中中，符符合合特特定定的的環(huán)環(huán)境境保保護護要要求求，對對生態(tài)環(huán)境生態(tài)環(huán)境無害或危害極小，無害或危害極小，資源利用率資源利用率最高，最高，能源消耗最低能源消耗最低的的產品產品產品產品。1.1.綠色產品的概念綠色產品的概念綠色產品的概念綠色產品的概念從從綠色產品綠色產品綠色產品綠色產品的這些的這些內涵內涵可以看出，可以看出，綠色產品綠色產品綠色產品綠色產品是是環(huán)境友好型產品環(huán)境友好型產品，這這是是綠綠綠綠色色色色產產產產品品品品區(qū)區(qū)別別于于一一般般產產品品的的最最重重要要特特征征，通通常常用用“綠綠色色度度”來來表表明明這種友好性的程度。這種友好性的程度。綠綠綠綠色色色色產產產產品品品品的的“綠綠綠綠色色色色度度度度”體體現現在在產產品品的的生生命命周周期期全全過過程程，而而不不是是產產品品的的某一局部某一局部或或某一階段某一階段。綠色產品的內涵綠色產品的內涵綠色產品的內涵綠色產品的內涵體現在以下體現在以下三個方面三個方面：節(jié)約資源和能源節(jié)約資源和能源；保護生態(tài)環(huán)境保護生態(tài)環(huán)境，有利于人類的安全與健康有利于人類的安全與健康。2.2.綠色產品特點綠色產品特點綠色產品特點綠色產品特點環(huán)境友好性環(huán)境友好性綠色產品的友好性綠色產品的友好性綠色產品的友好性綠色產品的友好性通常用通常用“綠色程度綠色程度”來表明，這種友好體現在來表明，這種友好體現在產產品的生命周期全過程品的生命周期全過程，而不是，而不是產品的某一局部產品的某一局部或或某一階段某一階段。具體體現具體體現在以下在以下三個方面三個方面：優(yōu)良的環(huán)境性能優(yōu)良的環(huán)境性能，即產品從，即產品從生產生產到到使用使用乃至乃至廢棄回收處理廢棄回收處理的各的各個環(huán)節(jié)都對個環(huán)節(jié)都對環(huán)境無害環(huán)境無害或或危害最小危害最?。怀浞钟行У乩貌牧腺Y源充分有效地利用材料資源，即，即綠色產品綠色產品綠色產品綠色產品應盡量減少應盡量減少材料的使用材料的使用種類種類和和數量數量，特別是，特別是稀有貴重材料稀有貴重材料和和有毒有害的材料有毒有害的材料。在滿足產品功。在滿足產品功能的條件下，盡量簡化產品結構，盡可能是產品中的零部件能最大限能的條件下，盡量簡化產品結構，盡可能是產品中的零部件能最大限度地再利用；度地再利用；有效利用能源有效利用能源，綠色產品綠色產品綠色產品綠色產品在在其生命周期的全過程其生命周期的全過程中應充分中應充分有效有效利用能源利用能源，盡量，盡量減少能源消耗減少能源消耗。生命周期的生命周期的“多代性多代性”綠色產品的生命周期綠色產品的生命周期綠色產品的生命周期綠色產品的生命周期是從是從“搖籃到再現搖籃到再現”(Cradle-to-Reincarnation)的過程，它是對的過程，它是對普通產品生命周期普通產品生命周期的擴展，即的擴展，即綠色產品的生命周期綠色產品的生命周期除除設計設計、制造制造、使用使用外，還應包括外，還應包括廢棄廢棄（或淘汰或淘汰）產品產品的的回收回收、重用重用及及處理處置階段處理處置階段。它是它是它是它是包括包括產品生命周期各個階段的閉環(huán)系統(tǒng)產品生命周期各個階段的閉環(huán)系統(tǒng)，一般主要包括，一般主要包括五五個過程個過程：綠色產品規(guī)劃及設計開發(fā)過程綠色產品規(guī)劃及設計開發(fā)過程；綠色產品的制造與生產過程綠色產品的制造與生產過程；綠色產品使用過程綠色產品使用過程；產品產品維護和服務過程維護和服務過程；廢棄淘汰綠色產品的回收廢棄淘汰綠色產品的回收、重用及處理處置過程重用及處理處置過程。綠色產品的生命周期綠色產品的生命周期不但包括不但包括本代產品本代產品的生命周期的全部時的生命周期的全部時間間，而且還包括，而且還包括報廢或停止使用以后報廢或停止使用以后各代產品各代產品中的中的循環(huán)使用或循環(huán)循環(huán)使用或循環(huán)利用的時間利用的時間。時效性時效性區(qū)域性區(qū)域性綠色產品綠色產品綠色產品綠色產品是是一定時代的產物一定時代的產物。隨著科技發(fā)展不斷提高，人們的要求不斷提高，產品的環(huán)境行為隨著科技發(fā)展不斷提高，人們的要求不斷提高，產品的環(huán)境行為改善，改善，綠色產品認證標準指標的閾值綠色產品認證標準指標的閾值綠色產品認證標準指標的閾值綠色產品認證標準指標的閾值也將提高，原有的也將提高，原有的綠色產品綠色產品在一在一定的時期內符合定的時期內符合綠色產品認證標準綠色產品認證標準，而經過一個時期，就不再是，而經過一個時期，就不再是“綠綠色產品色產品”。目前，由于目前，由于各國的生產技術各國的生產技術存在一定的存在一定的差距差距差距差距，綠色產品衡量標準綠色產品衡量標準不盡相同，雖然在一些國家或者地區(qū)，某產品按本國或者地區(qū)的不盡相同，雖然在一些國家或者地區(qū)，某產品按本國或者地區(qū)的綠色綠色產品衡量標準產品衡量標準是是“綠色產品綠色產品”，但是到另外一個國家或地區(qū)，可能就，但是到另外一個國家或地區(qū)，可能就不是不是“綠色產品綠色產品”。8.2.2 綠色制造綠色制造綠綠綠綠色色色色制制制制造造造造（GreenManufacturing）又又稱稱環(huán)環(huán)境境意意識識制制造造化化、面面向向環(huán)境的制造環(huán)境的制造等。等。由由于于綠綠綠綠色色色色制制制制造造造造的的提提出出和和研研究究歷歷史史較較短短，其其概概念念和和內內涵涵尚尚處處于于探探索發(fā)展階段，因而至今還沒有索發(fā)展階段，因而至今還沒有統(tǒng)一的定義統(tǒng)一的定義。1.1.綠色制造的概念綠色制造的概念綠色制造的概念綠色制造的概念但較多學者認為：但較多學者認為：綠色制造綠色制造綠色制造綠色制造是一個是一個綜合考慮綜合考慮環(huán)境影響環(huán)境影響和和資源效率資源效率的的現代制造模式現代制造模式，其目標其目標是是使得使得產品產品從從設計設計、制造制造、包裝包裝、運輸運輸、使使用用到到報廢處理的整個產品生命周期報廢處理的整個產品生命周期中中，對環(huán)境的影響，對環(huán)境的影響(負作用負作用)最小，最小，資源效率最高，并使企業(yè)經濟效益和社會效益資源效率最高，并使企業(yè)經濟效益和社會效益協調優(yōu)化協調優(yōu)化。綠色制造綠色制造綠色制造綠色制造涉及的問題有涉及的問題有三部分三部分：一是一是：制造問題制造問題，包括產品生命周期全過程包括產品生命周期全過程；二是二是：環(huán)境保護問題環(huán)境保護問題；三是三是：資源優(yōu)化利用問題資源優(yōu)化利用問題。綠色制造綠色制造綠色制造綠色制造是這是這三部分內容三部分內容的交叉，如的交叉，如圖圖8-5所示。所示。圖圖8-5綠色制造的問題域交叉情況綠色制造的問題域交叉情況 2.2.綠色制造的特點綠色制造的特點綠色制造的特點綠色制造的特點 綠色制造綠色制造綠色制造綠色制造具有以下具有以下幾個方面的特點幾個方面的特點：(1)具有系統(tǒng)性具有系統(tǒng)性綠色制造系統(tǒng)綠色制造系統(tǒng)綠色制造系統(tǒng)綠色制造系統(tǒng)與與傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)相比，其相比，其本質特征本質特征本質特征本質特征在于在于綠色制綠色制綠色制綠色制造系統(tǒng)造系統(tǒng)造系統(tǒng)造系統(tǒng)除保證除保證一般的制造系統(tǒng)功能一般的制造系統(tǒng)功能外，還要外，還要保證環(huán)境污染為最小保證環(huán)境污染為最小。(2)突出預防性突出預防性綠色制造綠色制造綠色制造綠色制造是對是對產品產品和和生產過程生產過程進行進行綜合預防污染綜合預防污染的戰(zhàn)略，強調的戰(zhàn)略，強調以以預防為主預防為主預防為主預防為主，通過，通過污染物源削減污染物源削減和和保證環(huán)境安全的回收利用保證環(huán)境安全的回收利用，使，使廢廢廢廢棄物棄物棄物棄物最小化或消失于生產過程中。最小化或消失于生產過程中。(3)保持適合性保持適合性綠色制造綠色制造綠色制造綠色制造必須結合必須結合企業(yè)產品的特點企業(yè)產品的特點企業(yè)產品的特點企業(yè)產品的特點和和工藝要求工藝要求工藝要求工藝要求，使，使綠色制造目綠色制造目標標符合企業(yè)生產經營發(fā)展的需要，又不損害符合企業(yè)生產經營發(fā)展的需要，又不損害生態(tài)環(huán)境生態(tài)環(huán)境和保持和保持自然資自然資源源的活力。的活力。(4)符合經濟性符合經濟性通過通過綠色制造綠色制造綠色制造綠色制造，可節(jié)省，可節(jié)省原材料原材料和和能源的消耗能源的消耗，降低，降低廢棄物處理廢棄物處理處置費用處置費用，降低，降低生產成本生產成本，增強，增強市場競爭力市場競爭力。在國際上，在國際上，綠色產品綠色產品綠色產品綠色產品已獲得越來越廣泛的市場，生產已獲得越來越廣泛的市場，生產綠色產品綠色產品或或環(huán)境標志產品環(huán)境標志產品必然使企業(yè)在國際市場上具有更大的競爭力。必然使企業(yè)在國際市場上具有更大的競爭力。(5)注意有效性和動態(tài)性注意有效性和動態(tài)性綠色制造綠色制造綠色制造綠色制造從從末端治理末端治理末端治理末端治理轉向對轉向對產品產品及及生產過程的生產過程的連續(xù)控制連續(xù)控制連續(xù)控制連續(xù)控制，使污，使污染物產生染物產生最少化最少化或或消失于消失于生產過程之中，綜合利用生產過程之中，綜合利用再生資源再生資源和能源、和能源、物料的循環(huán)利用技術，有效地物料的循環(huán)利用技術，有效地防止污染再產生防止污染再產生。8.3 綠色設計的內容和方法綠色設計的內容和方法 8.3.1綠色設計的內容綠色設計的內容 綠色設計的內容綠色設計的內容綠色設計的內容綠色設計的內容一般包括一般包括如下方面如下方面：綠色材料及其選擇綠色材料及其選擇產品的可回收性設計產品的可回收性設計產品的可拆卸設計產品的可拆卸設計綠色包裝設計綠色包裝設計綠色產品的成本分析綠色產品的成本分析綠色產品設計數據庫與知識庫綠色產品設計數據庫與知識庫1.綠色材料及其選擇綠色材料及其選擇綠色材料選擇綠色材料選擇綠色材料選擇綠色材料選擇的的三個原則三個原則三個原則三個原則是：是：優(yōu)先選用優(yōu)先選用可再生材料可再生材料，盡量選用，盡量選用回收材料回收材料，提高，提高資源回收資源回收率率，實現可持續(xù)發(fā)展；，實現可持續(xù)發(fā)展；盡量選用盡量選用低能耗、少污染的材料低能耗、少污染的材料；盡量選擇盡量選擇環(huán)境兼容性好的材料環(huán)境兼容性好的材料及及零部件零部件，避免選用，避免選用有毒有毒、有害有害和和有輻射特性有輻射特性的材料，的材料，所用材料所用材料應易于應易于再利用、回收、再制再利用、回收、再制造造或或易于降解易于降解。綠色材料綠色材料綠色材料綠色材料是指在滿足一般功能要求的前提下，具有良好的是指在滿足一般功能要求的前提下，具有良好的環(huán)境兼環(huán)境兼容性的材料容性的材料。綠色材料綠色材料綠色材料綠色材料在在制備制備、使用使用以及以及用后處置等生命周期的各階段用后處置等生命周期的各階段，具有，具有最大的最大的資源利用率資源利用率和和最小的環(huán)境影響最小的環(huán)境影響。2.產品的可回收性設計產品的可回收性設計可回收性設計可回收性設計可回收性設計可回收性設計是在是在產品設計初期產品設計初期應充分考慮其應充分考慮其零件材料零件材料的的回收可回收可能性能性、回收價值大小回收價值大小、回收處理方法回收處理方法、回收處理結構工藝性等回收處理結構工藝性等與與回收回收性有關的一系列問題性有關的一系列問題，最終達到，最終達到零件材料資源零件材料資源、能源的最大利用能源的最大利用，并，并對對環(huán)境污染為最小環(huán)境污染為最小的一種設計思想和方法。的一種設計思想和方法。可回收性設計的內容可回收性設計的內容可回收性設計的內容可回收性設計的內容主要包括以下主要包括以下幾個方面幾個方面：(1)可回收材料及其標志可回收材料及其標志；(2)可回收工藝及方法可回收工藝及方法；(3)可回收性經濟評價可回收性經濟評價；(4)可回收性經濟設計可回收性經濟設計。3.產品的可拆卸設計產品的可拆卸設計可拆卸設計可拆卸設計可拆卸設計可拆卸設計是一種使是一種使產品容易拆卸產品容易拆卸并能從并能從材料回收材料回收和和零件重新使零件重新使用用中獲得中獲得最高利潤最高利潤的設計方法學。的設計方法學?？刹鹦缎钥刹鹦缎钥刹鹦缎钥刹鹦缎允鞘蔷G色設計綠色設計的主要內容之一，也是的主要內容之一，也是綠色設計綠色設計中研究較早中研究較早且較系統(tǒng)的一種方法，且較系統(tǒng)的一種方法，它研究它研究它研究它研究如何設計產品才能高效率、低成本地進如何設計產品才能高效率、低成本地進行組件、零件的行組件、零件的拆卸拆卸以及材料的分類拆卸，以便重新使用及回收，它以及材料的分類拆卸，以便重新使用及回收，它要求在要求在產品設計產品設計的的初級階段初級階段就將就將可拆卸性可拆卸性作為作為結構設計結構設計的一個評價準的一個評價準則，使所則，使所設計的結構設計的結構易于拆卸，因而維護方便，并可在易于拆卸，因而維護方便，并可在產品報廢產品報廢后后可可重用部分重用部分充分有效地充分有效地回收回收和和重用重用，以達到，以達到節(jié)約資源和能源節(jié)約資源和能源、保護環(huán)境保護環(huán)境的目的的目的。現代機電產品不僅應具有優(yōu)良的現代機電產品不僅應具有優(yōu)良的裝配性能裝配性能裝配性能裝配性能，還必須具有良好的，還必須具有良好的拆卸拆卸拆卸拆卸性能性能性能性能。可拆卸性設計可拆卸性設計可拆卸性設計可拆卸性設計的的主要策略主要策略有：有：(1)減少拆卸的工作量減少拆卸的工作量；(2)可預測的產品構造可預測的產品構造；(3)易于拆卸易于拆卸；(4)易于分離易于分離；(5)減少零件的多樣性減少零件的多樣性。4.4.綠色包裝設計綠色包裝設計綠色包裝設計綠色包裝設計綠色包裝綠色包裝綠色包裝綠色包裝是指采用對是指采用對環(huán)境和人體無污染環(huán)境和人體無污染，可回收重用可回收重用或或可再生的可再生的包包裝材料裝材料及其及其制品的包裝制品的包裝。綠色包裝綠色包裝綠色包裝綠色包裝具有以下具有以下特點特點：(1)材料最省材料最省，廢棄物最少廢棄物最少，反節(jié)省資源和能源反節(jié)省資源和能源；(2)易于回收利用和再循環(huán)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包裝材料可自行降解且降解周期短；(4)包裝材料對人體和生物系統(tǒng)應無毒無害包裝材料對人體和生物系統(tǒng)應無毒無害；(5)包裝產品在其生命周期全程中包裝產品在其生命周期全程中，均不應產生環(huán)境污染均不應產生環(huán)境污染；綠色包裝設計綠色包裝設計綠色包裝設計綠色包裝設計原則原則及及內容內容如下：如下：(1)研制研制開發(fā)無毒、無污染、可回收利用、可再生或降解的開發(fā)無毒、無污染、可回收利用、可再生或降解的包裝原包裝原輔材料輔材料；(2)研究研究現有包裝材料有害成分的現有包裝材料有害成分的控制技術控制技術與與替代技術替代技術，以及自然，以及自然“貧乏材料貧乏材料”的的替代技術替代技術；(3)優(yōu)化優(yōu)化包裝結構，包裝結構，減少減少包裝材料消耗；包裝材料消耗；(4)加強加強包裝廢棄物的包裝廢棄物的回收處理回收處理。5.5.綠色產品的成本分析綠色產品的成本分析綠色產品的成本分析綠色產品的成本分析綠色產品生命周期成本綠色產品生命周期成本綠色產品生命周期成本綠色產品生命周期成本一般包括以下一般包括以下幾個方面幾個方面：(1)設計成本設計成本包括包括包括包括市場調研、可行性分析、產品設計、產品試驗、修正設計、市場調研、可行性分析、產品設計、產品試驗、修正設計、編寫設計文檔編寫設計文檔等費用支出等費用支出等費用支出等費用支出。(2)制造成本制造成本包括包括包括包括生產生本生產生本生產生本生產生本和和環(huán)境成本環(huán)境成本環(huán)境成本環(huán)境成本。生產成本生產成本生產成本生產成本包括：材料消耗、能源消耗、設備工時、勞動工時、在包括：材料消耗、能源消耗、設備工時、勞動工時、在制品的運送與存放、產品測試與檢驗等物料轉換制品的運送與存放、產品測試與檢驗等物料轉換生產費用支出生產費用支出。環(huán)境成本環(huán)境成本環(huán)境成本環(huán)境成本是產品生產制造過程中解決環(huán)境污染和生態(tài)破壞所需的是產品生產制造過程中解決環(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。生態(tài)稅成本。(4)使用成本使用成本包括包括包括包括運行成本運行成本、維修成本維修成本和和使用過程導致環(huán)境問題而需支付的使用過程導致環(huán)境問題而需支付的環(huán)保費用環(huán)保費用；運行成本運行成本運行成本運行成本是用戶為產品在使用期間所耗費的人、財、物而支付是用戶為產品在使用期間所耗費的人、財、物而支付的費用；的費用；維修成本維修成本維修成本維修成本是在使用期限內，為維護產品正常功能而進行維護、是在使用期限內，為維護產品正常功能而進行維護、修理或零件更換所需花費的費用。修理或零件更換所需花費的費用。(5)回收處理成本回收處理成本回收處理成本回收處理成本回收處理成本回收處理成本是是報廢產品報廢產品的收集、運輸、拆卸、再生、再造和的收集、運輸、拆卸、再生、再造和填埋等的費用支出。填埋等的費用支出。(3)營銷成本營銷成本包括包括包括包括產品包裝、運輸、儲存以及廣告促銷等費用。產品包裝、運輸、儲存以及廣告促銷等費用。6.6.綠色產品設計數據庫與知識庫綠色產品設計數據庫與知識庫綠色產品設計數據庫與知識庫綠色產品設計數據庫與知識庫綠色沒計數據綠色沒計數據綠色沒計數據綠色沒計數據是指在是指在綠色設計過程綠色設計過程中所使用的相產生的中所使用的相產生的數據數據。綠色設計知識綠色設計知識綠色設計知識綠色設計知識是指支持綠色設計決策所需的是指支持綠色設計決策所需的規(guī)則規(guī)則。綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計由于涉及由于涉及產品生命周期全過程產品生命周期全過程，因而，因而設計所需的數據設計所需的數據和和知識知識是是產品生命周期各階段產品生命周期各階段所得的所得的數據數據和和知識知識的有機融合與集成。的有機融合與集成。綠色設計數據庫綠色設計數據庫綠色設計數據庫綠色設計數據庫與與知識庫知識庫知識庫知識庫應應包括包括：產品生命周期中產品生命周期中與與環(huán)境、經濟、技術、對策等環(huán)境、經濟、技術、對策等有關的有關的一切數據一切數據一切數據一切數據與與知識知識知識知識。如：。如：材料成分，各種材料對環(huán)境的影響值，材料成分，各種材料對環(huán)境的影響值，材料自然降解周期，人工降解時間、費用，材料自然降解周期，人工降解時間、費用，制造、裝配、銷售、使用過程中所產生的制造、裝配、銷售、使用過程中所產生的附加物數量附加物數量及對環(huán)境的及對環(huán)境的影響值，影響值，環(huán)境評估準則所需的各種判斷標準，設計經驗等。環(huán)境評估準則所需的各種判斷標準，設計經驗等。針對針對具體產品系統(tǒng)具體產品系統(tǒng)的的綠色設計數據庫綠色設計數據庫在在綠色設計綠色設計主數據庫主數據庫和和應用應用模型數據庫模型數據庫以及以及企業(yè)數據庫企業(yè)數據庫的共同支持下工作。的共同支持下工作。通常通常主數據庫主數據庫主數據庫主數據庫中存放通用的中存放通用的綠色設計數據庫綠色設計數據庫，例如各類典型工藝，例如各類典型工藝的環(huán)境影響及其它各類共享數據，用于后臺數據支持；的環(huán)境影響及其它各類共享數據，用于后臺數據支持；產品系統(tǒng)數據庫產品系統(tǒng)數據庫產品系統(tǒng)數據庫產品系統(tǒng)數據庫存放具體存放具體產品系統(tǒng)的有關數據產品系統(tǒng)的有關數據，包括包括各類各類具體產具體產品系統(tǒng)信息品系統(tǒng)信息和從和從主數據庫主數據庫映射得到的映射得到的數據副本數據副本和和應用模型的分析評價應用模型的分析評價結果結果；應用模型數據庫應用模型數據庫應用模型數據庫應用模型數據庫存存放放各類應用模型信息各類應用模型信息數據，如拆卸回收設備信數據，如拆卸回收設備信息、工具信息、成本信息、環(huán)境影響信息以及模擬評價分析的結果息、工具信息、成本信息、環(huán)境影響信息以及模擬評價分析的結果等；等；企業(yè)數據庫企業(yè)數據庫企業(yè)數據庫企業(yè)數據庫存放企業(yè)存放企業(yè)各類生產各類生產、經營經營等等產品系統(tǒng)管理信息產品系統(tǒng)管理信息。8.3.2 綠色設計方法綠色設計方法 生命周期設計生命周期設計生命周期設計生命周期設計 模塊化設計模塊化設計模塊化設計模塊化設計 面向對象的設計面向對象的設計面向對象的設計面向對象的設計 集成化設計集成化設計集成化設計集成化設計長壽命設計長壽命設計長壽命設計長壽命設計與與綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計有關的理論和方法的研究，從有關的理論和方法的研究，從20世紀世紀90年代中期就成年代中期就成為產品設計領域的為產品設計領域的研究主題研究主題研究主題研究主題之一。之一。綠色設計方法綠色設計方法綠色設計方法綠色設計方法主要有：主要有：1.1.生命周期設計生命周期設計生命周期設計生命周期設計生命周期設計的生命周期設計的要求是要求是以以預防污染預防污染和和節(jié)約資源節(jié)約資源為核心。為核心。產品生命周期設計要素控制的產品生命周期設計要素控制的關鍵關鍵是將是將環(huán)境環(huán)境與與資源效益資源效益的分析方法的分析方法運用到產品的設計中，實現產品的功能性、環(huán)境性和成本性相協調，以運用到產品的設計中，實現產品的功能性、環(huán)境性和成本性相協調，以達到最佳的環(huán)境效益與經濟效益。達到最佳的環(huán)境效益與經濟效益。圖圖8-6產品生命周期設計要素的關鍵產品生命周期設計要素的關鍵美國美國AT&T公司公司運用生命周期設計方運用生命周期設計方法，總結了設計要素法，總結了設計要素控制的關鍵是同時滿控制的關鍵是同時滿足法規(guī)、性能、環(huán)境、足法規(guī)、性能、環(huán)境、文化和成本要求的設文化和成本要求的設計要素，并將這些要計要素，并將這些要素納入到產品設計中。素納入到產品設計中。如圖如圖8-6所示所示生生命命周周期期設設計計的的產產品品成成本本計計算算是是采采用用產產品品使使用用壽壽命命全全過過程程成成本本控控制制方方法法，它它不不僅僅包包括括制制造造成成本本、銷銷售售成成本本，而而且且還還考考慮慮了了產產品品在在使使用用和和用用后后廢廢棄棄的的環(huán)環(huán)境境責責任任費費用用，以以及及對對環(huán)環(huán)境境和和資資源源恢恢復復所所需需的的費費用用，因因而而更更能能真真實實的的反反映映產產品品在在設設計計、制制造造、銷銷售售/使使用用、用用后后處處理理/處置全生命周期內處置全生命周期內的的生態(tài)效率生態(tài)效率。2.模塊化設計模塊化設計模塊化設計模塊化設計模塊化設計模塊化設計就是在對一定范圍內的就是在對一定范圍內的不同功能不同功能或或相同功能不同性能相同功能不同性能、不同規(guī)格的產品不同規(guī)格的產品進行進行功能分析功能分析的基礎上，劃分并設計出的基礎上，劃分并設計出一系列功能模一系列功能模塊塊，通過，通過模塊的選擇模塊的選擇和和組合組合可以可以構成不同的產品構成不同的產品，以滿足市場的不同，以滿足市場的不同需求。需求。模塊化設計模塊化設計既可以既可以很好地解決很好地解決產品品種規(guī)格、設計制造周期和生產品品種規(guī)格、設計制造周期和生產成本之間的矛盾，產成本之間的矛盾，又可為又可為產品快速更新換代，提高產品質量，方便產品快速更新換代，提高產品質量，方便維修，有利于產品廢棄后的拆卸回收，增強產品的競爭力提供必要條維修，有利于產品廢棄后的拆卸回收，增強產品的競爭力提供必要條件。件。產品模塊化產品模塊化對對綠色設計綠色設計具有重要意義。主要表現在具有重要意義。主要表現在以下方面以下方面：1)模塊化設計模塊化設計模塊化設計模塊化設計能夠滿足能夠滿足綠色產品綠色產品的快速開發(fā)要求。的快速開發(fā)要求。2)模塊化設計模塊化設計模塊化設計模塊化設計可將產品中對環(huán)境或對人體有害的部分、使用壽命可將產品中對環(huán)境或對人體有害的部分、使用壽命相近的部分等相近的部分等集成在同一模塊中集成在同一模塊中，便于，便于拆卸回收拆卸回收和和維護更換維護更換等。等。同時，由于產品由同時，由于產品由相對獨立的模塊相對獨立的模塊組成，因此，便于維修。組成，因此，便于維修。3)模塊化設計模塊化設計模塊化設計模塊化設計可以簡化產品結構?？梢院喕a品結構。按按傳統(tǒng)的觀點傳統(tǒng)的觀點傳統(tǒng)的觀點傳統(tǒng)的觀點，產品產品由由部件部件組成，組成，部件部件由由組件組件構成，構成，組件組件由由零件零件構成，因而要生產構成，因而要生產一種產品一種產品，就得制造，就得制造大量的專用零件大量的專用零件。而按而按模塊化的觀點模塊化的觀點模塊化的觀點模塊化的觀點，產品產品由由模塊模塊構成，構成，模塊模塊即為即為構成產品的構成產品的單元單元，從而從而減少了減少了零部件數量零部件數量，簡化了簡化了產品結構產品結構。模塊化設計過程模塊化設計過程模塊化設計過程模塊化設計過程如如圖圖8-7所示。所示。圖圖8-7模塊化設計過程模塊化設計過程 3.面向對象的設計面向對象的設計面向對象的設計面向對象的設計面向對象的設計面向對象的設計（DesignforX,DFX）是針對）是針對產品生命周期內產品生命周期內同時同時存在多種需求的情況下存在多種需求的情況下實施產品設計實施產品設計的主要方法之一。的主要方法之一。其中其中X代表產品設計中除功能要求之外的其它需求，如可制造性、代表產品設計中除功能要求之外的其它需求，如可制造性、可裝配性、可維護性、可回收性等。可裝配性、可維護性、可回收性等。除了目前研究較深入的除了目前研究較深入的DFM(DesignforManufacturing)和和DFA(DesignforAssembly)之外，還有之外，還有DFD，DFR，DFC，DFQ，DFS，DFMC，DFE等。等。DFXDFX采用的基本方法采用的基本方法是是基于約束的設計方法基于約束的設計方法。產品設計產品設計最終最終必須滿足必須滿足來自產品生命周期的來自產品生命周期的各種需求各種需求，在形式上可，在形式上可以以表現為約束表現為約束。DFXDFX的實質的實質的實質的實質是以多個代表產品生命周期內是以多個代表產品生命周期內需求的約束條件需求的約束條件剪裁剪裁設計設計空間空間，在滿足約束的情況下，在滿足約束的情況下，優(yōu)化求解設計空間優(yōu)化求解設計空間的問題。的問題。4.集成化設計集成化設計綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計是是傳統(tǒng)設計內容傳統(tǒng)設計內容與與反映產品環(huán)境友好特性的綠色屬性反映產品環(huán)境友好特性的綠色屬性的的有機集成。有機集成。產品的綠色屬性產品的綠色屬性涉及涉及制造制造、使用使用和和報廢報廢等產品生命周期階段，因等產品生命周期階段，因此，在產品開發(fā)階段，采用模擬仿真方式，構建虛擬的制造、使用和此，在產品開發(fā)階段，采用模擬仿真方式，構建虛擬的制造、使用和報廢等數字化環(huán)境，對報廢等數字化環(huán)境，對產品綠色性產品綠色性實施評價，預測未來產品綠色特性，實施評價，預測未來產品綠色特性，修正影響綠色性的不合理設計，最終使所開發(fā)的產品達到修正影響綠色性的不合理設計，最終使所開發(fā)的產品達到預定的綠色預定的綠色目標目標，這一過程的基礎便是，這一過程的基礎便是產品模型產品模型產品模型產品模型。除綠色屬性外，產品設計還涉及其它特性的模擬，如產品的可裝除綠色屬性外，產品設計還涉及其它特性的模擬，如產品的可裝配性、可拆卸性、可制造性等，它們同樣需要配性、可拆卸性、可制造性等，它們同樣需要數字化的產品模型數字化的產品模型。因此，因此，結構統(tǒng)一結構統(tǒng)一、信息無冗余信息無冗余、面向生命周期全過程面向生命周期全過程的的產品集成產品集成產品集成產品集成模型模型模型模型是實現是實現綠色產品綠色產品開發(fā)開發(fā)的基礎。的基礎。圖圖8-8是這種是這種模型的體系結構模型的體系結構模型的體系結構模型的體系結構。圖圖8-8集成化綠色設計體系結構集成化綠色設計體系結構 產品模型產品模型產品模型產品模型是產品設計活動是產品設計活動操縱對象操縱對象，是，是有關產品數據和信息有關產品數據和信息集集合合，為，為綠色設計綠色設計的的核心核心。產品模型產品模型產品模型產品模型由由基礎模型基礎模型、涉及應用功能的、涉及應用功能的應用基礎模型應用基礎模型、針對具、針對具體應用所構建的體應用所構建的專業(yè)應用模型專業(yè)應用模型等構成。等構成。該結構體系該結構體系的的重要特點重要特點在于：基于統(tǒng)一產品模型，通過在于：基于統(tǒng)一產品模型，通過用戶界用戶界面面封裝封裝各開發(fā)工具各開發(fā)工具，實現面向生命周期的產品開發(fā)的，實現面向生命周期的產品開發(fā)的過程集成過程集成和和信信息共享息共享。5.長壽命設計長壽命設計組成產品的組成產品的零部件零部件零部件零部件在工作一段時間后會由于某種原因而失效，從在工作一段時間后會由于某種原因而失效，從而影響而影響產品整體功能的實現產品整體功能的實現和和產品的使用壽命產品的使用壽命。通常影響通常影響零件壽命零件壽命的的主要因素主要因素包括：斷裂失效、過量變形失效、包括：斷裂失效、過量變形失效、表面損傷失效、零件老化、功能指標衰減及加工缺陷等。表面損傷失效、零件老化、功能指標衰減及加工缺陷等。長壽命設計長壽命設計長壽命設計長壽命設計是指在對是指在對產品功能產品功能進行分析的基礎上，采用各種先進進行分析的基礎上，采用各種先進的設計理論和工具，使的設計理論和工具，使設計出的產品設計出的產品能滿足能滿足當前和將來相當長一段時當前和將來相當長一段時間內的市場需求。間內的市場需求。由此可見，由此可見，長壽命設計長壽命設計長壽命設計長壽命設計并非單純的延長產品的壽命。因為簡單地并非單純的延長產品的壽命。因為簡單地延長產品的壽命并不一定能確保在產品使用過程中均能經濟地滿足用延長產品的壽命并不一定能確保在產品使用過程中均能經濟地滿足用戶要求。戶要求。所以，所以，一長壽命設計一長壽命設計是個綜合性的問題，產品是個綜合性的問題，產品不僅應具有不僅應具有很長的很長的壽命，而且在其服役期間壽命，而且在其服役期間能動態(tài)地滿足能動態(tài)地滿足用戶和社會的要求。用戶和社會的要求。實現實現產品長壽命設計產品長壽命設計產品長壽命設計產品長壽命設計應遵循的應遵循的原則原則包括：包括：(1)產品的性能保持性原則；產品的性能保持性原則；(2)產品的易維修原則；產品的易維修原則；(3)產品的可重構原則；產品的可重構原則；(4)產品的開發(fā)性原則；產品的開發(fā)性原則；(5)產品的經濟性原則。產品的經濟性原則。8.3.3 綠色設計的材料選擇綠色設計的材料選擇 綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計中的中的材料選擇材料選擇對最終對最終綠色產品綠色產品的的“綠色程度綠色程度綠色程度綠色程度”具有重具有重要意義。要意義。產品設計時，產品設計時，影響材料選擇的因素影響材料選擇的因素影響材料選擇的因素影響材料選擇的因素很多，通常很多，通常傳統(tǒng)設計傳統(tǒng)設計考慮的考慮的主要因素主要因素有以下有以下幾個方面幾個方面：(1)材料的物理材料的物理-力學性能力學性能。(2)產品的基本性能產品的基本性能。它主要包括它主要包括它主要包括它主要包括：功能；功能；外觀和結構；外觀和結構；安全性；安全性；耐腐蝕性；耐腐蝕性；經濟性等。經濟性等。(3)產品使用的工作環(huán)境產品使用的工作環(huán)境。任何產品總是在一定的工作環(huán)境中運行和使用，它必然要受到環(huán)任何產品總是在一定的工作環(huán)境中運行和使用，它必然要受到環(huán)境的影響，這些影響境的影響，這些影響主要包括主要包括主要包括主要包括：沖擊與振動；沖擊與振動；溫度與濕度；溫度與濕度；氣候；氣候；)噪聲等。噪聲等。因此，因此，綠色材料的選擇綠色材料的選擇綠色材料的選擇綠色材料的選擇應主要遵循應主要遵循以下原則以下原則：(1)優(yōu)先選用優(yōu)先選用可再生材料可再生材料，盡量選用，盡量選用回收材料回收材料，提高資源回收率，提高資源回收率，實現可持續(xù)發(fā)展；實現可持續(xù)發(fā)展；(2)盡量選用盡量選用低能耗低能耗，少污染的材料少污染的材料；(3)盡量選擇盡量選擇環(huán)境兼容性好的材料環(huán)境兼容性好的材料，即在使用過程中，對環(huán)境無，即在使用過程中，對環(huán)境無副作用，對人和動物沒有傷害，與環(huán)境有良好的協調性；副作用，對人和動物沒有傷害，與環(huán)境有良好的協調性；(4)所選材料所選材料應是應是易加工易加工且且加工過程中無污染或污染最小加工過程中無污染或污染最??；(5)盡量選用盡量選用能自然分解并為自然界吸收的材料能自然分解并為自然界吸收的材料。8.3.4綠色設計的關鍵技術綠色設計的關鍵技術 綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計從研究視角上說，關注的是從研究視角上說，關注的是產品全生命周期環(huán)境影響產品全生命周期環(huán)境影響和和資源利用問題資源利用問題。如何有效地對產品全生命周期中的環(huán)境和資源問題進行綜合分如何有效地對產品全生命周期中的環(huán)境和資源問題進行綜合分析、評價，進而指導設計，得到技術、經濟和環(huán)境性能綜合最優(yōu)的析、評價，進而指導設計，得到技術、經濟和環(huán)境性能綜合最優(yōu)的產品是產品是綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計所面臨的挑戰(zhàn)和需要解決的關鍵問題。所面臨的挑戰(zhàn)和需要解決的關鍵問題。綠色設計的關鍵技術綠色設計的關鍵技術綠色設計的關鍵技術綠色設計的關鍵技術主要集中在以下主要集中在以下幾個方面幾個方面：面向產品全生命周期的綠色設計基礎理論和方法的研究；面向產品全生命周期的綠色設計基礎理論和方法的研究；綠色設計產品模型的建立；綠色設計產品模型的建立；綠色設計綜合評價系統(tǒng)的建立；綠色設計綜合評價系統(tǒng)的建立；輔助決策支持工具。輔助決策支持工具。8.3.5 綠色設計評價綠色設計評價1.綠色設計指標綠色設計指標綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計的最終結果的最終結果是否滿足預期的要求和目標是否滿足預期的要求和目標，是否還有改進的，是否還有改進的潛力，如何改進等問題是潛力，如何改進等問題是綠色設計過程綠色設計過程中中所關心的問題。所關心的問題。綠色設計綠色設計綠色設計綠色設計的最終結果是的最終結果是綠色產品綠色產品，綠色設計評價綠色設計評價綠色設計評價綠色設計評價也即對也即對綠色產品綠色產品的的評價。評價。傳統(tǒng)產品傳統(tǒng)產品的的設計評價設計評價主要考慮主要考慮三個方面三個方面：質量質量質量質量(Q)、成本成本成本成本(C)和和時間時間時間時間(T)。相對于相對于傳統(tǒng)設計評價傳統(tǒng)設計評價而言，而言，綠色設計評價綠色設計評價綠色設計評價綠色設計評價還必須滿足還必須滿足環(huán)境屬性要求環(huán)境屬性要求，其評價一般應從其評價一般應從技術技術技術技術、經濟經濟經濟經濟和和生態(tài)環(huán)境生態(tài)環(huán)境生態(tài)環(huán)境生態(tài)環(huán)境等方面進行。等方面進行。評價指標評價指標評價指標評價指標通常包括通常包括四個方面四個方面：環(huán)境屬性指標環(huán)境屬性指標；資源屬性指標資源屬性指標；能源屬性指標；能源屬性指標；安全屬性安全屬性指標等。指標等。資源消耗量資源消耗量資源消耗量資源