绿色设计-概念-特点-生命周期-工业设计

1 绿色设计是绿色消费浪潮的产物¡ 工业生产的发展为世界经济发展和提高人民生活质量做出了巨大贡献，但也带来了相当大的负面影响，工业化国家已开始尝到近10年工业高速发展所结的苦果地球生态环境以前所未有的速度在急剧恶化。¡ 据统计，全世界制造业每年大约产生55亿吨无害废物和7亿吨有害废物。¡ 如今，种类繁多的日用消费品己进入千家万户，新产品源源不断地推出，产品生命周期日趋缩短，造成废弃的废旧工业产品数量猛增。¡ 在欧洲，每年约有80万吨旧的电视机、计算机设备、收音机、测量仪器和300万吨废旧汽车丢进垃圾场。¡ 在美国，由家庭和工业企业产生的城市固体废物(MSW)已达到每人每天近2kg。如果依此来推算，一个1000万左右人口的大城市，一天产生的固体废弃物就是2万吨，一年就是730万吨，这是一个庞大而可怕的数字!¡ 正是由于工业废弃物数量的不断增加，近10年来，美国各州垃圾填埋场屡屡告急，十有七八已无法再继续使用下去。¡ 进入上世纪90年代以来，各国的环保战略开始经历一场新的转折，全球性的产业结构调整呈现出新的绿色战略趋势。¡ 这就是向资源利用合理化、废弃物产生少量化、对环境无污染或少污染的方向发展。随之在全球掀起了一股“绿色浪潮”。绿色产品认证¡ 近年来，除了人们早巳熟知的各种生产厂家商标、产品注册商标外，又增加了新的标志绿色标志。¡ 绿色标志，又称“环境标志”、“生态标志”、“蓝色天使”等，它是一种产品的证明性商标，受法律保护，是经过严格检查、检测、综合计定，并经国家专门委员会批准使用的标志。它是印刷或张贴在产品或其包装上的图形，表明该产品不但质量合格，而且在生产、使用、消费和处置等过程中也符合特定的环境保护要求。二、绿色设计¡ 绿色设计是获得绿色产品的基础，并已成为当前设计领域的研究热点之一。¡ 研究表明：设计阶段决定了产品制造成本的7080，而设计本身的成本仅占产品总成本的10，如果考虑环境因素，这个比例还会增大。¡ 因为产品设计所造成的生态破坏程度远远大于由设计过程本身所造成的对生态影响的程度。¡ 因此，只有从设计阶段将产品“绿色程度”作为设计目标，才能取得理想的设计结果。 ¡ 目前，工业发达国家在产品设计时努力追求小型化(少用料)、多功能(一物多用，少占地)、可回收利用(减少废弃物数量和污染)。¡ 生产技术追求节能、省料、无废少废，闭路循环等，都是努力实现绿色设计的有效手段。¡ 本章重点介绍绿色设计的概念及其特点、绿色设计方法等。 1. 绿色设计及其特点11 传统产品设计¡ 要理解绿色设计，首先来分析一下传统产品设计过程。传统产品设计时，通常主要考虑的是产品的基本属性，如功能、质量、寿命、成本等，而很少考虑环境属性。¡ 其设计过程如图所示。按传统设计生产制造出来的产品，在其使用寿命结束后，回收利用率低，资源、能源浪费严重，特别是其中的有毒、有害物质，会严重污染生态环境。传统产品设计过程¡ 传统产品设计是从“摇篮到坟墓”的过程。一旦设计及制造活动完成，产品设计人员和工艺人员就不再关心产品生命周期结束后所出现的问题。¡ 传统设计过程的不足主要表现在以下几个方面：1) 产品开发的各个环节顺序(串行)进行，反复次数多，开发周期长，开发费用高。2) 产品开发过程很少考虑产品的环境属性，结构复杂，拆卸回收难度大，造成大量的资源、能源浪费，并且污染环境。3) 产品设计人员的环境意识不强，对绿色产品和绿色设计的认识不很明确。4) 传统设计的产品难于适应市场竞争和持续发展的需要。12 绿色设计的概念1）绿色设计的基本概念¡ 绿色设计(Green Design)，¡ 也称为：¡ 生态设计(Ecological Design)、¡ 环境设计(Design for Environment)、¡ 小命周期设计(Life Cycle Design)、¡ 环境意识设计(Environmental Conscious Design)等。 虽然叫法不同，其内涵大体一致，基本思想是：在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。¡ 绿色设计不同于传统设计，绿色设计包含产品从概念形成到生产制造、使用乃至废弃后的回收、重用及处理处置的各个阶段，即涉及产品整个寿命周期，是从“摇蓝到再现”的过程。¡ 也即，要从根本上防止污染，节约资源和能源，不能等产品产生了不良的环境后果之后再采取防治措施（现行的末端处理：EndtoPipe 即是如此），要预先设法防止产品及其工艺对环境产生的负作用。 概括起来，可以定义为：¡ 绿色设计是这样一种设计，即在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性(自然资源的利用、环境影响及可拆卸性、可回收性、可重复利用性等)，并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，并行地考虑并保证产品应有的基本功能、使用寿命、经济性和质量等。¡ 绿色设计和传统设计在设计依据、设计人员、设计工艺和技术、设计目的等方面都存在着很大的不同，下表为绿色设 计与传统设计的比较。绿色设计与传统设计的比较比较因素 传 统 设 计 绿 色 设 计设计依据 依据用户对产品提出的功能、性能、质量及成本要求来设计 依据环境效益和生态环境指标与产品功能、性能、质量及成本要求来设计 设计人员 设汁人员很少或没有考虑到有效的资源再生利用及对生态环境的影响 要求设计人员在产品构思及设计阶段，必须考虑降低能耗、资源重复利用和保扩生态环境 设计技术 或：工艺 在制造和使用过程中很少考虑产品回收，仅考虑有限的贵重金属材料回收 在产品制造和使刚过程中可拆卸、易回收，不产生毒副作用及保证产生最少的废弃物 设计月的 以需求为主要设计目的 为需求和环境而设计，满足可持续发展的要求 产 品 普通产品 绿色产品或绿色标志产品 从绿色设计与传统设计的比较可以看出：¡ 绿色设计要求在设计产品时必须按环境保护指标选用合理的原材料、结构和工艺；¡ 在制造和使用过程中降低能耗，不产生毒副作用及有利于拆卸和回收。¡ 回收的材料可用于再生产，对无回收价值的产品进行无害化处理以致不污染大气、水质等，并保证产生最少的废弃物。2）绿色设计的特点绿色设计的主要特点包括以下几方面： (1)绿色设计可以减缓地球上矿物资源财富的消耗。由于绿色设计使构成产品的零部件材料可以得到充分有效地利用，在产品的整个生命周期中能耗最小，因而减少了对材料资源及能源的需求，保护了地球的矿物资源，使其可以合理持续地利用。(2) 减少了大量垃圾处理造成的棘手问题 工业化国家每年要生产大量的垃圾，垃圾处理则成为颇为棘手的问题。¡ 通常采用的填埋法不仅占用了大量土地，还会造成二次污染。据美国全国科学院说，从地下挖掘出来的东西有94在几个月之内就被扔进了垃圾堆。而发展中国家要处理大量的垃圾，不仅技术上而且经济上都有一定的难度。¡ 绿色设计将废弃物的产生消灭在萌芽状态，可使其数量降低到最低限度，大大缓解了垃圾处理的矛盾。(3) 环境在绿色设计中具有重要的地位，有利于保护环境。维护生态系统的平衡和实现可持续发展是绿色设计的核心。(4) 绿色设计可从源头上减少废弃物的产生。 (5) 绿色设计是并行闭环设计 传统并行设计的生命周期是指从设计、制造直至废弃的所有阶段，而没有考虑产品废弃后的各个环节，因而是一个开环过程。¡ 而绿色设计的生命周期除传统生命周期各阶段外，还包括产品废弃后的拆卸回收、处理处置，实现了产品生命周期阶段的闭路循环。3）绿色设计过程¡ 绿色设计面向产品的整个寿命周期，即在概念设计及粗略设计阶段，就充分考虑到产品在制造、销售、使用及报废后对环境的各种影响，与产品有关的所有技术人员都应密切合作。 ¡ 图为面向生命周期的绿色设计过程。¡ 在该设计过程中，其对象除了产品本身以外，还有产品的生产过程、后勤支持系统、生产人员等，它们也都有各自的生命周期，且在各自的周期内也必须对环境影响负责。 面向生命周期的绿色设计过程¡ 绿色设计过程可概括为“133”原则，即一定的设计程序、三个设计目标和三个主要阶段。¡ 一定的设计程序是指绿色设计必须遵循一定的系统化设计程序。其中包括：环境规章评价，环境污染鉴别，环境问题的提出，减少污染，满足用户要求的替代方案，替代方案的技术与商业评估等。绿色设计人员在设计过程中应该考虑这样的问题：¡ 制造过程中可能产生的废弃物是什么?¡ 有毒成分的可能替代物是什么?¡ 报废产品如何管理?¡ 设计对产品的回收性有什么影响?¡ 零件材料对环境有何影响?¡ 用户怎样使用产品?等。绿色设计所关心的目标有三个：¡ 一是提高产品的资源能源利用率；¡ 二是降低产品生命周期成本；¡ 三是产品无环境污染或环境污染最小化。¡ 也即，通过增大产品中可重用零部件及材料的比例来协调产品设计，避免废弃物的产生，使零件或材料在产品达到寿命周期时，以最高的附加值回收并重复利用，降低产品的生命周期成本。绿色设计通常有三个主要阶段： 跟踪材料流，确定材料输入与输出之间的平衡； 对特殊产品或产品种类分配环境费用，并在确定产品价值时考虑此项费用； 对设计过程进行系统性研究，而不是将注意力集中在产品本身。¡ 从产品的整体质量考虑，设计人员应不只根据物理目标设计产品，而应同时考虑产品为用户提供的服务或对环境、人身造成的损害。¡ 图为绿色设计的实施步骤，主要包括搜集绿色设计信息，建立绿色设计小组，进行绿色产品方案设计及绿色设计决策。 绿色设计的实施步骤(1) 搜集绿色设计信息 绿色设计信息是关于绿色产品的科技水平、材料、法规、市场需求及其竞争力方面的信息，只有通过搜集绿色信息，企业才能掌握绿色商机。¡ 搜集绿色信息要兼顾内部及外在因素的评价与分析。¡ 内部因素包括绿色市场趋势、减废技术、环保政策、环保法规、绿色制造的成本等。¡ 外在因素则包括驱动环境的绿色消费者、绿色供应商、竞争对象、政府、技术发展等。¡ 这些信息的搜集与分析，是为了拟定以环保为导目的的企业设计策略与发展方向。(2) 建立绿色设计小组 绿色设计的主要任务就是在通过成立绿色工作小组(Green Team Work GTW)或类似机构、组织，来观察企业目前的绿色设计表现，决定未来企业的绿色设计需求，评价现有绿色设计与未来设计需求的目标差距，推动绿色设计，改善及掌握最新的绿色设计信息。¡ 绿色设计小组可根据企业的规模成立专门的部门或工作小组，负责推动绿色设计业务的开展。(3) 绿色产品方案设计 根据搜集的绿色信息提出各种具体可行的绿色概念方案。概念方案可以是一个或多个。¡ 对概念方案的评估是在设计、制造、包装、运输、消费、废弃、处理等综合流程中，以废弃物的减量化、最小化、资源化作为设计的目标，并根据方案的技术可行性与市场配合性做整合性的评估，最后确定出具体可行的最终设计方案。 (4)绿色设计决策 企业把环境保护纳入其决策要素之中，在产品设计过程中，对最终可行的设计方案，进行产品生命周期分析。¡ 该产品所有与环境有关的生活条件、废弃物、土壤污染、水质污染、空气污染、噪声、能源消耗、资源消耗以及生态影响等均纳入评估过程，经过综合评