花卉運(yùn)輸架生態(tài)設(shè)計(jì)分解

1、產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)方案書(shū)產(chǎn)品名：組裝式生態(tài)花卉運(yùn)輸架設(shè)計(jì)者：李好文日期：2013 年12月20日.背景：國(guó)內(nèi)外花卉市場(chǎng)前景第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后的 7080年代，經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，不久花卉產(chǎn)業(yè)開(kāi)始進(jìn)入人們的生活， 隨后世界經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)，隨著城鎮(zhèn)化和城市園林景觀建設(shè)的迅速發(fā)展，生活水平大幅提高的人們已不僅僅滿足于物質(zhì)生活上的富足，花卉產(chǎn)業(yè)開(kāi)始異軍突起， 盆栽花卉開(kāi)始越來(lái)越多的用于城市景觀建設(shè)和居室裝飾；90年代末20世紀(jì)初，花卉產(chǎn)業(yè)以其獨(dú)特的魅力，始終保持著旺盛的發(fā)展勢(shì)頭，產(chǎn)銷以每年10%A上的速度增長(zhǎng)，成為世界上最具活力的產(chǎn)業(yè)之一，花卉產(chǎn) 品成為國(guó)際貿(mào)易的大宗商品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“花卉王國(guó)”荷蘭的花卉出口額1970

2、1995年15年間增長(zhǎng)達(dá)14倍之多，平均年增長(zhǎng)率56.65%。我國(guó)土地遼闊，地形起伏，氣候各異，有豐富的花卉種植資源，并有“園林之母”的美稱。 我國(guó)花卉生產(chǎn)歷史悠久，栽培經(jīng)3豐富，但產(chǎn)業(yè)化起步較晚，科技含量低，高速的城市化進(jìn)程 和人民日益增長(zhǎng)的精神文化需求促使花卉迅速發(fā)展，目前已初具規(guī)模，統(tǒng)計(jì)表明，2005年我國(guó)花卉生產(chǎn)面積 81萬(wàn)公頃，花卉銷售總額達(dá) 503億元。如此大量的需求與銷售， 運(yùn)輸環(huán)節(jié)就顯得格外關(guān)鍵，它就像產(chǎn)業(yè)鏈的鏈條， 串聯(lián)起生產(chǎn)加工、儲(chǔ)存、裝卸、配送和銷售，承擔(dān)著重要的信息交流功能。隨著物流量需求的增加和生態(tài)環(huán)保概念的提出， 運(yùn)輸過(guò)程中的生態(tài)設(shè)計(jì)成為熱門(mén)， 如何最有效的利用貨車

3、車廂空間， 盡 可能增加一次性運(yùn)輸量， 如何保證花卉運(yùn)輸過(guò)程中的穩(wěn)定性， 使用材料成本高低， 是否環(huán)境 友好，以及裝卸方便等等問(wèn)題都在考慮范圍內(nèi)。接下來(lái)將僅就運(yùn)輸中使用的花盆擺放運(yùn)輸架做生態(tài)設(shè)計(jì)。.目前使用的花卉運(yùn)輸架如上左圖所示，現(xiàn)行較多的花卉運(yùn)輸架， 主要結(jié)構(gòu)包括外金屬構(gòu)架和類塑料合成材料小箱，基本為23層一架，每箱整齊排放（俯視圖如下頁(yè)左上圖），已經(jīng)考慮了層疊和密集擺放，但對(duì)于是否最有效利用空間還需根據(jù)具體計(jì)算判斷（之后的具體案例設(shè)計(jì)將計(jì)算比較）金屬材料是否耐氧化或腐蝕以及回收利用價(jià)值、合成材料可回收降解程度和使用過(guò)程中是否有其他污染（如醛類等有害氣體釋放），這些都與具體設(shè)計(jì)和材料使用相

4、關(guān)。運(yùn)輸車如上右圖，主體部分為金屬網(wǎng)格圍欄，箱體內(nèi)分層，該運(yùn)輸方式可能直接擺放花盆，無(wú)需外加運(yùn)輸架，該法存在的問(wèn)題包括：已設(shè)置層狀車廂，靠里的花盆如何放進(jìn)去和取出來(lái)（人無(wú)法進(jìn)入車廂）、車廂內(nèi)層隔結(jié)構(gòu)是否防滑（運(yùn)輸過(guò)程中加速或剎車時(shí)可能到有花盆移動(dòng)）、該車就只能專做花卉運(yùn)輸，且只能運(yùn)輸設(shè)定空間大?。ǜ叨?、直徑）的盆栽花卉，大大制約了其運(yùn)輸功能（空間結(jié)構(gòu)決定）。.具體案例分析設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)車廂：長(zhǎng)*寬*高=10m*2m*4m花卉及花盆：直徑 D=30cm,高度h=50cm設(shè)計(jì)步驟項(xiàng)目組織包括項(xiàng)目啟動(dòng)（獲得管理層支持和保證、組建項(xiàng)目組，確定小組成員和分工）和實(shí)施計(jì)劃、經(jīng)費(fèi)成本預(yù)算。 該步驟在大型正式設(shè)

5、計(jì)項(xiàng)目中是首要的，但此處沒(méi)有足夠條件，實(shí)踐性不夠，僅停留在紙面理論設(shè)計(jì)，不作詳述。選定設(shè)計(jì)產(chǎn)品花卉運(yùn)輸架，尺寸和運(yùn)輸車車廂尺寸參見(jiàn)3.1。生態(tài)設(shè)計(jì)策略（1）目前產(chǎn)品環(huán)境形象分析：由于沒(méi)有確定具體花卉運(yùn)輸架使用類型和型號(hào)，難以獲得確切原材料物質(zhì)循環(huán)、能源使用和有毒物質(zhì)排放數(shù)據(jù)，無(wú)法進(jìn)行MET巨陣分析法或者生命周期評(píng)價(jià)，可以大致用生態(tài)設(shè)計(jì)核查表做粗略評(píng)價(jià)，利用下表所列的5套問(wèn)題完成需求分析。需求分析產(chǎn)品如何滿足社會(huì)需求，產(chǎn)品主要功能和附帶功能是什么？產(chǎn)品確實(shí)高效和有效地滿足這些功能嗎？產(chǎn)品目前滿足用戶什么需要？產(chǎn)品功能的擴(kuò)展活該僅能滿足用戶需要嗎？生態(tài)設(shè)計(jì)策略：砌概念開(kāi)發(fā)低物質(zhì)化產(chǎn)品共享功能集成產(chǎn)

6、品或部件功能優(yōu)化這將需要整個(gè)時(shí)段的改變嗎？針對(duì)該產(chǎn)品填寫(xiě)各生命周期階段設(shè)計(jì)核查表:生命周期階段1:材料和零部件生產(chǎn)和供應(yīng)可能產(chǎn)生的問(wèn)題？生態(tài)設(shè)計(jì)策略：使用多少和什么種類的塑料？清潔材料（少或無(wú)污染、毒性）使用多少和什么種類的添加劑？可再生材料使用多少和什么種類的金屬？可回收循環(huán)使用材料或已循環(huán)材料使用多少和什么種類的表向處埋物質(zhì)？結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少用量這些材料和零部件運(yùn)輸耗能多少？提高空間利用率以提高材料使用效率生命周期階段2:工廠生產(chǎn)可能產(chǎn)生的問(wèn)題？使用多少和什么種類生產(chǎn)上2?需要多少和什么種類的輔料？能源消耗多少？產(chǎn)生多少?gòu)U棄物？產(chǎn)品合格率多高？生態(tài)設(shè)計(jì)策略：生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)化減少上2環(huán)節(jié)數(shù)清潔、高效

7、能源，減少能耗和廢棄物排放減物質(zhì)化，盡量減少物質(zhì)消耗高科技水平等效工藝替換生命周期階段3:分銷該階段主要涉及到產(chǎn)品運(yùn)輸包裝過(guò)程，由于產(chǎn)品本身用于運(yùn)輸作用，出廠即可直接裝車投入使用，其對(duì)整個(gè)生命周期產(chǎn)生的影響很小，基本可以忽略，不作詳細(xì)分析。生命周期階段4:使用使用和維修中可能產(chǎn)生的問(wèn)題？技術(shù)壽命是多少？需要多少養(yǎng)護(hù)和維修？能否被外行拆卸？零部件可拆卸和更換程度？美學(xué)壽命是多少？生態(tài)設(shè)計(jì)策略：降低使用過(guò)程的影響：該產(chǎn)品使用方式產(chǎn)生的環(huán)境影響很小壽命優(yōu)化：可靠性和耐用性易于養(yǎng)護(hù)和維修盡量方便的拆卸和更換設(shè)計(jì)生命周期階段5:回收處置可能產(chǎn)生的問(wèn)題？生態(tài)設(shè)計(jì)策略：產(chǎn)品目前如何處理？產(chǎn)品冉用零部件和材料

8、是否、哪些可被再用？零部件可快速、無(wú)損拆卸嗎？材料是否、哪些可回收利用？焚燒等處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生其他問(wèn)題嗎？回收再制造/翻新物質(zhì)循環(huán)利用固廢安全處理（2）內(nèi)部、外部生態(tài)設(shè)計(jì)動(dòng)因內(nèi)部動(dòng)因：管理者責(zé)任心和對(duì)產(chǎn)品高質(zhì)量需求；改進(jìn)產(chǎn)品以求高效益和改善公司形象、 地位；減少生產(chǎn)運(yùn)行成本；改善工作環(huán)境、提高員工生產(chǎn)積極性。外部動(dòng)因：消費(fèi)者和市場(chǎng)需求；社會(huì)責(zé)任感，改善人類生存環(huán)境；同類產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力; 政府或相關(guān)部門(mén)要求，法律法規(guī)約束；生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)。（3）改進(jìn)方案、產(chǎn)生構(gòu)想及方案可行性分析（具體見(jiàn)詳細(xì)設(shè)計(jì)3.2.4 ）詳細(xì)設(shè)計(jì)方案兩大主要設(shè)計(jì)目的：提高空間使用率、減少環(huán)境影響（環(huán)境友好）主要改進(jìn)（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面）

9、將花卉運(yùn)輸架設(shè)計(jì)為 2m*2m單元架，在車廂單層擺放方式如下：（一）單層擺放方式現(xiàn)行一般擺放方式如下左圖，現(xiàn)將其設(shè)計(jì)改成右下圖擺放方式?？梢钥吹阶髨D可擺放花卉數(shù)目為36盆，而右圖為41盆。對(duì)右圖進(jìn)行可行性計(jì)算分析:假設(shè)以車廂兩頭充分利用，即圖中上下端最大利用，則每一列花盆圓心之間距離為(2-0.15*2 ) /4=0.425m根據(jù)圓相切相關(guān)性質(zhì)計(jì)算每行花盆圓心之間最小距離為2*( (2*0.15 ) 2- (0.425/2 ) 2) 1/2=0.423m0.425m,說(shuō)明橫向能擺下這么多花盆，即設(shè)計(jì)可行，分到兩邊空隙還有(2-0.423*4-0.15*2) /2=0.004m(二)層間擺放方式

10、該設(shè)計(jì)建立在花盆是圓臺(tái)形的假設(shè)上，現(xiàn)假設(shè)花盆豎切面為上底30cm,下底20cm,高20cm梯形，花卉形狀抽象為菱形(頂角 80(I)的一部分(以大部分花卉形狀抽象)，其花盆以上高度為30cm,它與花盆抽象切面圖如左圖，將放花盆的托板設(shè)計(jì)成許多圓形鏤空位置，將花盆嵌入，圓形直徑D取25cm,這樣將花盆嵌入時(shí)，可將花卉(含花盆)高度減小，具體計(jì)算如 下：如右圖易知兩個(gè)陰影直角三角形相似，AB= (30-25 ) /2=2.5 , CD= (25-20 ) /2=2.5AB=CD則兩個(gè)三角形全等，BE=CE=1/2*20=10cm,也就是說(shuō)單層花盆高度減少了10cm,車廂高4m,不嵌入時(shí)可放4/0.

11、5=8層，嵌入時(shí)可放4/0.4=10層，增加了兩層，大大增加了可運(yùn)輸花卉數(shù)量，具體嵌入排放如下，左右兩種擺 放交替層疊。41*8=328盆花卉，而嵌入式一摞可擺放就單元架層疊來(lái)看，非嵌入式一摞可擺放(40+41) * (10/2 ) =405盆，大大增加了運(yùn)輸量。可行性計(jì)算分析:考慮兩層三個(gè)花盆位置，如左圖，取花盆圓心之間距離為0.42m ( 0.425/0.423m )，上面花盆嵌下來(lái) 10cm,花盆底角與花盆軸線距離為而根據(jù)菱形頂角計(jì)算花卉外沿與花盆軸線距離為42/2-20/2=11cm10*tan （80 ”2） =8.39cm11cm,說(shuō)明如此嵌入式層疊排放花盆底部不會(huì)與下一層花卉頂部

12、發(fā)生空間沖突，有可行性。3.2.4.2產(chǎn)品成形設(shè)計(jì)針對(duì)花盆形狀分兩種情況： 圓柱狀和圓臺(tái)狀，其中圓柱狀花盆則不能采用上述層疊鑲嵌擺放方式。（一）圓臺(tái)狀1）主要構(gòu)造托板規(guī)格：2m*2m正方形；俯視圖如下（兩種間隔層疊，原理如上擺放方式二）陰影部分為實(shí)心板材，圓部分鏤空,四個(gè)角上黑色部分為使用時(shí)安裝支柱所用,一個(gè)空槽（如下左圖，虛線部分為空槽）直徑D=25cm,橫豎相鄰各圓圓心之間距離l=42.5cm ,將其放大為左下圖，計(jì)算其規(guī)格：最大可能地利用空余板材，由圖中幾何關(guān)系可知：AO 2=（1+21/2） r=OQ-AO=21/2*15-25/2 ,解得 r=3.6cm , S=tt r 2=40.

13、9若設(shè)計(jì)成矩形，其最大面積計(jì)算：AO=21/2*a=21/2*15-25/2 , a=6.16cm, S=a2=3840.9考慮受力面積大小，設(shè)計(jì)成圓形更合理。支柱圓形部分為半鏤空，在托板朝上、下面掏出,用于與支柱嵌合，并在空槽側(cè)面打孔，兩個(gè)孔在 同一直線上（如下右圖，虛線為直線位置），用于支柱固定 栓穿過(guò)。另外托板平行兩條邊的兩端有伸出螺母（配螺帽），用于固定條組裝（右圖所示位置）支柱（含三段式固定栓）圓柱狀實(shí)心支柱，規(guī)格：D=7.2cm,取不同高度，有30、40、50、80、100cm等，此處采用40cm,每個(gè)支柱兩端一定位置穿一條過(guò)圓面圓心的細(xì)孔道，與固定栓粗細(xì)規(guī)格一致（恰好穿過(guò)），如圖

14、固定栓為金屬細(xì)桿，分三截，連接處為可轉(zhuǎn)動(dòng)活栓，如下圖固定條扁平條狀板，固定條兩端有螺孔，用于套合托板上的固定螺母，穩(wěn)定花架結(jié)構(gòu)，整個(gè)固定條兩端厚度比中間大，中間較薄部分方便交叉重疊（俯視圖和側(cè)視圖如下），固定條有不同長(zhǎng)度，用于固定不同累疊層數(shù)和不同規(guī)格托板尺寸選擇。針對(duì)該具體案例，對(duì)角線長(zhǎng)：（22+42） 1/2=4.47m = 4.5m,故選用 4.5m 長(zhǎng)的固定條。2）材料以石膏、硅鈣質(zhì)材料、水泥等作為膠凝材料，輔之以纖維而形成的建筑輕質(zhì)板材，多用于居室墻體設(shè)計(jì)，具有節(jié)能、環(huán)保、輕質(zhì)、安全、多功能等多項(xiàng)特點(diǎn)，我國(guó)的建筑輕質(zhì)板材產(chǎn)業(yè)起步于上個(gè)世紀(jì)的 80年代，近幾年來(lái)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，年

15、產(chǎn)量的增長(zhǎng)率30%以上。目前應(yīng)用最廣的是硅鈣板。托板、支柱和固定條均可采用這種材料。應(yīng)用于該產(chǎn)品主要有以下優(yōu)點(diǎn)：防火防水、抗震耐磨、耐腐蝕，安全性能高，使用壽命 長(zhǎng)；易清洗和養(yǎng)護(hù)維修；質(zhì)量小，有利于減輕運(yùn)輸負(fù)載， 相同載重量車運(yùn)輸貨物利用率更高;中間又沒(méi)強(qiáng)度高，承重能力強(qiáng)，尤其對(duì)于托板部分，四個(gè)角上的支柱橫截面受力面積不大,有其他支撐，這就對(duì)材料強(qiáng)度要求較高，硅鈣板材正好能滿足這一點(diǎn)；可加工性好，對(duì)造型設(shè)計(jì)和改造提供方便；原料來(lái)源廣泛（硅、鈣礦儲(chǔ)量足、產(chǎn)量高），生產(chǎn)成本較低；生產(chǎn)過(guò)程節(jié)能環(huán)保，有些工藝環(huán)節(jié)添加粉煤灰、電石渣等廢棄物，廢物利用效果明顯，生產(chǎn)使用過(guò)程污染小，無(wú)毒無(wú)害?？赡艽嬖趩?wèn)題：

16、該板材制作過(guò)程是將硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料按一定的比例混合作為主休膠凝材料，以有機(jī)合成纖維、無(wú)機(jī)礦物纖維或纖維素纖維等短纖維為增強(qiáng)材料，經(jīng)制漿、成型、蒸壓養(yǎng)護(hù)、烘干、砂光以及后加工等工序制成，該工藝流程中制漿環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生水質(zhì)污染，而蒸壓和烘干環(huán)節(jié)能耗較大，另外有機(jī)合成纖維過(guò)程有潛在化學(xué)污染威脅。三段式固定栓、螺母螺帽可選用現(xiàn)有成型產(chǎn)品，主要是材質(zhì)選擇，采用不銹鋼合金材料，主要關(guān)注防銹和可更換、維修性能。3）使用方法（裝卸和組裝）托板和支柱組裝：將支柱與托板下表面四角上的凹槽嵌合， 并將螺孔與支柱孔道對(duì)齊， 將固定栓拉成直線穿過(guò)，再將兩端的兩段折下作為固定作用；將單層托板與支柱組裝好以后， 將四個(gè)支柱

17、嵌入下層托板上表面凹槽，以同樣方法安裝固定栓，如下圖所示：固定條固定：將各層疊托板與支柱安裝好后，在整個(gè)結(jié)構(gòu)側(cè)面按對(duì)角線交叉安置固定條，使托盤(pán)上伸出的螺母穿過(guò)固定條上螺孔，旋緊螺帽固定，兩側(cè)各安裝兩條交叉固定條即可，如圖：裝車步驟:a.將組裝好的一個(gè)托板與支柱置于車廂底部，并在圓形鏤空槽內(nèi)擺放花盆；b.在第一層的四角支柱凹槽內(nèi)往上安裝支柱并用固定栓固定，再往支柱上架好第二層托板，同樣使支柱與下表面凹槽嵌合，固定栓固定，擺放花盆；c.按照同樣方法往上層疊和擺放花盆10層；d.按照上述中方法裝好固定條，螺帽固定；e.拆卸時(shí)按安裝反順序， 先卸下固定條，再?gòu)纳蠈娱_(kāi)始將三段式固定栓抽出后，將整個(gè)托板連

18、花盆一起取下，然后卸支柱，再卸下第二層托板，以此類推。（二）圓柱狀1）主要構(gòu)造托板規(guī)格同（一）情況，擺放方式采用可擺放 41盆花的格局，俯視圖如左下，各圓直徑D=30cm豎排相鄰圓心之間距離l i=42.5cm ,橫排相鄰圓心之間距離l2=42.3cm,由前面計(jì)算可知兩邊各有0.4cm空出，用于以下支架設(shè)計(jì)中滑動(dòng)空間安裝滑輪。其中圓形部分設(shè)計(jì)成淺凹槽作防滑效果，側(cè)視圖如右支架（含交叉固定條）規(guī)格：2m*2m*2m立方體，主體由條形材料焊接而成，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下正視圖和側(cè)視圖，側(cè)面橫條為滑動(dòng)槽，層與層之間間隔高度為10cm,可根據(jù)不同花卉高度要求選擇滑動(dòng)槽間隔（10、20、30cm），此處使用5

19、0cm間隔，正面和背面為交叉固定條（類似圓臺(tái)設(shè)計(jì) 固定條），背面固定，正面可拆卸，原理同圓臺(tái)設(shè)計(jì)，用螺母和螺帽固定，整個(gè)支架底部四 個(gè)角上均裝有滑輪（帶卡死裝置），方便移動(dòng)。2）材料托板和支架均采用高強(qiáng)度輕質(zhì)鋁合金，通過(guò)往鋁中添加其他金屬或非金屬元素，提高其強(qiáng)度、抗氧化腐蝕和可加工性能，主要合金化元素包括硅、鎂、銅、鋅和鎰。此處采用鋁合金材料優(yōu)點(diǎn)：防火防水，比較耐氧化、耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)；易清洗和養(yǎng)護(hù)維修；輕質(zhì)材料密度小，總質(zhì)量小，有利于減輕運(yùn)輸負(fù)載；強(qiáng)度高，由于滑動(dòng)部分留出的 空間很?。?.4cm）,需要高強(qiáng)度材料，設(shè)計(jì)時(shí)最好再加厚；易成形，高溫可加工性好；原料 來(lái)源廣泛（主要是鋁和硅、鎂等

20、合金元素，這些元素在地殼中豐度都很大）；生產(chǎn)使用過(guò)程污染小，無(wú)毒無(wú)味?？赡艽嬖趩?wèn)題：加入合金元素后可塑性會(huì)下降；生產(chǎn)過(guò)程中能耗較大，主要是高溫條件要求高，另外雖使用時(shí)幾乎無(wú)污染，但生產(chǎn)過(guò)程（如焊接等工藝）可能會(huì)產(chǎn)生一定大氣和水質(zhì)污染，需要做好排放處理工作。3）使用方法步驟a.將花盆按圓形凹槽分布擺放在托板上；b.將托板順著支架滑動(dòng)槽滑入，放滿4層；C.同圓臺(tái)設(shè)計(jì)固定條固定方法將支架開(kāi)口面封口固定；d.將支架整體裝車；e.卸貨后只需將固定條卸下，再將托板依次抽出即可。市場(chǎng)推廣和后續(xù)回收工作市場(chǎng)推廣包括廠內(nèi)員工生產(chǎn)普及、市場(chǎng)調(diào)研、推銷計(jì)劃開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)生產(chǎn)以及產(chǎn)品評(píng)估和后續(xù)完善工作。針對(duì)該產(chǎn)品宣傳的主要特色賣(mài)點(diǎn)：a.空間利用率高，一次性運(yùn)輸量大；b.原材料用料較少，生產(chǎn)過(guò)程較為節(jié)能環(huán)保，使用壽命長(zhǎng)，可回收利用和循環(huán)使用率高；c.原料來(lái)源廣，生產(chǎn)成本不高；d.零部件以及各構(gòu)造組裝、拆卸以及更換均比較方便?；厥展ぷ鞲髁悴考鹦?、更換方便，部