生命周期設(shè)計介紹

生命周期設(shè)計介紹生命周期設(shè)計（LifeCycleDesign）又稱生態(tài)設(shè)計（Eco-Design）。它是從產(chǎn)品性能、環(huán)境保護、經(jīng)濟可行性的角度，考慮產(chǎn)品開發(fā)全生命周期。包括產(chǎn)品設(shè)計、原材料的提取、產(chǎn)品的制造、包裝、銷售和使用、用后的回收與處置全過程）的污染預(yù)防要求，多級使用資源與能源，以降低產(chǎn)品生產(chǎn)和消費過程對環(huán)境的影響，使其與地球的承載能力相一致，以確保滿足產(chǎn)品的綠色屬性要求。一個產(chǎn)品的生命周期包括以下各個環(huán)節(jié)：市場需求分析、設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)制造、銷售、使用及淘汰廢棄后的回收處理。在設(shè)計過程中，依據(jù)特定的評價函數(shù)進行設(shè)計案例的選擇，而評價函數(shù)必須包含圖1中外圈所示的各項因素，即產(chǎn)品的基本屬性、環(huán)境屬性、勞動保護、資源有效利用、可制造性、企業(yè)策略和生命周期成本。一、原因1、公眾的需要生產(chǎn)對環(huán)境無害的產(chǎn)品或綠色產(chǎn)品，已成為公眾的普遍要求。隨著環(huán)境污染的加劇、環(huán)境公害的不斷發(fā)生，引起了社會各界的強烈反應(yīng)：現(xiàn)在，對改善環(huán)境質(zhì)量的要求越來越迫切。美國NBC進行了民意調(diào)查結(jié)果，80%的美國人把環(huán)境問題放在第一位，15%的人強烈要求對環(huán)境的損害要賠償；不購買有環(huán)境污染的產(chǎn)品。大多數(shù)人認識到，必須對現(xiàn)有的產(chǎn)品、生產(chǎn)方式和消費方式進行變革，以減少環(huán)境污染，而不是等待環(huán)境出現(xiàn)問題后來解決。產(chǎn)品的制造者采納公眾的要求，即首先就應(yīng)考慮產(chǎn)品的環(huán)境與用戶安全要求，要求設(shè)計者采用生命周期設(shè)計：設(shè)計者則要將環(huán)境要求與產(chǎn)品性能和其他要求綜合在一起。2、提高產(chǎn)品競爭力，降低成本一些國家已經(jīng)把產(chǎn)品的環(huán)境因素作為產(chǎn)品質(zhì)量的一部分，現(xiàn)在許多公司已經(jīng)清楚認識到，高質(zhì)量的產(chǎn)品是成功競爭的基礎(chǔ)，將環(huán)境因素納入到產(chǎn)品質(zhì)量控制中，在未來的國際市場競爭中，產(chǎn)品必將有更大的競爭力。高明的企業(yè)家都清楚，高質(zhì)量的產(chǎn)品不是高費用的、最佳的產(chǎn)品，而是少缺陷的、質(zhì)量高成本最低的產(chǎn)品。他們也認識到，發(fā)現(xiàn)并降低環(huán)境“缺陷”，也同時降低了產(chǎn)品的成本，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。產(chǎn)品總費用的評占，有助于公司確定產(chǎn)品開發(fā)的真實成本。產(chǎn)品成本不僅包括通常所應(yīng)包括的項目，還應(yīng)考慮到一些潛在的、隱蔽的法律責(zé)任和確定的環(huán)境方面的費用。這些費用都應(yīng)在產(chǎn)品開發(fā)中考慮到的。3、滿足環(huán)境保護的要求產(chǎn)品生產(chǎn)就是資源的消耗，每一種產(chǎn)品都有多種的環(huán)境影響：首先，產(chǎn)品要消耗可再生的和不可再生的資源。隨著資源的消耗，產(chǎn)生嚴重的影響。如稀有植物和動物將瀕臨滅絕；可再生的資源將枯竭，如石油將耗盡伴隨資源消耗的另一些環(huán)境影響，即是產(chǎn)品在開發(fā)和使用中，使用了有害的物質(zhì)，產(chǎn)生了有害的廢物。產(chǎn)品在生產(chǎn)中排放物和使用后的廢棄物，以各種形式構(gòu)成了對大氣、水和土壤的污染或?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境、人類健康的危害：而且這種危害往往不只是對工廠自身的和周邊的環(huán)境影響，它還涉及到長遠的、區(qū)域的，甚至是全球范圍的影響，如溫室效應(yīng)，全球氣候變暖和臭氧層破壞等。產(chǎn)品設(shè)計中的環(huán)境目標，既控制了現(xiàn)在的，也預(yù)防了未來可能發(fā)生的環(huán)境問題。因而，產(chǎn)品的環(huán)境要求設(shè)計，有助于推動可持續(xù)的資源使用和管理，也保證了未來的環(huán)境質(zhì)量。同樣，資源的合理利用、減少排放物和廢物的產(chǎn)生，不僅僅是減少了環(huán)境影響，同時也是節(jié)約了資源，保護了動、植物的生長，維護了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。二、方法生命周期設(shè)計就是謀求在整個生命周期內(nèi)資源能源的優(yōu)化利用，減小或消除環(huán)境污染。產(chǎn)品生命周期設(shè)計的方法包括以下幾個方面的內(nèi)容。(1)產(chǎn)品設(shè)計面向生命周期全過程。產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)考慮從原材料采集直至產(chǎn)品廢棄后的處理處置全過程中的所有活動。(2)環(huán)境需求分析應(yīng)在產(chǎn)品設(shè)計的初期階段進行。在產(chǎn)品設(shè)計的初期階段就應(yīng)歸納出對其系統(tǒng)的環(huán)境要求，而不是依賴于末端處理，要綜合考慮環(huán)境、功能、成本、美學(xué)等設(shè)計準則，在多目標之間進行權(quán)衡，做出合理的設(shè)計決策。(3)實現(xiàn)多學(xué)科跨專業(yè)的合作設(shè)計開發(fā)。由于生命周期設(shè)計涉及生命周期的各個階段、各種環(huán)境問題和環(huán)境效應(yīng)，以及不同的研究對象，如減少廢棄物排放、現(xiàn)有產(chǎn)品的再循環(huán)、新產(chǎn)品開發(fā)及再循環(huán)等，所以，產(chǎn)品的設(shè)計任務(wù)涉及廣泛的知識領(lǐng)域。以啤酒生產(chǎn)為例，不僅僅涉及啤酒釀造工藝和釀造設(shè)備的設(shè)計，還涉及啤酒的包裝問題，在瓶裝啤酒中，包括啤酒瓶、瓶蓋、標簽等的設(shè)計。啤酒瓶是灌裝含氣液體并多次重復(fù)使用的包裝容器，應(yīng)具備足夠的堅固性，同時又要減小質(zhì)量、易于清洗；瓶蓋直接與啤酒接觸，瓶蓋材料和墊片材料應(yīng)無毒性，并能保證在保質(zhì)期內(nèi)有足夠的密封性能；標簽紙要有足夠的牢度，以免在運輸過程中脫落，印制圖案的油墨應(yīng)不含毒性。顯然，有關(guān)啤酒瓶、瓶蓋、標簽紙、印制油墨、黏結(jié)劑等問題都不是啤酒工藝設(shè)計師的擅長。多學(xué)科的合作設(shè)計，可以從一開始就仔細謀劃設(shè)計的各個方面，集思廣益，做出最佳的選擇。這樣不但可以增加產(chǎn)品成功開發(fā)的機會，而且可以縮短設(shè)計周期。三、發(fā)展綜觀生命周期設(shè)計及其相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，可以總結(jié)出目前還存在著如下一些問題和不足需要解決，如生命周期設(shè)計研究方法體系的建立和進一步完善；對產(chǎn)品的壽命沒有進行有效的預(yù)測，不能為產(chǎn)品生命周期設(shè)計決策提供必要的支持；缺乏支持產(chǎn)品全生命周期過程的統(tǒng)一的集成產(chǎn)品信息模型；缺乏全生命周期的實時知識庫和數(shù)據(jù)庫的支持；生命周期設(shè)計方法與CAD系統(tǒng)的集成力度不夠；缺乏實用的設(shè)計評價方法以及環(huán)境影響評估方法。隨著計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，必將為上述問題的解決提供強有力的技術(shù)支持。因此，根據(jù)對產(chǎn)品生命周期設(shè)計文獻綜述和對產(chǎn)品生命周期設(shè)計理論的研究，產(chǎn)品生命周期設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展趨勢如下。(1)產(chǎn)品全生命周期設(shè)計集成體系結(jié)構(gòu)的研究。從目前的現(xiàn)狀看，在產(chǎn)品全生命周期設(shè)計領(lǐng)域取得的研究成果還僅僅局限于生命周期的某一階段或幾個階段的集成，真正意義上的產(chǎn)品全生命周期集成體系結(jié)構(gòu)的研究還存在很大的難度，集成化是產(chǎn)品生命周期設(shè)計的發(fā)展趨勢之一。(2)產(chǎn)品的壽命預(yù)測與等壽命設(shè)計研究。產(chǎn)品的設(shè)計壽命和使用壽命是傳統(tǒng)機械設(shè)計的指標，也是產(chǎn)品全生命周期設(shè)計的主要內(nèi)容之一，產(chǎn)品的壽命預(yù)測與等壽命設(shè)計是目前需要解決的課題。(3)知識庫、數(shù)據(jù)庫和知識共享。面向全生命周期的設(shè)計必須建立在現(xiàn)代最先進的知識平臺之上。建立面向全生命周期各階段設(shè)計的知識庫、數(shù)據(jù)庫并通過各種方式共享知識是實現(xiàn)全生命周期設(shè)計的重要基礎(chǔ)。(4)支持全生命周期設(shè)計的集成產(chǎn)品信息模型。支持產(chǎn)品全生命周期設(shè)計的產(chǎn)品信息模型是成功進行生命周期設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一，其目的是提供產(chǎn)品在全生命周期分析與評價時均能通用與數(shù)據(jù)共享的統(tǒng)一模型。(5)產(chǎn)品生命周期多目標綜合評價理論體系的研究。產(chǎn)品生命周期多目標評價理論體系研究產(chǎn)