綠色設(shè)計方法、應(yīng)用及發(fā)展

綠色設(shè)計方法、應(yīng)用及發(fā)展合肥工業(yè)大學(xué)綠色設(shè)計與制造工程研究所www.theme

主要內(nèi)容1綠色設(shè)計研究的背景及意義2綠色設(shè)計的主要內(nèi)容與方法

3綠色設(shè)計過程與步驟

4國內(nèi)外綠色設(shè)計的應(yīng)用案例

5綠色設(shè)計的發(fā)展趨勢綠色設(shè)計研究的背景及意義家電業(yè)是我國加入WTO后所有行業(yè)中開放程度最大的行業(yè)。相對其他行業(yè)來說，我國政府對家電行業(yè)的保護(hù)最小。

針對競爭環(huán)境，我國家電行業(yè)的競爭是完全競爭環(huán)境下的產(chǎn)業(yè)，競爭強(qiáng)度比較大，競爭力比較高。1、家電行業(yè)是完全競爭的行業(yè)值得注意的是，我國相當(dāng)一部分產(chǎn)業(yè)，其生命周期的演變與產(chǎn)業(yè)的國際轉(zhuǎn)移緊密相關(guān)。發(fā)達(dá)國家在不斷創(chuàng)新產(chǎn)品的同時，把相對成熟的產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)依次向我國轉(zhuǎn)移。我國則通過模仿和吸收發(fā)達(dá)國家的次新產(chǎn)品和技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

家電產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)（1）家電業(yè)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個成熟階段。（2）家電業(yè)的發(fā)展已經(jīng)飽和。（3）而且家電企業(yè)又面臨國際化的問題。在這種情況下，家電企業(yè)國際化需要什么樣的競爭力，是所有家電企業(yè)非常關(guān)心的。2、家電行業(yè)是發(fā)展比較成熟的行業(yè)產(chǎn)業(yè)生命周期理論表明，任何產(chǎn)業(yè)都要經(jīng)歷從誕生道衰退這樣一種類似生命周期的變化。產(chǎn)業(yè)生命周期機(jī)理表明，企業(yè)競爭力是動態(tài)發(fā)展的，每一個階段對于企業(yè)競爭力都有特定的含義。對家電企業(yè)本身來說，我國家電企業(yè)的競爭戰(zhàn)略優(yōu)勢不明顯，一方面選擇合資的方式來求得發(fā)展，另一方面選擇低成本策略。3、我國家電企業(yè)競爭優(yōu)勢不明顯問題是：產(chǎn)品沒有實(shí)現(xiàn)差異化，沒有自己的核心競爭力。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計：三資企業(yè)出口額占家電商品出口額的50％以上在一個統(tǒng)一的國家范圍內(nèi)，近13億人口同時進(jìn)入工業(yè)化進(jìn)程，這是人類歷史上從未發(fā)生過的現(xiàn)象。中國工業(yè)化必然產(chǎn)生許多人類歷史上從未出現(xiàn)過的現(xiàn)象和問題。在現(xiàn)行國際經(jīng)濟(jì)規(guī)則下，迫使中國只得依靠低價工業(yè)品生產(chǎn)和出口來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)資源的國際配置。中國制造的一些制成品具有不可思議的低價格。在中低檔工業(yè)制成品的低成本競爭中，中國的產(chǎn)品所向無敵。而且，中國工業(yè)化是一個非常獨(dú)特的歷史過程，中國現(xiàn)實(shí)的資源條件、市場條件以及所實(shí)行的具有“中國特色”的對外開放政策，使得中國成為吸引國際資本，特別是外商直接投資最多的發(fā)展中國家。但是，在差異化競爭中，中國的劣勢將長期存在。如果不改變在差異化競爭中的劣勢，中國未來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展將會遇到一系列嚴(yán)重困難。所以，提高國際企業(yè)競爭力和產(chǎn)業(yè)國際競爭力，是關(guān)系中國前途的重大課題。

（1）資源、能源與環(huán)境的壓力建國50多年以來，我國國民生產(chǎn)總值（GDP）增長十多倍，制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，工業(yè)增加值占GDP的35%。我國已成為制造大國，工業(yè)增加值居世界第四位，約為美國的1/4、日本的1/2，與德國接近。

我國單位GDP的能耗是美國的4.3倍，德國的7.7倍，日本的11.5倍；單位資源的產(chǎn)業(yè)水平相當(dāng)于美國的1/10，日本的1/20，德國的1/6。漏斗理論（2）綠色消費(fèi)意識不斷增強(qiáng)LG靜音洗衣機(jī)海爾免洗衣粉洗衣機(jī)

美國綠色產(chǎn)品相關(guān)法規(guī)（3）法律法規(guī)陸續(xù)出臺消費(fèi)電子產(chǎn)品的美國環(huán)境標(biāo)志歐盟綠色產(chǎn)品相關(guān)法規(guī)

消費(fèi)電子產(chǎn)品的歐盟環(huán)境標(biāo)志日本綠色產(chǎn)品相關(guān)法規(guī)消費(fèi)電子產(chǎn)品的日本環(huán)境標(biāo)志中國的綠色標(biāo)志德國的藍(lán)色天使標(biāo)志北歐委員會環(huán)境標(biāo)志日本生態(tài)標(biāo)簽加拿大環(huán)境選擇標(biāo)志北歐白天鵝

（4）綠色標(biāo)志全球環(huán)境標(biāo)志網(wǎng)絡(luò)組織標(biāo)志能源之星標(biāo)志（5）企業(yè)發(fā)展的需求考慮企業(yè)競爭力—目前北美、歐洲、日本以及一些新興的工業(yè)化企業(yè)均將綠色設(shè)計作為其國際競爭策略的一部分提升企業(yè)形象—注重環(huán)保、承擔(dān)社會環(huán)境責(zé)任經(jīng)濟(jì)原因—除法律法規(guī)外，不同國家都配合有相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)政策進(jìn)行綠色設(shè)計的引導(dǎo)其他因素—經(jīng)濟(jì)、經(jīng)營和營銷優(yōu)勢世界范圍內(nèi)產(chǎn)生的這些資源、環(huán)境及生態(tài)危機(jī)，迫使人們對現(xiàn)有制造業(yè)的生產(chǎn)方式進(jìn)行反思：

采用何種制造方式才能避免以上危機(jī)，同時繼續(xù)使制造業(yè)持續(xù)發(fā)展？綠色制造綠色制造研究主要是沿著產(chǎn)品生命周期階段發(fā)展，集中于研究內(nèi)容的擴(kuò)展及其相關(guān)支撐技術(shù)的系統(tǒng)深入研究兩方面。目前的主要研究主要方向有：設(shè)計制造回收使用

綠色設(shè)計及相關(guān)技術(shù)清潔生產(chǎn)及相關(guān)技術(shù)

綠色產(chǎn)品

回收再利用工藝及技術(shù)

綠色供應(yīng)鏈及生態(tài)工業(yè)園技術(shù)

整體與各階段評價與決策綠色設(shè)計的主要內(nèi)容與方法1009080706050403020100──────────管理工資材料設(shè)計管理工資材料設(shè)計實(shí)際資源分配對成本的影響設(shè)計階段資源分配及其影響為什么要實(shí)施綠色設(shè)計產(chǎn)品性能的70--80％是由設(shè)計階段決定的產(chǎn)品的環(huán)境性能體現(xiàn)在產(chǎn)品的整個生命周期綠色設(shè)計是從源頭解決問題的最有效方法綠色設(shè)計的主要內(nèi)容材料選擇與管理產(chǎn)品的可回收性設(shè)計產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計綠色產(chǎn)品的成本分析綠色產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)庫a.材料選擇材料密度抗拉強(qiáng)度屈服極限彈性模量熱導(dǎo)率電導(dǎo)率材料成本......一級選擇M1備選材料集1M

2備選材料集2重用性準(zhǔn)則處理性準(zhǔn)則能耗性準(zhǔn)則污染性準(zhǔn)則......二級選擇材料數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫CAD系統(tǒng)M3最優(yōu)材料集3集成環(huán)境下面向綠色的二級材料選擇模型綠色設(shè)計的具體內(nèi)容電冰箱門按選材原則應(yīng)該是不銹鋼，但實(shí)際上都選擇工程塑料ABS其他零部件也是如此b.產(chǎn)品可拆卸性設(shè)計是在產(chǎn)品設(shè)計過程中，將可拆卸性作為設(shè)計目標(biāo)之一，使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不僅便于裝配、拆卸和回收，而且也要便于制造和具有良好的經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)遵循以下設(shè)計準(zhǔn)則：拆卸工作量最少準(zhǔn)則易于拆卸準(zhǔn)則易于分離準(zhǔn)則產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的可預(yù)估性原則簡化產(chǎn)品功能原則、減少材料種類、材料相容性等緊固件最少準(zhǔn)則、可達(dá)性準(zhǔn)則等

一次表面準(zhǔn)則、便于識別分類原則等減少零件數(shù)量-----零件合并示例常用的工程塑料的相容性比較PEPVCPSPCPPPAPOMSANABSPE√×××√××××PVC×√×××××√√PS××√××××××PC×O×√×××√√PPo×××√××××PA××O××√×××POM××××××√××注：√表示相容性好，O表示相容性一般，×表示相容性差?？圻B接示意圖

c.產(chǎn)品回收設(shè)計設(shè)計時充分考慮產(chǎn)品零部件及材料的回收率、回收價值、回收工藝、回收結(jié)構(gòu)工藝性等與可回收性有關(guān)的問題，以達(dá)到零部件及材料的資源充分利用，并在回收過程中盡量減少產(chǎn)生的二次污染。設(shè)計方法設(shè)計準(zhǔn)則材料選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計零件設(shè)計回收策略設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計方案回收方案設(shè)計拆卸工藝規(guī)劃回收工藝規(guī)劃經(jīng)濟(jì)性分析環(huán)境影響分析回收性能分析回收分析產(chǎn)品回收設(shè)計流程綠色設(shè)計工具綠色設(shè)計方法綠色產(chǎn)品的建模

圖2綠色產(chǎn)品集成模型結(jié)構(gòu)管理信息功能信息幾何拓?fù)湫畔⒉牧闲畔⒕刃畔⒀b配信息工藝技術(shù)信息環(huán)境資源信息結(jié)構(gòu)模型特征→零件→部件→產(chǎn)品電子倉庫工藝流程文件加工代碼文件拆卸路徑文件…引用被引用應(yīng)用視圖映射機(jī)制CADCAx映射機(jī)制網(wǎng)絡(luò)圖應(yīng)用視圖DFDDFxCAMDFA集成模型幾何模型產(chǎn)品開發(fā)平臺生命周期設(shè)計方法生命周期設(shè)計就是在產(chǎn)品概念設(shè)計階段考慮產(chǎn)品生命周期的各個環(huán)節(jié)，包括設(shè)計、研制、生產(chǎn)、供貨、使用、直到廢棄后拆卸回收或處理處置，以確保滿足產(chǎn)品的綠色屬性要求。并行綠色設(shè)計方法并行綠色設(shè)計支撐環(huán)境并行工程支撐環(huán)境綠色設(shè)計支撐環(huán)境數(shù)據(jù)庫與知識庫綠色材料管理庫綠色設(shè)計工具系統(tǒng)綠色評價系統(tǒng)環(huán)境管理系統(tǒng)……產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)產(chǎn)品模型與仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并行工程管理系統(tǒng)計算機(jī)集成制造系統(tǒng)……綠色模塊化設(shè)計方法綠色質(zhì)量功能配置方法QFDE

綠色質(zhì)量功能配置（QFDforEnvironment,QFDE）是將質(zhì)量功能配置與生命周期設(shè)計相結(jié)合，將用戶的需求利用質(zhì)量功能配置方法，并依據(jù)其生命周期設(shè)計的生產(chǎn)、制造使用及廢棄等各個階段，分別轉(zhuǎn)換為工程技術(shù)特性，以滿足消費(fèi)者的需求?；赥RIZ的綠色設(shè)計TRIZ原為俄文“Teoriya

Resheniyal

Izobretatelskikh

Zadatch”的縮寫，英文譯為“TheoryofInventiveProblemSolving(TIPS)”,其意義為創(chuàng)新問題解決理論。TRIZ是一種機(jī)制，利用這種機(jī)制可以對復(fù)雜問題進(jìn)行創(chuàng)造性或突破性思考，例如，對于那些沒有現(xiàn)有解決方案、或者需要非標(biāo)準(zhǔn)的、創(chuàng)新性的概念和思想才能解決的問題。問題矛盾物理矛盾 時間空間物質(zhì)的物理狀態(tài)解決方法39個參數(shù)40個原理+技術(shù)矛盾 解決方法

綠色產(chǎn)品評價模型綠色設(shè)計的過程與步驟步驟1企業(yè)決策層認(rèn)可第一階段綠色設(shè)計的準(zhǔn)備步驟2成立綠色設(shè)計小組步驟3培訓(xùn)與輔導(dǎo)第二階段設(shè)計目標(biāo)確定與綠色需求分析步驟6綠色需求分析步驟4選擇產(chǎn)品目標(biāo)步驟5確定參照產(chǎn)品步驟7建立核查清單第三階段確定綠色設(shè)計策略產(chǎn)品信息市場信息相關(guān)法律法規(guī)……生命周期流程法綠色設(shè)計主體分類法產(chǎn)品類別法……步驟8運(yùn)用綠色設(shè)計工具QFDE方法TRIZ方法MET矩陣法……步驟9確定綠色設(shè)計策略第四階段制定綠色設(shè)計方案步驟10制定綠色設(shè)計方案步驟11產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計材料選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計拆卸與回收設(shè)計包裝設(shè)計節(jié)能設(shè)計……第五階段產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計第六階段設(shè)計分析與評價步驟12設(shè)計分析與評價經(jīng)濟(jì)效益分析環(huán)境效益分析……第七階段實(shí)施與完善步驟13實(shí)施與完善國內(nèi)外綠色設(shè)計的應(yīng)用案例各國推動綠色設(shè)計的情況荷蘭，ICEcoDesignProject─創(chuàng)新中心(InnovationCenter,IC)執(zhí)行輔導(dǎo)計劃聯(lián)合國環(huán)境保護(hù)署，持續(xù)產(chǎn)品設(shè)計(SustainableProductDesign,SPD)美國環(huán)保署，綠色設(shè)計計劃(DesignforEnvironmentProgram)─開發(fā)了CleanerTechnologiesSubstitutesAssessment,CTSA的一套系統(tǒng)程序美國能源部，持續(xù)設(shè)計計劃(SustainableDesignProgram)─配合執(zhí)行Pollutionpreventionandenergyefficiency(P2/E2)澳大利亞，環(huán)境再設(shè)計(Eco-Redesign)計劃─委托澳大利亞皇家墨爾本技術(shù)學(xué)院的設(shè)計中心(CenterforDesignatRoyalMelbourneInstituteofTechnology,CDRMIT)執(zhí)行日本，環(huán)境質(zhì)量機(jī)能展開(QualityFunctionDeploymentforEnvironment,QFDE)─日本工業(yè)環(huán)境管理協(xié)會(JapanEnvironmentalManagementAssociationforIndustry,JEMAI)發(fā)展的產(chǎn)品設(shè)計程序各國推動綠色設(shè)計的情況R-K46EPAM小型化減量補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計包裝材減量設(shè)計冰箱門一體成形設(shè)計PVC門框斷熱材料門板零組件整合墊圈綠色設(shè)計實(shí)例E6HNW-8PAMW32-GF3綠色設(shè)計實(shí)例自儲能的水龍頭日本東陶機(jī)械株式會社（TOTOLTD.）更換機(jī)械系統(tǒng)將傳統(tǒng)的電池供電系統(tǒng)移出并更換成可充電的裝置先前動作與自助設(shè)計一具微型水力發(fā)電機(jī)，當(dāng)水龍頭給水時，水流會通過發(fā)電機(jī)葉片使其發(fā)電并回充到蓄電裝置，這樣，可使感應(yīng)與給水所需的電能連續(xù)。NTUBIME家電產(chǎn)品綠色設(shè)計系統(tǒng)家電產(chǎn)品綠色設(shè)計系統(tǒng)目標(biāo)采集家電產(chǎn)品綠色設(shè)計系統(tǒng)下發(fā)任務(wù)家電產(chǎn)品綠色設(shè)計系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計家電產(chǎn)品綠色設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計審核家電產(chǎn)品綠色設(shè)計系統(tǒng)WEEE&回收評價

家電產(chǎn)品綠色設(shè)計系統(tǒng)ROHS&材料毒害物評價

家電產(chǎn)品綠色設(shè)計系統(tǒng)產(chǎn)品指標(biāo)性能評價

家電產(chǎn)品綠色評估系統(tǒng)CERT數(shù)據(jù)庫Data