綠色設計方法、應用及發(fā)展合肥工業(yè)大學綠色設計與制造工程研究所www.theme

主要內容1綠色設計研究的背景及意義2綠色設計的主要內容與方法

3綠色設計過程與步驟

4國內外綠色設計的應用案例

5綠色設計的發(fā)展趨勢綠色設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)境下的產業(yè)，競爭強度比較大，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，我國相當一部分產業(yè)，其生命周期的演變與產業(yè)的國際轉移緊密相關。發(fā)達國家在不斷創(chuàng)新產品的同時，把相對成熟的產品和產業(yè)依次向我國轉移。我國則通過模仿和吸收發(fā)達國家的次新產品和技術實現(xiàn)跨越式的產業(yè)發(fā)展。

家電產業(yè)的特點（1）家電業(yè)的發(fā)展已經(jīng)進入了一個成熟階段。（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)非常關心的。2、家電行業(yè)是發(fā)展比較成熟的行業(yè)產業(yè)生命周期理論表明，任何產業(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。產業(yè)生命周期機理表明，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：產品沒有實現(xiàn)差異化，沒有自己的核心競爭力。據(jù)海關統(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，近13億人口同時進入工業(yè)化進程，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)濟規(guī)則下，迫使中國只得依靠低價工業(yè)品生產和出口來實現(xiàn)經(jīng)濟資源的國際配置。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，中國的產品所向無敵。而且，中國工業(yè)化是一個非常獨特的歷史過程，中國現(xiàn)實的資源條件、市場條件以及所實行的具有“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)濟發(fā)展將會遇到一系列嚴重困難。所以，提高國際企業(yè)競爭力和產業(yè)國際競爭力，是關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，我國國民生產總值（GDP）增長十多倍，制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要組成部分，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；單位資源的產業(yè)水平相當于美國的1/10，日本的1/20，德國的1/6。漏斗理論（2）綠色消費意識不斷增強LG靜音洗衣機海爾免洗衣粉洗衣機

美國綠色產品相關法規(guī)（3）法律法規(guī)陸續(xù)出臺消費電子產品的美國環(huán)境標志歐盟綠色產品相關法規(guī)

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

（4）綠色標志全球環(huán)境標志網(wǎng)絡組織標志能源之星標志（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、承擔社會環(huán)境責任經(jīng)濟原因—除法律法規(guī)外，不同國家都配合有相應的經(jīng)濟政策進行綠色設計的引導其他因素—經(jīng)濟、經(jīng)營和營銷優(yōu)勢世界范圍內產生的這些資源、環(huán)境及生態(tài)危機，迫使人們對現(xiàn)有制造業(yè)的生產方式進行反思：

采用何種制造方式才能避免以上危機，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品生命周期階段發(fā)展，集中于研究內容的擴展及其相關支撐技術的系統(tǒng)深入研究兩方面。目前的主要研究主要方向有：設計制造回收使用

綠色設計及相關技術清潔生產及相關技術

綠色產品

回收再利用工藝及技術

綠色供應鏈及生態(tài)工業(yè)園技術

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

2備選材料集2重用性準則處理性準則能耗性準則污染性準則......二級選擇材料數(shù)據(jù)庫產品數(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計的具體內容電冰箱門按選材原則應該是不銹鋼，但實際上都選擇工程塑料ABS其他零部件也是如此b.產品可拆卸性設計是在產品設計過程中，將可拆卸性作為設計目標之一，使產品的結構不僅便于裝配、拆卸和回收，而且也要便于制造和具有良好的經(jīng)濟性。應遵循以下設計準則：拆卸工作量最少準則易于拆卸準則易于分離準則產品結構的可預估性原則簡化產品功能原則、減少材料種類、材料相容性等緊固件最少準則、可達性準則等

一次表面準則、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。卡扣連接示意圖

c.產品回收設計設計時充分考慮產品零部件及材料的回收率、回收價值、回收工藝、回收結構工藝性等與可回收性有關的問題，以達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生的二次污染。設計方法設計準則材料選擇結構設計零件設計回收策略設計產品設計方案回收方案設計拆卸工藝規(guī)劃回收工藝規(guī)劃經(jīng)濟性分析環(huán)境影響分析回收性能分析回收分析產品回收設計流程綠色設計工具綠色設計方法綠色產品的建模

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

綠色質量功能配置（QFDforEnvironment,QFDE）是將質量功能配置與生命周期設計相結合，將用戶的需求利用質量功能配置方法，并依據(jù)其生命周期設計的生產、制造使用及廢棄等各個階段，分別轉換為工程技術特性，以滿足消費者的需求。基于TRIZ的綠色設計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是一種機制，利用這種機制可以對復雜問題進行創(chuàng)造性或突破性思考，例如，對于那些沒有現(xiàn)有解決方案、或者需要非標準的、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 時間空間物質的物理狀態(tài)解決方法39個參數(shù)40個原理+技術矛盾 解決方法

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

家電產品綠色設計系統(tǒng)ROHS&材料毒害物評價

家電產品綠色設計系統(tǒng)產品指標性能評價

家電產品綠色評估系統(tǒng)CERT數(shù)據(jù)庫Data