产品生态设计

第六章产品生态设计Eco-designforProduction概念设计原则相关技术产品生态设计类型设计步骤产品生态设计的应用ConceptDesigningPrinciplesRelatedTechnologiesKindsofEco-designforProductionDesigningStepsApplicationofEco-designforProduction冶金生态学院生态系6/30/20241内容要点产品生态设计？跟传统的产品设计有什麽不同？产品生态设计的设计原则是什么？怎样实施产品生态设计？

6/30/202421.概念1.1产品生态设计概念概念：利用生态学的思想，在产品开发阶段综合考虑与产品相关的生态环境问题，设计出对环境友好的，又能满足人的需求的一种新的产品设计方法。

——产品生态设计是产品设计的新理念，又称绿色设计、为环境设计和生命周期设计。是指产品在原材料获取、生产、运销、使用和处置等整个生命周期中密切考虑到生态、人类健康和安全的产品设计原则和方法。最终目标是建立可持续产品的生产与消费。6/30/202431.2

产品生态设计的产生及发展以产品为核心，把产品生产过程以及产品的使用和用后处理过程联系起来看，就构成了一个产品系统，包括原材料采掘、生产、产品制造和使用以及产品用后的处理与循环利用。在该产品系统中，作为系统的投入（资源与能源），造成了资源耗竭和能源短缺问题，而作为系统输出的“三废”排放却造成了工业污染问题，因此所有的生态环境问题无一不与产品系统密切相关。因此，从产品的开发设计阶段，就需要进行产品生态设计。开发和设计对环境友好的产品已成为当前国际产业界可持续发展行动计划的热点，也是国际ISO14000环境管理标准体系制定的目标之一。

6/30/20244产品生态设计已引起了国际产业界的广泛关注与参与。仅从飞速发展的互联网络上看，1997年初，有关生态设计的主页只有100多个，而到1997年末，就发展为将近1000个。在欧洲和美国，在很短的时间内，大量的生态设计公司纷纷成立。为了将产品开发与企业发展尽快纳入ISO14000及ISO14040体系，一些具有远见卓识的国际大企业集团，纷纷对其产品进行生命周期评价，并尝试进行生态产品的设计、生产与销售。生态设计将是21世纪非常热门的学科和技术。6/30/202451.3产品生态设计与传统产品设计的区别传统的产品设计：是一个将人的某种目的或需要转换为一个具体的物理形式或工具的过程，以人为中心，仅考虑如何满足人的需求和解决问题，而忽视产品生产及使用过程中的资源和能量的消耗以及对环境的排放。产品生态设计：从产品的孕育阶段开始即遵循污染预防的原则，把改善产品对环境影响的努力凝固在产品设计之中。是LCA思想原则的具体实践。6/30/202461.4产品生态设计的目的促进可持续资源的使用：可再生能源开发；促进污染的预防：渣粒化、干熄焦，闭式冷却系统等；保护生态环境和人类健康：绿色水处理药剂的开发设计等。

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2.1设计过程应遵循的原则

闭环设计原则资源最佳利用原则能源消耗最小原则零污染原则技术先进性原则

2.设计原则(designingprinciples)6/30/202482.2应遵循的各项准则

(1)环境准则降低物料消耗降低能耗减少废物产出减少健康、安全风险生态可降解

(2)性能准则满足多项使用功能易于加工制作保证产品质量

(3)费用准则费用最低利润最大

(4)美学准则符合当地的文化传统满足消费者的审美情趣(5)社会准则遵守当地法律法规及有关标准6/30/202492.3产品生态设计中应遵循的具体原则（1）选择对环境影响较小的原材料尽量避免或减少使用有毒的化学物质；如使用有害材料，尽量当地解决；尽量改变原料组分，使有害物质减少；选择丰富易得的材料；优先选择天然材料代替合成材料；尽量选择能耗低的原材料；尽量从再循环中获取所需的材料。

6/30/202410（2）减少原材料的使用a.使用轻质材料；b.使用高强度材料；c.去除多余的功能；d.减小体积，便于运输。

6/30/202411（3）加工制造技术优化a.减少加工工序，简化工艺流程；b.生产技术的替代；c.降低生产过程中的能耗；d.采用少废无废技术，减少废料产生和排放；e.减少生产过程中的物耗。

6/30/202412（4）减少运输和包装造成环境问题a.促进包装废料的最小化；b.减少包装材料的使用量；c.包装材料的复用；d.包装材料的回收；e.包装材料的再循环，减少焚烧和填埋量；f.改变包装材料。（5）减少使用阶段的环境影响着重设计节电、省油、节水、降噪的产品。6/30/202413（6）延长产品的使用寿命，节约资源、减少废弃物

a.提高耐用性；b.加强适应性；c.提高可靠性；d.易于保养和维护；e.组建式的结构设计；f.容易维护和保养。

6/30/202414（7）产品报废系统优化

a.建立有效的废旧产品回收系统；b.重复利用；c.翻新再生；d.易于拆卸的设计；e.材料的再循环；f.清洁的最终处理。

6/30/202415采用新工艺、新技术，提高资源、能源效率

提高产品寿命的相关技术生产过程尽可能使用循环再生产品技术生产过程的“三废”减排技术容易后处理的代用产品技术减少生命周期各阶段的废弃物减排技术产品生命周期各阶段的废弃物有效利用技术产品能够再利用技术3.相关技术(relatedtechnologies)6/30/202416产品改善设计：产品本身和生产技术保持不变，以关心生态环境和减少污染为出发点进行的设计；产品再设计：产品概念不变，用替代技术改变其组成部分，加环或减环；产品概念革新：在保证提供相同功能的前提下，改变产品或服务的设计概念和思想，如纸基图书变为电子图书等；产品系统革新：随着新型产品和服务的出现，须改进相关设施和组织，进行系统的变革。

4.产品生态设计类型(kindsofeco-designforproduction)6/30/202417一般包括确定产品系统边界，环境现状评价，设计要求分析，设计要求的详细表达，确定要求的优先次序，选择设计对策，设计方案评价等步骤。5.设计步骤(designingsteps)为最大限度的降低环境影响，设计人员一般不得不对所选系统的边界作出取舍，把重点放在某些某个生命周期阶段或工艺过程。但首先应对产品的整个生命周期阶段进行综合考虑，然后根据对环境影响信息，选取重点设计的系统边界。对环境现状进行分析可找到改进产品系统环境性能的机会，也可为公司制定短期或长期的环境目标提供依据。现状评价可通过生命周期清单分析、环境审计报告或检测报告等来完成。在现状评价以后，要明确提出当前和未来的目标。

(1)确定系统边界

(2)环境现状评价6/30/202418准确描述产品系统设计要求是设计中最为关键的一步,决定最终设计方案。只有充分考虑了各种要求，并确定了设计方法后，才能进行有效的设计。在随后的设计阶段，要对设计方案进行评价，以确定其是否满足要求。

(3)设计要求分析

(4)确定要求间的次序①必须要达到的要求②希望达到的要求③辅助性功能6/30/202419能否找到满足所要求的对策，是生命周期设计成败的关键。多数情况下，不可能用单一的对策来满足所有的环境要求。成功的设计人员要采用一系列的对策来满足这些要求，有可能同时用到废物减量化、回用、循环利用和延长产品寿命等措施。根据所选的设计对策，最终可能形成多个可供选择的方案，哪一个更能满足设计要求，必须从环境、经济和社会三个方面进行评价。采用的环境评价方法一般是简化或详尽的生命周期评价。评价后可从一系列方案中选出一组生态、经济和社会效益最优的设计方案。

(5)选择设计对策(6)设计方案评价6/30/2024206.1印制电路板(PWB)环境设计DfE项目项目简介

印制电路板PWB是许多高科技产业如电子、国防、通讯等不可缺少的部分，但PWB的加工制造会产生大量的有毒废物，耗用过多的水和其他能源，使用有毒的化合物，这些都对环境和人类产生潜在的破坏。项目目标

找到一有效方法，将环境影响纳入商业决策中去，改善产品环境特性，研发一系列防止污染产生的方法、技术。方法、技术

PWB环境设计项目通过减少化合物的释放、增加资源寿命、节水、回收废弃物、减少淤泥量来防止污染的产生。-减少冲刷和洗浴过程中产生的淤泥量；-减少化合物的使用；-循环使用冲洗水，节约用水；-降低电镀板铜的含量；

-减少蒸发引起的化合物的损失。

6.产品生态设计的应用6/30/2024216.2施乐公司的DfE项目项目简介1997年，施乐公司采用DfE原则开发了一种多功能的办公自动化机器，集传真、打印、复印、扫描于一体，而且可以与网络互连，具有较大的灵活性；具有完全开放的体系结构，便于升级；支持多种辅助设施以及技术革新。项目目标实现无废生产，提高未来市场的竞争力，减少产品在整个生命周期的环境影响，开发无害技术和产品。具体的环境设计方法、技术a.公司将能源协会和欧洲生态标志标准作为开发产品的指南，通过IS014000环境管理体系认证，建立公司的环境管理系统，在全球范围内开展环境影响评价项目。b.建立原材料的环境影响数据库，便于设计者选取毒性影响最小的原材料。c.用产品再循环标志或再利用标签，向用户说明产品各个部分再利用的方法。6/30/202422d.产品的拆卸过程考虑环境设计。e.产品单元部件比同类产品少了80～90%，因此机器的运行噪声比美国政府规定的最底噪声标准低30～60%。部件的减少也降低了能源以及原材料的消耗，所消耗的能源少于US能源协会规定标准的50%。f.用户使用产品的“第六感”诊断系统，减少了上门服务的交通环境影响，也提高了速度。g.无废包装。h.无废工厂。公司投资超过1.5亿美金开展无废工厂项目，实现了90%废物的再利用。i.无废办公室。实行能源管理项目，配合数字自动化文档管理，其目的在于减少时间、金钱、精力、空间、能源和纸张的使用。回收顾客的产品用于再利用。6/30/2024236.3中国办公家具项目简介哈尔滨工程大学与哈尔滨四达家具实业公司合作，通过对该公司周边情况以及与产品有关的环境问题的数据分析，设计了能使环境影响降低的产品，形成一个在隔断方面独具特点的办公室装备系统，是一种相当廉价、易生产和有吸引力的办公室家具系统。环境改善质量减轻46%，能耗降低67%，酚醛树脂减少36%。优点办公室布局更灵活、效率更高，隔墙具有照明和吸音特性。6/30/2024246.4哥斯达黎加的高能效照明系统项目哥斯达黎加圣何塞市的SYLVANIA公司为中美洲开发照明系统。公司以降低其产品的环境影响为目的，重点是实现更高的能源效率。其照明产品的生态设计能耗低、质量高，对产品的环境影响产生积极效果，市场竞争力增强。环境改善质量减轻42%，能源降低65%，汞含量降低50%，涂料用量减少40%，铜用量减少65%，体积减少65%。特点提高美学价值，有更高的功能，成本低，可提供不同的功能和风格，产