家電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)方式研討
時(shí)間:2022-04-16 02:55:47
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綠色材料的特點(diǎn)是具有良好的環(huán)境協(xié)調(diào)性。首先,綠色材料在其生命周期全過程中應(yīng)具有較低的環(huán)境負(fù)荷值,即對(duì)生態(tài)環(huán)境無污染或污染最小;其次,綠色材料應(yīng)具有較高的可循環(huán)再生率,這既有利于節(jié)約資源、能源,同時(shí)還可以減少原材料生產(chǎn)制造過程中的污染。綠色材料可以分為三大類:循環(huán)材料、凈化材料和綠色建材。其中,循環(huán)材料主要是指可再生使用的材料,這種材料在其廢棄后可作為再生資源進(jìn)行生產(chǎn)、加工,且在此過程中對(duì)能量的消耗很少,并且當(dāng)其作為廢棄物進(jìn)行處理時(shí)基本不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染,如:再生紙、再生塑料、再生金屬等。凈化材料是指能分解或吸收廢氣廢液的材料,這種材料可以幫助把有毒有害的氣體或液體轉(zhuǎn)化為無毒無害的氣體或液體。綠色建材則是指有利于環(huán)境保護(hù)的建筑材料,如纖維強(qiáng)化石膏板、防霉壁紙、復(fù)合型地板等等。
家電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)對(duì)材料選擇的要求。如何正確地選擇材料,是家電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。原材料處于產(chǎn)品生命周期的源頭,材料選擇設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)家電產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)的前提和關(guān)鍵技術(shù)之一。材料的選擇不僅影響產(chǎn)品的制造,還影響產(chǎn)品的銷售、使用、維修、回收等過程。家電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員改變傳統(tǒng)材料設(shè)計(jì)中只注重技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能的思路,根據(jù)綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特點(diǎn),遵循產(chǎn)品的功能屬性和綠色屬性的總原則,在綜合考慮材料的性能、成本以及與環(huán)境的和諧性的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇。為簡(jiǎn)化選擇過程,可以采用分層選擇的辦法,即:先根據(jù)產(chǎn)品的性能、成本要求選擇可以使用的材料,然后在這些材料中選擇能夠滿足環(huán)境協(xié)調(diào)性要求的材料。具體而言,家電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)在進(jìn)行材料選擇時(shí)應(yīng)遵循以下原則:(1)優(yōu)先選擇可再生利用的材料,提高資源利用率,降低能源消耗。如冰箱設(shè)計(jì)中選擇可回收的鋁材、鋼材等。(2)盡量選擇無毒、無腐蝕、無污染的材料。以合適的材料替代鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、聚溴二苯醚、聚溴聯(lián)苯等六種禁用的有害物質(zhì)。如冰箱電源線阻燃劑中的含溴物質(zhì)可以用三氧化二銻代替。(3)減少材料的使用種類,使用兼容性能好的材料,便于回收拆卸。如塑料中的PC和ABS相容性好,在其零部件不能重用的情況下可以不必再進(jìn)行分類,一起回收處理。
面向拆卸與回收的綠色設(shè)計(jì)拆卸是指將廢棄淘汰產(chǎn)品按照需要拆開而將零部件分離?;厥帐侵笇a(chǎn)品中可重用的材料和零部件按性質(zhì)進(jìn)行分類,以便重新加以利用。家電產(chǎn)品的拆卸與回收既可以減少產(chǎn)品廢棄物對(duì)環(huán)境的污染,又可以減少新產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)資源的消耗,降低產(chǎn)品的成本。我國(guó)是家電產(chǎn)品生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó),自上世紀(jì)80年代家電產(chǎn)品大量進(jìn)入百姓家庭以來,目前社會(huì)擁有量巨大、更新?lián)Q代的速度較快,每年會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄及淘汰家電,如果這些廢舊家電不能及時(shí)得到處理,其產(chǎn)生的大量電子垃圾將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。同時(shí),新產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)又會(huì)導(dǎo)致能源和資源的過快消耗。因此,面向拆卸與回收的設(shè)計(jì)是家電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的重要組成部分。家電產(chǎn)品面向拆卸與回收的設(shè)計(jì)是指在進(jìn)行家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就要充分考慮該產(chǎn)品報(bào)廢后的回收和再利用問題,盡量選用可重復(fù)利用的材料和零件,并且要便于拆卸和分離,從而達(dá)到節(jié)約材料、減少浪費(fèi)、降低環(huán)境污染的目的。資源的回收再利用是拆卸與回收設(shè)計(jì)的主要目標(biāo),其回收對(duì)象主要分為兩大類:原材料的再循環(huán)和零部件的再利用。從原材料再循環(huán)的角度講,在進(jìn)行家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量選用兼容材料或再生材料,以方便回收再利用,減少原材料在采掘和加工過程中的能耗和對(duì)環(huán)境的污染,最大程度地減少資源消耗。從零部件再利用的角度講,有三種類型的零部件是回收的主要對(duì)象:一是有價(jià)值的零部件———回收利益的主要來源;二是含有毒害材料的零部件———保護(hù)環(huán)境;三是含有干擾材料的零部件———提高材料回收的純度。為便于回收再利用,在進(jìn)行家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就必然要考慮便于拆卸的問題,因此,可拆卸性是拆卸與回收設(shè)計(jì)的必要保證。為便于拆卸,家電產(chǎn)品在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)就要從結(jié)構(gòu)上考慮拆卸的難易程度,對(duì)于部件之間、模塊之間的連接在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免選擇焊接、膠粘等不可拆卸的連接方式,而優(yōu)先選用易于分離的搭扣式設(shè)計(jì)。如,冰箱箱體采用多件拼裝式,避免整體焊接的方式;避免在注塑零件中嵌入金屬件等。只有能夠使產(chǎn)品在報(bào)廢后其零部件能夠高效而不被破壞地拆卸下來的設(shè)計(jì),才是符合綠色設(shè)計(jì)要求的,才能達(dá)到既節(jié)省又環(huán)保的目的。
家電產(chǎn)品節(jié)能設(shè)計(jì)家電產(chǎn)品作為家庭經(jīng)常使用的電器類商品,不僅在生產(chǎn)過程中會(huì)消耗資源、能源,而且在其使用過程中也會(huì)耗用較多的能源。現(xiàn)在,越來越多的消費(fèi)者開始關(guān)注家電產(chǎn)品在使用過程中的節(jié)能問題,比如冰箱、電視、電燈的節(jié)電性能,洗衣機(jī)的節(jié)水性能等。家電產(chǎn)品節(jié)能設(shè)計(jì)是指在家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中,通過更為合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能、工藝設(shè)計(jì)或利用新技術(shù)、新理論等,使家電產(chǎn)品在使用過程中消耗的能量最小、損失的能量最少。如:采用高效壓縮機(jī)和電機(jī),采用變頻及模糊控制技術(shù),將熱管、熱泵、蓄熱相變材料等新技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)等。家電產(chǎn)品的節(jié)能設(shè)計(jì)既有利于幫助消費(fèi)者節(jié)省日常家電使用的費(fèi)用開支,又有利于為社會(huì)節(jié)約能源。無論從可持續(xù)發(fā)展的角度還是從滿足消費(fèi)者需求的角度,家電產(chǎn)品的節(jié)能設(shè)計(jì)都是不容忽視的。
家電產(chǎn)品綠色包裝設(shè)計(jì)綠色包裝設(shè)計(jì)是指從環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā),優(yōu)化產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)方案,使得產(chǎn)品包裝對(duì)人體和環(huán)境無害,產(chǎn)生的廢棄物最少,且能夠回收重用或可再生,資源消耗最小。家電產(chǎn)品綠色包裝設(shè)計(jì)應(yīng)具有以下特點(diǎn):1、在保證包裝功能的前提下,適度包裝,簡(jiǎn)化包裝。力求用料最省,廢棄物最少,這樣既可減少對(duì)資源的消耗,又可減少固體廢棄物的處置費(fèi)用,減少環(huán)境污染。如冰箱包裝箱紙層數(shù),在滿足保護(hù)功能的前提下,可以由五層改為三層。2、包裝廢棄物應(yīng)易于回收再利用,不能回收利用的也要能夠自行降解且降解周期短,焚燒時(shí)能夠產(chǎn)生新能源且不污染環(huán)境。如以往家電包裝常用EPS塑料,因其回收比例低,且在大自然中難以降解,焚燒時(shí)又會(huì)產(chǎn)生污染破壞臭氧層,故我國(guó)已經(jīng)嚴(yán)格限制使用,可以采用新型環(huán)保包裝材料如蜂窩紙板代替,紙易于回收利用,且在大自然中易于分解,不會(huì)產(chǎn)生污染。3、包裝物本身在其全生命周期內(nèi)無污染或極少污染。這首先要求包裝物所選用的材料不含有毒性元素、鹵素、重金屬等,或?qū)⑵浜靠刂圃诎踩珮?biāo)準(zhǔn)內(nèi);其次要求從包裝物的材料采集、加工制造、使用乃至報(bào)廢、回收再生等全過程均不產(chǎn)生環(huán)境污染或二次污染。
家電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)方法研究
家電產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)除了要滿足傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求外,還要考慮產(chǎn)品的全生命周期各階段對(duì)環(huán)境的影響,這是一個(gè)比較復(fù)雜的過程,需要在多種方法的支持下實(shí)現(xiàn)。
(一)產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)方法
1、產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)的概念。產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)也稱綠色設(shè)計(jì)或生態(tài)設(shè)計(jì),就是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段全面考慮產(chǎn)品全生命周期過程中的環(huán)境行為,即在原材料的采集、提煉、加工,產(chǎn)品制造,產(chǎn)品銷售、包裝、運(yùn)輸,產(chǎn)品使用,產(chǎn)品報(bào)廢、處置的全部生命過程中始終把環(huán)境問題作為一個(gè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)方針進(jìn)行的設(shè)計(jì)。
2、產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)在家電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。家電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)要求從產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段開始就要考慮產(chǎn)品生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié),包括設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用、乃至報(bào)廢、拆卸回收或處理處置等,確保滿足綠色產(chǎn)品的要求。家電產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)的任務(wù)是謀求家電產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)資源優(yōu)化利用,無環(huán)境污染或環(huán)境污染最小化。首先,應(yīng)進(jìn)行家電產(chǎn)品生命周期環(huán)境需求分析。產(chǎn)品生命周期的需求包括兩類,一類是總需求,如優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、競(jìng)爭(zhēng)力等;另一類是環(huán)境需求,如可回收、易拆卸、無污染等。綠色設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初始階段就要進(jìn)行環(huán)境需求分析,綜合考慮環(huán)境、功能、成本、美學(xué)等設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,歸納出對(duì)其全生命周期系統(tǒng)的環(huán)境要求。首先,要弄清生命周期每一階段的環(huán)境需求及其表達(dá)方式。如,制造階段的需求主要由工藝過程來決定,所以往往可以表示為“采用的工藝方法不能產(chǎn)生大于……的廢棄物”;使用和處理階段的需求則通常表示為“產(chǎn)品不會(huì)產(chǎn)生大于……排放物”的形式等。其次,還要弄清每一需求之間的相互關(guān)系及協(xié)調(diào)解決機(jī)制。如,對(duì)于同一產(chǎn)品而言,其功能先進(jìn)性需求與綠色程度之間的關(guān)系問題。若采用可回收材料,勢(shì)必可以提高產(chǎn)品的綠色程度,但可能會(huì)對(duì)產(chǎn)品的功能先進(jìn)性產(chǎn)生一定的影響,進(jìn)而影響產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。這時(shí),不僅需要將這些需求之間的關(guān)系表達(dá)清楚,還需要為綜合解決上述矛盾制定合理而適宜的協(xié)調(diào)解決機(jī)制。具體而言,可以通過選用性能優(yōu)良的回收材料或改變局部結(jié)構(gòu)來達(dá)到協(xié)調(diào)解決的目的。其次,設(shè)計(jì)應(yīng)面向產(chǎn)品生命周期全過程。綠色設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧產(chǎn)品的生命周期全過程,包括從原材料選擇、采集直至產(chǎn)品報(bào)廢、回收處理或處置的全過程。以佳能公司為例,該公司采用生命周期設(shè)計(jì)方法,通過歸集資料分析產(chǎn)品的組成材料、零部件采購(gòu)、產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用乃至廢棄階段可能產(chǎn)生的環(huán)境影響,將信息反饋到產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段,通過設(shè)計(jì)提高產(chǎn)品的能源利用率、降低有害物質(zhì)的使用、減少零部件數(shù)量,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綠色水平。
(二)綠色并行工程方法
1、并行工程的概念。并行工程是現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)的一種模式和系統(tǒng)方法。由于現(xiàn)代產(chǎn)品在設(shè)計(jì)理念、方法和組織方面正發(fā)生著根本性的變革,所謂的綠色設(shè)計(jì)就演變成為將產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)為適應(yīng)變革而提出的所有商業(yè)屬性和技術(shù)屬性匯集起來的過程,并行工程是實(shí)現(xiàn)這一過程的有效途徑。并行工程是以集成、并行的方式設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程,力求使產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)開始就考慮產(chǎn)品生命周期全過程的所有因素,包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶的要求等,最終使產(chǎn)品達(dá)到最優(yōu)化。
2、綠色設(shè)計(jì)對(duì)并行工程的需求。綠色設(shè)計(jì)與一般設(shè)計(jì)相比,對(duì)并行工程有著更為迫切的需求。這是因?yàn)?首先,綠色設(shè)計(jì)的目標(biāo)更為復(fù)雜。綠色設(shè)計(jì)要求產(chǎn)品既要具備功能屬性,又要具備環(huán)境屬性,因此其設(shè)計(jì)目標(biāo)比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。其次,綠色設(shè)計(jì)涉及的問題更為繁雜。綠色設(shè)計(jì)要綜合考慮資源消耗、環(huán)境污染、產(chǎn)品的綠色度等問題,其涉及問題的繁雜程度比一般設(shè)計(jì)更高。第三,綠色設(shè)計(jì)涉及的人員更為多樣。綠色設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員既要具備過硬的專業(yè)知識(shí),又要具備較強(qiáng)的環(huán)境意識(shí),因而比一般設(shè)計(jì)所需設(shè)計(jì)人員更多,對(duì)設(shè)計(jì)人員的要求也更高。
3、家電產(chǎn)品綠色并行設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。家電產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)綠色并行設(shè)計(jì),首先應(yīng)采用綠色協(xié)同工作組這種先進(jìn)的設(shè)計(jì)人員組織模式以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員的集成。由于設(shè)計(jì)目標(biāo)的復(fù)雜性和涉及問題的多樣性,家電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)要求組織含材料分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、環(huán)境保護(hù)等多方面的專業(yè)開發(fā)小組協(xié)同進(jìn)行工作,并行交叉設(shè)計(jì)。其次,家電產(chǎn)品綠色并行設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)要求進(jìn)行有關(guān)信息與技術(shù)的集成。如將家電產(chǎn)品全生命周期內(nèi)各類信息的獲取、表達(dá)、表現(xiàn)和操作工具集成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng);將家電產(chǎn)品開發(fā)過程中涉及的各種技術(shù)和方法集成知識(shí)庫和方法庫等,以便于為綠色并行設(shè)計(jì)提供所需的分析信息及分析工具。第三,家電產(chǎn)品綠色并行設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)還要求實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)支撐環(huán)境和并行工程支撐環(huán)境的集成。因?yàn)榫G色并行設(shè)計(jì)是基于并行工程的綠色設(shè)計(jì),所以需要兩種支撐環(huán)境的集成。
(三)綠色模塊化設(shè)計(jì)方法
1、模塊化設(shè)計(jì)方法的概念。模塊化設(shè)計(jì)是綠色設(shè)計(jì)方法之一,它已經(jīng)從理論轉(zhuǎn)變成較為成熟的設(shè)計(jì)方法。它對(duì)于一定范圍內(nèi)的不同功能,或相同功能條件下的不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品,在進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上,劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊,通過模塊的選擇與組合,構(gòu)成不同的產(chǎn)品,形成產(chǎn)品系列,以滿足市場(chǎng)的不同需求。
2、模塊化設(shè)計(jì)方法對(duì)于綠色設(shè)計(jì)的意義。模塊化設(shè)計(jì)方法對(duì)于產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)模塊化設(shè)計(jì)能夠滿足綠色設(shè)計(jì)快速開發(fā)產(chǎn)品的要求。由于模塊化設(shè)計(jì)開發(fā)的產(chǎn)品是由一個(gè)個(gè)模塊單元組成的,便于重新組合,所以能夠根據(jù)市場(chǎng)需求快速組合成新的產(chǎn)品。(2)模塊化設(shè)計(jì)更便于滿足綠色設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求。綠色設(shè)計(jì)要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)要節(jié)能降耗、消除或盡量降低污染,模塊化設(shè)計(jì)將產(chǎn)品中性能相似、使用壽命相近的部分組合在同一模塊中,便于拆卸回收和維護(hù)更換,有利于節(jié)能降耗;同時(shí),模塊化設(shè)計(jì)還可以將產(chǎn)品中對(duì)環(huán)境或人體有害的物質(zhì)集中在一個(gè)模塊中,在產(chǎn)品報(bào)廢時(shí)便于拆卸,以減少對(duì)環(huán)境的污染。(3)模塊化設(shè)計(jì)有利于簡(jiǎn)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì),一件產(chǎn)品要由大量的零部件組合而成;而在模塊化設(shè)計(jì)中,產(chǎn)品是由一個(gè)個(gè)基本模塊組合而成的,模塊是構(gòu)成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的單元,從而可以減少零部件數(shù)量,簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。
3、綠色模塊化設(shè)計(jì)方法在家電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。綠色模塊化設(shè)計(jì)方法強(qiáng)調(diào)將綠色設(shè)計(jì)的思想與模塊化設(shè)計(jì)中的功能分析方法相結(jié)合,采用自上而下的設(shè)計(jì)程序,形成閉合式組合化設(shè)計(jì)過程。家電產(chǎn)品往往是由若干具有一定功能的部件組成的,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能將各部件設(shè)計(jì)成相對(duì)獨(dú)立的功能模塊。如電冰箱的設(shè)計(jì),可以將其分為箱體、門體、制冷系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)四大模塊進(jìn)行設(shè)計(jì),通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同的產(chǎn)品,豐富產(chǎn)品的花色品種,以滿足市場(chǎng)變化的需求,同時(shí)可以縮短研制周期,加快更新?lián)Q代。以海爾集團(tuán)為例,海爾洗衣機(jī)事業(yè)部共有500多種產(chǎn)品型號(hào),但洗衣機(jī)內(nèi)桶僅有幾種規(guī)格,這幾種規(guī)格的內(nèi)桶適用于所有型號(hào)的洗衣機(jī)。海爾集團(tuán)通過零部件整合,建立了零部件優(yōu)選件模塊平臺(tái),從而使得零部件的數(shù)量大幅下降,年節(jié)約零部件采購(gòu)及管理成本近億元。
作者:張威單位:江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院徐州財(cái)經(jīng)分院
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