电子电器产品绿色设计理论与数字化应用
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1.2.2 产品绿色设计的主要内容

概念设计是产品绿色设计的起点,它涉及定义产品的整体目标和特征。通过有效的绿色需求分析可以了解产品在生命周期各阶段的影响方式和程度,明确绿色设计任务,为后续绿色设计过程奠定基础。通过优化产品的功能、材料选择和生产工艺等,确保产品在设计初期就具备绿色设计的特征。详细设计阶段是建立在概念设计方案的基础上,绿色设计要求更加具体和细致,包括产品的结构、材料选择,以及能源消耗、污染物排放等。通过节能、节材、低碳、轻量化、拆卸性能提升、可回收性提升和减少环境污染等措施实现产品绿色设计的目标。此外,通过开展产品生命周期评价,对产品系统在不同阶段输入、输出及其潜在环境影响进行汇编,可以识别和量化产品在不同阶段,对环境的影响,并为绿色设计提供指导和优化的方向。其中,绿色产品需求分析有别于传统产品需求的概念,其范畴不局限于使用者对产品功能和性能的基本要求,还包括在产品全生命周期内与其环境性能密切相关的各类需求,例如产品环境友好性、资源利用效率、健康安全性和社会责任等。绿色产品生命周期需求信息跨越了产品从生产到报废回收处理的各个阶段,面向产品功能需求设计其功能原理,通过对功能原理的创新,为产品绿色设计提供更灵活的设计自由度,从而突破产品绿色性能提升的技术瓶颈。

对于产品绿色设计方案的评价是一项复杂的工作,涉及诸多学科内容和过程数据内容。对于多层次、多因素的复杂评价问题需要建立合理可行的评价指标体系。产品绿色设计需要满足技术先进性,还需要考虑时间、质量、成本、能耗、资源消耗、环境影响和安全性等多种要素,其评价指标通常涵盖环境属性、能源属性、资源属性和经济属性等。每个属性可由一系列子指标组成,不同的产品可制订相对独立的细化指标。例如,技术属性可包含生产过程、产品功能、使用性能和回收处理等方面的技术先进性;环境属性一般考量固体废弃物、大气污染、水体污染等污染;能源属性一般考量能源类型和能源利用效率等;资源属性包括材料、设备、信息等要素。常用的评价工具包括生态思维图(Eco-idea Maps)、环境质量功能展开(Environmental Quality Function Deployment),以及清单分析(Inventory Analysis)等。

在概念设计阶段结合产品需求,应充分考虑产品多种特性,包括功能、性能、安全健康、成本、环境、法律法规要求等要素。设计阶段需同时关注产品能效、材料选择、材料效益、可维修性、可拆解性、可回收性和可重用性。基于产品改进技术方法,尽力降低资源、能源消耗,减少环境污染。围绕产品全生命周期过程,基于原材料获取→生产加工→使用/再利用/维修/回收→报废全流程,充分考虑材料与能源的输入,以及输出要素(例如,产品、大气排放、噪声、振动、废弃物等)。根据产品生命周期的不同阶段,采取不同的参数来减少其对环境的影响。例如,通过原材料选择、可资源化设计,以及节能降耗设计等方式,围绕不同版本产品开展交叉对比。在概念开发的维度,关注开发设计可共享使用的产品,增强产品功能的集成性,用综合服务替代单一的产品服务。在功能和结构上,进行功能组合和优化,提升产品可靠性和耐用性,使产品易于维护和维修等。在原材料选择上,倾向于采用环境友好型材料、低载能和可资源化利用的原材料。在绿色包装上慎重选择并精简包装材料,加强包装材料的回收和重复利用率。在节能降耗维度,提升用能产品能效水平,采用清洁能源,减少耗材以及生产和使用过程中的废物产生。此外,在可资源化设计维度,鼓励面向可重复使用、拆解、回收与再利用的设计方案。针对多款产品,综合分析比较其在使用阶段、生产阶段和废弃阶段等全生命周期过程中的环境性能,基于对比结果提出生态设计建议,从而实现满足预定绿色设计的目标。