1、第11章绿色设计第第11章绿色设计章绿色设计11.1概述概述 11.2绿色设计的基本概念绿色设计的基本概念 11.3绿色设计的内容、绿色设计的内容、准则和设计过程准则和设计过程 11.4绿色设计中的材料选用及管理绿色设计中的材料选用及管理 11.5绿色设计技术绿色设计技术 11.6绿色设计评价绿色设计评价 第11章绿色设计11.1概述概述1111绿色设计的产生及意义绿色设计的产生及意义纵观当今世界，不论是以美国、日本为代表的西方发达国家，还是像我国这样的发展中国家，以及非洲的一些贫穷国家，资源短缺、环境恶化、人口膨胀都是当今全人类面临的三大问题，环境污染已对人类社会生存与发展造成了严重威胁。第
2、11章绿色设计制造业是将资源通过制造过程转化为社会有用产品的产业。它一方面是制造人类财富的支柱产业，另一方面又产生大量废弃物（制造过程产生的废弃物和产品使用终结后的废弃物），对环境造成污染，这是当前环境污染的主要源头。如何使制造业尽可能少地产生环境污染是当前环境问题研究的一个重要方面。“有污治污”的末端治理方式不能从根本上解决制造业所产生的环境问题。20世纪90年代，全球掀起的“绿色消费浪潮”使得“绿色设计”应运而生，并成为当前设计领域的热点问题。第11章绿色设计开展绿色设计具有以下意义。（1）绿色设计是绿色消费的要求。消费者购买商品不仅仅关心产品的功能、寿命、款式和价格，也关心产品的环境性能
3、。所以，设计师必须将产品设计与环境保护融为一体，使产品从材料、设计上满足环境保护要求，并与包装材料的视觉效果及保护功能等各方面结合起来，最终获得绿色产品。第11章绿色设计（2）绿色设计是可持续发展的必然选择。1983年举行的第38届联合国大会提出的我们共同的未来报告全面、系统地论述了世界范围的可持续发展问题，并首次给出了可持续发展的定义：“可持续发展是既满足当代人的需要，又不对后代人满足需要的能力构成危害的发展。”其内涵在于：首先要发展，强调把发展放在优先考虑的地位；发展必须以保护环境为重要内容，以实现资源、环境的承载能力与社会经济发展相协调。可持续发展是自然经济社会复合系统的持续、稳定、健康
4、发展。第11章绿色设计绿色设计是人类社会可持续发展的需要和重要的组成部分。它强调在设计过程中，要把生态环境与经济发展结合为一个互为因果关系的有机整体，发展经济要考虑到生态环境的长期承载能力，保证环境和资源既能满足经济发展的需要，又能满足人类长远生存的需要，使得资源、能源得到有效、合理的利用，并使得环境污染降到最低程度。第11章绿色设计（3）绿色设计是消除绿色贸易壁垒的最有效途径。在发展经济的过程中，各个国家为了最大化获得利益而采取的措施是不同的。随着国际社会对人类共同生存环境的关注，在国际贸易中，将环境与贸易挂钩，用经济手段解决环境问题已成为一种发展方向。在处理贸易与环境的关系时，强调环境保护
5、并以此作为国际贸易规范和准则，从而形成一种贸易壁垒。目前，一些国家为了实施“绿色贸易壁垒”都开展了绿色认证（绿色标志）制度，达不到其设定的环境指标，产品就很难进入该国市场。据统计，1995年我国部分出口产品因不符合发达国家的环境法规及相应环境指标的要求，蒙受了高达2000亿元的损失。我国汽车、日用消费品、食品、化工产品等因绿色贸易壁垒，其出口长期受到很大的影响。第11章绿色设计1112绿色设计的发展过程及研究现状绿色设计的发展过程及研究现状1发展状况发展状况1992年在巴西里约热内卢举行了全球环境与发展大会。在会议上，联合国呼吁全世界要重视环境保护工作，保护人类生存的地球，要求各个国家和地区的
6、政府、民间团体利用一切手段做好环境保护工作。第11章绿色设计1993年，丹麦工业大学的奥尔廷（Leo.Alting）提出了“持续工业生产的基础生命周期概念”，该大学的绿色产品生命周期中心长期开展生命周期策略、经济及控制、工艺及生产工程、环境及资源技术等方面的研究工作，为丹麦工业生产提供了大量“清洁技术”。美国国际贸易及工业部工业科学技术代理处所属的机械工程实验室实施的“生态工厂技术”项目，开展了产品技术、生产技术、拆卸技术及回收技术的研究。克莱斯勒、通用、福特三大汽车公司共同创立了汽车回收开发中心，对新车进行拆卸研究，并开展拆卸设计。日本从1992年开始实施“生态工厂”的10年计划，投入100
7、150亿日元，对生产系统工厂和恢复系统工厂进行研究。丰田公司1995年10月研究制定了一份汽车拆卸回收工艺。德国、加拿大、英国等在拆卸技术及方法、回收工艺及方法等方面已开展了大量的研究。我国香港特区生产力促进局提出了“绿色生产力”的口号，积极开展国际环境管理认证、绿色标志、绿色奖励、清洁生产技术培训等工作。第11章绿色设计从国际市场情况来看，绿色产品普遍比一般产品受欢迎。据统计，1988年在以美国为代表的北美地区，绿色产品贸易额达到1060亿美元，西欧为1000亿美元，亚太地区为500亿美元。随着社会经济的发展，绿色产品将成为世界主要商品市场的主导产品，不实行绿色设计，产品将无法进入国际市场。
8、第11章绿色设计我国地域辽阔，区域差异较大，资源并不富有。自改革开放以来，经济社会得到了突飞猛进的发展，但却牺牲了环境保护，环境污染和资源能源浪费相当严重。我国生产的绿色产品的种类和数量少，主要是一些与人们日常生活相关的农产品、食品和轻工产品，在绿色设计方面起步也较晚。国家对环境保护工作非常重视，加大了在环境保护方面的投资力度，国内一些大学和研究机构已开展了绿色设计方面的研究。第11章绿色设计2研究状况研究状况综合国内外研究情况，绿色设计的研究领域主要集中在以下三个方面。（1）能源和资源的合理利用。例如，美国国家制造科学中心制定了一项绿色制造计划，用两种方法来减轻制造过程对环境的影响：在制造中
9、不用或少用有害物质；分析各种置换方案中废弃物的产生机理。一种称为CAMPS（计算机辅助材料与工艺选择）的交互式专家系统提供了选择材料和工艺过程的方法。该系统由筛选、知识采集与咨询、设计分析和成本估计4个模块组成。第11章绿色设计成对比较法（PCA）提供了绿色产品的决策体系，并可用来进行样品比较。该法包括零部件材料选择，紧固件的数量和类型，接触件用的润滑剂，以及装配件上零部件的几何关系。该法用比较结果来分派设计任务，以提高设计方案的环境适应性。第11章绿色设计（2）废旧产品的拆卸和回收利用。在产品设计阶段就要考虑到产品报废后的拆卸问题，研究简化机械拆卸的方法，拆卸中要避免材料间发生自污染结合。（
10、3）安全健康、环境保护及污染治理。第11章绿色设计11.2绿色设计的基本概念绿色设计的基本概念1121关于绿色设计的几个定义关于绿色设计的几个定义产品生命周期产品生命周期从市场营销的角度，可把新产品投入市场到退出市场的生命周期分为产生、成长、成熟和衰退四个阶段。绿色设计的产品生命周期是指从原料生产、产品生产、包装、运输、销售、使用直至回收利用及处理所涉及的各个阶段的总和，是面向产品全生命周期的设计，如图111所示。第11章绿色设计图111产品生命周期及循环 第11章绿色设计绿色产品绿色产品绿色产品又称为环境协调产品，是相对于普通产品而言的。达到什么“绿色程度”就可称其为绿色产品？目前还没有达到
11、公识。所以，关于绿色产品的定义尚有各种说法。例如，绿色产品是指以环境和环境资源保护为核心概念而设计生产的可以拆卸并分解的产品，产品报废后的零件可以回收利用；绿色产品是指将重点放在减少部件，使原材料合理化，部件可重新利用的产品。概括起来讲，绿色产品应是在产品生命周期全程中，符合特定的环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率最高，能源消耗最低的产品。第11章绿色设计绿色标志绿色标志绿色标志是界定绿色产品与普通产品的标尺，又称环境标志、生态标志、蓝色标志，是一种产品的证明性商标，受法律保护，是经过严格检查、检测、综合评定，并经专门机构批准使用的标志，例如绿色食品、绿色服饰、绿色计算机、绿色
12、包装等。第11章绿色设计我国自1993年开始实施绿色标志认证制度。当时的国家环保总局、国家技监局、商检局等相关部委成立了中国环境标志产品认证委员会，开展了环境标志认证工作，主要起因于：环境标志工作是环境管理制度的有力补充，通过给对环境友好的产品及其生产企业发放环境标志来引导消费者购买，用市场的手段吸引更多的企业主动治理污染，生产友好产品；响应联合国号召，适应生态标志运动的国际大背景；环境标志在一些国家也是一种绿色贸易壁垒，有了环境标志认证，便能够更有效地出口。第11章绿色设计我国颁布的绿色标志如图112所示。图形的中心结构表示人类赖以生存的环境，外围的十个环紧密结合，环环紧扣，表示公众参与共同
13、保护环境。同时，十个环的“环”字寓意为环境与全民联合起来，共同保护人类赖以生存的环境，所以又称为“十环标志”。获准使用该标志的产品不仅质量合格，而且在生产、使用和处理过程中符合特定的环境保护要求，与同类产品相比，具有低毒少害、节约资源等环境优势。第11章绿色设计图11我国颁布的绿色标志 第11章绿色设计绿色设计绿色设计绿色设计又称为生态设计、环境设计、生命周期设计、环境意识设计等，是指在产品的整个生命周期内着重考虑产品的环境属性（可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等），并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命、质量等。绿色技术绿色技术绿色技术又称为环境
14、友善技术，是减轻环境污染或减少原材料、自然资源使用的技术、工艺或产品的总称。第11章绿色设计112绿色设计的特点绿色设计的特点（1）绿色设计扩大了产品的生命周期。传统的生命周期为“产品的生产到投入使用”，也称为“从摇篮到坟墓”的过程。绿色设计的生命周期延伸到“产品使用结束后的回收重用及处理处置”，即“从摇篮到再现”的过程。（）绿色设计是并行闭环设计，设计时要考虑回收利用问题。（）绿色设计有利于保护环境，维护生态系统平衡。（）绿色设计可防止地球上矿物资源的枯竭。（）绿色设计的结果减少了废弃物数量及其处理的棘手问题。（）绿色设计是跨学科的合作开发设计。第11章绿色设计 11.3绿色设计的内容、准则
15、和设计过程绿色设计的内容、准则和设计过程1131绿色设计的内容绿色设计的内容绿色设计与常规设计的根本区别在于：要求设计人员在设计构思阶段就把降低能耗、易于拆卸、可再生利用和保护生态环境与保证产品的性能、质量、寿命、成本的要求列为同等的设计目标，并保证在生产过程中能够顺利实施。绿色设计的主要内容如图113所示。第11章绿色设计图113绿色设计的主要内容 第11章绿色设计1132绿色设计的总体要求及设计准则绿色设计的总体要求及设计准则绿色设计的总体要求如下：（1）资源使用最少化。（2）能源消耗最低化。（3）无废弃物或减量化。（4）对生态环境系统影响最小化。（5）对人类健康和安全的危害最小化。第11
16、章绿色设计与材料有关的设计准则与材料有关的设计准则（1）少用短缺或稀有的原材料，多用废料、余料或回收材料，多用代用材料。（2）尽量减少产品中的材料种类，以利于产品废弃后的回收。（3）尽量采用相容性好的材料，不用难于回收或无法回收的材料。（4）尽量少用或不用有害的原材料。（5）优先采用可再利用或再循环的材料。第11章绿色设计2与产品结构有关的设计准则与产品结构有关的设计准则（1）树立“小而精”的设计思想。在同一性能情况下，通过产品的小型化来尽量节约资源的使用量。例如，采用轻质材料，去除多余的功能，避免过度包装等，以减轻产品的重量。（2）简化产品结构，提倡“简而美”的设计原则。例如，尽量减少零部件
17、的数目。（3）采用模块化设计。（4）在保证产品耐用的基础上，赋予产品合理的使用寿命，努力减少产品使用过程中能量的消耗。第11章绿色设计（5）在设计过程中注重产品的多品种及系列化，以满足不同层次的消费需求，避免大材小用，优品劣用。（6）简化拆卸过程，如采用易于拆卸的连接方式，减少紧固件的数量，尽量避免破坏性拆卸方式等。（7）尽可能简化产品包装，采用适度包装，避免过度包装，使包装可以多次重复使用或便于回收。第11章绿色设计3与产品制造工艺有关的准则与产品制造工艺有关的准则（1）优化产品性能，改进工艺，提高产品合格率。（2）采用合理工艺，简化产品加工流程，减少加工工序，谋求生产过程的废料最少化，避免
18、不安全因素。（3）减少产品生产和使用过程中的污染物排放，如减少切削液的使用或采用干切削加工技术。（4）要考虑到产品废弃后的回收处理工艺方法，使产品报废后易于处理。第11章绿色设计4绿色设计的管理准则绿色设计的管理准则（1）规划绿色产品的发展目标，将产品的环境属性转为具体的设计目标，以保证在绿色设计阶段寻求最佳的解决办法。（2）设计人员与管理人员之间进行广泛合作。（3）要考虑到产品对环境产生的附加影响。例如，洗衣机不仅能洗净衣服，而且还不能对环境造成损害。（4）提供产品组成信息。第11章绿色设计1133绿色设计过程绿色设计过程绿色设计是以系统工程、并行工程思想为指导，以产品生命周期分析为主线，集
19、现代设计方法为一体的系统化、集成化设计过程。与常规设计过程相比，绿色设计也要经过需求分析、明确设计任务及要求、方案设计、初步设计、详细设计、设计评价等几个阶段，但在每个阶段都要充分考虑到所设计产品与环境的关系问题。绿色设计过程如图114所示。第11章绿色设计图114绿色设计过程 第11章绿色设计 11.4绿色设计中的材料选用及管理绿色设计中的材料选用及管理114概述概述选择材料在产品设计过程中是最早、最重要的设计决策。目前人类创造的材料种类非常多，从中正确选出所用的材料是一件非常困难的工作，因为要考虑材料制作成零件后应满足的一系列性能要求。第11章绿色设计影响材料选择的因素很多，包括材料的机械
20、性能、产品功能要求、结构要求、安全性、抗腐蚀性、市场、环境对产品材料的影响（例如冲击与振动、温度与湿度、噪声、噪光、气候条件等）、材料对环境的影响（材料自身生产过程中对环境的影响，材料在制造过程中对环境的影响，材料在使用过程中对环境的影响，材料在回收处理中对环境的影响）、经济性以及其它（例如材料不合乎规格造成资源浪费和对环境的污染）。第11章绿色设计传统设计法在选择材料中存在以下不足：（1）使用的材料种类多。这不仅增加了制造难度及成本，而且不利于回收。（2）没有考虑材料加工过程对环境的影响。有的材料难加工、能耗高、噪声大，含有铅、镍、铬等元素的材料在加工过程中产生的切屑、粉尘对环境影响极大。（
21、3）没有考虑产品报废后的回收处理问题。（4）没有考虑材料生产过程对环境的影响。例如用纸或用聚苯乙烯制作的一次性水杯，一般认为纸质杯对环境无害，但若考虑造纸对环境的影响，则结果可能恰恰相反。第11章绿色设计1142绿色材料及其特征绿色材料及其特征1绿色设计对材料的要求绿色设计对材料的要求（1）使用的材料应是能耗低、成本低、少污染或无污染的材料。（2）材料容易加工并在加工中无污染或少污染。（3）材料应是易回收、易处理、可重用、可降解的材料。第11章绿色设计2绿色材料的概念及特征绿色材料的概念及特征绿色材料也称环境协调材料、生态材料。根据绿色设计对材料的要求，绿色材料应是具有良好使用性能或功能，并对
22、资源和能源消耗少，对生态与环境污染小，有利于人类健康，再生利用率高或可降解循环利用，在制备、使用、废弃直至再生循环利用的整个过程中，都与环境协调共存的一大类材料。这里包含了材料自身的先进性（优质、生产能耗低）、生产过程的安全性（低噪声、无污染）及材料使用的合理性（节省的、可以回收的）。第11章绿色设计绿色材料应具有如下三个显著特征：良好的使用性能；较高的资源利用率；对生态环境无副作用（环境负荷值最小）。1993年8月在日本召开的第三届先进材料国际会议上，与会者预测了21世纪的材料应满足的三个条件：为人类开拓更广泛的活动范围和环境（即材料的先进性）；追求人类的活动范围与外部环境的协调性（即材料的
23、环境适应性）；为活动范围中的人类生活环境带来繁荣和舒适（即材料的舒适性）。第11章绿色设计1143材料的选择方法材料的选择方法在选择材料时，在满足产品功能要求、使用要求、经济性的同时，还应考虑以下几个方面：（1）选择绿色材料，具体讲就是选用环境负荷值小的、对环境污染影响小的材料。（2）材料易获得，经济性好。（3）减少所用材料的种类。（4）易加工、低能耗、低成本，制作的零件不涂镀。（5）易回收、易处理、可重用、可降解。（6）选用可回收、可再生材料。（7）选用无毒材料。第11章绿色设计1144材料的管理材料的管理在进行绿色设计时，不仅要正确选择材料，还要重视材料的管理。材料管理涉及以下工作。（1）
24、管理好材料。做好材料的标识标记，对不同种类和性能的材料要分类归存和管理，不把含有害成分与无害成分的材料混放，以免引起材料之间的交叉感染。（2）做好材料的回收利用工作。对于达到生命周期的产品，其有用部分要充分回收利用，不可用部分要采用一定的工艺方法进行处理，使其对环境的影响最低。（3）建立材料数据库，包括材料性能数据库和材料环境负荷数据库，开发材料计算机管理系统。第11章绿色设计 11.5绿色设计技术绿色设计技术 1151拆卸设计拆卸设计1概述概述所谓拆卸设计，是指从产品或部件上有规律地拆下可用的零部件的过程，同时保证不因拆卸过程造成该零部件的损伤。第11章绿色设计拆卸设计的目的如下：（1）零件
25、的重复利用。零件的重复利用包括：直接利用（对于制造成本高、革新周期长或使用寿命长的零部件单元可考虑直接利用，例如盛液体的瓶子）和间接利用（再造后重用，例如汽车零部件经过加工后再利用）。（2）零部件的回收。回收其中的部分特殊零部件。（3）材料的回收。材料的回收指材料成本高的零部件的回收，例如铜、铝等材料。第11章绿色设计根据拆卸目的不同，可把拆卸方法分为三种类型。（1）破坏性拆卸。（2）部分破坏性拆卸。（3）非破坏性拆卸。第11章绿色设计2拆卸设计准则及方法拆卸设计准则及方法（1）拆卸工作量最少原则。产品在满足功能要求和使用要求的前提下，尽可能简化产品结构和外型，减少零件和材料种类；简化维护及拆
26、卸回收工作，降低对维护、拆卸回收人员的技能要求。第11章绿色设计具体来讲，在设计中应注意：明确所要拆卸的零部件；功能集成化，减少零部件数量，消除多余零件，但要注意结构的复杂性和制造成本问题；减少材料种类；材料之间的相容性要好，便于拆卸回收；有害材料的集中化和保护；拆卸目标零件易于接近。第11章绿色设计（2）与结构有关的准则。紧固件数量最少；紧固件类型统一；拆卸运动简单（拆卸动作最简化，拆卸移动距离最短）。第11章绿色设计（3）易于拆卸准则。接近排放口（主要针对液体）；便于抓取准则；少用刚性差的结构；优选标准件。第11章绿色设计（4）易于分离准则。一次表面准则（即加工后尽可能不进行二次加工，如油
27、漆、电镀等）。便于识别与分类。例如常用的模压标志、条形标志、颜色标志等。减少零件变异性准则（减少产品零件种类和结构的多样化）。第11章绿色设计（5）产品结构的可预估性准则。由于产品受使用条件（如污染、腐蚀、磨损）的影响，因此产品随使用时间的推移会发生结构形态的变化。避免将易老化或易腐蚀的材料与所需拆卸、回收的材料零件组合。拆卸零件应防止被污染或腐蚀。完成拆卸设计后，可从拆卸费用、拆卸时间、拆卸能耗、拆卸过程对环境的影响等方面进行分析与评价。第11章绿色设计1152回收设计回收设计1概述概述所谓回收设计，就是在产品设计时，充分考虑产品零部件及材料回收可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结
28、构工艺性，以及与可回收性有关的一系列问题，以达到零部件及材料资源和能源的有效利用，并在回收过程中对环境污染减为最小的一种设计思想和方法。第11章绿色设计回收设计的特点如下：（1）可使材料资源得到最大限度地利用。（2）可减少环境污染，保护生态环境。（3）有利于生态平衡和可持续发展战略的实施。（4）实现了物资流动的闭合性。一种产品的废弃物变为另一种产品的原材料，在技术和经济条件可行的情况下，物质不断地处于不同功能、不同形式的状态下，在不能完成某种功能时，回收后又可再生新的功能。（5）回收过程应该是清洁生产过程，不应该对环境造成二次污染。第11章绿色设计2回收设计的内容回收设计的内容（1）可回收材料
29、及其标志。在产品设计阶段，必须了解产品报废后零部件所用材料性能的变化，以确定可用度。要慎重考虑材料的选择问题，尽可能选用绿色材料，增强材料与环境的协调性，做好材料的标记、标识工作。（2）回收工艺及方法。（3）回收经济性问题。（4）可回收零件的结构工艺性设计。第11章绿色设计3回收设计的准则回收设计的准则（1）产品结构易于拆卸。（2）尽可能选取可翻新的零件，即经工艺处理，零件的功能和使用使命与同类新零件相同。（3）被回收件清理的清洁化。（4）可重用零件材料易于识别与分类。（5）结构应有利于维修与调整。（6）减少材料种类。（7）系列化、模块化的结构设计。（8）零件异化的使用方法。（9）尽可能利用回
30、收零件或材料。第11章绿色设计 11.6绿色设计评价绿色设计评价1161绿色设计评价指标体系绿色设计评价指标体系绿色设计评价是绿色设计的重要环节之一，对指导绿色设计过程和完善设计方案具有重要作用。制定绿色设计评价指标体系要遵循科学性与实用性、完整性与可操作性、不相容性与系统性、定性指标与定量指标、静态指标与动态指标等相互协调统一的原则。绿色设计评价过程应从技术、经济和生态环境等方面综合考虑。评价指标体系一般分为环境属性指标、资源属性指标、能源属性指标和经济属性指标四类，如图115所示。第11章绿色设计1环境属性指标环境属性指标环境属性指标是指在产品整个生命周期内与环境有关的所有指标。环境属性指
31、标可分为环境污染和生态环境破坏两方面。根据物质状态可分为大气污染（例如臭氧空洞、温室效应、酸雨、全球气候暖化等）、液体污染、固体污染和噪声污染，如图116所示。第11章绿色设计图115绿色设计评价指标体系结构 第11章绿色设计图116环境属性指标第11章绿色设计 （1）大气污染。例如甲醛、臭氧空洞、温室效应、酸雨、全球气候暖化等都是大气污染。大气污染的主要指标有：硫氧化物、碳氧化物、氮氧化物、碳氢化合物、臭氧、颗粒物等的含量，一般用污染物的浓度值（毫克/立方米）作为评价参数。第11章绿色设计（2）液体污染。工农业生产以及生活排放的各种污水和液体。评价指标主要有以下几种：氧平衡参数。例如溶解氧、
32、化学需氧量（COD）、生物需氧量（BOD）。重金属参数。例如铁、锰、铜、锌等小毒性物质含量，汞、铬、铅等大毒性物质含量。有机污染物参数。例如酚类、油类等。无机污染物参数。例如氨氮、硫酸盐、硝酸盐、氰化物等。第11章绿色设计（3）固体污染。各种有机的、无机的呈固态的污染物，例如废塑料、废玻璃、废纸等。（4）噪声污染。生产和各种工作过程中因机械振动、摩擦、撞击以及气流扰动而产生的声音。噪声污染用分贝（dB）表示。第11章绿色设计2资源属性指标资源属性指标资源属性指标包括产品生命周期中使用的材料资源、设备资源、信息资源和人力资源。（1）材料资源。通常用材料利用率、材料种类数、材料回收利用率、有害材料
33、使用比例等来衡量。（2）设备资源。例如设备利用率、设备资源配置情况等。（3）信息资源。例如绿色战略决策信息、绿色技术、生产管理和资金信息等。（4）人力资源。例如管理、技术、生产和服务人员等。第11章绿色设计3能源属性指标能源属性指标能源属性指标主要用使用能源的类型及种类、能源利用率、再生能源使用率、使用能耗、回收处理能耗等来衡量。4经济属性指标经济属性指标经济属性指标包括生产成本、用户成本（如使用成本、回收费用、处理费用等）和社会成本（如环境污染治理、职业保健、废弃物处理等）。第11章绿色设计1162绿色设计评价方法绿色设计评价方法评价一般从定性和定量两方面进行综合分析。根据设计层次及性质，评
34、价可分为以下三种。1再设计评价再设计评价这里的再设计是指在现有产品的基础上，为达到环保要求而进行的部分改进设计。那么，在进行评价时，要兼顾企业能够获得最大利益和符合环保要求两方面，可按照下式进行评价：0()NPV(1)TkttNCF tr第11章绿色设计式中，r为回收率；NCF（t）为t年内的净资金流；NPVk为当前净利润；T为每一种设计方案的经济寿命。使用上式进行评价时，计算每一个阶段的净资金流NCF(t)要考虑直接成本、间接成本（例如材料运输及管理等辅助活动）和隐含成本（例如环境法规宣传、培训、审查等费用）。每一种设计方案的经济寿命包括产品全生命周期以及废弃物管理和产品的再循环。第11章绿
35、色设计2完全改变产品现有结构的评价完全改变产品现有结构的评价这种设计活动涉及的内容比较多，也是较完善的绿色设计。通过设计后，产品达到绿色化要求，同时设计制造过程也改变了企业内部的生产组织结构。评价指标包括经济指标、环境指标和战略性指标。评价时可按照下面的步骤进行。（1）对评价指标进行对比，确定各主要指标的相对重要性。（2）估算每个设计方案的定量指标和定性指标。（3）计算各主要指标的优先权及不同产品设计方案的优先权。（4）计算各个设计方案的总体效益。第11章绿色设计3全新设计的评价全新设计的评价全新绿色设计出的产品达到了完全再循环，设计、制造、管理、企业与协作成员之间的关系等都要发生一些变化，所
36、以，这种评价是较为复杂的评价。评价中要全面考虑各个方面的影响因素以及指标体系。第11章绿色设计1163绿色设计的全生命周期（绿色设计的全生命周期（LCA）评价）评价产品生命周期评价是对环境冲突进行客观分析的一种定量评价方法，是对产品“从摇篮到坟墓”全过程的评价。LCA评价一般可分为评价目标及范畴定义、清单分析、影响评估和改进分析与设计四个实施阶段，其实施过程如图117所示。第11章绿色设计图117LCA评价的实施过程 第11章绿色设计1评价目标及范畴定义评价目标及范畴定义这主要是根据应用方向，对评价目标及范围作出明确的定义，建立评价对象的功能单元，设定LCA的边界。一般要明确以下问题：（1）产
37、品设计目标及应用范围。（2）制造产品要消耗哪些资源？可能会造成什么样的影响？其中最重要的影响是什么？（3）这些影响发生在产品生命周期的哪些阶段？（4）造成这些影响的最主要因素是什么？第11章绿色设计2清单分析清单分析清单分析是指搜集产品及生命全过程中的能源和资源需求、排放物等资料，列出相应清单并进行定性和定量分析描述。收集到的资料要根据来源、时间性、地理性等进行分类。数据的格式要做到标准化。清单分析的一般步骤是：过程描述、数据收集、预评价、产品清单。在进行清单分析时，应详细列出能源和资源在输入和输出过程中的所有要素。图118所示为清单分析的框架。第11章绿色设计图118清单分析的框架 第11章
38、绿色设计3影响评估影响评估影响评估是指将清单分析后的结果以技术定量或定性方式评价其重要性以及潜在影响。影响评估的步骤如下：（1）影响评估分类。（2）将清单分析后得到的数据归类分成数个影响类别（影响因子），一般可分为资源消耗类（例如可再生资源、不可再生资源）、化学影响类（例如温室气体、臭氧气体、毒性物质、酸性物质等）和非化学影响类（例如噪声、离子辐射、淤泥沉积等）。（3）影响评估的特征化。利用量化方法，对不同影响类别的影响因子造成的影响进行定量评价和综合。（4）影响评估的量化。通过定性和定量分析确定最后的影响值。第11章绿色设计4改进分析与设计改进分析与设计根据评估结果，对其产生的影响进行分析和
39、改进设计。第11章绿色设计1164绿色设计评价实例绿色设计评价实例下面对汽油车和电动车进行LCA分析评价。（1）评价目标范围。汽油车能源消耗的环节：原油开采、运输、提炼、产品油运输、分配和使用。电动车能源消耗的环节：化学燃料（煤和石油）开采、加工（炼油）、转换（发电）、输配和使用。（2）收集资料，列出清单或图表（两种车的能源消耗量、污染物排放量）。第11章绿色设计（3）影响评价。分析3辆汽油车和2辆电动车在生命周期内的平均能源消耗量和污染物排放量，可以发现：两类车的能源消耗量差别不大。汽油车的一氧化碳和碳氢化合物排放量要高于电动车。汽油车的二氧化硫和颗粒物排放量比电动车低。氮氧化物排放量取决于
40、车本身的类型（例如低效、高效电动车）和电厂的发电技术。电动车的动力来源于排污大户电厂，所以是先期异地排放，将污染物排放在郊区。汽油车是就地随时排放，将污染物排放在市区内。就污染物滞留于环境中的时间长短来看，汽油车比电动车带给人的危害要大一些。第11章绿色设计（4）评价结论。仅考虑本身排放的污染物，电动车要优于汽油车；考虑温室气体的排放，汽油车优于电动车。以上只是考虑车辆在使用中的情况，在详细的LCA分析评价中，还要考虑设计、制造、报废后再回收利用的情况。在把各个环节的影响相加时，主要考虑地域的差别、不同污染源的相对权重等。第11章绿色设计目前，已经开发出了关于绿色设计（GD）、产品生命周期设计（LCED）、绿色设计评价的计算机系统。例如，美国斯坦福大学生命周期工程小组开发的用于LCED的软件LASeR、Boustead咨询公司的Boustead数据库、合肥工业大学开发的GreenAssessment系统等都在绿色设计中发挥了很好的作用。
