生出55亿吨无害废物和7亿吨有害废物。在过去,更多的把保护环境的重点放在了污染物的“末端治理”上,而忽略了污染物的全过程控制和预防上。要想彻底解决对环境污染问题 ,必须从“源头”上进行治理。具体到制造业 ,就是要考虑产品整个生命周期对环境的影响 ,最大限度地利用原材料、能源 ,减少有害废物的排放,减轻对环境的污染。随着环境问题的日益严重 ,绿色产品设计的思想也日益受到重视。从“富民强省”、“富民强市 ”的高度去认识,实现“绿色”的目标也是必须的。改善市民的生活环境质量,当拥有优良的水源和优质的空气。而创建一个能保证当代和子孙身心健康发展的环境,也该是“省”、“市”是否为强盛的重要标志。 二.什么是绿色设计与制造
绿色设计与制造是近几年提出的新概念 ,其深刻的内涵尚处于探索研究阶段。综合现有文献的观点和学者们所作的研究,将绿色制造定义为:绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式,其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中,对环境的负面影响最小,资源效率最高,并使企业经济效益和社会效益协调优化。从产品的寿命循环周期整体角度出发,在产品概念设计中运用并行工程的原理在保证产品功能、质量和成本等基本性能情况下,充分考虑产品寿命循环周期各个环节中的资源、能源的合理利用,环境保护和劳动保护等问题。综之,绿色产品设计是一个综合了面向对象技术、并行工程、寿命周期设计的一种发展中的系统设计方法,是融产品的质量、功能、寿命和环境于一体的设计系统。
绿色设计是“可持续生产”设计,是实现清洁化生产和生产出绿色产品的设计手段。近年来,围绕生态环境问题,人们提出了“既满足当代人的需求,又不对子孙后代满足其需要之能力构成危害的发展”的“可持续发展战略”。可持续发展战略的思想具有极为丰富的内涵,它将生态环境与经济发展联结为一个互为因果的有机整体,认为经济发展要考虑到自然生态环境的长期承载能力,使环境和资源既能满足经济发展的需要,又使其作为人类生存的要素之一而直接满足人类长远生存的需要,从而形成了一种综合性的发展战略。
绿色设计和制造在我国还处在起步阶段,有关这方面的论文和报导也较少。绿色设计和制造的结构体系还在不断完善中。 三.绿色设计与制造的结构体系 (一)产品的绿色设计
在实施绿色制造过程中, 绿色设计是关键,它决定了产品生命周期的80 %~ 90%的消耗。绿色设计是指在产品及其生命周期全过程的设计中,充分考虑对资源和环境的影响,在考虑产品的功能、质量、开发周期
和成本的同时,优化各有关设计因素,使产品及其制造过程对环境的总体影响减到最小。绿色设计又称为面向环境的设计(Design For Environment,DFE)。绿色产品设计包括以下主要内容: 1、 绿色材料及其选择
绿色材料是指在满足一般功能要求的前提下,具有良好的环境兼容性的材料。绿色材料在制备、使用以及用后处置等生命周期的各阶段,具有最大的资源利用率和最小的环境影响。绿色材料选择的三个原则:
①优先选用可再生材料,尽量选用回收材料。提高资源利用率,实现可持续发展;②尽量选用低能耗、少污染的材料;③尽量选择环境兼容性好的材料及零部件,避免选用有毒、有害和有辐射特性的材料。所用材料应易于再利用、回收、再制造或易于降解。
2、 产品可回收性设计( Design For Recycling,DFR)
要求产品在初期设计时考虑其零件回收及再生的可能性,即在其他新产品中,可以利用使用过的或废弃产品中的零部件及材料。针对零部件的再使用和材料的再使用提出了几种设计策略:
①可回收材料及其标志;②可回收工艺与方法;③可回收经济评估;④可回收性结构设计。
3 、产品的可拆卸性设计(Design For Disassembly, DFD)
面向可拆卸设计是一种使产品容易拆卸并能从材料回收和零件重新使用中获得最高利润的设计方法学。可拆卸性是绿色产品设计的主要内容之一,也是绿色产品设计中研究比较早而且比较系统的一种方法。它研究如何设计产品才能高效率、低成本地进行组件、零件的拆卸以及材料的分类拆卸,以便重新使用及回收,它要求在产品设计的初级阶段就将可拆卸性作为结构设计的一个评价准则,使所设计的结构易于拆卸,因而维护方便。并可在产品报废后可重用部分,充分有效地回收和重用,以达到节约资源和能源、保护环境的目的。可拆卸性设计的主要策略有:
①减少拆卸的工作量;②可预测的产品构造;③易于拆卸;④易于分离;⑤减少零件的多样性。
目前DFD主要集中在以下三个阶段性研究上:①收集、分类和归纳DFD的有关知识;②拆卸可能性的量化评估;③创建新的DFD方法和工具,并且这些工具一般是与CAD设计集成的专家系统。 4、 绿色包装
绿色包装技术就是从环境保护的角度,优化产品包装方案,使得资源消耗和废弃物产生最少。目前这方面的研究很广泛,大致可以分为包装材料、包装结构和包装废弃物回收处理3个方面。当今世界主要工业国要求包装应做到“3R1D”(Reduce减量化、Reuse回收重用、
Recycle循环再生和Degradable可降解)原则。
产品的包装应摒弃求新、求异的消费理念 ,简化包装 ,这样既可减少资源的浪费 ,又可减少环境的污染和废弃物的处置费用。另外,产品包装应尽量选择无毒、无公害、可回收或易于降解的材料 ,如纸、可复用产品及可回收材料(如EPS、聚苯乙烯产品 )等。 5、 绿色产品的成本分析
绿色产品的成本分析不同于传统的成本分析,在产品设计的初期,就必须考虑产品的回收、再利用等性能,因此成本分析时,就必须考虑污染物的替代、产品拆卸、重复利用成本、特殊产品相应的环境成本等。绿色产品成本分析应在每一设计选择时进行,以便使设计出的产品更具“绿色”且成本低。
6、 绿色产品设计数据库
绿色产品设计数据库对绿色产品的设计过程起着举足轻重的作用。该数据库应包括产品寿命周期中与环境、经济等有关的一切数据,如材料成份、各种材料对环境的影响值、材料自然降解周期、人工降解时间、费用 ,制造装配、销售、使用过程中所产生的附加物数量及对环境的影响值,环境评估准则所需的各种判断标准等。 (二)产品的绿色制造
产品对环境的影响不仅在设计过程中要加以考虑,而且在产品制造过程中对环境的各种影响也要作相应的考虑,采用绿色工艺是实
现绿色制造的重要一环,绿色工艺与清洁生产密不可分,清洁生产被正式认定为可持续发展的先决条件。绿色工艺是指清洁工艺 ,指既能提高经济效益,又能减少环境影响的工艺技术。它要求在提高生产效率的同时必须兼顾削减或消除危险废物及其它有毒化学品的用量 ,改善劳动条件,减少对操作者的健康威胁,并能生产出安全的与环境兼容的产品。在加工过程中的零件绿色工艺主要包括加工顺序工艺优化、加工参数、切削刀具、切削液、润滑剂的使用、加工质量、热处理、金属成型(铸造、熔炼)中的清洁工艺以及环境评估。绿色工艺既要从技术入手,尽量研究和采用物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方案和工艺路线。 四、绿色制造的发展趋势
未来的绿色设计和制造将趋于向全球化、社会化、集成化、并行化、智能化、产业化方向发展。未来可能的研究方法有:①模块化
设计;②神经网络和模糊数学的应用;③公理化设计;④虚拟拆卸等。 人们提出了绿色设计发展体系,其中关键是绿色产品设计评价体系的完善,对产品从设计、制造、包装、运输、报废整个生命周期中每一个环节对环境影响作出评价,并且要在整个生命周期中、集成环境下建立绿色
产品的评价体系[4]。同时,要研究开发先进制造技术,以及与之相匹配的先进制造模式,大力开发低污染、低能耗、无公害的生产工艺与最终产品。
研究开发适合绿色设计和制造需要的数据库和信息系统,例如,材料数据库、制造数据库、LCA数据库及各种知识库,开发绿色 产品设计和实施绿色制造的支撑软件。
WTO规则中的“绿色壁垒”虽有一些大国为限制发展中国家贸易借口的因素,但其积极意义不言而喻,我们的制造业要在世界贸易中站住脚,“绿色”水平的高低至关重要。因此,能否在绿色设计与制造方面有所作为,不再是一个间接的或长远的效益问题,而是一个直接的效益问题。在外向型制造业过程中,一定要抵制发达国家一面将高污染产业向我们一方转移(当市场需要时),一面再用“绿色壁垒”的武器在国际市场排挤我们(当时出现竞争时)的图谋。
政府在指导现代制造业基地建设过程中,必须有现代眼光,加强对企业的“绿色”教育,完善政府部门对企业绿色制造的监督机制,加强立法和行政规定以及相关的经济政策。同时,建立较为系统的绿色制造理论和方法体系,促进和指导绿色设计和制造技术的深入研究和学科发展。通过法律、政策、学术、舆论和技术等推进绿色设计与制造体系建设,将常州建成为一个具有现代品位、可持续发展和经济、社会、生态效益俱佳的现代制造业基地。
理性主义
在设计的多元化潮流中,以设计科学为基础的理性主义占着主导地位。它强调设计是一项集体的活动,强调对设计过程的理性分析,而不追求任何表面的个人风格,因而体现出一种“无名性”的设计特征。这种设计观念实际上是现代主义的延续和发展。但它与早期现代主义不同,并不着意于艺术与技术的结合上,而是试图为设计确定一种科学的、系统的理论,即所谓用设计科学来指导设计,从而减少设计中的主观意识。设计科学实际上是几门学科的综合,包涉及心理学、生理学、人机工程学、医学、工业工程等,体现了对技术因素的重视和对消费者更加自觉的关心。设计科学的出现使社会学和技术成了设计的决定因素,19世纪以来美学与技术的联姻开始瓦解了。随着技术越来越复杂,要求设计越来越专业化,产品的设计师往往不是一个人,而是由多学科专家组成的设计队伍。国际上一些大公司大多建立了自己的设计部门,设计一般都是按一定程序以集体合作的
形式完成的,这样个人风格就难以体现于产品的最终形式之上。此外,随着设计管理的发展,许多企业都建立了自己的长期设计政策,这就要求企业的产品必须体现出一贯的特色。即使聘请自由设计师设计的产品也必须纳入公司设计管理的框架之内,以保持设计的连续性,这些都推动了“无名性”设计的发展。而20世纪60年代末以来,一些“优良设计”的典范则常常被置于黑色的塑料方盒子之中,外观细节减少到了最低限度,看上去毫不起眼。在操作和显示的设计上也尽量减少信息密度,有时表面连一个按钮也看不见。索尼公司1996就是如此,黑色的框架强调了产品的几何性,正面设计除屏幕外只有一圈窄窄的边框,上面仅留下一些不起眼的显示。丹麦设计师安德瑞生(Henning Andreasen)20世纪70年代设计的F78型电话机也是理性设计的典型。机身的基本形状和按键的布置是按人机工程原理确定的,结构紧凑,外观规整朴素,没有任何夸张以体现设计师的个性。这一设计获得了1976年丹麦工业设计奖。在办公机器设计上“无名性”更为明显,无论是复印机还是计算机,造型上都十分稳健。由于这些产品的设计不是强调个性风格,而是产品的内在使用质量和生产工艺,因而使同类产品在造型上彼此雷同,若非内行,很难从外观造型上判别出生产厂家。这种“无名性”设计在很大程度上代表着工业设计的主流,其影响一直延续至今。
后现代主义设计(Post Modernism)
兴起于20世纪60年代末、70年代初,是后工业社会、信息社会的产物。它发端于建筑设计并影响到其他设计领域,在设计宗旨、风格等方面向现代主义设计提出挑战。20世纪60年代,西方进入“丰裕社会”时代,人们的消费观念从讲究结实耐用转向求新求异。现代主义设计风格长期以单调、沉闷、冷漠的形式充斥城市,使人们渴望出现变化。随着经济发展,形式单调的产品已不能适应多元化市场的需求和商业竞争。后现代主义设计遂应运而生。20世纪60年代末,以美国建筑师温图利为代表的设计师,提出主宰设计风格的不是权威,而是市场。由日本著名建筑师山崎实1954年主持设计和建造的普蒂鲁·艾戈低收入住宅区,具有典型的现代主义设计特征,虽价格低廉,但因其形式呆板,居住率一直很低,没有经济效益。1972年7月15日,美国圣路易市政府不得不予以炸毁,以便腾出地方盖新楼。它仿佛宣告了现代主义设计运动的结束和后现代主义设计的开始。现代主义设计的一些基本原则无疑是值得肯定的,但其单一和机械化的形式,有时难免破坏自然生态环境及其美感。后现代主义反对杰出的现代主义设计大师凡德洛的“少即多”的设计原则,并提出“少即烦”的观点,认为设