基于产业生态学的产品生态设计.ppt

基于产业生态学的产品生态设计,邵超峰,生态设计，也称绿色设计或生命周期设计或环境设计，是指将环境因素纳入设计之中，从而帮助确定设计的决策方向。生态设计要求在产品开发的所有阶段均考虑环境因素，从产品的整个生命周期减少对环境的影响，最终引导产生一个更具有可持续性的生产和消费系统。 生态设计活动主要包含两方面的涵义，一是从保护环境角度考虑，减少资源消耗、实现可持续发展战略；二是从商业角度考虑，降低成本、减少潜在的责任风险，以提高竞争能力。,一、 产品生态设计的概念,产品生态设计是20 世纪90 年代初提出的关于产品设计的新概念，它是指以产业生态学为基本原理，将生态因素、环境因素融入产品的设计之中，从而帮助确定产品设计的决策方向。产品生态设计要求在产品开发的所有阶段均考虑环境因素，从产品的整个生命周期减少对环境的影响，最终引导产生一个更具有可持续性的生产和消费系统。,产品生态设计将环境因素融入到产品设计中，旨在改善产品在整个生命周期内的环境性能，降低其环境影响，实现从源头上预防污染的目的。因此，生态设计是一种重要的预防措施，是我们在末端治理的环境对策失败后推行的预防策略的重要组成部分。,从末端治理到生态设计,我国是一个人口众多、资源相对贫乏、生态环境脆弱的发展中国家，建设节约型社会，以尽可能少的资源消耗满足人们日益增长的物质和文化需求，以尽可能小的经济成本保护好生态环境，实现经济社会的可持续发展，已成为国家重要的战略发展取向。 建设节约型社会，必须实现节约的生产方式。,三、 产品生态设计的意义,传统的生产方式侧重于产品本身的属性和市场目标，把生产和消费造成的资源枯竭和环境污染等问题留待以后“末端治理”。“生态设计”则是从可持续发展的高度审视产品的整个生命周期，在产品设计之初就充分考虑资源和环境问题，从源头节能治污，是促进节约型生产方式形成的有效路径。,产品生态设计的意义具体表现,1. 产品生态设计推动资源的循环流动 生态设计选择资源循环运行的生产模式，就是要在与自然环境和谐共处的前提下，利用自然资源和环境容量实现生产活动的生态化转向，通过可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等一系列设计方法，延长产品使用周期、提高重复使用率，在产品完成其使用功能后，经过回收处理，又重新变为可以利用的资源，参与生产的再循环，提高资源利用率。,生态设计促使物质资源在生产过程中呈反馈式的循环流动：资源产品再生资源。在这个不断进行的循环中物质资源的内在价值能够得到最充分的发挥，并且把生产活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程度。,2. 产品生态设计从生产的源头节能治污 生态设计运用生态系统理论，把节能治污从消费终端前移至产品的开发设计阶段，从源头开始考虑产品生命全周期可能给资源和环境带来的影响，趋利避害。具体讲，就是在产品生产之前就充分考虑产品制造、销售、使用及报废后的回收、再使用和处理等各个环节可能对环境造成的影响，对产品的耐用性、再使用性、再制造性、再循环性、加工过程的能耗以及最终处理难度等进行系统、综合地评价，努力扩大产品的生命周期，将产品生命周期延伸到产品使用后的回收、再利用和最终处理。,选择环保材料是实现生态设计的关键和前提。在保证产品原有功能的基础上，遵循以下的选材原则： 选择可回收和可再生利用的材料，提高资源利用率; 选择低能耗、少污染、无毒无腐蚀性的材料，减少材料对环境的破坏; 选择环境兼容性好的材料，同一产品单元尽量选用较少的材料种类以利于废弃后的有效回收; 选用可回收再利用或可在大自然中自行分解且不产生污染的材料等。,3. 产品生态设计把节约资源作为最优级选择 减量化、再利用和再循环是生态设计的基本原则，它们构成从高到低的优先级，即首先选择从生产的源头采取措施，尽量减少资源的使用。 因为再循环是需要成本和科技支撑的，在现阶段，某些再循环的成本甚至比焚烧、填埋等传统方法处理还要高，由此可见，减少资源使用是生态设计最经济和最有效的选择。,三、 产品生态设计的要求,1、在材料的选择与使用上 应避免使用有毒有害的材料和添加物，并考虑替代材料的使用，在实在无法替代时，应考虑毒性物质的稳定性并采取措施把毒性物质“锁”在材料中使其不易释放出来；避免使用不可再生及需很长时间才能恢复的原材料如化石燃料、热带硬木等；尽量使用品种相同的及可再循环的原材料，以便回收利用；尽量使用再循环的材料，降低新材料的使用量，也为再循环材料创造市场；同时在设计时，应考虑尽量减少原材料的使用量，以减少产品的体积和重量，也方便产品的运输和储存。,2、产品包装的设计 应避免过度与奢华，奢华只会满足我们的虚荣心而对生态无益。包装应简约、耐用并考虑可持续性：亨利福特(Henry Ford)曾用板条箱装运A型卡车，当卡车到达了目的地板条箱则变成了汽车地板;韩国的稻壳被用作音响原件和电子装置的包装填充物，随产品一起运到欧洲，在欧洲这些包装被再利用成为制作砖头的材料，当然一些精密仪器及贵重物品需要繁琐复杂的包装，但我们应避免总量或总体积中 20%的产品而 80%的包装被遗弃这种现象的出现。,3、节能技术的应用 考虑到使用中降低能耗的需求，应在设计阶段就把节能技术融入产品中，如飞利浦公司开发的绿色电视，非常注重节能技术的利用，其待机状态下的耗电量已从 5.1W降到 0.1W，开机时的耗电量也由 41W降到 29W。,4、设计时应考虑延长产品的使用寿命，以直接降低产品的环境影响。 许多产品的设计追求流行时尚，趋势一过便遭遗弃；还有些产品受到制造当时技术的限制，在科技进步后便被淘汰，它们的使用寿命均非常短，本身就是一种极大的浪费，过早地成为废物也增加了环境负担。为此，我们应采取一些经典设计，增强产品的美学价值，使其不易落伍从而降低更新替代率；设计时对核心部件进行模块化设计并预留升级空间使产品易于更新升级。此外，要增强产品的耐用性和易于修理性，吸引人们对产品的二次使用。,5、设计时应考虑产品的易于回收及再利用。 如设计应使废旧产品易于拆卸：可使用易于分离的钩、卡销、螺丝等连接点而不采用焊接或黏合的连接方式；采用统一标准的连接点，易于用统一的工具拆卸及机械化拆卸的实行；对材料可以加上标示或内置信息芯片，以便于识别及分拣。这些方法的采用有利于回收利用业的发展，并促进生态设计目标的实现 。,五、 产品生态设计的过程,产品生态设计过程一般为分产品生态识别，产品生态诊断，产品生态定义和生态产品评价 个步骤。,.产品生态识别 所谓产品生态识别是指根据产品的用途、功能、性质、成本及原材料选择等建立一个产品参照模型，并对该模型进行生命周期评价，即对产品在其整个寿命期内的相关生态环境干扰进行定量化识别，对各种环境因子的影响大小进行科学评估，同时对产品的总体潜在环境影响进行综合评估。,.产品生态诊断 通过生态辨识，对产品的生态环境影响将有定量和定性的初步结论。接下来就要进行产品生态诊断。生态诊断是为了确定参照产品潜在的生态环境影响，如对资源能源消耗、全球性环境压力及生态系统安全等进行综合评估。通过生态诊断，找出这种潜在的环境影响的主要来源。如根据产品可能造成的酸化问题，分析二氧化硫、氮氧化物等对此的影响如何。,此外，借助生态诊断，还能解决产品寿命阶段中哪一阶段的环境影响最重要，产品结构哪一部分造成的环境影响最大等重大问题。根据生态诊断的结果，进一步进行替代数据模拟，如改变产品中对环境影响最大的某个部件的结构或选择新的材料等，然后比较新的替代设计方案与原方案之间对环境影响的差别，为进一步进行生态产品定义提供科学依据。,.产品生态定义 产品生态定义就是依据生态系统安全与人类健康标准，选择未来生态产品的生态环境特性指标。其目的在于确定产品的生态环境属性，使整个产品的商业价值中包含生态环境价值。产品生态定义必须根据生态辨识和生态诊断的结果来进行。一是确定影响产品竞争能力的生态环境参数，二是制定产品具体的生态规范。,.生态产品评估 依据生态诊断的结果，参考产品生态指标体系，提出改善现有产品环境特征的具体技术方案，设计出对环境友好的新产品，对这一生态产品设计方案重新进行生命周期评价和生命周期工程模拟，并对该方案的生命周期评价结果与参照产品的生命周期评价结果进行对比分析，提出进一步改进的途径与方案。,从产品生态辨识到生态评价是一个反复优化的过程，目的是最终开发设计出对生态系统友好的产品。,五、产品生态设计实例 家具产品的生态设计,西方国家在工业设计领域很早便引入了生态设计的概念，在家具工业设计方面，比较杰出的是美国赫尔曼米勒公司和德国的韦尔卡恩公司。,自从20世纪90年代以来，赫尔曼米勒公司一直坚持使用“地球友好”型材料，关注环境因素，专注于生态设计、洁净技术、无公害制造和可持续发展，强调家具各零部件都要可循环或再利用，甚至在椅子底部浇铸上椅子部件分解图及其所使用材料的识别码，以便于以后对材料的分离和回收。同时，要求所有的产品都设计成可拆卸的，这样家具的各个部件都可以进行再利用或再循环。他们开发新的包装材料以替代传统的瓦楞纸板和泡沫聚苯乙烯，减少产品包装过程对环境的影响。,韦尔卡恩(Wi