产业生态学

产业生态学 ◙第6讲

产业生态学方法－为环境而设计 • 为环境而设计Design for the Environment (DfE) • 生命周期设计Life Cycle Design (LCD) • 生态设计Ecological Design (Eco-Design) • 绿色设计Green Design • 再制造Remanufacturing

一、为环境而设计概念 为环境而设计(Design for Environment， DfE）是一种产品设计新理念，要求产品设计时应考虑: • 生态环境要求和经济要求之间的平衡; • 应考虑所开发产品的生命周期所有阶段(原料采掘、产品生产、使用、回用、处置)的环境方面的问题; • 以使产品在整个生命周期内不产生或产生最小的环境影响。

推行为环境而设计的目的 美国环保局USEPA强调其目的：使企业知道如何将产品的环境问题纳入其生产决策中，为企业提供决策信息与工具，推动企业作出综合了环境问题、产品性能、成本与利润考虑的决定。绿色设计

满足环境要求的一般类型与设计策略

满足环境要求的一般类型与设计策略 续表

二、为环境设计/生态设计的应用 1. 施乐（Xerox）公司的DfE项目（1）项目简介 1997年，施乐公司采用DFE原则开发了一套新的数字“文件中心”（Document centers）产品。“文件中心”是一种多功能的办公自动化机器，集传真、打印、复印、扫描于一体，而且可以与网络互连，具有较大的灵活性；具有完全开放的体系结构，便于升级；支持多种辅助设施以及技术革新。（2）项目目标实现在产品生产过程中的无废化，提高未来市场的竞争力，减少产品在整个生命周期的环境影响，开发无害技术和产品。

（3）具体的环境设计方法、技术 a. 公司将能源协会和欧洲生态标志标准作为开发产品的指南，通过ISO14001环境管理体系认证，建立公司的环境管理系统，在全球范围内开展环境影响评价项目， b. 建立原材料的环境影响数据库，便于设计者选取毒性影响最小的原材料 c. 为了避免产品废弃于环境中，产品再循环标志或再利用标签，并向用户说明产品各个部分再利用的方法 d. 产品的拆卸过程考虑环境设计：

e. 产品单元部件比同类产品少了80-90%，因此机器的运行噪音比美国政府规定的最底噪音标准低30-60%。部件的减少也降低了能源以及原材料的消耗，所消耗的能源少于US能源协会规定标准的50%。 f. 有效的信息交流：用户使用产品的“第六感”诊断系统，只需要一台电脑和一根电话线就可以接通公司的技术人员评价产品的性能或解决问题，这样就减少了服务人员上门服务的交通环境影响，也提高了问题解决的速度。 g. 无废包装 h. 无废工厂 i. 无废办公室 Sharp AR-158

2. 中国办公家具 （1）项目哈尔滨工业大学和哈尔滨四达家具实业公司合作，也采用生命周期评价的方法开发了新的成套办公家具。 • (2) 环境优点 • 重量降低46%，生产能耗降低67%，脲醛树脂减少36%，

(3) 一般优点 办公室布局更灵活、效率更高，隔墙可以具有半透明和良好的吸音特性。

3. 哥斯达黎加的高能效照明系统 (1)项目 • 哥斯达黎加圣何塞市的SYLVANIA公司为中美洲市场开发照明系统。 • 公司以降低其产品的环境影响为目的。 • 设计的目的除降低能耗外，提高质量也是一个很重要的因素。 • 这种生态设计战略将对该产品的环境影响产生积极效果，而且也提供了良好的营销机会。

(2) 环境改善 重量减少42%，能源降低65%，汞含量降低50%，涂料用量减少40%。铜用量减少65%，体积减少65%。 (3)一般改善提高美学价值，相当低的成本，提供不同的功能和风格，产品使用灵活。

4. 菲律宾的单座计程车 (1) 项目菲律宾宿务的诺基斯贸易公司（NTC）为一种单座计程车（适用于一位乘客专业运输的摩托车）进行生态设计。希望通过这个项目实现更加环境友好和经济效率的新型计程车。首先对NTC公司进行生产系统内部分析，然后评估城市公共运输系统。项目同时考虑了摩托车的耐用性，以及燃料经济和有害尾气的削减。 (2)环境改善重量减轻79%；材料减少了75%；消除了电镀；提高了耐用性；减少了运输体积。 (3) 一般改善总成本降低50%，材料成本降低70%。

再制造REMANUFACTURING

产品退役的问题－汽车 • 1886年，Daimler和Benz：第一辆引擎汽车； • 1908年, 亨利福特：第一台T型汽车； • 1924年，亨利福特：第1000万台T型汽车； • 今天：十周生产量超过1000万台。

产品退役的问题－汽车 • 目前美国有汽车1.7亿辆；欧洲1.5亿辆，亚洲整体上相当； • 1.5亿辆汽车排队可绕地球10圈； • 1.5亿辆汽车排队可以到达月球。

产品退役的问题－电子产品 • 当第一个半导体还在硅谷进行实验时，谁会想到数十年后个人电脑（每年6000万台）在数量上达到并超过汽车（每年5000万台）。

传统的再循环过程 报废产品的结束回收报废产品的结束回收汽车粉碎机的进料与出料汽车粉碎机后的金属碎屑手工分拣非金属碎屑

工业部门的责任 • 无论是现在还是将来，都需要采取对环境友好的产品循环利用方式； • 传统的再循环模式显然不能满足需求。

废旧产品拆卸 部分经过清洗、检测、翻新或替换重新组装、测试得到新的产品再制造的定义 • 将废旧产品制造成“如新产品一样好”的再制造产品的再循环过程。

维修与再制造的关系

不同环节的物流

再制造之贡献 • 物质原料的保持 • 能量的保持 • 工厂设备的保持 • 就业 • 工业技能培训 • 低价格、大市场 • 危险物质安全处置 • 保证税收，无需政府补贴

再制造的条件 • 恢复产品的技术条件 • 产品由可以互换的组件构成 • 回收毛坯（core）价格便宜 • 产品生产技术在产品换代之前比较稳定 • 庞大的市场需求

再制造产品领域

再制造之规模?－美国的情况 公司数量 70,000 就业机会 480,000 年销售额 $53 billion

工业比较

行业规模 –公司数量

再制造行业就业情况

公司雇员规模

行业的年销售额

展望 • 再制造业增长: 利润机会/更多产品为人们接受 • 更多原始设备制造商（OEMs）参与 • 合并、诞生大的公司 • 政府政策制订者逐渐认识再制造

再制造实例 变单纯的废物处置为再制造汽车整体再制造

车轮再制造: • 打磨翻新 • 机械加工 • 修配 • 电镀 • 焊接

机械制造行业

电器产品再制造

办公家具

再制造的五步骤

拆卸

拆卸汽车家电

拆卸涡轮充电器汽车电子控制元件空调压缩机发动机离合器传动轴橡胶塑料

拆卸零件的分类（四类） • 第一类有价材料的零件 • 汽车： • 铅电池 • 铜散热器 • 铝车轮 • 电器： • 金接点 • 铜线 • 第二类非金属材料的零件 • 汽车： • 橡胶轮胎 • 塑料缓冲器 • 挡风玻璃和车窗玻璃 • 电器： • 塑料外壳、键盘 • 绝缘材料等

拆卸零件的分类 • 第三类含有有害成分的零件或物质 • 汽车： • 油液 • 传动液 • 刹车液 • 空调制冷剂 • 安全气囊中的化学物质 • 电器： • 水银开关 • 镉或锂电池 • 含有阻燃剂的塑料部件 • PCBs电容器 • 液晶显示器 • 铅和钡玻璃阴极射线管认真分解，以便能够对它们进行进一步的特殊处理。否则不仅会降低再循环利用的可行性，而且可能损害可再制造部件的使用性能。

拆卸零件的分类 第四类可再利用的零件——再制造的主要对象 • 在二手市场直接销售的零件； • 在维修中作为备件使用的零件。

清洗

清洗热水和蒸汽清洗发动机零件清洗前后离合器摩擦片钢球喷射清洗零件

产 业 生 态 学