（机械制造及其自动化专业论文）家电产品绿色度评价研究.pdf

摘要 中文摘要 家电产品绿色度评价系统是对家电产品在全生命周期进行评估的闭环系统，主要分 析了产品在生命周期各阶段以及整体的资源、能源消耗、经济性能等情况，还包括产品 设计的可拆卸性能、可回收性能等主要因素，通过对各个指标的综合评价来判定产品是 否属于绿色产品及产品绿色度的高低，通过综合评价分析过程还可以得到产品应该在哪 些方面进行改进等信息。产品的绿色度评价体系主要包括环境属性、资源属性、能源属 性、经济性、宜人性以及绿色管理和设备维护性能等方面，其中包含的因素繁多，既有 定性指标又有定量指标，因而如何评价产品的绿色程度是一个十分复杂的问题，本文运 用模糊层次分析法对家用电冰箱产品进行绿色度评价。本文的主要研究内容如下： ( 1 ) 在对绿色产品、绿色设计的涵义进行分析的基础上，建立了家电产品绿色度评 价指标体系。本文结合家电产品的具体性能特点，根据国家相关标准等，建立了客观合 理的评价指标体系，指标体系中既包括动态指标又包括静态指标、既有需要定量分析又 有需要定性分析的指标。 ( 2 ) 以家用电冰箱产品为例，运用层次分析法建立了家用电冰箱产品的绿色度评价 指标体系，考虑各个指标的属性特点，应用模糊综合评价法对实例产品的绿色度进行宏 观的综合评价分析，对指标数据的处理采用定性分析和定量分析相结合的方式，最后经 过计算得到总的产品绿色度评价结果。 ( 3 ) 设计开发了家电产品绿色度综合评价系统模型的软件t 具。该系统采用v b 6 0 进行开发，本系统主要针对家电产品的特点，对其进行绿色度综合评价，系统中包括大 量的绿色知识和信息，可以为产品开发设计人员提供帮助。 关键词：家电产品；绿色度；评价指标；模糊层次分析法 ab s t r a c t 一一_ 一 a b s t r a c t t h ee v a l u a t i o ns y s t e mo f g r e e nd e g r e ef o rh o u s e h o l de l e c t r i c a la p p l i a n c e si s a na s s e s s m e n to ft h ec l o s e d l o o ps y s t e mf o rh o u s e h o l de l e c t r i c a la p p l i a n c e si n t h ew h o l el i f e c y c l e ，w h i c hm a i na n a l y s i so ft h ep r o d u c tl i f ec y c l es t a g e sa n dt h e o v e r a l l r e s o u r c e s ，e n e r g yc o n s u m p t i o n ，e c o n o m i c p e r f o r m a n c e ，e t c ，a l s o i n c l u d i n gr e m o v a b l ep e r f o r m a n c ea n dr e c y c l a b l ep e r f o r m a n c eo ft h ep r o d u c t d e s i g na n do t h e rm a j o rf a c t o r s ，t h r o u g hac o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no ft h e v a r i o u si n d i c a t o r st od e t e r m i n ew h e t h e rt h ep r o d u c ti st h eg r e e np r o d u c t o rg r e e n d e g r e es u m s t h r o u g hc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o na n da n a l y s i sp r o c e s sc a na l s o d e t e r m i n ew h a tp r o d u c t ss h o u l db e i m p r o v e d ，a n dm o r e t h eg r e e n d e g r e e e v a l u a t i o n s y s t e m f o r p r o d u c t sm a i n l yi n c l u d ee n v i r o n m e n t a l a t t r i b u t e s ， r e s o u r c e s ，p r o p e r t y , e n e r g y , p r o p e r t y , e c o n o m y , a n dp l e a s a n tn a t u r ea n dg r e e n m a n a g e m e n ta n de q u i p m e n tm a i n t e n a n c ep e r f o r m a n c e ，e t c w h i c hc o n t a i n sa v a r i e t yo ff a c t o r s ，b o t hq u a n t i t a t i v ei n d i c a t o r sa n dq u a l i t a t i v ei n d i c a t o r s t h u s h o wt oa s s e s st h eg r e e nd e g r e eo fp r o d u c t si sav e r yc o m p l e xi s s u e ，t h i sp a p e r u s i n gf a h pa n a l y s i st h ee v a l u a t i o no ft h e g r e e nd e g r e ef o rh o u s e h o l d r e f r i g e r a t o rp r o d u c t s m a i nc o n t e n t so ft h i sa r t i c l ea r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) o nt h eb a s i so ft h ea n a l y s i so ft h em e a n i n gf o rt h e g r e e np r o d u c t s ，g r e e n d e s i g n ，b u i l tag r e e n d e g r e ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mf o rh o u s e h o l de l e c t r i c a l a p p l i a n c e s t h i sp a p e ra c c o r d i n gt ot h es p e c i f i cp e r f o r m a n c ec h a r a c t e r i s t i c so f h o u s e h o l de l e c t r i c a l a p p l i a n c e s ，a c c o r d i n g t on a t i o n a l s t a n d a r d s ，a n d e s t a b l i s h i n g a n o b j e c t i v e a n dr e a s o n a b l e e v a l u a t i o ni n d e x s y s t e m ，w h i c h i n c l u d e st h e d y n a m i ci n d i c a t o r sa n ds t a t i ci n d i c a t o r s ，b o t hi n c l u d e sr e q u i r e q u a n t i t a t i v ea n a l y s i sa n dq u a l i t a t i v ea n a l y s i so fi n d i c a t o r s ( 2 ) f o re x a m p l e ，t oh o u s e h o l d r e f r i g e r a t o r s ，u s i n g f a h pb u i l ta g r e e n d e g r e ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mf o rh o u s e h o l dr e f r i g e r a t o r s ，t oc o n s i d e r t h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h e p r o p e r t i e s o ft h ev a r i o u si n d i c a t o r s u s i n g f u z z y m e t h o dc a r r i e do u tam a c r o e v a l u a t i o n c o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so ft h eg r e e n d e g r e e f o rt h e e x a m p l e so fp r o d u c t s u s i n gam e t h o do fc o m b i n a t i o no f q u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sp r o c e s s i n gt h ed a t ao fi n d i c a t o r s ，a n df i n a l l y t ab s t r a c t c a l c u l a t e dt h et o t a lg r e e n d e g r e ee v a l u a t i o nr e s u l t so f p r o d u c t ( 3 ) d e s i g na n dd e v e l o p m e n tt h e s o f t w a r et o o l so ft h e g r e e n d e g r e e c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ns y s t e mm o d e lf o rh o u s e h o l de l e c t r i c a la p p l i a n c e s t h es y s t e mi s d e v e l o p e du s i n gv b 6 0 ，t h i ss y s t e m i s m a i n l ya i m e da t t h e c h a r a c t e r i s t i c sh o u s e h o l de l e c t r i c a la p p l i a n c e sa n dt oc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n o fg r e e nd e g r e eo fi t ，t h i ss y s t e mi n c l u d i n gal a r g en u m b e ro fg r e e nk n o w l e d g e a n di n f o r m a t i o n ，a n dc a ns u p p l yh e l pf o rp r o d u c td e v e l o p m e n ta n d d e s i g ns t a f f k e y w o r d s ：h o u s e h o l de l e c t r i c a la p p l i a n c e s ；g r e e nd e g r e e s ；e v a l u a t i o ni n d e x ； f u z z ya n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s j l 目录 目录 第一章绪论1 1 1 引言1 1 2 课题的提出背景1 1 2 1 日益突出的环境问题以及政治压力1 1 2 2 社会支撑系统的逐步形成2 1 2 3 绿色贸易壁垒2 1 3 机电产品绿色度评价国内外研究现状2 1 3 1 国外研究现状2 1 3 2 国内研究现状3 1 4 本论文研究的主要内容一3 1 5 论文的组成4 第二章绿色产品及评价方法5 2 1 绿色产品一5 2 2 绿色设计一6 2 2 1 绿色设计的概念及特点7 2 2 2 绿色设计的主要内容7 2 3 产品绿色度评价方法研究8 2 - 3 1 产品绿色度评价方法8 2 3 2 家电产品绿色度评价方法探讨1 0 本章小结1 0 第三章机电产品绿色度评价指标体系的研究1 l 3 1 评价指标体系的制定原则1 1 3 2 机电产品绿色度评价指标体系的建立1 2 3 2 1 环境属性指标1 2 3 2 2 资源属性指标1 4 3 2 3 能源属性指标1 5 3 2 4 经济属性指标一1 5 3 2 5 技术性能指标16 目录 3 3 产品绿色度评价标准1 7 3 3 1 评价标准来源1 7 3 3 2 参照产品分类1 7 本章小结18 第四章家电产品绿色度评价方法研究1 9 4 1 基于模糊层次评价法的家电产品绿色度评价方法1 9 4 2 评价指标体系的递阶层次结构模型的建立1 9 4 3 评价指标权重及隶属度的确定2 0 4 3 1 评价指标权重的确定2 0 4 3 2 隶属度的确定2 3 4 4 综合评判过程的一般步骤2 3 本章小结2 7 第五章家用电冰箱绿色度的模糊层次评价法应用2 9 5 1 家用电冰箱产品绿色度评价指标体系的建立2 9 5 1 1 家用电冰箱产品全生命周期绿色性能分析2 9 5 1 2 家用电冰箱的绿色度评价指标体系一3 0 5 2 各指标权重的确定3 1 5 3 求最底层各指标的隶属度3 3 5 3 1 最底层各指标的评价等级标准3 3 5 3 2 隶属函数的确定一3 5 5 3 3 最底层各指标对三个评价等级的隶属度3 7 5 4 家用电冰箱产品绿色度的综合评判3 9 5 5 总的评价结果的分析处理4 3 5 5 1 最大隶属度原则处理方式一4 3 5 5 2 参数化处理方式4 3 本章小结4 4 第六章评价系统模型的开发与实现4 5 6 1 软件丌发环境4 5 6 2 家电产品绿色评价系统结构4 5 6 3 家电产品绿色评价系统程序丌发流程4 6 6 4 绿色评价系统在家用电冰箱产品评价中的应用4 7 1 1 目录 本章小结5 l 第七章总结与展望5 3 7 1 总结5 3 7 2 展望5 3 参考文献5 5 致谢5 8 攻读学位期间发表的学术论文5 9 目录 i v 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 随着全球人口和经济规模的不断增长，能源短缺及传统化石能源使用带来的环境问 题日益突出。世界自然基金会在2 0 0 9 年1 2 月2 4 日发表( 2 0 0 6 年地球生命力报告称， 人类正以前所未有的速度消耗着地球资源，据报告预测，如果人类按目前的速度消耗资 源，到2 0 5 0 年，人类将用掉相当于2 个地球的自然资源【l 】。世界自然基金会总干事詹姆 斯利普表示，人类面临着生态资源过度消耗的问题，消耗速度远远超过了地球资源的再 生速度，因此世界自然基金会呼吁人类改善现在的生活方式，减少对自然的破坏。据有 关数据显示，受全球气候变暖的影响，2 0 5 0 年前全球海平面有可能上升零点五米，将会使 全球各大洲沿海城市遭受严重损失；一些岛屿国家甚至面临被海水淹没而消失的命运【l j 。 要想改变此趋势，每个国家每个人都应肩负起各自的责任。发展以低能耗、低污染、低 排放为基础的低碳经济与生念经济，推动能源高效利用、清洁能源开发及绿色产业发展， 已经成为各国政府和企业共同推进的经济发展新模式，生产和发展模式的变革，将对改 善人类共同赖以生存的地球环境起到积极的作用i lj 。 在今后的十至二十年问，有可能发生一场绿色技术和绿色产业的革命。节能环保已 经成为建设地球的绿色理念，近年来科学家们积极致力于研制新技术及绿色科技，为把 地球建造成为一个更加干净、清洁的家园而努力。近日，世界自然基会会发布的一项研 究报告显示，绿色科技能够阻止灾难性的气候变化【，如果我们能够在今后的五年内致 力于丌发绿色技术，我们就有可能控制全球变暖的总体趋势和灾难气候的发生，从而拯 救这个地球。 绿色产：业、绿色投资、绿色增长足世界经济的一种发展趋势。我国政府已明确把“绿 色经济”作为新的增长点之一。丌展绿色产品的有关评价技术研究对绿色产品的设计、 制造、销售及消费等各阶段都具有荤要的指导意义，绿色产品评价是提高社会、经济和 生念效益的有效途径之一。 1 2 课题的提出背景 1 2 1 日益突出的环境问题以及政治压力 国内外刈绿色制造的关注不断增加。环境污染和废物排放已不再只是经济和环境上 才关注的问题，它已上升为政治问题。有效防止环境污染和废物排放已成为国家使用强 制性的法律和法规于段4 能解决的问题，而不单纯足企业自身采取一定的技术改革所能 解决的问题。囡际上欧盟已相继出台了w e e e ( 废弃电器和电子设备指令) 、r o h s ( 电 1 家电产品绿色度评价研究 器电子设备中限制使用某些有害物质指令) 和e u p ( 关于制定耗能产品环保设计要求框 架的指令) 等三大绿色指令【2 1 ，很多国家已经出台相关的环境条例来约束和引导制造业 的发展，制定经济机制、市场策略有效引导绿色制造技术的实施发展，鼓励符合环保要 求的绿色制造技术和企业的发展【2 1 。 1 2 2 社会支撑系统的逐步形成 可持续发展模式已成为社会发展的必然趋势。可持续发展需要每一代人、每个国家、 和每个企业的努力，而绿色制造技术又是可持续发展的一个重要组成部分。所以在推行 可持续发展过程中，必须把绿色制造技术放在重要的位型2 1 。 1 2 3 绿色贸易壁垒 随着世界经济全球化进程的推进，绿色产品的市场竞争将在全球范围内展开。如今 欧盟已经出台了一系列法律、法规对进口产品实施“绿色认证”，制定了苛刻的产品环 境指标限制国外产品进入本国市场，为此设置了“绿色贸易壁垒”【2 1 。因而发展绿色制造 技术将为企业提高产品的绿色水平提供技术支持，为企业消除国际“贸易壁垒 进人国 际市场提供有力的支撑。我国作为一个制造业大国，发展绿色制造技术，制订一系列的 绿色法规认证将势在必行，我国制造业应该改变传统的生产理念，顺应时代发展实施绿 色制造技术【2 。 对产品进行绿色度评价是实施绿色制造技术重要的一环，可以有效的指导绿色设计 的进行，可以增强企业的环保意识，促进企业节约能源和资源，调整生产结构，设计丌 发出真萨意义的绿色产品，为打破绿色贸易壁垒，增强企业的市场竞争力提供有力支撑。 1 3 机电产品绿色度评价国内外研究现状 1 3 1 国外研究现状 人们对绿色产品的概念至今还未形成一个统一的认识，针对不同的产品，其要达到 什么样的“绿色”程度才是绿色产品，针对这些问题，许多国家的相关部门都采取了积 极的行动对产品绿色度评价理论和方法进行深入的分析和研究【3 】。 德国采用特殊的环境标志对绿色产品进行认证，主要强调在产品寿命循环全过程中 对环境的各种危害进行分析评价；英国采用改进生命周期评价方法( 即l c a ) 评价产品 的绿色程度，还有一些行业会针对本行j 叱的特征制定相应的绿色产品评价指标，如i b m 公司生广：的绿色电脑以能源消耗率为主要参考指标来进行评价；而冰箱行业则主要以是 否使用了绿色制冷剂或发泡剂来对产品进行绿色度的评价【3 】。美国c a r n e g i em e l l o n 大学 的绿色设计研究所近年来一直在从事产品p l 收系统设计、全生命周期成本核算、汽车报 废管理舰则、绿色没计价格设定、有毒排放物数据库( 绿色性能衡量工具) 、环境标准 2 第一章绪论 制定和管理系统、电脑报废处理技术等研究工作。2 0 0 0 年在网上发布的e i o l c aw e b m o d e l 使用户在网上进行基于环境的生命周期评价模型建立；2 0 0 1 年编写了基于环境友 好型设计制造的机械生命周期手册；2 0 0 5 年针对废弃电脑和汽车建立了生命周期评价标 准f 3 】- f 7 1 。日本大阪大学的梅阿研究室长期从事面向生命周期的绿色设计相关方面的研究， 内容包括产品报废原因分析、产品物理和价值生命周期评估、生命周期模式描述支持工 具、产品重用性评价等。此外，国外许多著名企业，如i b m 、惠普、d e l l 、三洋、东 芝、松下等企业非常重视产品绿色设计与制造技术的研究与应用，已在各自研发的多种 产品中采用绿色技术，特别针对欧盟相关指令，已经有一些有效地应对方法和措施【4 】【7 1 。 1 3 2 国内研究现状 目前，国内一些高校和研究所在国家科技部、国家自然科学基金和有关部门的支持 下对绿色制造技术进行了广泛的研究探索，已形成了一支从事绿色制造技术研究的专业 队伍。合肥工业大学白1 9 9 4 年就开展了绿色设计的研究，在国家自然科学基金和安徽 省自然科学基金项目的支持下，通过与海尔、美菱等家电企业的合作，结合空调、冰箱 等家电产品，对绿色产品设计与方法、产品可拆卸性设计、绿色产品评价理论和评价方 法等方面进行了较为深入的研究，并取得了阶段性的研究成果。重庆大学承担了多项国 家自然科学基金和国家科技支撑计划资助的关于绿色制造技术的项目。清华大学与美国 德克萨斯理工大学先进制造实验室建立了关于绿色没计技术研究的国际合作关系，对全 生命周期建模等绿色设计理论和方法进行了系统研究，并在机电产品绿色设计、印刷线 路板的回收再制造技术等方面进行了研究。华中理工大学在产品生命周期设计理论方面 进行了研究，并与国外的研究机构保持联系，拥有一定数量的产品生命周期方面的软件 工具及资料【7 i 。机械科学研究院已完成了国家科委“九五”公关项目“清洁生产技术选 择与数据库的建立”、机械工业基金项目“绿色设计技术发展趋势及对策研究”；在国内 首次提出适合机械工业的“绿色设计技术发展体系 ，同时还进行了车辆的拆卸和回收 技术的研究，还开展了国家自然科学基会项目“环境绿色技术评价体系的研究”，以环 境保护绿色技术评价体系为研究载体，将e t v ( e n v i r o n m e n t a lt e c h n o l o g ya s s e s s m e n t ) 评价技术导入机械制造业的绿色没计、绿色制造，建立制造业的绿色概念、描述方法和 e t v 评价体系。国内许多企业，如海尔、美菱、美的、新飞等也加大了对绿色家电产品 的j ：发和研制的步伐，如美菱公司推出的：宵能冰箱，美的公司对节能环保型空调器的研 制，以及海尔公司准备实施的家电回收示范线等1 2 - 1 7 1 。 1 4 本论文研究的主要内容 木文的研究同的足刈。机电产品进行绿色度综合评价。并以家用电冰箱作为评价的目 3 家电产品绿色度评价研究 标产品，针对家用电冰箱产品绿色度评价建立评价指标体系，通过采用模糊层次分析法 建立绿色产品分析和评价模型，然后再通过资料的收集，获得相应的数据和指标参数， 最后分析计算得到产品绿色度综合评价结果。 1 5 论文的组成 本论文的研究主要围绕家电产品绿色度评价系统的研究展丌的，主要由以下几章组 成： 第一章简要叙述了课题的研究背景，介绍了产品绿色度评价理论和方法的国内外发 展现状，提出了本文的主要研究内容。 第二章介绍了绿色产品的概念、绿色设计的内容，对目前国内外所普遍采用的评价 方法进行了简单介绍。 第三章给出了绿色产品的评价指标体系构建原则以及评价标准，建立了机电产品绿 色度综合评价指标体系，并对指标体系的组成进行了简要的介绍。 第四章重点介绍了模糊层次评价法，它是将层次分析法和模糊综合评价法这两种决 策方法进行了有机的结合，是一种快速有效的实用性的评价方法。 第五章以家用电冰箱为例对使用模糊层次分析法的家电产品绿色度评价过程进行 了验证。 第六章开发了家电产品绿色度综合评价模型系统。并以对家用电冰箱的评价为例， 说明了使用此评价软件工具进行评价的大概过程。 第七章对全文进行了总结和展望。 4 第二章绿色产品及评价方法 第二章绿色产品及评价方法 当前，世界上掀起一股“绿色浪潮”，全球性的产业结构调整呈现出新的绿色战略 趋势，即向资源利用合理化、废弃物产生少量化、对环境无污染和少污染的方向发展， 环境问题已经成为世界各国关注的热点，并列入世界议事日程。制造业将改变传统制造 模式，推行绿色制造技术，发展相关的绿色材料、绿色能源和绿色设计数据库、知识库 以及产品绿色度评价技术等基础技术，为生产出保护环境、提高资源效率的绿色产品提 供技术支撑。 2 1 绿色产品 绿色产品g p ( g r e e np r o d u c t ) 是绿色技术的最终载体。从一般概念而言，绿色产品即 采用绿色材料，通过绿色设计、绿色制造及绿色包装而生产出的一种节能、降耗、减污 的环境友好型产品。通常用“绿色度”来表明这种友好性的程度。相对于传统产品而言， 绿色产品是近年来才得到推广的一个新的相对概念，具体统一的绿色产品概念还没有确 立起来。按照人们的理解，绿色产品的概念一般有以下几种【5 】 8 1 ： 1 ) 绿色产品主要指以环境保护为核心概念而设计生产的可拆卸产品，而其零部件 经过返修处理后又可重新使用的产品【5 1 。 2 ) 绿色产品为从生产到使用乃至回收的整个过程都符合特定的环保要求，对生态 环境无害化或危害极少，可以实现资源再生利用或回收循环再利用的产品( 8 j 。 3 ) 绿色产品是指其使用寿命完结时，其部件可以翻新和重新利用，或能安全处理 的产品【8 j 。 从上述对绿色产品的定义知道，虽然对绿色产品的描述各不相同，但其实质基本一 致，即都认为绿色产品是节能环保产品，而且其“绿色属性 这一特点贯穿产品生命周 期全过程，而不是产品的某一局部或某一阶段。绿色产品的生命周期含义与普通产品的 生命周期有所不同，普通产品的生命周期是一个丌环系统，般很少考虑产品报废后的 叫收及处理阶段对环境的影响【9 1 。而绿色产品的生命周期是一个包括产品生命周期各个 阶段的囱1 环系统，包括了产品的设计、制造、使用以及产品废弃后的p f 收、重用及处理 等阶段，其中，资源消耗和环境污染物的排放在每个阶段都可能发生，所以污染的预防 和资源控制j 粒贯穿绿色产品生命刷期的各个阶段【1 0 1 。生命周期理论是绿色产品的理论基 础，只有从仓生命周期角度综合考虑产品的“绿色属性”才能理解绿色产品的实质内涵。 绿色产品的内涵主要有以下体现佟j ： 1 ) 环境协调性。环境阴调性足绿色产品“绿色特性”的直接体现，它主要包括环 5 家电产品绿色度评价研究 境影响最小、资源和能源利用率最大化与有效循环利用、废弃物产生少量化以及对人类 健康影响最小等方面的内容，且这些内容必须体现于产品的全生命周期，而不是体现于 产品的某一阶段【引。 2 ) 技术先进性。一些落后的生产工艺和技术，对环境的影响较大，考虑到对生态 环境的影响应逐步将其淘汰。采用新的技术和工艺生产出真正意义上的绿色产品，即在 保证生产制造环节的无污染无害化的同时，又能保证生产出来的绿色产品具有功能质量 的先进性【8 1 。 3 ) 经济合理性。要保证或增加产品的绿色属性，就要在设计生产阶段加大投入。 从表面看来似乎增加了生产成本，但是，若从产品的整个生命周期看，绿色产品恰恰大 大节省了成本，而且大大降低了能源消耗，绿色产品的价值资源得到了最优的整合。而 且由于在生产和制造阶段考虑了产品在使用和废弃处理阶段的情况，可减少产品对环境 和人类健康的影响，还可降低能源和资源的消耗，从而实现绿色产品全生命周期经济效 益最佳【8 】。 环境协调性、技术先进性和经济合理性也是绿色产品所具有的最基本特征。它们相 互联系又相互制约、互相促进，缺一不可，共同构成了绿色产品的三大特征，如图2 1 所示。 图2 1 绿色产品的三大基本特征 f i g2 1t h et h r e eb a s i cc h a r a c t e r i s t i c so fg r e e np r o d u c t s 2 2 绿色设计 丌发设计对环境友好的“绿色产品”己成为当前国际产业界町持续发展的热点，也 6 第二章绿色产品及评价方法 是国际i s 0 1 4 0 0 0 及i s 0 1 4 0 4 0 等环境管理标准体系制定的目标之一，更是各个国家为建 设资源节约型、环境友好型国家的必然选择【l o 】。 与传统的产品设计只注重考虑产品的市场消费需求、产品质量、成本、制造技术的 可行性等技术和经济因素相比，绿色设计则把生态环境也作为产品开发设计的一个重要 指标来考虑。绿色设计充分考虑了产品生产和使用过程中的资源和能源的消耗以及对坏 境的负面影响，同时也考虑产品废弃后处理、循环再利用的问题。 2 2 1 绿色设计的概念及特点 绿色设计g d ( g r e e nd e s i g n ) 也称为生态设计e d ( e c o l o g i c a ld e s i g n ) 、面向环境 设计d f e ( d e s i g nf o re n v i r o n m e m ) 、生命周期设计l c d ( l i f ec y c l ed e s i g n ) 等9 1 。绿色设 计是方法集成和设计过程的集成，是一种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，要求设计人员在进行绿色产品设计时必须将“生态理 念 贯穿于产品生命周期的全过程。其间不仅要考虑产品的功能、性能、结构、材料、 外观、安全性及成本、标准、认证等常规的因素，同时还要考虑产品在整个生命周期对 能源、资源、环境的影响程度【”】，可以说绿色设计是产品的经济、技术、环境属性的综 合寻优过程，绿色设计在生产绿色产品中起着关键性作用。 绿色设计的特点主要表现在以下几个方面： 1 ) 设计阶段即引进产品的环境需求分析是绿色设计的重要特征之j 1 0 1 。 2 ) 绿色设计可以从源头上减少废弃物的产生。 3 ) 绿色设计将生态环境特性作为提高绿色产品市场竞争力的一个重要因素。 4 ) 绿色设计是动态设计过程。为了获得较高的环境性能，在产品设计时需不断的 对产品生命周期生态环境影响进行评价，从而对设计方案进行调整和完善，这种设计过 程是个复杂的动态过程【i1 | 。 5 ) 绿色设计是并行闭坏设计。绿色设计不仅拓展了产品的生命周期，而且要求对 产品生命周期各个阶段进行并行考虑并建立有效的反馈机制，以实现产品各个阶段的闭 路循环【。 6 ) 掌握绿色知谚 的设计人员是绿色设计的辛体。 2 2 2 绿色设计的主要内容 绿色设计是改善产品环境性能的主要方法和手段，其中，绿色设计所包含的内容有 以下几个方面： 1 ) 面向产品全生命周期的设计。绿色设计过程一般采用并行的闭环没计过程，是 从产品概念的形成一直延续到，k 品信息反馈全过程控制的设计过程，绿色设计足| i j 持续 7， 家电产品绿色度评价研究 发展思想的具体体现【l l 】f 1 4 】。 2 ) 面向产品结构的可拆卸性设计。绿色产品结构设计，除应满足普通产品的基本 要求外，还应满足绿色设计所力求达到的产品结构易于拆卸和回收处理的性能，良好的 拆卸和回收性能是绿色设计的特点1 3 】【15 1 。 3 ) 面向材料选择与管理的设计。绿色材料是构成绿色产品的基础，绿色设计应选 择无毒无害、能耗小且利用价值高的绿色材料。材料选择的内容包括：材料选择的经济 性能分析、材料选择对生态环境影响的定量化研究、材料的绿色度综合评价方法研究、 材料相容性分析以及优化技术的配备方案研究等【l4 1 。 4 ) 面向协调工作与交叉工作的设计。在设计人员的组成及绿色设计的实施策略方 面，应当使绿色设计在有效的并行环境下实施，实施过程具有闭坏特性。由于设计目标 和所涉及的问题的复杂性，要求绿色设计应组织多专业、多学科的人员组成开发小组负 责整个产品的设计【1 4 】。 2 3 产品绿色度评价方法研究 绿色设计的目的不仅是使绿色产品整体结构和功能性能趋于最优化，设计要求既要 符合现代人的使用需求和审美理念，而且更要注重在产品的全生命周期与资源环境的协 调友好，绿色设计的最终目的就是设计生产出绿色产品【15 1 。 如何在设计阶段便获得产品的“绿色度”信息，则需要通过一定的方法和手段来实 现，这时最有效的方法就是对已有的同类产品进行绿色度评价以确保绿色信息的有效反 馈，从而更好地指导绿色设计对新产品进行方案的改进和完善，产品绿色度评价可以为 新产品的绿色设计提供决策依据。产品绿色度评价对绿色产品的开发设计、生产制造以 及消费等活动具有重要的指导作用。 2 3 1 产品绿色度评价方法 狭义的绿色度是指产品对环境的友好程度，广义的绿色度是指产品的环境协调性、 经济合理性以及技术先进性的综合评价。产品的绿色度也分宏观和微观两个方面的评 价。对产品进绿色度综合评价是以绿色产品为参照对象，建立客观合理的评价指标体系， 采用萨确的评价方法，经过科学的推理计算得出量化的、直观的综合评价结果，判断此 待评产品是否符合绿色产品的要求，并对设计、生产等方面提出必要的改进意见和措施。 产品绿色度评价是一个系统评价过程，也是一个科学的定量沦证过程。本文将针对产品 的宏观方面进行广义的绿色度综合评价，以便使产品的绿色度评价系统更为科学、客观、 合理和全面。 目f i 国内外使用的评价方法很多，常见的有以下几种： 8 第二章绿色产品及评价方法 1 ) 专家咨询法。在评价过程中，收集有关专家的意见，通过规范化程序，从中提 取最一致的信息，利用专家的知识、经验对评价方案进行价值评价。在评价时遇到的难 点之一，是人们对评价方案不可能都做到充分了解，由于数据资料不全或失真而不能得 到令人满意的信息。因此，必须充分听取专家的意见，依靠专家的知识和经验提供评价 信息，如专家评议法、专家调查法、头脑风暴法、德尔菲法。专家评价的准确度，主要 取决于专家的阅历以及知识的广度和深度。这就要求参加评价的专家对评价的问题具有 较高的学术水平和丰富的实际经验【1 6 1 。 2 ) t o p s i s 法。t o p s i s ( t e c h n i q u ef o r o r d e rp r e f e r e n c eb ys i m i l a r i t yt oi d e a ls o l u t i o n ) 是逼 近理想解的排序方法。它借助多属性问题的理想解和负理想解给方案集x 中各方案排 序。设一个多属性决策问题的备选方案集为x = x ix 29o ， ，衡量方案优劣的属性向 量为y = “，y 2 ，以) ；这时方案集x 中的每个方案薯的聆个属性值构成的向量是 z = ”。，咒：，乃。) ，它作为胛维空间中的一个点，能唯一地表征方案x t 。理想解x + 是一 个方案集x 中并不存在的虚拟的最佳方案，它的每个属性值都是决策矩阵中该属性的最 好的值；而负理想解妒则是虚拟的最差方案，它的每个属性值都是决策矩阵中该属性的 最差的值。在，z 维空间中，将方案集x 中的各备选方案x j 与理想解x + 和负理想解的距 离进行比较，既靠近理想解又远离负理想解的方案就是方案集x 中的最佳方案；并可以 据此排定方案集x 中各备选方案的优先序【1 7 】。 3 ) 加权评分法。加权评分对比法是一种定性与定量相结合的研究方法，即将对比 对象的各定量指标或定性指标逐个转换成相对等级分数，并按其相对重要程度加权转换 成加权等级分数，然后按加权等级的总分排列各对比对象的优劣顺序，以达到对比的目 的。加权评分法可表示为【1 6 】： s ：f a i s i ( 2 1 ) i = 1 式中，s ：加权后的总分数 s ，：第f 个评价因素的得分 q ：第f 个评价因素所占的权重，一般要求f a ，= 1 ll 4 ) 灰色系统决策法。灰色系统理论是我国华中科技人学的控制论专家邓聚龙教授 在1 9 8 2 年创建的一个新的理论。该理论的原理是用颜色的深浅来描述信息的完备程度， 将部分信息已知、部分信息未知的系统称为灰色系统。狄色决策足指对明显含有狄元或 灰信息( 即信息不完全) 的系统进行决策，在事件、对策、目标、效果统一的前提下， 9 家电产品绿色度评价研究 对明显含有灰元或灰信息的系统进行决策；对于对策集具有模糊性的灰色系统，可以针 对不同的目标，构建不同的隶属函数，使事件与对策组成的局势集通过映射获得效果测 度，从而在各种可能的对策方案中，挑选一个效果最佳的方案【。9 】。 5 ) 层次分析法。层次分析法( a h p ) 是美国著名的运筹学家t - l s a a t y 在2 0 世纪 7 0 年代初期创立的一种多目标决策方法。它充分利用人的经验和判断，对决策方案优劣 进行排序，这种方法是一种定性与定量相结合，将人的主观判断用数量形式表达和处理 的方法，是处理某些难以完全用定量方法分析的复杂问题的有力手段，具有实用性、系 统性、简洁性等优点【2 l l 。层次分析法的基本思想是把复杂问题分成各个组成因素，又将 这些因素按隶属和支配关系分组形成递阶层次结构。通过两两比较判断的方式确定层次 中诸因素的相对重要性。然后综合决策者的判断，确定决策方案相对重要性总的排序。 a h p 的核心问题是排序问题，包括递阶层次结构原理、边度原理和排序原理【2 0 】 2 2 】。 6 ) 模糊评判法。1 9 6 5 年美国工程控制和系统论专家l a z a d e h 发表了著名的论文 “模糊集合 ，给出了模糊性现象的定量描述和分析运算的方法，标志着模糊数学这门 新学科的诞生。模糊综合评判就是应用模糊变换原理和最大隶属度原则，考虑与被评价 事物相关的各个因素，对其做出综合评价。它突破了精确数学的逻辑和语言，强调了影 响事物因素中的模糊性，较为深刻的刻画了事物的客观属性。模糊综合评判首先建立评 价对象的因素集和评判集，根据各因素在评价中所占的重要程度不同，赋予定的权重， 然后分别确定各个因素对评判等级的隶属度，通过模糊变换进行综合评判得出最终的评 价结果【2 6 】。 2 3 2 家电产品绿色度评价方法探讨 合适的评价体系和评价方法不仅直接影响产品评价结果的准确性，而且还会影响到 后续的产品方案改进以及生产规划、销售等一系列的经济、社会和生态效益。 本文根据