基于生命周期评价的绿色产品工业设计评价体系研究.doc

基于生命周期评价的绿色产品工业设计评价体系研究 山东大学硕士学位论文基于生命周期评价的绿色产品工业设计评价体系研究姓名:杨茂生申请学位级别:硕士专业:设计艺术学指导教师:王金军20080512摘 硬摘 要坏境问题已成为世纪人类社会生存和发展所面临的重大挑战,走可持续发展道路己成为社会各界的共识,绿色产品被认为是人类走可持续发展的必由之路。而绿色产品是工业设计的研究对象之一,工业设计作为人一社会一环境关系中的重要环节,在创造人类生存的物质环境和生活方式方面起到了关键性的作用,是人类解决环境问题的个重要方面,受到了设计界的广泛关注和重视。因此工业设计在为企业获得经济利益的同时,要担负新的历史使命,保护人类生存环境,协调人与自然的关系,促进社会的进步与发展。环境意识的兴起,已经成为当代工业设计发展的一个明显特征。今天,如果没有环境的概念,就无法对任何一件工业设计作品作出正确的评价。鉴于此,如何科学、客观地对绿色产品进行工业设计评价就显得很有必要了。本文在前人研究成果的基础上,从工业设计的角度出发,根据产品绿色设计特性及其工业设计特性,提出了一个融合工业设计知识的绿色产品综合评价体系?基于生命周期评价的绿色产品工业设计综合评价体系。全文遵循如下思路展开:课题背景分析日研究现状评述时确定研究内容日构建评价体系框架令建立评价指标体系冷研究评价方法亡今实例验证。本文工作主要包括以下几个方面的内容:将产品生命周期评价理论引入绿色产品工业设计评价体系中。通过比较几种常见的评价方法,确定运用模糊层次评价法对绿色产品进行工业设计综合评价。进而确定评价体系框架。通过对绿色产品各个评价因素及其之间关系的分析,确立评价指标的层次,建立评价指标的递阶层次结构模型。绿色产品设计是一个复杂的过程,对其进行工业设计评价不仅要考虑直接与之相关的绿色属性,还要考虑以美学属性和人机属性为主的工业设计属性。本文引入了绿色产品的工业设计影响指标,再加上其本身的绿色属性指标,从而给出了较全面合理的绿色产品工业设计评价指标体系。乃:一硕卜。、:伊沦艾通过对模糊层次评价法的研究,提出了绿色产品的工业设计评价方法,成功地将模糊层次评价法应用于绿色产品的工业设计评价之中。绿色产品的评价指标既包括定量成份又包括定性成份,涉及的因素较多,而且又具有明显的层次性,因而适合采用模糊层次评价法。同时,结合生命周期评价,最终确定评价过程如下:确定评价的目标和范围冷清单分耥建立同一层次评价指标的权重判断矩阵匕令计算各评价指标的组合权驺对最底层指标建立隶属函粉确定相应的隶属阀并进行无量纲化处理得出隶属船应用线性加权和法给出绿色产品综合评价值令最后进行综合得分分析及解释说明。应用此评价体系对北京奥运会火炬?“祥云进行绿色度工业设计综合评价,得出评价结果并进行总结分析。关键词:绿色度;生命周期评价;工业设计评价;指标体系;模糊层次评价法. . . . ?, ., . ,. . ,. ,劬 , . : 呻? ? ?.:. ,“ ”. , . ,. , .,., , ,嬲. 一 :?一? ?.?,. .; ; ;:原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。日 期:兰里里麦沙论文作者签名:砬蚤立关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。保密论文在解密后应遵守此规定论文作者签名:樾导师签名:邀日期:碰,上、菊幸绪论第章绪论.引言气候变化、节能减排、空气污染、温室效应,绿色环保?这些耳熟能详的使用频率相当高的词语,我们昕多了,看惯了,似乎并未感受到它们所蕴涵的极其沉重的分量。然而,前段时间横扫我国南方的低温、雨雪冰冻的天气,大大出乎国人的意料,令人深感震惊。人类与环境的关系经历了长期的发展和演变的过程,随着人类在屈从于自然的过程中慢慢认识自然,逐渐产生了与自然环境协调相处的观念。中国古代哲学“天人合一”的观念就体现了古代哲学家对理想境界的追求。中国古代的传统思想反映了崇尚自然、珍视自然的原则。天与人是相互交流的,天赖人以成,人赖天以久【】。然而,自世纪年代以来,随着工业排放废弃物的大量增加,能源的巨大消耗,使人类生存的生态环境日趋恶化,以致发生了一系列由于全球生态环境遭受破坏而对经济发展造成严重危害的事件,其恶化程度与日俱增,正在对人类社会的生存与发展造成严重威胁,严重地阻碍着经济发展和人民生活质量的提高,继而威胁着全人类的未来生存和发展。在漫长的人类设计史中,工业设计为人类创造了现代生活方式和生活环境的同时,也加速了资源、能源的消耗,并对地球的生态平衡造成了极大的破坏。我国工艺典籍考工记提出“天有时,地有气,材有美,工有巧。合此四者,然后可以为良。材美工巧,然而不良,则不时,不得地气也。这句话在表明古代设计美学观的同时,也强调了设计应该与自然环境协调的观念。美国设计理论家巴巴纳克认为,设计的最大作用并不是创造商业价值,也不是在包装及风格方面的竞争,而是一种适当社会变革过程中的元素。他强调,设计应认真考虑有限的地球资源的使用问题,并为保护地球环境服务【。然而工业设计的过度商业化,使设计成了鼓励人们无节制的消费的重要介质, “有计划的商品废止制”就是这种现象的极端表现,因而招致了许多的批评和责难,设计师们不得不重新思考工业设计的职责与作用。尔人一硕.学何论文如果兑世纪末的设计师们是以对传统风格的扬弃和对新世纪的渴望与激情,以及用充满生命活力的新艺术风格来迎接世纪,那么世纪末的设计师们则更多地以冷静、客观和理性的思辩来反省一个世纪以来工业设计的历史进程,反省过分奢侈、夸张和张扬的艺术形式,不再只是追求形式上的创新,并开始展望新世纪工业设计的发展方向。实际上,进入世纪年代,设计风格上的花样翻新似乎已经走到了尽头,后现代己成昨日黄花,解构主义依旧是曲高和寡,工业设计需要理论上的突破。于是不少设计师开始转变思维,转向从深层次上探索工业设计与人类可持续发展的关系,力图通过设计活动,在人一机一社会一环境“设之间建立起一种协调发展的机制。德国著名乌尔姆造型学院教师利特认为:计是包含规划的行动,是为了控制它的结果。它是很艰难的智力工作,并且要求谨慎的广见博闻的决策。它不总是把外形摆在优先地位,而是把有关的各个方面的后果结合起来考虑,包括制造、适应手形使用操作、。感知,而且还要考虑经济、社会、文化效果。这体现了设计师道德和社会责任心的回归,标志着工业设计发展的一次重大变革【】【】。绿色设计,正是在这样的历史条件与社会背景下,形成的一股跨地域、跨时代的设计思潮,并成为当今热点问题。它反映了人们对于现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思,它具有丰富的内涵,是对传统设计的完善和发展。绿色设计的概念一经提出,就得到了一些国际著名大公司的响应,例如荷兰的飞利浦公司,美国的公司和公司以及德国的奔驰汽车公司等等,他们分别进行了绿色设计尝试并取得了成功。对工业设计而言,绿色设计的核心是“”,即减量、重复使用、回收、再生,不仅要尽量减少物质和能源的消耗、减少有害物质的排放,而且要使产品及零部件能够方便地分类回收并再生循环或重新利用【。它面向产品的整个生命周期,是从摇篮到再现的过程。它强调不能等产品产生不良的环境影响后再采取防治措施,而应从源头防范、治理。也就是说,要从根本上防止环境污染,节约资源和能源,关键在于设计与制造,尤其是设计,研究表明:尽管设计费用仅占总成本的%左右,但设计对环境保护的贡献率达%一。因此,如何运用设计改善产品的环境性能成为设计师面临的问题。传统的产品设计理论与方法是以人为中心,以满足人的需求和解决问筇章绪论题为出发点进行的,无视后续的产品生产和使用过程中资源、能源的消耗和对环境的排放。绿色设计不仅是一种技术层面的考量,更重要的是一种观念上的变革,从“以人为中心”转向既考虑人的需求又考虑产品生态特性,它要求设计师放弃那种过分强调产品在外观上标新立异的做法,而将重点放在真正意义上的创新上面,以一种更为负责的方法去设计产品并尽可能地延长其使用寿命。如何设计出绿色度高的产品必然运用科学的设计程序和方法才能完成。换言之,工业设计的程序和方法源自于科学方法论【】。因此,依据科学的方法设计出的产品能否达到预期的目标,需要对它进行科学的评价。绿色设计的最终结果是否满足预期的需求和目标,是否还有改进的潜力,如何改进等等是绿色设计过程中所关心的问题。要对这些问题做出回答,则必须进行绿色设计评价。绿色设计评价是绿色设计的重要环节之一,对指导设计过程的顺利进行和对设计方案的完善具有重要作用。很明显, “绿色”是一个相对抽象概念,难以用一个具体的数字进行定量描述。一个产品在它的全生命周期内,从原材料的获取、材料的加工到产品的生产制造直至废弃,无时无刻不跟环境密切相关,它要不断的从自然界中获得资源和能源,并向自然界排放废弃物。因此,对一个产品来说,很难就其某一个环保特性或某一个时期内的废物排放就能断定其是否是“绿色的。无论从环境保护的角度还是从生产者、消费者的利益出发,都急于找到一个科学、公正、合理和完备的产品绿色度的综合评价方法和体系。绿色设计是目前工业设计的热点之一,也给工业设计提出了更高的要求,因而对绿色产品进行工业设计评价既有必要又极具挑战。站在工业设计的角度,本人认为,一件产品在其全生命周期内,只有当其社会效益、经济效益和环境效益达到综合协调,对环境和人类的安全与健康有益,具有良好的内在技术性、外观审美性和人机交互性,而且相应的评价标准应为当时的先进值,这样的产品才能称得上是真正的绿色产品。本文正是基于这样的思想来探讨绿色产品的工业设计评价体系。尔人学硕卜学忙论文.课题相关理论基础.绿色产品绿色产品是绿色设计的最终体现,是产品绿色程度的载体。绿色产品:或称为环境协调产品: 是相对于传统产品而言,是近年来提出的一种新概念,目前还没有公认的权威定义。绿色产品的范围非常广,包括所有无污染、无危害、可循环使用的产品,本文所指的产品主要是工业产品,简称为产品。绿色产品的概念应当在绿色制造理论体系的总体范围中来把握。绿色制造的理论体系包括一系列相互之间存在一定关系的概念,如绿色设计、绿色工艺、绿色标志、绿色管理等。在这些概念中,不能把绿色产品简单地看作是最终结果,而应当理解为绿色产品是整个理论体系的目标。由此可见,绿色产品不仅仅表示一个有利于环境和健康的产品形象,也不仅仅是生产过程的一件最终产品。而应当在绿色制造的理论体系中确立其中心指导地位;应该将绿色产品看成是科技发展与环境保护相结合的产物,相关领域的科技成果通过绿色产品的要求体现在环境保护进程中。绿色产品评价应以发展绿色产品为目标,产品设计、生产制造、企业管理等都应以发展绿色产品为前提,都要体现绿色产品的要求和内容。基于本人的理解,对绿色产品作出如下定义:绿色产品是一种贯穿产品全生命周期的,具有高新技术性,符合环保性,对生态无害或危害极小性,于人类安全和健康的宜人性,造型美观性,资源利用高效性,能源低消耗性的节能、减耗、减污或无污的环境友好型高新技术产品。根据上述绿色产品的定义可以将绿色产品归结为三个要素:技术要素、绿色要素环境、资源、能源、经济等和宜人要素美学、人机。下图.为构建的绿色产品三维坐标体系【】【。宜技术要素一一,一鸳璺囊曼?,环境友好型产品图?绿色产品的三维坐标体系.绿色制造制造业是创造人类财富的支柱产业。然而,制造业一方面创造人类财富,另一方面又是当前环境污染的主要源头。为了解决制造业产生的环境污染问题,专家们普遍认为必须从源头开始,实施绿色制造战略。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,其目标是在不牺牲产品功能、质量和成本的前提条件下,使产品从设计、生产、包装、运输、使用到报废后的回收和处理的整个产品生命周期中对环境的不利影响最小和资源利用效率最高】【。.绿色设计绿色设计通常也被称为生命周期设计、生态设计 、环境设计等。它是在产品整个生命周期内,着重考虑产品环境属性可拆卸性、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、使用寿命和质量等【。由此,我们可以概括出绿色设计的定义: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,实现可拆卸性、可回收性、可维护性、可再造性等环境设计目标,使产品及其制造过程对环境的总体影响减到最小,资源利用效率最高。尔人。硕“学何论文.绿色度从上面绿色产品的内涵中可以看出,绿色产品是环境友好型产品,这是绿色产品区别于一般产品的重要特征,通常用“绿色度来表明这种友好性的程度。绿色产品的“绿色度”体现在产品的生命周期全过程,而不是产品的某一局部或某一阶段。严格上讲,绿色产品绿色度分为狭义和广义之分。狭义的产品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绿色性、经济性和技术先进性的综合。本文中对产品绿色度的综合评价正是基于广义的绿色度来考虑的,这样的评价更科学、全面和合理。.产品生命周期于年首次提出“产品生命哈佛大学教授雷蒙德?佛农周期 ”概念。完整的产品生命周期过程包括引入期、成长期、成熟期和衰退蝌】【】。从设计开发的角度,产品生命周期有传统设计的产品生命周期和绿色设计的产品生命周期之分。传统设计的产品生命周期包括原料选取、生产制造、装配成产品、流通给消费者使用,包括从“摇篮到坟墓?的所有阶段,即正向供应链的物流过程【。绿色设计的产品生命周期要把产品废弃处理问题作为设计需求纳入其中,将正向供应链和逆向供应链结合起来考虑。因此它是指从原材料的获取、产品的生产制造、装配、包装、运输、销售、使用维护直至回收重用及处理处置所涉及的各个阶段的总和,也就是从摇篮到再现?的过型刀【引。可以大致分为五个阶段,即原材料的获取阶段。产品的规划、设计阶段。产品的生产制造阶段。产品的分配和使用阶段。废弃淘汰产品的回收、重用及处理处置阶段【。.工业设计工业设计的概念及其本质由于习惯观念的影响,提到工业设计,有人则认为只是在工程技术设计的基础上对成型产品进行一些美化工作而已,这种认识显然是片面的。著名美学家前奇绪沦艾?苏利奥曾指出:把工业设计看作是来自工业产品的装潢艺术,这是一种误解。工业设计中艺术与技术的结合不是外在的,而是渗透在结构之中,目的在于获得尽善尽美的产品。这种完美不是在产品上再没有什么可以增添的了,而是再没有什么可以去掉的了。,根据国际工业设计协会理事会的定义:工业设计是就批量生产的工业品而言,凭借训练、技术知识、经验以及视觉感受赋予材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工和装饰以新的品质和规格。从工业设计的概念可以看出,工业设计是一门集工程技术、材料、经济、社会、市场、心理、人机、艺术等学科于一体的综合性边缘交叉学科,是一项艺术和科学高度融合的创造性活动。同样我们从工业设计的定义也不难看出工业设计与工程设计有着本质不同:工程设计主要解决的是物与物的关系,而工业设计除了解决物与物的关系,主要解决物与人的关系,而且还要考虑环境属性和社会属性。换言之,工业设计的研究对象是“人一机一环境一社会”这一大系统【。工业设计的发展已经超越了传统的功能主义阶段,功能的内涵大大地扩展为物质功能、信息功能、环境功能和社会功能等。注目于人类社会和生存环境的和谐,这是工业设计发展的大趋势。工业设计与绿色产品、绿色设计的关系首先,绿色产品是产品的一种,本文研究的绿色产品是工业产品,根据工业设计的定义及研究对象可以看出,绿色产品是工业设计研究的对象之一,通过上文对绿色产品的内涵和特点描述,要想设计出绿色度高的产品必然通过科学正确的方法论才能实现,也就是说,只有通过合理的工业设计方法论才能完成,即通过绿色设计来完成绿色度高的产品。可见,绿色设计是工业设计方法的一种,绿色设计和工业设计的关系是个性和共性的关系。绿色设计必须反映工业设计方法论的共同特征,同时又具有它本身固有的特色。.课题研究的背景及意义.研究背景国际社会对环境和资源问题的普遍关注尔人。、:硕卜学,沦文环境和资源问题已经引起世界各国的普遍重视,联合国在年和年分别通过了人类环境宣言和世纪议程】。许多国家也纷纷制定相应的法律和政策。美国于年制定颁布了资源保护和回收法,并对该法修订延用至今;德国在年就制定了废物管理法,年又公布了更为系统的循环经济和废物管理法;同本也于年颁布有关促进再生资源利用的综合利用法。此外,西方许多国家推行制造商责任制和环境标志?,也是引导企业生产环保性能好的产品,提高消费者环保意识的有效手段。如美国的“能源之星”,德国的“蓝天使”等。企业对绿色产品的重视由于政府立法和公众环保意识的提高,许多企业都将绿色产品作为未来企业竞争的重要筹码,不惜投入大量财力、人力、物力进行研究。年,美国三大汽车公司就结成回收联盟,在密歇根建立车辆拆卸中心,专门研究车辆的回收拆卸技术;柯达公司研制了名为“相迷救星”的新型相机,%的重量可回收;由美国等著名电器公司发起的“电子产品和环境年度研讨会已经成为有影响的学术会议之一【。而我国制造业长期高投入、高消耗、粗放型为主的发展方式制约了经济的可持续发展。同时,由于没有对产品的绿色形象给予足够重视,影响了我国产品的出口和产品的国际市场竞争力。因此迫切需要研究和应用绿色设计理论和技术。绿色产品评价国际经济专家分析认为:未来年内,绿色产品将成为世界主要商品市场的主导产品。从目前的实际情况来看,绿色产品的生产制造与消费都已经成为市场的热点。但从总体来看,市场上的绿色产品良莠不齐,主要原因是缺乏相关的标准和规范,因此,开展绿色产品评价就成为必须解决的迫切问题。随着社会各界对环境和绿色产品越来越重视,以及绿色标志制度在世界各国蓬勃开展和绿色产品的不断开发,如何更好地评价绿色标志产品,使其比竞争的同类产品具有更大的环境效益,并得到消费者的信赖,这一问题已日益引起世界各国的广泛关注,并正在深入地开展研究。目前已实施绿色标志制度的国家对绿色标志产品的评价所采用的方法不尽相同。一些国家采用生命周期评价方法第审绪沦,对所筛选类别的产品的整个生命周期全过程的环境影响进行评价,并依据此评价结果来制定认证绿色标志产品的标准。但由于生命周期评价方法至今尚未完善和标准化,而且完整的生命周期评价又难于获取大量可靠的数据,因此,绿色标志产品评价目前大都采用定性生命周期评价或简化生命周期评价方法,且用法各异。一些国家则未采用生命周期评价方法,而是按照有利于改善环境的一般原则来制定绿色标志产品标准。我国绿色标志产品标准的制定至今仍未采用生命周期方法。因此,系统地研究绿色产品地评价理论和方法,规范绿色产品评价己势在必行。绿色产品评价的标准化国际标准化组织于年月成立/环境管理委员会以来,为适应和推动全球性的环境管理需要,积极开展环境管理体系和工具方面的标准化工作,支持世界各国建立环境管理体系:到目前为止已经开始组织制定个有全球性影响的技术文件和国际标准。其中有关产品全生命周期评价的标准编制在环境管理一原则和框架系列标准中【】.【,包括:环境管理?生命周期评价?原则与框架;环境管理?生命周期评价一目标和范围的界定及清单分析;环境管理?生命周期评价?影响评价:环境管理?生命周期评价?解释说明;环境管理?生命周期评价?应用实例未来技术报告:环境管理?生命周期评价?生命周期评价数据文件格式;目标、范围定义和清单分析的应用实例。我国己于年月成立了中国环境标志产品认证委员会,年月日起实施等同于系列国际标准的国家标准/环境管理体系及环境审核系列标准。.研究意义全面认识产品与环境的关系人类已经认识到环境也是一种资源,应该是有价值的。通过对绿色产品的综合评价,有利于人们全面正确地认识产品与环境的关系,深刻剖析产品在设计、尔人学硕“字:位论文制造和使用、废弃各个阶段对环境造成的负面影响,并采取相应的措施,促进资源、能源、资金和技术更加合理的分配利用。科学合理的评价体系是绿色设计的重要组成部分评价体系是产品设计理论的重要组成部分,没有评价方法和评价体系,产品设计方案的优劣性自然无法得到比较和判断。绿色设计要求产品在其整个生命周期内,使用的资源最少,对环境的负面影响最小,达到经济效益、社会效益的最优。而如果没有评价方法和体系的支撑,绿色设计将无法实施下去,因为很难发现产品在设计、制造等过程中对环境影响最小、资源利用最高的环节和因素。研究基于生命周期评价的评价体系的必要性产品生命周期评价对产品从开始的原材料丌采到最后的废物处理,进行全过程跟踪、定性分析和定量评价,其目标是评估能量和物质利用,以及废物排放对环境的影响,寻求改善环境影响的机会以及如何利用这种机会。生命周期评价作为一种先进的评价手段和方法,可以利用它来对产品全生命周期的资源消耗和潜在的环境影响进行辨识、量化和评价,辅助绿色设计的实施【】。对产品生命周期评价的理论体系进行研究,对于企业来讲,可以增强企业的环境保护意识,提高产品的绿色性,打破绿色贸易的壁垒。通过产品系统的生态辨识与诊断,不仅可以识别对环境影响最大的过程和产品寿命阶段,而且可以评估产品的资源效益,即对能耗、物耗进行全面平衡,既降低产品成本,又帮助设计人员尽可能采用利于环境的原材料和能源【】,从而促进企业节约能源和资源,调整生产机制,设计开发绿色产品。另一方面,产品生命周期评价的研究有利于推行清洁生产、产品环境标志计划以及实施环境管理体系。它将成为制定环境问题长期政策的基础。从某一角度看,产品生命周期评价反映了现有环境管理已转向各类污染源最小化一排放最小化一负面影响最小化的管理模式,这对实现可持续发展战略具有深远的意义。对绿色产品进行工业设计评价的意义在设计过程中需要伴随着评价和决策,而且早期的决策决定着产品%以上的成本,对早期决策的变更可能导致一系列产品开发过程的重复,并伴随着产品开发过程的进行而导致成本的大量增加以及开发周期的延长。因此对绿色产品进行工业设计评价具有十分重要的意义。带市绪论首先,绿色产品的工业设计评价是从深层次上探索工业设计与人类可持续发展的关系,深刻剖析产品在设计、制造和使用、废弃各个阶段对环境造成的负面影响,从而确保在设计阶段就采取相应的防治措施,优化资源、能源、资金、技术等的分配利用。进而在人一机一社会一环境之间建立起一种协调发展的机制。其次,通过对绿色产品进行工业设计评价,设计师可以转变思维,放弃一些意义不大的工作,而将重点放在真正意义上的设计上?使产品的社会效益、经济效益和环境效益达到综合协调,注重产品对环境和人类的安全,不断地改善产品内在技术性、外观审美性和人机交互性等。总之,社会的发展、技术的进步和设计对象的复杂化,对工业设计提出了更高的要求,有必要采用先进的理论和方法使评价过程更为科学地进行,提高评价决策的有效性,从而提高设计的效率。.国内外相关研究现状.国外相关研究现状由于绿色产品涉及领域广泛,内涵尚不明确,不同产品又有其特殊的要求,因此,至今尚未形成公认、权威的绿色产品评价体系。目前不同国家,不同领域都结合自己的实际情况和行业特点提出了不同的绿色产品评价体系。例如,德国采用名为“蓝色天使”的绿色标志对绿色产品进行认证,它强调在产品生命周期全过程中对环境的各种危害进行分析评价;英国采用改进型生命周期评价法 评价绿色产品,该方法不强调对产品生命周期各阶段中的投入产出进行定量分析,而是依据研究人员的判断和获得的数据来估计产品在生命周期的各阶段中可能产生的影响,并对影响因素进行筛选。从世纪年代中期开始与绿色设计有关的理论和方法就成为产品设计领域的重要研究主题。国外一些发达国家对绿色设计的研究开展的比较早,主要有以下的一些方法和理论可以为我们借鉴和参考。面向环境的设计.要求在产品开发的所有阶段均考虑环境因素,最终引导产生一个更具有可持续性的生产和消费系统。以工业生态学原理为基础,将所有相关的环境尔人、:硕十付论艾因素与企业的产品实现过程集成,目的是在满足产品性能、成本和时间等要求的同时,使产品生命周期所有环节具有环境友好性【。面向拆卸的设计?要求将产品的可拆卸性作为结构设计的一个目标,使产品的连接结构易于拆卸,维护方便,制造工艺好,并在产品废弃后实现零件或材料的再利用,达到节约资源、能源和保护环境的目的。面向回收的设计? 目前的研究主要集中在回收策略分析、回收性能分析与评价、面向回收的设计准则研究和面向回收的设计方法研究等。面向生命周期的设计与分析全生命周期设计的概念从并行工程思想发展而来,同时考虑从产品概念设计到详细设计过程中的所有阶段。它的主要研究领域包括设计过程建模和支持研究、生命周期成本分析、生命周期管理和生命周期评价等。上述的方法和理论中,绿色产品评价研究和应用最多的就是生命周期评价方法 ,其最初应用可追溯到年可可乐公司对不同饮料容器的资源消耗和环境释放所做的特征分析,此后方法学不断发展,现已成为一种具有广泛应用的产品环境特征分析和决策支持工具,并且基本框架已形成国际标准系列。工业发达国家对做了大量的研究工作,年日本启动了年国家研究计划?“产品生命周期评价技术开发”;美国国家环保局正在推行国家数据库的开发与应用研究;欧盟也正在执行建立在基础上的欧洲生态标志计划。一些国际著名企业也在积极关注的研究与应用【】.国内相关研究现状国内在绿色产品评价方面也做了大量的研究工作,研究力量主要集中在高等院校和科研院所。国内的绿色设计评价体系的研究主要集中在两个方面:一是从绿色设计的内涵的发掘以及从“环境、资源、能源、经济”为评价指标的研究,二是从工程设计的角度诸如结构的模块化、可拆卸、材料的降解性进行评价。合肥工业大学从年开始进行绿色产品设计与绿色产品评价等的研究工作,年在国内最早得到国家然科学基金项目“面向可拆卸性的绿色产品设菊市绪沦计基础理论及方法的研究的支持,对产品的可拆卸性设计方法、评价指标体系和原则进行了系统研究,在此基础上又得到安徽省自然科学基金项目“基于知识工程的绿色产品智能化评价系统”的资助,对绿色产品的定义、评价指标体系和评价方法进行了系统的总结和研究,并开发了绿色产品评价计算机支持原型系统,为绿色产品的规范化、科学化奠定了初步的基础】.。年刘志峰博士的论文“绿色产品综合评价及模糊物元分析方法研究”得到国家自然科学基金重点项目“机电产品绿色设计理论与方法和安徽省自然科学基金项目“基于环境意识的设计集成建模技术研究”的资助,结合产品生命周期思想,提出了基于模糊物元分析的绿色产品评价思想与方法,重点对绿色产品的评价理论与方法及评价支持工具的开发进行了深入、系统的研究【。此外,谢家平博士从管理科学的角度,通过定性和定量相结合,以定量为主的研究方法,从三方面进行了创造性研究:绿色设计系统评价理论与方法的研究;绿色设计财务分析模型的研究;绿色设计方案优选的.型目标规划模型的研究。更多的学者对生命周期评价方法在绿色产品评价中的应用进行了探讨,提出不同的评价方法。这些方法主要有模糊综合评判方法、生命周期评价方法、模糊一层次评价方法、神经网络评价方法等。例如,学者曾建春运用生命周期评价方法对轿车发动机进行综合评价体系研究】;学者谭建伟进行了产品生命周期评价及其在轿车产品中的应用研究【】;学者李娜运用模糊数学理论对城市垃圾处理进行生命周期评价【:学者刘钢以生命周期评价为基础,建立了绿色产品环境经济性能评估体系【。从研究领域看,目前国内对绿色产品评价的研究主要集中在工程技术领域,例如,学者周胜的“基于模糊层次分析法的机电产品绿色度综合评价的研究与实现四;学者苏庆华“面向机电产品设计的产品绿色度评价系统的研究与实现】;学者夏欢“绿色机电产品全生命周期评价原型系统研究】等等。而针对工业设计评价方面,国内也做过一定的研究,例如,学者熊湘晖对产品造型设计的外观质量美学评价,运用模糊数学的原理对产品外观质量进行了评价【】;学者熊宏对工业设计多目标评价决策支持系统的研究,运用了改进的层次分析评价方法,并进行了支持系统的构建:研究了的二次开发技术,在.尔人。硕十。:乏何论文丌发环境中,采用软件技术在软件平台上丌发了工业设计多目标评价决策支持系统,分别编程实现了评价指标构建工具、评价方法工具集、信息查询工具集,并检验了系统的集成性能和工具的可用性【。学者苏建宁和李鹤歧应用灰色理论,建立了一种充分融合工业设计知识信息的评价算法。该算法将工业设计知识和信息以合理的方式组织起来对各属性进行评价,再以理性的方法把多个属性的评价结果进行合成,从而得到符合实际的评价结果。经实际验证,该算法实用、可行,为将来实现智能评价提供了有益参考【。.目前绿色产品评价系统存在的不足评价系统的不足目前,各国对如何开发设计绿色产品进行了广泛、深入的研究,同时对什么样的产品符合绿色产品的要求也做了大量的工作,并取得了一定的成绩。但由于工业产品在全生命周期过程中与环境关系的特殊性,给评价系统及方法的研究和应用带来了阻碍,目前的评价体系存在的不足之处主要有以下几个方面:评价的对像是己经生产出来的产品,很少能够对绿色产品的设计参数进行绿色度评价。尽管系统设计人员把评价系统放在设计工作结束与开始生产环节之间,但在实际应用中,由于现有的评价系统设计本身的局限性,不能够真正意义上对产品设计方案进行评价。评价系统的输入参数收集困难、周期较长。由于将绿色产品定位在全生命周期范围内,所以需要大量的人力、物力和财力在较长、较广泛的范围内进行收集,从而给数据收集工作造成了极大的困难和不便;此外,由于收集周期较长,很多数据随着时间、空间的变迁,将会有较大的差异,所以很难保证收集数据的准确性和科学性。评价过程较繁琐、评估周期长,不便于一般设计人员使用,也不便于企业实施。产品的绿色度评价是一个多学科、错综复杂的评价过程,在多个领域需要操作人员具有较专且较深的专业水平,或是要与多方面的专家进行交流、咨询,这些对于一般的产品设计人员具有较大的操作难度。另外,由于评价繁琐且费时,大部分企业无力完成评估,从而直接导致企业的污染治理水平的低下。莉亭绪论评价系统开发较少,与实际设计工作联系不紧密。目前,产品绿色度评价系统还很难与一般的设计软件进行很好的集成,该领域还有较大的研究及应用空阳。评价角度的狭窄从目前对于绿色产品评价的研究来看,基本上都是工程技术领域的研究成果。很少有人站在工业设计的角度对绿色产品进行综合评价。有的学者仅从外观形态方面进行评价,有的学者即使从工业设计的整体进行评价,很少有针对绿色产品的设计运用“模糊层次评价法”进行理性定量评价的。更多的学者针对绿色产品的设计方法与评价,仅仅是从工程技术领域出发的学术成果,没有站在工业设计的角度从美学、人机等方面进行理性评价;在产品长生命周期中忽略美学和人机等重要指标评价产品的绿色度,会导致评价体系不完整。因此,建立客观、合理、完善的绿色产品工业设计评价体系是本文研究的方向。另外,从目前国内站在工业设计角度研究产品设计的程序和方法中可以看出,很多专家学者对设计的程序与方法都做出了系统的研究,并且指引产品设计的著作如系统设计、语意设计、形态设计、美学理论等方面成果颇丰,但是对于工业设计的科学系统评价方面的研究就显得不足。.课题研究的主要内容以工业产品为研究对象,以现在应用最广的全生命周期评估方法为基础,对绿色产品进行工业设计评价。根据绿色产品的特性要求,确定其评价方法及过程,建立绿色产品工业设计评估体系,并对其中的关键过程进行调整与设定。研究绿色产品工业设计综合评价指标体系的制定,根据绿色产品的基本要素和特点,建立绿色产品环境评价指标,并从工业设计的角度引入美学和宜人性评价指标,从而建立绿色产品工业设计综合评价指标体系层次结构模型。研究应用模糊层次分析法对工业产品进行绿色度综合评价,给出评价指标的组合权重,建立最底层评价指标的隶属函数和隶属阀,进行综合评价,最后进行综合得分分析,找出得分较低指标,给出改进意见和建议。对北京奥运火炬?“祥云”进行绿色度工业设计综合评价实例验证,得出评价结果,分析各评价指标的得分并进行总结分析。筇帚绿色,.钎 、,没计甲价体系的掬建第章绿色产品工业设计评价体系的构建.引言评价绿色产品的环境性能不能着眼某一特性或某一阶段,要有全面、发展的眼光和方法。例如,纸制品比较容易回收,再制造成本低廉,废弃后可以自然降解,不会产生“白色污染”;而塑料制品回收和再制造相对来说都较为困难,费用昂贵,而且废弃后不能自然降解。所以,一般认为纸制品的环境性能优于塑料制品。但是如果在全生命周期内对这两种产品进行全面的考察可知,纸张的生产需要砍伐大量的木材,并且造纸过程中要排放大量有毒有害的废水,这些过程中对环境的污染和破坏要远大于塑料。因此,有必要将生命周期评价,以下简称引入绿色产品的评价体系。体现了一种整体、系统的思想,是对一个产品全生命周期的环境、资源等特性进行分析评估的工具。它作为一种科学的环境管理工具,经过近半个世纪的发展,已得到等国际组织的认可,也已逐渐被国外学术界、企业界和政府部门所认可,被称为“年代后的环境管理工具”【矧。目前它己在产品环境标志计划的实施、产品生态设计、企业的环境管理等诸多领域得到了越来越多的应用。作为一种新的环境管理工具和预防性的环境保护手段,的主要目标在于通过确定和定量化研究能量和物质利用及废弃物的环境排放来评估一种产品、工序和生产活动造成的环境负载;评价能源、材料利用和废弃物排放的影响以及评价环境改善的方法。其最终目的是以可持续的方式来满足人类对产品和服务的需求,即在维持可持续发展的前提下提高资源和能源的利用率【。绿色产品的设计和制造较为复杂,对环境的影响也是错综复杂的,而工业设计评价是对每一个问题不同解决方案的方方面面进行比较、评定,由此确定各方案的价值,判断其优劣,以便筛选出最佳设计方案。因此对绿色产品进行工业设计评价要在其全生命周期内考虑,以为基础。尔人。硕:何论文本章将引入理论,分析的概念框架、技术框架以及类型。同时将探讨工业设计评价的概念、意义、特点和原则等,并通过对目前常用的评价方法的分析,最终确定绿色产品的工业设计评价体系。.生命周期评价理论.的概念框架概念框架根据毒理学与化学学会的定义】【,“生命周期评价是一种对产品、生产工艺以及活动对环境的压力进行评价的客观过程,它是通过对能量和物质利用以及由此造成的环境排放物进行辩识和量化来进行的。其目的在于评估能量和物质利用以及由此造成的环境废物排放对环境的影响,寻求改善环境影响的机会以及如何利用这种机会。提出的概念框架为四个有机联系部分:定义目标与范围;清单分析;影响评价和改善评价。概念框架于年月颁布了标准,成为指导企业界进入环境管理的国际标准。根据国际标准化组织的定义【】:“产品生命周期评价是对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价。它包括编制与研究系统相关的输入/输出数据清单;量化评价那些输入/输出伴随的潜在的环境影响:联系研究目的,解释清单分析和影响评价的结果。将生命周期评价分为互相联系的、不断重复进行的四个步骤:目的与范围确定、清单分析、影响评价和结果解释见图一【。对框架的一个重要改进是去掉了改善评价阶段,因为认为改善是开展的目的,而不是它本身的一个必须阶段。同时,增加了生命周期解释环节,对前三个相互联系的步骤进行解释。另框架更加细化的步骤,更有利于指导开展生命周期评价的研究与应用。菊审绿色产.、,设计评价体系的构建图? 系列标准的概念框架在系列标准中,认为:是一种用于评估与产品有关的环境因素及其潜在影响的技术。其做法为:首先编制产品系统中有关输入与输出的清单;其次评价与这些输入与输出相关的潜在环境影响;另外解释与研究目的的相关清单分析和影响评价结果。研究贯穿于产品生命全过程?从获取原材料、生产、使用直至最终处置的环境因素和潜在影响。需要考虑的环境影响类型包括资源利用、人体健康和生态后果。邑用于帮助:第一,识别改进产品生命周期各个阶段中环境因素的机会:第二,产业、政府或非政府组织中的决策如战略规划、确定优先项、对产品或过程的设计或再设计;第三,选择有关的环境表现行为参数,包括测量技术;第四,营销如环境声明、生态标志计划或产品环境宣言。.的技术框架的技术框架应遵循及相关国际标准的规定【。确定目标和范围确定目标和范围是研究的第一步,它是评估过程所依赖的出发点和立足点。一般需要先确定的评价目标,确定目标即清楚地界定评价对象,说明开展此项的目的和原因,以及研究结果的可能应用领域。范围的确定要足以保证研?尔人学硕卜学何论文究的广度、深度与要求的目标致,主要包括:定义所研究的产品系统、确定产品系统边界、明确功能单元等。然后根据评价目标来界定研究对象的功能、功能单位、系统边界、环境影响类型等等,这些工作随研究目标的不同变化很大,没有一个固定的标准模式可以套用,但必须要反映出资料收集和影响分析的根本方向。另外,研究是一个反复的过程,根据收集到的数据和信息,可能修下最初设定的范围来满足研究的目标。在某些情况下,由于某种没有预见到的限制条件、障碍或其它信息,研究目标本身也可能需要修正。清单分析清单分析的任务是收集数据,并