家电产品全生命周期绿色设计方法及软件系统

家电产品全生命周期绿色设计方法及软件系统

姚振华

中山凯富电器有限公司 广东 中山 528400

摘要：家电行业作为我国传统优势产业，量大面广，资源能源消耗大，产品退役后环境污染大，但传统设计往往更注重产品功能和成本，忽视环保性能。本文首先简单介绍了家电产品绿色设计，接下来详细阐述了家电产品服务中存在的问题，最后对家电产品生命周期以及绿色设计技术和软件系统作具体阐述。希望给行业内人士以借鉴和启发。

关键词：家电产品；全生命周期；绿色设计；方法；软件系统

引言

针对我国家电行业面临的资源浪费、环境污染及绿色贸易壁垒问题，家电企业应从经济模式转型的宏观角度出发，基于家电产品全生命周期，采取措施改进设计方法和制造工艺，积极进行绿色材料设计与选择方法、环境友好的模块化设计方法、拆卸回收设计方法以及绿色设计评价指标体系和评价方法等绿色设计方法的研究，并最终形成完整可行的绿色设计方法体系和工具，支撑家电产品的绿色开发。

1家电产品绿色设计概述

绿色设计是指在产品全生命周期设计过程中，考虑功能、性能、质量和成本等因素的同时，将产品对资源环境的影响降到最低，使产品各项指标符合绿色环保要求，即高效利用资源能源以获得与环境相协调产品的设计[1]。家电产品绿色设计是在传统设计的基础上，更加注重其资源环境属性，要求产品无毒无害，节能节材，以及易拆解、易回收和可再利用。因此，家电产品的绿色设计原则包括技术性、绿色性和经济性。家电企业在实际研发过程中，应首先明确绿色设计需求，并基于材料科学、设计技术和评价技术开展绿色设计方法研究，整合产品全生命周期的绿色设计过程，开发绿色设计软件工具，支撑绿色家电产品的设计。

2家电产品设计存在的问题

2.1企业间协同度不够

尽管各家电企业都纷纷意识到设计的高价值,并且也都相继开始尝试设计转型,尤其像海尔、格力等大型家电企业巨头,在设计方面已取得一定成效。然而,站在企业的角度,生命周期各阶段的协同度并不高;站在行业的角度,家电企业间协同度不高 。

2.2机制不完善

随着企业对设计的不断重视，内容层出不穷,如海尔Uhome智慧家庭、净水器定制等。因此,建立统一、完善的机制,对设计的挖掘、更新、发展等做长远指导。

2.3未站在产品生命周期的角度考虑服务

如果把所有的设计(包括已有的和潜在待挖掘的)看成是一种产品,那么这种产品也是有生命周期的,就如同任何一种制造产品一样。同样地,每一种设计也有属于它的所在产品的生命周期阶段。只有站在生命周期角度,才能使设计不冗余,达到精准的设计标准。

3家电产品生命周期

家电产品生命周是指从工学角度的包含家电产品设计、制造、使用和报废回收整个过程的产品生命周期。家电产品的产品生命周期模式就是在研究家电产品时,不再单一地局限于设计或销售等某一个独立的阶段,而是站在统筹的高度,以产品生命周期为主线,以服务为主导,帮助制造企业走向价值链最高端,为企业带来价值最大化的服务转型新机遇。传统的家电产品生命周期的内涵是家电产品的市场周期,即家电产品的市场寿命,也就是家电产品从最初进入市场到被市场淘汰的整个过程。

4绿色设计技术

4.1环境友好的模块化设计

为满足市场变化和消费者个性化需求，家电产品多样化程度普遍较高，导致零部件种类和数量急剧上升，严重影响产品成本、开发周期及产品废弃后的回收拆卸再利用。家电企业可通过实施环境友好的模块化设计解决此问题，引入节能节材、环境友好和资源回收处理等绿色设计目标，在标准与指令、产品及零部件数据库、连接方式库及用户需求等数据基础上，基于模块划分[3]、模块接口管理、模块性能匹配及节能节材方法，对家电产品依次开展模块化方案设计、模块设计及模块性能匹配，同时开展模块化方案评价，进行环境友好的模块管理和绿色分析，提高产品节能指标和绿色设计指标。

4.2拆卸回收设计方法

废弃家电产品的回收利用是一个庞大的社会化系统工程，其中面向拆卸回收的设计起着关键作用。随着废弃电器电子产品处理基金政策的实施，废弃家电产品的回收处理量逐年增大，回收拆解难题越发突显，因此，家电企业需在设计阶段将可拆卸回收性作为设计目标，提升产品的易拆卸回收性能，使产品在废弃后能够充分有效的回收利用。另外，产品设计过程与拆卸回收过程通常不在同一地区，且时间相隔较长，相比回收处理企业，生产企业更了解产品的材料、结构和环境等信息，而且生产者责任延伸要求生产企业必须承担产品全生命周期内的环境责任、信息责任和经济责任。

5绿色设计支持工具系统

家电产品绿色设计贯穿全生命周期，包括材料制备、研发设计和拆卸回收等各个阶段，涉及材料开发与选择、设计技术及评价技术等多技术领域。为满足产品性能需求和绿色要求，提高绿色设计效率，家电企业可集成各绿色设计阶段，开发家电产品绿色设计软件工具，支撑家电产品从材料、设计、拆卸到方案评价等全生命周期的绿色设计过程。家电产品的绿色设计软件需要涵盖任务书管理、模块化方案设计、模块设计、绿色材料开发及选择、模块匹配设计、拆卸工艺设计、绿色分析及方案评价设计等功能模块。其中，“任务书管理”提供产品设计要求的管理与查询；“模块化方案设计”对方案设计、方案组成和性能指标进行设计和管理；“模块设计”从对现有产品管理上升至新产品设计，包括产品的零部件具体设计；“绿色材料开发及选择”通过建立考虑技术、经济和环境指标的材料选择评价指标架构和方法，用于指导绿色材料设计、选择及试验；“绿色分析”可分析新设计产品的产品再生利用率；“模块性能匹配”用于支持家电产品的节能降耗设计；“拆卸工艺设计”整理常见家电产品的拆卸回收工艺方案，支持高效、高值、无污染的家电产品拆卸工作；“设计方案评价”建立绿色设计评价指标体系，为绿色家电产品开发提供决策支持。另外，软件工具还需“回收知识库”、“用户管理”和“系统初始化”等子系统，为软件工具提供数据支持和系统功能支持。

结语

绿色设计是家电行业乃至制造业可持续发展的必然趋势，也是我国家电行业突破国外绿色贸易壁垒的必由之路，开展家电产品的绿色设计已成为家电企业提升产品竞争力的有效手段。基于产品全生命周期，开展绿色材料的设计与选择、模块化设计和拆卸回收设计等绿色设计技术以及绿色评价技术的研究，并开发支持绿色设计的软件工具系统，是家电企业开展全生命周期绿色设计的重要途径之一。

参考文献

[1]顾志斌.绿色供应链国内外综述[J].中国人口资源与环境,2012,22（11）：204-206.

[2]宫进伟.家电产业绿色供应链激励机制研究[D].天津：天津财经大学,2010.

[3]高浪，向东，彭玲，等.机电产品多策略模块划分方法[J].计算机集成制造系统，2014，5.

[4]祁红志，徐惠益.机电产品面向拆卸与回收的设计理论与方法[J].现代制造工程，2007，6.

[5] 董玮利，李玉祥，宋尚义，刘振宇 . 家电产品绿色设计技术的研究与应用 [J]. 家电科技， 2018 ， 4.

[6] 赵艳丰 . 中国家电应主动跨越绿色贸易壁垒 [J]. 家用电器， 2013 ， 11.