绿色设计的内容、方法与步骤课件

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1、合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所绿色设计方法、应用及发展绿色设计方法、应用及发展 刘志峰刘志峰 教授教授 博导博导 合肥工业大学合肥工业大学 机机 械械 与与 汽汽 车车 工工 程程 学学 院院 院长院长 绿色设计与制造工程研究所绿色设计与制造工程研究所 所长所长合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所www.theme 主要内容主要内容1 1 绿色设计研究的背景及意义绿色设计研究的背景及意义2 2 绿色设计的主要内容与方法绿色设计的主要内容与方法3 3 绿色设计过程与步骤绿色设计过程与步骤4 4 国内外绿色设计的应用案例国内外绿色设计的应用案例5 5 绿色设计的发展趋势绿色设计的发展趋势合肥

2、工业大学绿色设计与制造工程研究所绿色设计研究的背景及意义绿色设计研究的背景及意义合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所 家电业是我国加入WTO后所有行业中开放程度最大的行业。相对其他行业来说，我国政府对家电行业的保护最小。 针对竞争环境，我国家电行业的竞争是完全竞争环境下的产业，竞争强度比较大，竞争力比较高。1、家电行业是完全竞争的行业 值得注意的是，我国相当一部分产业，其生命周期的演变与产业的国际转移紧密相关。发达国家在不断创新产品的同时，把相对成熟的产品和产业依次向我国转移。我国则通过模仿和吸收发达国家的次新产品和技术实现跨越式的产业发展。 家电产业的特点合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所

3、 （1）家电业的发展已经进入了一个成熟阶段。 （2）家电业的发展已经饱和。 （3）而且家电企业又面临国际化的问题。 在这种情况下，家电企业国际化需要什么样的竞争力，是所有家电企业非常关心的。2、家电行业是发展比较成熟的行业 产业生命周期理论表明，任何产业都要经历从诞生道衰退这样一种类似生命周期的变化。产业生命周期机理表明，企业竞争力是动态发展的，每一个阶段对于企业竞争力都有特定的含义。 合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所 对家电企业本身来说，我国家电企业的竞争战略优势不明显，一方面选择合资的方式来求得发展，另一方面选择低成本策略。3、我国家电企业竞争优势不明显问题是：产品没有实现差异化，没有

4、自己的核心竞争力。合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所据海关统计：三资企业出口额占家电商品出口额的50以上 在一个统一的国家范围内，近13亿人口同时进入工业化进程，这是人类历史上从未发生过的现象。中国工业化必然产生许多人类历史上从未出现过的现象和问题。在现行国际经济规则下，迫使中国只得依靠低价工业品生产和出口来实现经济资源的国际配置。中国制造的一些制成品具有不可思议的低价格。在中低档工业制成品的低成本竞争中，中国的产品所向无敌。而且，中国工业化是一个非常独特的历史过程，中国现实的资源条件、市场条件以及所实行的具有“中国特色”的对外开放政策，使得中国成为吸引国际资本，特别是外商直接投资最多的发展

5、中国家。但是，在差异化竞争中，中国的劣势将长期存在。如果不改变在差异化竞争中的劣势，中国未来的经济发展将会遇到一系列严重困难。所以，提高国际企业竞争力和产业国际竞争力，是关系中国前途的重大课题。 合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所（1）资源、能源与环境的压力 建国50多年以来，我国国民生产总值（GDP）增长十多倍，制造业是我国国民经济的重要组成部分，工业增加值占GDP的35%35%。我国已成为制造大国，工业增加值居世界第四位第四位，约为美国的1/41/4、日本的1/21/2，与德国接近。 我国单位GDP的能耗是美国的4.3倍，德国的7.7倍，日本的11.5倍；单位资源的产业水平相当于美国的1

6、/10，日本的1/20，德国的1/6。合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所漏斗理论漏斗理论合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所（2）绿色消费意识不断增强LG静音洗衣机海尔免洗衣粉洗衣机 合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所美国绿色产品相关法规（3）法律法规陆续出台合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所消费电子产品的美国环境标志合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所欧盟绿色产品相关法规合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所 合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所消费电子产品的欧盟环境标志合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所日本绿色产品相关法规合肥工业大学绿色设计与制造

7、工程研究所消费电子产品的日本环境标志合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所中国的绿色标志德国的蓝色天使标志北欧委员会环境标志日本生态标签加拿大环境选择标志北欧白天鹅 （4）绿色标志全球环境标志网络组织标志能源之星标志合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所（5）企业发展的需求l 考虑企业竞争力目前北美、欧洲、日本以及一些新兴的工业化企业均将绿色设计作为其国际竞争策略的一部分l 提升企业形象注重环保、承担社会环境责任l 经济原因除法律法规外，不同国家都配合有相应的经济政策进行绿色设计的引导l 其他因素经济、经营和营销优势合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所 世界范围内产生的这些资源、环境世界范围内产生

8、的这些资源、环境及生态危机，迫使人们对现有制造业的及生态危机，迫使人们对现有制造业的生产方式进行反思：生产方式进行反思： 采用何种制造方式才能避免以上危采用何种制造方式才能避免以上危机，同时继续使制造业持续发展？机，同时继续使制造业持续发展？绿色制造合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所 绿色制造研究主要是沿着产品生命周期阶段发展，集中于研究内容的扩展及其相关支撑技术的系统深入研究两方面。目前的主要研究主要方向有：设计制造回收使用 绿色设计及相关技术清洁生产及相关技术 绿色产品 回收再利用工艺及技术 绿色供应链及生态工业园技术 整体与各阶段评价与决策合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所绿色设计的

9、主要内容与方法绿色设计的主要内容与方法合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所1009080706050403020100 管理管理管理管理工資工資工資工資材料材料材料材料设计设计设计设计管理管理管理管理工资工资工资工资材料材料材料材料设计设计设计设计实际资源实际资源 分配分配对对成本成本 的影响的影响设计设计设计设计阶段阶段阶段阶段资源资源资源资源分配分配分配分配及其及其及其及其影响影响影响影响为什么要实施绿色设计合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所vv产品性能的产品性能的70-8070-80是由设计是由设计阶段决定的阶段决定的vv产品的环境性能体现在产品的产品的环境性能体现在产品的整个生命周期

10、整个生命周期绿色设计是从源头解决问题的最有效方法合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所绿色设计的主要内容绿色设计的主要内容材料选择与管理材料选择与管理产品的可回收性设计产品的可回收性设计产品的可拆卸性设计产品的可拆卸性设计绿色产品的成本分析绿色产品的成本分析绿色产品设计数据库绿色产品设计数据库合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所a.材料选择材料密度材料密度抗拉强度抗拉强度屈服极限屈服极限弹性模量弹性模量热导率热导率电导率电导率材料成本材料成本.一级选择M 1备选材料集1M 2备选材料集2重用性准则重用性准则处理性准则处理性准则能耗性准则能耗性准则污染性准则污染性准则.二级选择材料数据库产品数据库

11、CAD系统M 3最优材料集3集成环境下面向绿色的二级材料选择模型绿色设计的具体内容合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所电冰箱门按选材原则应该是不锈钢，但实际上都选择工程塑料ABS其他零部件也是如此合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所b.产品可拆卸性设计 是在产品设计过程中，将可拆卸性作为设计目标之一，使产品的结构不仅便于装配、拆卸和回收，而且也要便于制造和具有良好的经济性。应遵循以下设计准则：拆卸工作量最少准则易于拆卸准则易于分离准则产品结构的可预估性原则简化产品功能原则、减少材料种类、材料相容性等紧固件最少准则、可达性准则等 一次表面准则、便于识别分类原则等合肥工业大学绿色设计与制造工程研究

12、所减少零件数量-零件合并示例合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所常用的工程塑料的相容性比较PE PVCPSPCPPPA POM SANABSPEPVCPSPCOPPoPAOPOM注：表示相容性好， O表示相容性一般， 表示相容性差。合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所卡扣连接示意图 合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所 合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所c.产品回收设计 设计时充分考虑产品零部件及材料的回收率、回收价值、回收工艺、回收结构工艺性等与可回收性有关的问题，以达到零部件及材料的资源充分利用，并在回收过程中尽量减少产生的二次污染。设计方法设计准则材料选择结构设计零件设计回收策略设计产

13、品设计方案回收方案设计拆卸工艺规划回收工艺规划经济性分析环境影响分析回收性能分析回收分析产品回收设计流程合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所绿色设计工具合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所绿色设计方法合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所绿色产品的建模 图2 绿色产品集成模型结构管理信息功能信息几何拓扑信息材料信息精度信息装配信息工艺技术信息环境资源信息结构模型特征零件部件产品电子仓库电子仓库工艺流程文件加工代码文件拆卸路径文件引用被引用应用视图映射机制CADCAx映射机制网络图应用视图DFDDFxCAMDFA集成模型集成模

14、型几何模型产品开发平台产品开发平台合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所生命周期设计方法 生命周期设计就是在产品概念设计阶段考虑产品生命周期的各个环节，包括设计、研制、生产、供货、使用、直到废弃后拆卸回收或处理处置，以确保满足产品的绿色属性要求。合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所并行绿色设计方法 并行绿色设计支撑环境并行工程支撑环境绿色设计支撑环境l 数据库与知识库l 绿色材料管理库l 绿色设计工具系统l 绿色评价系统l 环境管理系统l 产品数据管理系统l 产品模型与仿真系统l 网络系统l 并行工程管理系统l 计算机集成制造系统合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所绿色模块化设计方法 合肥工业大

15、学绿色设计与制造工程研究所合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所绿色质量功能配置方法QFDE 绿色质量功能配置（QFD for Environment, QFDE）是将质量功能配置与生命周期设计相结合，将用户的需求利用质量功能配置方法，并依据其生命周期设计的生产、制造使用及废弃等各个阶段，分别转换为工程技术特性，以满足消费者的需求。 合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所基于TRIZ的绿色设计 TRIZ原为俄文“Teoriya Resheniyal Izobretatelskikh Zada

16、tch”的缩写，英文译为“Theory of Inventive Problem Solving(TIPS)”,其意义为创新问题解决理论。TRIZ是一种机制，利用这种机制可以对复杂问题进行创造性或突破性思考，例如，对于那些没有现有解决方案、或者需要非标准的、创新性的概念和思想才能解决的问题。 合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所问题矛盾物理矛盾时间空间物质的物理状态解决方法39个参数40个原理+技术矛盾解决方法合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所 绿色产品评价模型合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所绿色设计的过程与步骤绿色设计的过程与步骤合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所 步骤1企业决策层认可第一阶段绿色设计的准备 步骤2成立绿色设计小组 步骤3培训与辅导第二阶段设计目标确定与绿色需求分析 步骤6绿色需求分析 步骤4选择产品目标 步骤5确定参照产品 步骤7建立核查清单第三阶段确定绿色设计策略l产品信息l市场信息l相关法律法规l生命周期流程法l绿色设计主体分类法l产品类别法 步骤8运用绿色设计工具lQFDE方法lTRIZ方法lMET矩阵法 步骤9确定绿色设计策略合肥工业大学绿色设计与制