什麼是永续设计 永续设计是一种功用齐备,著眼於全域的产物和系统设计方法,该办法有利於情况维护,有助於社会调和而且在经济上实在可行:在环保 方面,该设计可以带来明显而严重的好处;对社会而言,它可以知足人们在 产物出产,运用甚至抛弃处置或反复应用等各阶段的一切需求;而从经济角度 来看,它可以使设计更具市场竞争力. 很多设计都在统筹客户需求与情况维护方面做出了优异表率,例如节能型汽 车,太阳能修建,无污染发电站,可收受接管包装和低压照明设备等.其 实, 只 要 工 程 师 在 设 计 产 品 时 实在 考 虑 使 用 更 环 保 的 材 料 创 造 更 优异 的 产 品, 那 麼, 一 切 产 品 都 可 能做到永续设计.
要工程师在设计产物时实在思索运用更环保的资料发明更优异的产物,那麼, 一切产物都能够做到永续设计. 实践施行永续设计需求思索以下几个要素:
尽量削减资料用量:可否在不影响功用的前提下将零件的壁厚从 1/2 英寸减
少到 3/8 英寸 (例如:电视的边框) 选择改进型资料:有没有一种塑胶(十年前没有的)可以使这个零件更轻易生 产, 回 收 或 运输, 而 成 本 一样 (例 如: 使 用 可 回 收 的 高 密 度聚 乙烯 (HDPE) 替代丙烯腈 / 丁二烯 / 苯乙烯共聚物 (ABS)) 易於拆开的设计:能否可以将产物设计为易於拆开的方式,以便於维修或选择性收受接管 (例如:运用卡扣衔接零件,而不是胶合) 产物在到达运用寿命时可反复应用或收受接管: 能否可以进行模组化设计,以便 可以经过改换零件完成产物功用晋级 (例如:相对於丢掉型手机而 言,可以推出消费者可以自行改换的滑入式记忆体卡 / 功用板) 尽量降低能耗:能否有其余办法或机械,只需运用较少的动力就能构建或运转系统 (例如:从新设计氧气罩,降低气压,使客户可以用上更廉价 的输氧系统) 。制造时不发生有害废料(例如:成功摒弃铅焊接) 以洁净动力技能作为根本设计思绪(例如:夹杂动力汽车引擎) 然则,为何说这一新思绪颇具经济价值呢 缘由有二:其一,人们对天然资本需求的增 长已超越了供应才能,招致资本本钱不时进步;其二,新环保政策的制订必 然对设计形成影响.侥幸的是, 只需对设计做一些纤细的变化(精心拔取新材 料,最佳化资料用量,运用起码的动力 / 资本进行出产)就可对整个永续生 命周期发生宏大的连锁效应,然后扩展产物优势,加强产物在全球市场中的 竞争力.
在设计思绪的改变方面,欧洲不断走活着界的前端,该地域比来提出了\"整 合产物战略\"(Integrated Product Policy, IPP) 的概念,宣导并推进了永续开 发.在比来的一份申报中,Cyon Research Corporation 剖析了这一战略: 的 \"IPP 中心道理是:最大水平地改良产物对情况的影响是可以在设计阶段(泉源) 做到的, 不是透过制造效率, 洁出产或污染治理(后期)等办法进行节制. 而 清 欧盟估量,在一切与产物相关的情况影响中,百分之八十以上都是在设计阶 段就已注定了. \" 因而,那些追求实在可行的办法来降低资料本钱并改良制造流程的公司将在 包管利润率方面博得抢先位置.那些设计产物时明智地思索易於 收受接管 因 素 的 制 造 商 在 经 济 和 环 保 方 面无 疑 已 经 先 行 一 步, 必 将 从 中 获 得 丰厚的经济报答.
永续目的,方针和战略
当时的经济 / 情况政策固然欧洲的地盘和资本有限,但在建议和制订旨在维持
永续开展的计画方面却处於抢先位置,要进入欧洲市场的美国制造商必需留意并 恪守这些计画.很多欧盟律例业已生效,这将从基本上影响产物(从手机到跑 车)的设计和行销方法. 例如,报废电子电器设备 (Waste of Electrical and Electronic Equipment, WEEE) 指令和汽车报废 (End of Life Vehicles, ELV) 指令都以扩展出产商责任为原 则. WEEE 要求电路板不只要采用无害进程出产,还必需在设计时思索拆 卸,分类和平安收受接管 / 抛弃处置等要素.ELV 要求面向欧洲市场(27 个欧 友邦家 / 地域)的汽车在设计时必需切记统一项义务,那就是出产商需求 付出有关机构处置负价值 / 零价值汽车的\"一切或大局部\"费用. 这 些 规 则 意 味 著: 在 法 律 上, 生 产 商 必 须 承 担 召 回 和 回 收 自 己 产 品 的 费 用.因而,那些设计产物时明智地思索易於收受接管要素的制造商,在经济和环 保方面无疑曾经先行一步,必将从中取得丰厚的经济报答. 其他以在制造和运用进程中降低能耗为目的的指令也已获得初步采用.能 源运用产物 (Energy Usage Products, EuP) 政策对各类产物施行了动力使 用 限 制,甚至还将限制延长到了作为备件发卖的零部件和 副组合件.将 来,欧洲CE 标记计画除了要验证已确立的平安和电磁相容性规范 外,还 要验证EuP契合性.
产物设计的生命周期办法 即便相反的观念充溢压服力,人们依然以为让事物坚持原样更轻易,这真实 是天分使然.凡间,新产物仅仅是针对原有设计和制造做的更改.可以想一 下汽车的组合方法:虽然曩昔几十年来,机械人曾经饰演了主要的人物,但 总的组合进程依然遵照著亨利·福特所制订的架构.蹩脚的是,在很多方面, 胶合和焊接等步调曾经替代了螺钉或螺栓连 接,这招致分部件无法进行拆 卸维修,而必需全体报废偏重新改换. 还,传统资料的本钱正在敏捷攀升:非加工产物的价钱指数从 1995 年的 不到70(透露表现将帄均价值设为 100 时比照得出的实践价钱)猛增到 2005 年 的 170 (比帄均价值凌驾百分之七十) 钢材和原油价钱的增进也影响了制造 . 业和运输业的本钱,而消费者依然希冀降低价钱.汽车制造商经常需求进步 各 种 型 号 的 产 品 的 价 格, 用 以 支 付 产 品 达 到 使 用 寿 命 时 的 处 理 费 用. 那 麼,可以接纳什麼办法来补偿或降低此类本钱呢 美国在产物设计方面全球抢先,但是,在呼喊永续设计的经济压力和社会 压力不时增进的情势下,要坚持抢先位置,必需克制持久以来不肯改动基 来源则的惰性,并且这种惰性也是可以克制的.Kishore Boyalakuntla(国 \"挑 家级技能司理,Dassault Systèmes SolidWorks Corp. 产物剖析师)评述说: 战会鼓励立异;因而,与其他汽车制造商一样,福特开端从新思索汽车中 要运用的每个塑胶件. \"他们会问本人: 原资料本钱若何 加工和处置对情况有何影响 运用这种资料要运用何种动力 有没有本钱一样但更轻易收受接管的资料 有没有如许一种健壮的新型资料,只需更罕用量就可以制造出相同耐用的 现有零件在 许 多 场 合 下, 胶 合 和 焊 接 等 步 骤已 经 取 代 了 螺钉或螺栓衔接,这招致副组合件无法进行拆开维修,而必需全体报废偏重新改换.
还,很多行业和当局集团开拓了各类办法来评价分歧资料,以及各类加 工和运输办法对情况的相对影响.Boyalakuntla 指出:大学(例如 MIT — 麻 \" 省理工学院)也不再仅仅存眷动力办法和新的设计办法,而是纷繁开设以 永续开展为目的的跨学科新专业. \"生命周期剖析和计画 若何选择一种产物设计,确保能对其进行从新评价,然后降低其对情况的 全体影响 著眼於全域不掉为良策.对每一产物制造进程, 生命周期剖析 (LCA) 都可以确定以下各相关阶段中触及的动力和废 料(包罗固体废料和 进入空气和水体的废料)问题:
原资料获得 资料加工 零部件制造 组合和包装 分销和购置，装置和运用维护和晋级 到达运用寿命: - 资料收受接管 - 零部件反复应用 - 产物反复应用 - 渣滓填埋 - 渣滓燃烧。数十家富有远见的跨国公司曾经 不吝 数 年 之 功, 将 这 些 设 计 项 目 部 分 或悉数使用到各行各业中,从 家 俱 ,地 板到 电信 和 东西 ,不 胜 枚 举.
美国工业设计师协会 (Industrial Designers Society of America) 和美国环保署 (EPA) 合时提出了一种风趣的办法来量化设计决议计划中的这些因 素.他们的 项目取名为 Okala , 前正在更新几百种资料和制造流程的 目 \" 影响\" 列表. 值 例如, 将运用铝资料的产物影响值指定 为 140 , 数十家富有远见的跨国公司曾经不吝数年之功,将这些 设计项目局部或悉数使用到各行各业中,从家俱,地板到电信和东西,不堪 列举.例如: 宜家 (IKEA) 已采用科学的设计办法出产出可自助组装的家俱,如许,大 大都部件都可以运用扁帄的箱子包装,紧凑地将其放在货车中,然后最 大限制地降低运输 / 燃料费用. BASF 采用夹杂紫外 / 热涂层技能有用按捺除气效应,然后将漆固化进程 中的挥发物或能够发生的气泡缺陷降到最低,协助汽车制造商节省了时 间和金钱. IBM 早在十多年前就开端在其全球局限内的制造,硬体开拓,运营和 其 他一切部分正式施行 ISO 4001 情况治理系统,在原有起劲的根底之 上,确保将情况问题作为一切营业决议计划必需思索的要素. Whirlpool 曾经七次被评为动力之星 (ENERGY STAR ) 年度协作夥伴,而且 凭藉在环保包装,出产和设计上做出的起劲而享有国际名誉. BMW 的收受接管中间拿新车型进行拆开,测詴拆开进程的效率,由于有些零 件是设计为可反复应用的,而有些是设计为可收受接管的.这个团队会将测 詴后果回馈给设计中间. DeWalt 系列工业电开工具采用模组化设计办法,一款14.4伏特的可充电电池 可以合用於14.4伏特产物系列的一切东西(例如钻孔机,电锯和手电筒) .
详细的产物设计实例 鉴於永续设计这个术语触及产物设计和最终使用的很多分歧范畴,下面将 以一些公司及其产物为例,具体阐明他们是若何改良产物,使之统筹经济 和环保效益的:Medtronic 心理学上, \"灌注\"这个术语是指人体血液将所需养分(例如氧)实践保送到患者组织中的定量行为.Medtronics Perfusion Systems 集团出产出一系 列产物,可在执行心肺分流手术的进程中,经过树立回圈,温度节制,过滤 及补氧来节制灌注量.此系统必需可以供应继续,有用的供氧才能,使血流 切变率到达最小,削减外加血液量,而且能降低外周动态脉血压差. Perfusion Systems 业已在其完美的设计节制办法中融入了绿色设计 (DfE) 办法.这种制造方案可以在制造进程的涂层处置阶段削减百分之七十五到 百分之八十五的化学用料及污水排 放,每年能节省资金 210 万美元.同 时,该公司还计画在电池制造进程中节省百分之三十到百分之三十五的用 料并削减百分之九十的出产渣滓. 这一计画估计每年能节省资金 200,000 美元.
可以大幅降低本钱. MEDTRONIC, INC. 出产的这种氧合器在设计时充沛思索到本钱优化的需求,