生态设计及经典案例点评
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1.3 生态设计策略

产品生态设计需要设计师、环境学家和生态学家的通力合作。作为设计师, 首先应该对生态设计的理论知识进行深入的学习和理解,从而在设计中考虑产品整个生命周期中的环境性能问题, 真正促进产品生态设计的实现。具体说来, 可以从以下几个方面努力,以实现产品生态设计。

1.3.1 选择自然材料

材料是形成产品的基本要素。产品生态设计中, 产品材料的选择应尽可能地采用天然的可再生资源, 从产品的源头上尽量地避免对环境产生影响的因素, 加工过程应充分考虑到成形产品的可再次利用性, 降低本产品的原材料成本和所形成的环境垃圾。这一策略要求选择环境友好的原材料来进行生产。它包括:

①清洁的材料,即在生产、使用、焚烧和填埋过程中产生很少有害废物的材料;

②可更新的材料,即可以通过地球本身的新陈代谢而得到更新的材料,而不是诸如化石燃料、铜、锡、锌等来自矿藏的原料;

③含能量较低的材料,即在提炼和生产过程中耗能较少的原料,这要求尽量减少对铝等能源密集型金属的使用;

④可再循环的材料,即在产品使用过后可以被再次使用的材料,这类材料的使用可以减少对初级原材料的使用,节省能源和资源,如水、钢铁、铜等,但需要建立完善的回收机制。

1.3.2 生产技术的最优化

生态设计要求生产技术的实施尽可能减少环境影响,包括减少辅助材料的使用和能源的消费,尽可能少地产生废物。这要求通过清洁生产的实施来进行生产过程改进。而且不仅在本公司进行生产技术的最优化,还应要求供应商一同参与,共同改善整个供应链的环境绩效。生产技术的最优化可以通过以下方式实现。

①选择替换技术,即选择需要较少有害添加剂和辅助原料的清洁技术,如采用替换脱脂过程所需要的氟利昂技术,和选择产生较少排放物的技术,如铆接代替焊接,以及能最有效使用材料的过程,如粉末油漆代替喷涂。

②减少生产步骤,即通过技术上的改进减少不必要的生产工序,如采用不需另行表面处理的材料和可以集成多种功能的元件等。

③选择能耗小和消费清洁能源的技术,如鼓励生产部门使用包括天然气、风能、太阳能和水电等可更新的能源及采用提高设备能源效率的技术等。

④减少废物的生成,这可以通过设计上的改进而使生产过程产生的废料最少和寻找公司内部循环使用生产残留物等方法实现。

⑤生产过程的整体优化,这包括通过生产过程的改进而使废物在特定的区域形成,从而便利废物的控制和处置以及清洁工作的进行,有助于改善公司的内部管理,以建立完善的闭环生产系统,提高材料的利用效率。

1.3.3 优化产品造型和结构

产品的生态设计,在满足功能的基础上,应努力对产品造型和结构进行优化,产品造型提倡小巧和简洁,产品结构使用模块化设计方法。

模块化设计是绿色设计方法之一,将生态设计理念与模块化设计方法结合起来,可以同时满足产品的功能属性和环境属性。一方面可以缩短产品研发与制造周期, 增加产品系列, 提高产品质量,快速应对市场变化;另一方面,可以减少或消除对环境的不利影响,方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理。模块化设计在无形中延长了产品的生命力,即便技术出现了本质性的更新,因为使用统一的连接方式和拆卸组装方法,只进行部分替换就可以实现新技术应用的平台,所以模块化设计也是积极实现产品回收再利用的有效途径之一。

1.3.4 降低产品的使用能耗

产品最终是用来使用的,应该通过生态设计的实施尽可能减少产品在使用过程中可能造成的环境影响。具体的措施包括以下几方面。

①降低产品使用过程的能源消费,如使用耗能最低的元件,设置自动关闭电源的装置,保证定时装置的稳定性,减轻需要移动产品的重量以减少为此而付出的能源消费,和确保需要加热使用产品的元件的绝缘性能等。

②使用清洁能源,这包括应设计出可以使用清洁能源的产品,如通过风能、太阳能、地热能、天然气、低硫煤、水力发电而产生的能量来驱动,和使产品可以通过可充电电池驱动。

③减少易耗品的使用。许多产品的使用过程需消耗大量的易耗品,应该通过设计上的改进来减少这类易耗品的消耗,如在复印机上采用可长期耐久使用的磁鼓代替传统的磁鼓,再如节省洗衣粉的新型洗衣机等。

④使用清洁的易耗品,通过设计上的改进使消费清洁的易耗品成为可能,并确保这类易耗品的环境影响尽量小。

⑤减少能源和资源的浪费,应使产品设计成可鼓励用户更为有效地使用产品和减少废物,这包括通过清晰的指令说明和正确的设计避免客户对产品的误用,设计不需要使用辅助材料的产品,如数码相机代替传统相机等,和设计鼓励环境友好行为的产品,如自动默认双面复印的复印机等。

1.3.5 延长产品的生命周期

产品生命周期的延长是生态设计策略中最重要的一个内容,因为通过产品生命周期的延长,可以使用户推迟购买新产品,避免产品过早地进入处置阶段,提高产品的利用效率,减缓资源枯竭的速度,符合可持续发展原则。具体的措施包括如下几方面。

①提高产品的可靠性和耐久性。这可以通过完美的设计,高质量材料的选择和生产过程严格控制的一体化实现。

②便于修复和维护。可以通过设计和生产工艺上的改进减少维护及使维护及维修更容易实现,此外,完善的售后服务体系和对易损部件的清晰标注也是必需的。

③采用标准的模式化产品结构。应通过设计的努力使产品的标准化程度增加,在部分部件被淘汰时,可以通过即时更新而延长整个产品的生命周期,如计算机主机板的插槽设计结构使计算机的升级换代成为可能。

④采用第一流的设计。这指的是通过采用经典的设计方法使产品不至于在短期内过时而让客户失去兴趣,确保产品的外观寿命不短于其技术寿命。

⑤加强产品和用户之间的联系。这指的是应通过设计的努力使产品在较长时间内都能满足客户的需求,确保对产品的维护和保养成为企业的一种情愿而不是一种责任,以及通过产品的设计使其功能完善,并使产品增值,使客户不愿购买替代产品。

1.3.6 实施绿色的市场营销

这一战略追求的是确保产品以更有效的方式从工厂输送到零售商和用户手中,这往往与包装、运输和后勤系统有关,具体措施如下。

①采用更少的、更清洁的和可再使用的包装,以减少包装废物的生成,节约包装材料的使用和减轻运输的压力,如建立有效的包装回收机制和减少PVC包装物的使用以及在保证包装质量的同时尽可能减少包装物的重量和尺寸等。

②采用能源有效的运输模式。这是因为陆地运输比水上运输产生更多的空气污染,火车运输比汽车运输产生的大气污染要小,而飞机的环境影响是最大的,应尽可能避免。

③采用可更有效利用能源的后勤系统。这包括要求采购部尽可能在本地寻找供应商,以避免长途运输的环境影响,提高营销渠道的效率,尽可能同时大批量出货,以避免单件小批量运输,和采用标准运输包装,提高运输效率。

1.3.7 产品处置系统的优化

产品在被用户消费使用后,就会进入处置阶段。产品处置系统的优化策略指的是再利用有价值的产品元部件和保证正确的废物处理。这要求在设计阶段就考虑使用环境影响小的原材料以减少有害废物的排放,并设计适当的处置系统以实现安全焚烧和填埋处理。具体的措施如下。

①产品的再利用。这要求产品作为一个整体尽可能保持原有性能,并建立相应的回收和再循环系统,以发挥产品的功能或为产品找到新的用途。

②再制造和再更新。不适当的处置会浪费本具有使用价值的元器件,通过再制造和再更新可以使这些元器件继续发挥原有的功能或为其找到新的用途,这要求设计过程中注意应用标准元器件和易拆卸的连接方式。

③材料的再循环。由于投资小见效快,再循环已成为一个常用策略。设计上的改进可以增加可再循环材料的使用比例,从而减少最终进入废物处置阶段材料的数量,节省废物处置成本,并通过销售或利用可再循环材料带来经济效益。

④安全焚烧。当无法进行再利用和再循环时,可以采取安全焚烧的方法获取能量,但应通过焚烧设计上的改进减少最终进入外部环境的有害废物数量。

⑤正确的废物处理。只有在以上策略都无法应用的情况之下,才能采用这一策略,并注意处置的正确方式,应避免有害废物的渗透以威胁地下水和土壤,同时进入这一阶段的材料比率应为最低。