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产 业 生 态 学 ◙第 6 讲

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产业生态学方法－为环境而设计

为环境而设计 Design for the Environment (DfE)

生命周期设计 Life Cycle Design (LCD)

生态设计 Ecological Design (Eco-Design)

绿色设计 Green Design

再制造 Remanufacturing

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一、为环境而设计概念 为环境而设计 (Design for Environment ， Df

E ）是一种产品设计新理念，要求产品设计时应考虑 :

生态环境要求和经济要求之间的平衡 ;

应考虑所开发产品的生命周期所有阶段 ( 原料采掘、产品生产、使用、回用、处置 ) 的环境方面的问题 ;

以使产品在整个生命周期内不产生或产生最小的环境影响。

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推行为环境而设计的目的

绿色设计

美国环保局 USEPA 强调其目的：

使企业知道如何将产品的环境问题纳入其生产决策中，为企业提供决策信息与工具，推动企业作出综合了环境问题、产品性能、成本与利润考虑的决定。

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设计要求类型 设计对策 备注产品生命周期的延长

采用合适的耐用性 耐用性过高导致浪费保证适用性 易于延长寿命保证可靠性 产品质量的关键增加服务性易于检修性

可再造性适当检修有利于保存资源、防治污染

可再用性 淘汰后另作它用材料生命的延长 完善循环利用基本条件

开发循环利用途径使用可循环材料

循环是解决环境问题的最好方法，但不是最终策略

材料的选择 使用替代材料再生 材料

替代和重新生产产品均要满足各方面要求

材料密度的降低 资源保存物质减量化

降低材料密度可能影响其他要求

满足环境要求的一般类型与设计策略

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工艺管理 工艺替代；提高工艺能量效率；提高工艺材料效率；加强工艺过程控制；工艺布置合理

无危害工艺替代有危害工艺

加强清单和材料控制与管理保证废弃物正确的处理处置

使工艺和设备的使用寿命延长

有效的分发 优化运输系统 运输系统要保证效率高，污染少，路线合理等

减少包装用量 使用包装替代材料

替代材料包括循环使用材料和使用易降解材料

加强管理策略 加强办公室管理 有效使用办公材料和设备

淘汰环境影响大的产品原料选择对环境负责的供应商提供适当的环境宣传信息

产品上使用生态标志，登广告、进行环境宣传

续表满足环境要求的一般类型与设计策略

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二、为环境设计 / 生态设计的应用

1. 施乐（ Xerox ）公司的 DfE 项目

（ 1 ）项目简介 1997 年，施乐公司采用 DFE 原则开发了一套新的数字“文件中心”（ Document centers ）产品。“文件中心”是一种多功能的办公自动化机器，集传真、打印、复印、扫描于一体，而且可以与网络互连，具有较大的灵活性；具有完全开放的体系结构，便于升级；支持多种辅助设施以及技术革新。

（ 2 ）项目目标 实现在产品生产过程中的无废化，提高未来市场的竞争力，减少产品在整个生命周期的环境影响，开发无害技术和产品。

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（ 3 ）具体的环境设计方法、技术 a. 公司将能源协会和欧洲生态标志标准作为开发产品的指

南，通过 ISO14001 环境管理体系认证，建立公司的环

境管理系统，在全球范围内开展环境影响评价项目，

b. 建立原材料的环境影响数据库，便于设计者选取毒性影

响最小的原材料

c. 为了避免产品废弃于环境中，产品再循环标志或再利用

标签，并向用户说明产品各个部分再利用的方法

d. 产品的拆卸过程考虑环境设计：

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e. 产品单元部件比同类产品少了 80-90% ，因此机器的运行噪音比美国政府规定的最底噪音标准低 30-60% 。部件的减少也降低了能源以及原材料的消耗，所消耗的能源少于US 能源协会规定标准的 50% 。

f. 有效的信息交流：用户使用产品的“第六感”诊断系统，只需要一台电脑和一根电话线就可以接通公司的技术人员评价产品的性能或解决问题，这样就减少了服务人员上门服务的交通环境影响，也提高了问题解决的速度。

g. 无废包装h. 无废工厂 i. 无废办公室

Sharp AR-158

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2. 中国办公家具

（ 1 ）项目 哈尔滨工业大学和哈尔滨四达家具实业公司合作，也采用

生命周期评价的方法开发了新的成套办公家具。

(2) 环境优点 重量降低 46% ，生产能耗降低 67% ，脲醛树脂减少

36% ，

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(3) 一般优点

办公室布局更灵活、效率更高，隔墙可以具有半透明和良好的吸音特性。

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3. 哥斯达黎加的高能效照明系统

(1) 项目 哥斯达黎加圣何塞市的 SYLVANIA 公司为中美洲市

场开发照明系统。 公司以降低其产品的环境影响为目的。 设计的目的除降低能耗外，提高质量也是一个很重要

的因素。 这种生态设计战略将对该产品的环境影响产生积极效果，而且也提供了良好的营销机会。

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(2) 环境改善 重量减少 42% ，能源降低 65% ，汞含量降低 50% ，涂料用量减少 40% 。

铜用量减少 65% ，体积减少 65% 。

(3) 一般改善 提高美学价值，相当低的成本，提供不同的功能和风格，产品使用灵活。

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4. 菲律宾的单座计程车(1) 项目 菲律宾宿务的诺基斯贸易

公司（ NTC ）为一种单座计程车（适用于一位乘客专业运输的摩托车）进行生态设计。希望通过这个项目实现更加环境友好和经济效率的新型计程车。

首先对 NTC 公司进行生产系统内部分析，然后评估城市公共运输系统。项目同时考虑了摩托车的耐用性，以及燃料经济和有害尾气的削减。

(2) 环境改善 重量减轻 79% ；材料减

少了 75% ；消除了电镀；提高了耐用性；减少了运输体积。

(3) 一般改善 总成本降低 50% ，材料成本降低 70% 。

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再制造REMANUFACTURING

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产品退役的问题－汽车

1886 年， Daimler 和 Benz ：第一辆引擎汽车；1908 年 , 亨利福特：第一台 T 型汽车；1924 年，亨利福特：第 1000万台 T 型汽车；今天：十周生产量超过 1000万台。

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产品退役的问题－汽车

目前美国有汽车 1.7亿辆；欧洲 1.5亿辆，亚洲整体上相当；1.5亿辆汽车排队可绕地球 10圈；1.5亿辆汽车排队可以到达月球。

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产品退役的问题－电子产品

当第一个半导体还在硅谷进行实验时，谁会想到数十年后个人电脑（每年 6000万台）在数量上达到并超过汽车（每年 5000万台）。

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传统的再循环过程

报废产品的结束回收 汽车粉碎机的进料与出料报废产品的结束回收

汽车粉碎机后的金属碎屑 手工分拣 非金属碎屑

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工业部门的责任无论是现在还是将来，都需要采取对环境友好的产品循环利用方式；

传统的再循环模式显然不能满足需求。

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再制造的定义

• 废旧产品拆卸• 部分经过清洗、检测、翻新或替换• 重新组装、测试得到新的产品

₪将废旧产品制造成“如新产品一样好”的再制造产品的再循环过程。

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维修与再制造的关系

不同环节的物流

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再制造之贡献

• 物质原料的保持• 能量的保持• 工厂设备的保持• 就业• 工业技能培训• 低价格、大市场• 危险物质安全处置• 保证税收，无需政府补贴

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再制造的条件

• 恢复产品的技术条件• 产品由可以互换的组件构成• 回收毛坯（ core ）价格便宜• 产品生产技术在产品换代之前比较稳定• 庞大的市场需求

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再制造产品领域

行业部门 产品类型汽车与交通 12

压缩机 2

电器 14

机械 42

办公家具 / 设备 1

轮胎 1

打印粉盒 2

阀门 1

其它 8

Total83

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再制造之规模 ? －美国的情况

公司数量 70,000

就业机会 480,000

年销售额 $53 billion

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工业比较

0

100

200

300

400

500

600

Reman Pharma Computers SteelProducts

PetroleumRefining

ConsumerDurables

Value of Shipments ($ bill.)

Employment (000's)

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行业规模 – 公司数量

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

80,000Total

Automotive

Compressors

Elect. Appar.

Machinery

Office Furn.

Other

Tires, Ret.

Toner Cart.

Valves

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再制造行业就业情况

0

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

300,000

350,000

400,000

450,000

500,000Total

Automotive

CompressorsElect. App.

Machinery

Office Furn.

Tires, Retr.

Toner Cart.Valves, Ind.

Other

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公司雇员规模

0

100

200

300

400

500

600

700

Number of Employees

Freq

uen

cy

1

10

20

30

40

50

75

100

150

200

300

More

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行业的年销售额

$0

$10,000

$20,000

$30,000

$40,000

$50,000

$60,000Millions Total

AutomotiveCompressors

Elec. Appar.Machinery

Office Furn.Tires, Ret.

Toner Cart.Valves

Other

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展望

• 再制造业增长 : 利润机会 /更多产品为人们接受

• 更多原始设备制造商（ OEMs ）参与• 合并、诞生大的公司• 政府政策制订者逐渐认识再制造

35变单纯的废物处置为再制造

再制造实例

墨盒，碳粉盒

汽车整体再制造

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车轮再制造 :•打磨翻新• 机械加工•修配• 电镀•焊接

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机械制造行业

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电器产品再制造

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办公家具

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再制造的五步骤

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再制造的五步骤

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拆卸

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拆卸

汽车 家电

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拆卸

空调压缩机空调压缩机

涡轮充电器涡轮充电器

离合器离合器

发动机发动机

橡胶塑料橡胶塑料 传动轴传动轴

汽车电子控制元件汽车电子控制元件

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拆卸零件的分类（四类）

第一类 有价材料的零件汽车：• 铅电池• 铜散热器• 铝车轮电器：• 金接点• 铜线

第二类 非金属材料的零件汽车：• 橡胶轮胎• 塑料缓冲器• 挡风玻璃和车窗玻璃电器：• 塑料外壳、键盘• 绝缘材料等

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拆卸零件的分类第三类 含有有害成分的零件或物质汽车：• 油液• 传动液• 刹车液• 空调制冷剂• 安全气囊中的化学物质电器：• 水银开关• 镉或锂电池• 含有阻燃剂的塑料部件• PCBs电容器• 液晶显示器• 铅和钡玻璃阴极射线管

认真分解，以便能够对它们进行进一步的特殊处理。否则不仅会降低再循环利用的可行性，而且可能损害可再制造部件的使用性能。

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拆卸零件的分类

第四类 可再利用的零件——再制造的主要对象

在二手市场直接销售的零件；

在维修中作为备件使用的零件。

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清洗

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清洗

清洗前后离合器摩擦片

热水和蒸汽清洗发动机零件

钢球喷射清洗零件

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检测

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再制造加工

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再制造产品的装配

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再制造汽车零件产品

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欧洲传动轴再制造：能量消耗仅为新产品的 7到 10 分之一。

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能耗、材耗与成本

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产品复杂性与成本

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全球再制造的节能 /节材情况

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创造就业机会

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面向再循环和再制造的设计

易于拆卸的设计清单

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可持续性设计意味着再制造性设计

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100 个生态设计的实例

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