1、1第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.1 绿色技术的产生与内涵 7.2 绿色产品 7.3 生态化设计（ED） 7.4 清洁化生产 7.5 再制造工程 第7章 绿色设计与制造2第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.1.1 绿色技术产生的背景 7.1.2 绿色技术的内涵 7.1 绿色技术的产生与内涵 3第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.1.1 绿色技术产生的背景 环境、资源、人口是当今人类社会面临的三大问题，其中环境、资源问题不仅是确保社会经济可持续发展的基本条件，而且直接涉及到人类的生存质量。面对上述问题， 一种集资源优化利用与环境保护于一体的清洁化生产思想或绿色技术概念应运而
2、生，它是人们绿色消费浪潮的产物， 是人类社会可持续发展的有效途径。4第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.1.2 绿色技术的内涵可以从三个角度理解绿色技术内涵：从环境学角度，意指人类的消费活动是无污染或最小污染的消费。从资源学角度，意指人类的消费活动应做到对自然资源的适度利用和综合利用。从生态学角度，意指人类的消费活动应符合生态系统物质和能量流通规律，既能满足人类营养和其他方面的需要，提高生态经济效益，又不至于造成生态经济学上的浪费。5第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.1.2 绿色技术的内涵绿色技术的定义：环境学上认为它就是环境保护技术；生态学上认为它就是生态技术；生态经济学上认为
3、它就是依据环境价值并利用现代科技的全部潜力的技术。6第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.1.2 绿色技术的内涵综合这些定义，可以将绿色技术定义为： 能够最大限度地节约资源和能源，减少环境污染，有利人类生存而使用的各种现代技术、工艺和方法的总称。7第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.1.2 绿色技术的内涵绿色技术的内涵主要表现在以下方面： 虽然人类蒙昧时代、野蛮时代、农业文明时代的原始技术具有一定的绿色性，但不像今天所说的绿色技术那样具有现代意义；作为一种现代技术体系，绿色技术并非专指某一种技术或产业部门的技术。绿色技术是一种无害于人类赖以生存的自然环境的“无公害或少公害”技术。绿色
4、技术生产出来的产品有利于人类健康和福利，有利于人类文明进步。8第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.1.2 绿色技术的内涵从绿色技术角度看，要解决环境污染问题，必须进行三个层次的创新 末端治理技术创新、 绿色工艺创新 绿色产品创新。9第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统 7.2.1 绿色产品的概念与特点 7.2.2 绿色产品的认证 7.2.3 绿色产品评价标准和评价方法 7.2.4 绿色产品的评价指标体系 7.2.5 国际环境管理标准ISO140007.2 绿色产品10第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统 7.2.1 绿色产品的概念与特点绿色产品（又叫环境协调产品）源于前联邦德国，它意
5、指那些在生产和使用过程中都符合环保要求，且对生态环境和人体健康无损害的商品。相对传统产品而言，绿色产品能在产品全生命周期内，保护蓝天碧水，创建一个无烟、无尘、无毒、少噪音及无污染的清新世界。 11第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统 7.2.1 绿色产品的概念与特点 目前，世界上公认的绿色标准主要有三个方面：产品在整个生产过程中，资源和能源消耗少；依据特定的环境保护要求而提出不污染或少污染环境，对生态环境无害或危害极少。产品在使用过程中能耗低，不会对使用者造成污染性危害，也不会产生新的污染物。产品使用后可以分解拆卸，尽量减少零部件，使原材料合理使用。当产品生命完结后，其零部件经过翻新处理后可
6、以重新使用或安全废置。12第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统 7.2.1 绿色产品的概念与特点按照这些绿色标准，绿色产品可定义为： 在产品生命周期全过程中，能符合特定环境的要求，对生态环境无害或危害很少，而生产中资源利用率最高，能源消耗最低的产品。13第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统 7.2.1 绿色产品的概念与特点绿色产品特点：绿色产品是采用绿色材料，通过绿色设计、绿色制造、绿色包装而生产的一种节能、降耗、减污的环境友好型产品。绿色产品的显著特点是其环境友好性，这种友好性是其区别于一般产品的重要特征，而环境友好性通常用“绿色程度”来 度量。绿色产品的“绿色程度”体现在产品的生命周期
7、全过程，而不是产品的某一局部或某一个阶段。绿色产品的生命周期呈闭环性，而普通产品的生命周期呈开环性。普通产品的生命周期是指产品从“摇篮到坟墓”的过程，呈现开环特征。绿色产品的生命周期是指产品从“摇篮到再现”的过程，呈现闭环特征。14第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统 7.2.1 绿色产品的概念与特点绿色产品的生命周期可以分为六个阶段：确定绿色产品的概念和指标，并完成产品规划；产品设计开发过程；产品生产过程；产品销售过程；产品使用过程以及使用中的维修、服务过程；废弃淘汰产品的回收、再用、处理或处置过程。 15第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.2 绿色产品的认证绿色标志（又称环境标
8、志或生态标志）是一种经过严格检查、检测、综合评定并经国家有关专门机构批准使用的标志。有了这种证明性标志，产品将得到法律保护。国际贸易中，它就象一张“绿色通行证”，可作为贸易保护的有利武器，方便于产品的进出口，产品易于占领市场，参与世界经济大循环，增强生产企业的竞争力。16第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.2 绿色产品的认证德国于1978年便率先开始在产品上采用“Blue Angel（蓝色天使）”的绿色标志。1988年开始，法国、日本、加拿大等国家相继建立了自己的绿色标志认证制度。1989年，北欧国家（如瑞典、冰岛、挪威、丹麦、芬兰等）便开始实行国家之间统一的北欧绿色标志。美国于19
9、88年有了地方性组织的产品绿色标志。17第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.2 绿色产品的认证中国于1993年5月开始实行绿色标志认证制度，并且原国家环保局于同年8月正式颁布了中国的绿色标志图形。1994年5月正式成立的“中国环境标志产品认证委员会”是代表国家对环境标志产品实施认证的唯一合法机构，为我国环境标志产品的认证提供了组织保证。18第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.2 绿色产品的认证图7-1展示了一些国家的产品绿色标志图案。图7-1 一些国家的产品绿色标志图案北欧委员会环境标志 日本生态标志 加拿大环境选择标志 中国绿色标志19第 7 章 绿色设计与制造先进制造系
10、统7.2.2 绿色产品的认证目前，绿色标志的认证原则和策略主要有：1）对实行标志制度的产品进行LCA（生命周期评价）。2）突出重点，分阶段逐步扩大实施范围。3）与国际绿色标志工作接轨。4）保证质量，尽量经济合理，建立适当的标志标准阈值。20第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.2 绿色产品的认证绿色产品涉及的范围很广，如绿色工业产品、绿色建筑产品、绿色食品等。目前，最典型的绿色工业产品包括绿色汽车、绿色电脑、绿色冰箱、绿色照相机、绿色纺织品等。以绿色汽车为例，它是一种不使用普通汽油作为燃料，使用过程中基本无污染、废弃淘汰后回收率高的汽车，如电动汽车、用天然气或甲醇或太阳能来驱动的汽车等
11、均属于绿色汽车，目前正在研制中。21第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.3 绿色产品评价标准和评价方法绿色产品的评价标准包括绝对标准和相对标准。、绝对标准：依据现行的环境保护标准、产品的行业标准和地方性法规而制定的评价标准。、相对标准意指依据市场发展和用户要求，以现有产品和相关技术确定参照产品，用新开发产品与参照产品对比来评价产品绿色程度。参照产品包括功能参照产品和技术参照产品。其中，功能参照产品是现有的与待评产品具有相同功能的产品。技术参照产品是代表新产品技术内容的一个产品集合。22第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.3 绿色产品评价标准和评价方法绿色产品是一个相对的概念
12、，其绿色程度具有相对性，因而采用基于参照产品概念的相对标准更具科学性。基于 参照产品概念和评价目的，相对评价标准的制定可分两种情形：评价目的是为了判断所设计的新产品相对原有产品在绿色程度上是否有改善。评价目的是为了对产品的绿色程度进行环境标志认证。23第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.3 绿色产品评价标准和评价方法 绿色产品的评价方法包括： 系统评价法：包括成本效益法、价值分析法、 加权评分法、层次分析法、模糊评价法、 专家咨询法和经济分析法。 基于生命周期的绿色产品模糊层次评价法24第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.3 绿色产品评价标准和评价方法实际中如何评价绿色产品
13、或环境协调性产品呢？ 日本专家认为，由于各种各样的因素经常复合交织在一起，要求实际产品在各个方面都很完美是不现实的。只要产品能够在下列三个方面中任何一个具有明显优势，可被认为是环境协调产品或绿色产品。这三个方面是：生态化设计技术要素。产品生命周期。创新。25第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.4 绿色产品的评价指标体系目前尚无统一的绿色产品评价指标体系。体系制定的原则主要包括综合性、科学性、系统性、动态指标与静态指标相结合、定性与定量指标相结合、可操作性、不相容性和层次性等方面。表7-1是按照这些原则制定的绿色产品评价指标体系，分为4项一级指标和14项二级指标。每项二级指标又分为多项
14、三级指标。26第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.4 绿色产品的评价指标体系表 7-1 绿色产品的评价指标体系一级指标 二级指标 三级指标 技术指标品量保用性；可靠性；可 性；安全性；美性等技可行性技先性；适性；可制造性；可装配性；可拆卸性；可回收性；互通用性；包装运性等 经济指标生成本 成本；源成本；制造成本；运成本； 成本；服成本等用成本 使用成本； 成本；修复再用成本等社会成本 回收理成本；染防治成本； 保健成本；弃置成本等市潜力 价格；市需求等 资源指标 物料消耗 材料的种；材料的耗；材料的利用率；材料回收利用率；稀少材料的使用量；有毒有害材料的使用量等能源消耗 能源的种；
15、品能耗；能源利用率；能源回收率；再生能源利用率；不率能源利用率等 环境指标气与水 与气有关： 二氧化硫；氮氧化物；氟化；粒物等。 与水有关： 第一 染物；第二 染物 固体弃物。制造程中的固体弃物；使用程中的固体弃物；不可回收的品零部件等噪声及其他与噪声有关： 生噪声；使用噪声等。 与其他有关：振；射；高温等人体危害 急性中毒反；炎；敏反；神毒性；生殖毒性；致畸性；致癌性等注： 第一 染物：能在境或植物体内蓄，并人体健康生 不良影响的染物。一律在 或理施排 放口取。第二 染物：其 影响小于第一的染物，在排 位排放口取。27第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.5 国际环境管理标准ISO1
16、4000ISO 14000系列标准是一个完整的国际环境管理标准，它不具有法律约束力，但具有国际公平性和通用性，用它可向消费者推荐有利于保护生态环境的产品，形成强大的市场和社会压力，它是企业“通向世界市场的绿色通行证”。目前已有80多个国家和地区采用ISO14000国际环境管理标准。 28第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.5 国际环境管理标准ISO14000ISO 14000的主要内容包括： 环境管理体系 环境审计 环境标志 环境行为评价 生命周期评定 术语、定义等。表7-2表明了ISO 14000系列标准的具体结构。29第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.5 国际环境管理
17、标准ISO14000表7-2 ISO14000系列标准 准代号 准含ISO14001ISO14009境管理体系准 ISO14010ISO14019境核和境 准 ISO14020ISO14029境志准ISO14030ISO14039境表价准ISO14040ISO14049品生命周期价准30第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.5 国际环境管理标准ISO14000ISO 14000的主要特点可归纳为以下七个方面：不以政府行为作为动力，是以消费者的消费行为为根本动力。是一个自愿性标准，不带任何强制性，不具有法律约束力。它没有绝对量的设置，只要求企业或组织依据自己的实际情况，对法律和法规的要求
18、作出承诺，并提出自己的环境目标指标。31第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.5 国际环境管理标准ISO14000它潜意识地要求企业或组织全面考察其环境行为，有计划地实施持续改进措施。它要求管理过程程序化、文件化，管理行为和环境问题具有可追溯性。它要求贯彻产品全生命周期的思想。它不仅强调企业或组织本身达到标准的要求，还对其原材料供应商提出环境要求，从而促进整个行业的环境状况改善，尤其是那些污染较严重的原材料生产行业将为此付出代价。32第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.5 国际环境管理标准ISO14000它具有广泛适用性。由于它并不解决技术、产品标准和绝对值问题，仅仅解决产品
19、生产企业是否符合环境保护法规、是否与承诺一致的问题，任何性质企业或单位，发达国家及发展中国家都可实施这一标准，因而它适合所有工矿企业、机构、部门的环境管理。33第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.2.5 国际环境管理标准ISO14000实施ISO 14000的意义有五点：有利于实现环境与经济的协调发展，有利于加强政府对企业环境管理的宏观指导，有利于对污染物、排放物的总量控制。有利于推动可持续发展战略。可加速产业结构调整，促进经济增长从粗放型转向集约型，可鼓励企业在整个生产过程中控制污染，积极开发无毒无污染的产品，积极采用节约原材料和能源的新工艺。34第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统
20、7.2.5 国际环境管理标准ISO14000有利于提高企业的整体管理水平，不仅节约能源和资源，而且降低生产成本，还可提高产品的环境价值，减少因污染或违反环境法律、法规所造成的环境风险、费用开支。可以提高企业的环境效益和经济效益，改善环境，提高员工的环境意识，提高企业形象，增强消费者的信心。35第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3 生态化设计（ED）7.3.1 ED的内涵7.3.2 生态材料选择7.3.3 面向拆卸的设计（DFD）7.3.4 面向回收的设计（DFR） 7.3.5 生态包装设计 7.3.6 生态化设计的两个案例 36第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.1 ED的内
21、涵 1. ED的定义 生态化设计(Ecological Design,ED）是在设计过程中考虑产品的功能、质量、开发周期及成本同时，充分考虑生命周期过程对资源和环境的影响，优化各有关设计因素，为实现清洁化生产并生产出生态产品而提供全部信息。 绿色设计Green Design, GD 面向环境的设计Design for Environment, DFE 生命周期设计Life Cycle Design, LCD 环境意识设计Environmental Conscious Design, ECD37第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.1 ED的内涵现代产品开发的发展趋势是： 在产品设计时努
22、力追求:少用料（即小型化）、多功能（即一物多用且少占地）、可回收利用（即减少废弃物数量和污染）；在生产技术上追求:节能、省料、无废少废，闭路循环等。 ED能有效地处理与产品全生命周期有关的各因素，考虑产品的计划、设计、生产、销售与使用、报废等全部循环过程，如图7-2所示。38第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.1 ED的内涵图7-2 产品生态化设计产品特性生命周期设计产品生产产品设计产品计划产品销售产品报废产品使用公司政策易于制造环境保护资源优化生命周期成本工作条件社会环境自然环境再制造ED的本质：使产品及其制造过程对环境的总体影响减至最小39第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7
23、.3.1 ED的内涵2. ED与传统设计的区别（1）传统设计属于粗放型设计，其生产模式是产品生命周期表现为“摇篮到坟墓”。很少考虑环境属性或者不考虑产品的后续生产、使用中的资源和能源消耗、废弃对环境的影响，大量浪费了地球上的不可再生资源，这种方式单靠增加投入和加大消耗来实现发展，不惜牺牲环境的发展模式是不能持续的，甚至危及人类生存和发展。40第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.1 ED的内涵（2）ED属于集约型设计，是从摇篮到再现的过程。产品从概念形成到生产制造、使用、废弃后的回收、再用、处理等各个阶段都必须考虑从根本上防止污染。从经济学观点看，它是以最小代价取得最大报酬。41第 7
24、 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.1 ED的内涵3. ED的特点拓展了产品生命周期。并行闭环设计方式。有利于环境保护和维护生态系统平衡。在三个不同层次上进行动态设计。这三个层次是：治理技术与产品设计（如可回收性设计等）清洁预防技术与产品设计为价值而设计42第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.1 ED的内涵4. ED的准则与内容 ED的准则实际上是在传统设计的技术准则、成本准则、人机工程学准则基础上，再考虑纳入环境准则，而且环境准则置于优先考虑地位。表7-3列出了ED的准则。43第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.1 ED的内涵表7-3 生态化设计的准则 准 内 容 境
25、准降低物料消耗；降低能耗；有利于健康和生安全；境染最小技准具有定的功能；保品量；具有期使用寿命性准用最低；利最大人机工程准良好的使用性能；足消个性44第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.1 ED的内涵ED的主要内容包括： 生态材料选择 面向回收的设计 面向拆卸的设计 面向制造的设计 面向装配的设计 生态包装 产品生命周期分析、经济性分析 产品设计数据库等45第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.2 生态材料选择研究统计表明，造成能源、资源过度消耗、枯竭、环境污染的最主要根源之一是材料及其加工过程。这迫使人们反省和重新评价过去对材料研究、开发、生产和使用的活动，反省过去忽视生存
26、环境恶化而一味追求高性能、高附加值材料的作法，重视探索具有良好性能或功能、对资源和能源消耗低、有利于环境协调的材料。46第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.2 生态材料选择归纳起来，传统设计中材料选择存在问题主要有：忽略了所用材料在报废后的回收处理问题。仅考虑产品的功能目标来选择材料，忽略了环境目标问题。忽略了材料及其加工过程对环境的影响。未考虑所用材料本身的生产过程。所用材料种类繁多。47第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.2 生态材料选择ED中，材料选择的一般原则是：考虑所用材料的环境友好性，即考虑材料使用过程中应对生态环境少或无负面作用，良好的环境协调性。所用材料在废
27、弃后应能自然分解，且能被自然界所吸收。所用原材料不需要附加任何涂镀。尽量减少所用材料的种类。生态化设计中应当尽可能避免采用多种不同材料，以便将来有利于产品的回炉再利用。尽量采用低能耗、低成本和少污染的材料。所用材料应易于加工，且加工中污染最小或无污染。尽量采用那些易回收处理和可再用、可降解的材料48第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.3 面向拆卸的设计（DFD）1. 可拆卸性与产品生命周期循环可拆卸性是产品回收处理和再利用的前提， 是衡量产品设计优劣的重要指标。产品从设计开始就要考虑拆卸的可能性与经济性，这是解决产品生命周期设计的根本出路。49第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7
28、.3.3 面向拆卸的设计（DFD）如图7-3所示，产品的全生命周期中有设计系统、生产系统、销售系统、恢复系统，产品技术中有设计技术、生产技术、拆卸技术和再循环技术，从而形成了产品生命周期的循环。绿色产品、清洁生产、再制造等问题是目前的研究重点。50第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.3 面向拆卸的设计（DFD）*图7-3 产品全生命周期循环设计系统生产系统恢复系统销售系统产品系统生产技术举例清洁化生产；准时生产；备品与易消耗品管理设计开发技术举例并行设计面向再循环设计标准化再循环技术举例拆卸技术材料识别与分类材料再循环利用不可用材料的处理销售服务技术举例需求分析定价系统销售系统与场所
29、51第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.3 面向拆卸的设计（DFD）ED涉及到产品结构设计的两个环节： 面向装配的设计DFA 面向拆卸的设计DFD（Design for Disassembly） 旨在解决产品结构既有良好的装配性又有可拆卸性问题，易于装配的结构不一定易于拆卸。52第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.3 面向拆卸的设计（DFD）2. DFD的内容面向拆卸的设计（DFD）意指使产品具有良好拆卸性能的设计方法、设计工具和设计过程的集成。DFD的主要内容包括三个方面 可拆卸产品设计 可拆卸工艺设计 可拆卸性评价53第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.3 面
30、向拆卸的设计（DFD） 1）可拆卸产品设计 目的是通过在产品概念形成阶段充分考虑可拆卸的难易程度来保证产品具有良好的可拆卸性能。 具体而言，主要有三个目的：产品零部件的直接或者间接再用。元器件的回收，尤其是电子元器件。材料的回收。54第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.3 面向拆卸的设计（DFD）表7-4列出了产品的拆卸类型和拆卸技术。其中：破坏性拆卸意指使零部件分离，而不顾产品结构的破坏程度。部分破坏性拆卸意指拆卸过程中只损坏那些廉价零部件，而其余部分可以安全可靠地分离。非破坏性拆卸意指拆卸过程中不能损坏任何零部件。55第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.3 面向拆卸的设
31、计（DFD） 表7-4 产品的拆卸类型及拆卸技术 拆卸的象 拆卸型 材料回收零部件再利用零部件特殊加工品的拆卸非破坏性非破坏性任何情况部分破坏性部分破坏性 破坏性 破坏性零部件拆卸非破坏性依于特殊加工具体情况而定56第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.3 面向拆卸的设计（DFD）产品结构的拆卸设计可以用两种方法实现：基于典型案例的拆卸设计；计算机辅助可拆卸结构设计。 57第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.3 面向拆卸的设计（DFD）2）可拆卸工艺设计 旨在为手工拆卸、自动拆卸确定最佳拆卸路径和选择最佳拆卸工具。手工或自动拆卸有两种情况：将产品拆成单个的零部件；依据产品的最
32、终状态，有选择地拆卸。58第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.3 面向拆卸的设计（DFD）3）可拆卸性评价 可拆卸性评价：对设计方案进行评价、修改、再评价、再修改、直到满足设计要求的动态过程。拆卸设计的评价指标：主要包括拆卸费用、拆卸时间、拆卸能耗、拆卸造成的环境影响、可达性、标准化程度、拆卸方向、产品的结构复杂程度等。59第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.3 面向拆卸的设计（DFD）3. DFD的主要原则 有以下五项：拆卸工作量最少 包括零件合并、减少产品所用材料种类、材料相容性、有害材料的集成等。结构可拆卸 包括采用易于拆卸或破坏的连接方法、紧固件数量最少、简化拆卸运
33、动、可达性（即对连接部位的拆卸、切断、切割等提供易于接近的位置）。60第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.3 面向拆卸的设计（DFD）拆卸易于操作 包括单纯材料零件、废液排放、便于抓取、尽量不采用非刚性零件等。易于分离 包括一次性表面、便于识别、尽量减少零部件品种和规格、采用模块化设计。产品结构的可预估性 包括避免将易老化、易腐蚀材料与所需拆卸、回收的材料零件组合到一起、防止要拆卸的零部件被污染或腐蚀等。 61第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.4 面向回收的设计（DFR）面向回收的设计 DFR（Design for Recovering and Recycling） 设计
34、过程中，充分考虑产品零部件及材料回收的可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等一系列涉及回收的问题，实现零部件、材料资源和能源的充分有效利用、环境污染最小的设计方法。62第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.4 面向回收的设计（DFR）产品拆卸的目的之一是回收，而DFR的目的主要包括资源回收和再用。实现这些目标的途径包括原材料的再循环、零部件的再用。影响回收的主要因素是产品拆卸技术、回收利用成本。回收的基本原则是：首先拆卸产品中最有价值的部分，其次是尽量提高拆卸效率。63第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.4 面向回收的设计（DFR）DFR的特点主要有：使材料
35、资源得到最大限度利用，减少废弃物数量。有利于可持续发展战略的实施。扩大就业门路，提供更多的就业机会。物流的封闭性。回收过程本身是清洁生产，不造成环境的二次污染。64第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.4 面向回收的设计（DFR） 表7-5 传统设计与回收设计的比较 的要求 回收 的附加要求功能 寿命或者短寿命品安全性 安全性境保法、回收材料特性、 方法使用 回收方法及弃 物人机工程因素 利用可回收材料的生 先期用回收和后勤保障，回收材料的生性能装配 装配策略，面向拆卸的 构运 重用及再生材料运和装置 将拆卸集成到回收后勤保障中回收物理 品回收、再生、材料回收、理制造成本 制造成本、使
36、用成本、回收成本65第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.4 面向回收的设计（DFR）DFR的主要内容包括：零部件的回收性能分析。零部件材料的回收标志。回收工艺和方法。回收的经济性分析。回收零部件的结构工艺性分析。66第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.4 面向回收的设计（DFR）DFR的设计准则主要包括：设计的结构易于拆卸。可再用的零部件材料易于识别分类。结构设计应有利于维修调整。尽可能利用回收零部件或材料。应便于分离拆卸不合理的材料组合。67第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.4 面向回收的设计（DFR）回收方式可以是： 前期用户回收（即产品制造商对产品制造过程
37、中产生的废弃物、材料进行及时回收）； 后期用户回收（即材料而不是产品的回收）； 用户回收（即产品而不是材料的回收）。图7-4表示了产品回收及处理的一般过程。图7-5表示了真正意义上的回收系统。图7-6表示了面向拆卸的回收设计过程。68第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.4 面向回收的设计（DFR）*图7-4 产品回收及处理的一般过程废旧产品拆 卸部件/零件掩埋或焚烧处理处理废弃物材料加工后再用回收再用69第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.4 面向回收的设计（DFR）*图7-5 闭路循环的回收系统初次制造初次回收二次制造环 境二次回收原材料产品产品用过产品原材料回收的零件回
38、收的零件回收的材料用过产品回收的零件残余的物质提取直接排放材 料 供 应 商产 品 消 费 者70第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.4 面向回收的设计（DFR）*图7-6 面向拆卸的回收设计过程涉 及 设 计 的 数 据 库 和 知 识 库概念设计阶段 粗略设计阶段 详细设计详细设计说明书功能结构原理方法模块化结构初步方案设计最终方案设计详细设计资料定义产品寿命周期规划回收策略了解回收材料性能构思满足回收策略的子功能结构尽可能利用回收的零部件工艺及相关过程设计明确并定义设计任务确定功能及其组成确定实现的原理及结构功能模块划分关键模块设计辅助模块选择及零部件设计生产准备及操作规范设计
39、设 计 过 程 控 制 模 块用户及市场要求 选择良好回收性能的原理方法， 如减少材料种类和零件数量等确定满足回收策略的组成结构， 如易于拆卸的模块结构设计易于装配零件及联结选用适宜组织的可重用材料制作零件和可拆卸装配结构列出可能的拆卸及回收工艺组合利用效用函数评价每一拆卸过程及回收价值确定最佳拆卸与回收工艺组合利用详细结构设计、材料数据、拆卸数据和其他基础信息来规划回收过程及工艺初步方案71第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.5 生态包装设计产品包装业的环境污染主要表现在包装制品的生产、储存、消费和使用的各个过程以及包装废弃物等方面。现代产品的营销五个要素是产品、价格、渠道、促销以
40、及包装。生态包装（或绿色包装）已成为产品国际营销的强有力手段之一。 72第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.5 生态包装设计生态包装意指：采用对环境和人体无污染或污染最小的、可回收再用或可再生的包装材料及其制品的包装。生态包装的主要特点是：材料最省、废弃物最少、节省能源和资源。易于回收利用和再循环。包装材料能自行降解且降解周期短。包装材料应对人体和生物系统无毒无害。包装产品应在其全生命周期中不会产生环境污染。73第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.5 生态包装设计绿色或生态包装材料的主要类型包括：轻量化、薄型化、无氟化、高性能的包装材料。如新型的镁质材料等。重复再用和再生的
41、包装材料。 如啤酒瓶、饮料瓶、酱油瓶、醋瓶等玻璃瓶。可食性包装材料。如蛋白质、植物纤维等作为原料的可食性包装材料可降解包装材料。如生物降解塑料、光降解塑料、生物/光双降解塑料等。利用自然资源开发的天然生物包装材料。如纸、木材、竹编材料、木屑、麻类棉织品、芦苇以及农作物中的茎杆、稻草等天然生物材料在自然环境中极易分解，不污染环境，还可资源再生，成本低。纸质的包装材料。74第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.5 生态包装设计生态包装设计的主要内容如图7-7所示，它包括：研发无毒、无污染、可回收利用、可再生、可降解的包装原材料。研究现有包装材料中的有害成分（如泡沫快餐盒含有的成分CFC等）
42、的控制技术及替代技术；研究自然“贫乏材料”的替代技术。优化包装结构，减少包装材料消耗。包装废弃物的回收处理。75第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.5 生态包装设计*图7-7 包装废弃物回收处理系统可降解废弃物 可再生废弃物 可修复包装 可再用包装回收最大掩埋或焚烧自然资源最大最少环境污染回收废弃物最少包装材料生产包装销售使用包装寿命终结76第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.6 生态化设计的两个案例案例1 再生纸制成的折叠式轻便椅 图7-8展示了日本的再生纸制成的 折叠式轻便椅外观。 这种产品在易拆卸性、清洁性上具有明显优势，在产品生命周期中成果被认可的阶段是原材料、循环
43、再生、废弃阶段，同时处于改善的创新阶段。图7-8 再生纸制成的折叠式轻便椅外观77第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.6 生态化设计的两个案例案例2 PET瓶循环再生制作的衣服 图7-9展示了PET瓶循环再生制作的衣服外观。 这种产品在循环再生上具有明显优势，在产品生命周期中成果被认可的阶段是废弃阶段，同时处于再设计的创新阶段。由13个PET瓶回收再生的纤维可制作一套学生校服，从制服到衬衫和运动服均可用PET瓶循环再生制成，同时还能提高学生的环保意识和运动服均可用PET瓶循环再生制成，同时还能提高学生的环保意识。78第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.3.6 生态化设计的两个案
44、例图7-9 PET瓶循环再生制作的衣服外观13个1套79第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统第7章复习思考题 (7.17.3 )1 可持续发展的含义？2 何谓绿色消费、绿色技术？3 何谓绿色产品？在生命周期方面，绿色产品与 普通产品有何区别？4 绿色标志及其意义？绿色标志的认证原则？5 绿色产品的评价标准？具体评价绿色产品时， 常考虑哪几个方面？6 ISO 14000系列标准的意义？主要内容？80第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统第7章复习思考题 (7.17.3 )7. 生态化设计含义、主要内容？ 生态化设计与传统设计的本质区别？8. 生态化设计与传统设计在材料选择方面有何不同？9. 拆
45、卸设计的含义、目的？拆卸类型？ 拆卸设计的主要准则、评价指标？10. 回收设计的含义、特点？影响回收的主要因素？ 回收设计的主要准则？11. 回收设计与传统设计的本质区别？12. 简述绿色产品主要属性？绿色包装的含义和特点？ 绿色包装材料的主要类型？ 81第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.4.1 清洁化生产的概念及特点 7.4.2 清洁化生产系统的模型 7.4.3 清洁化生产工艺技术 7.4.4 清洁化生产的两个案例 7.4 清洁化生产82第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.4.1 清洁化生产的概念及特点从产品生命周期概念角度，清洁化生产（又叫绿色制造）可定义为： 在不牺牲产品功
46、能、质量和成本前提下，系统地考虑产品开发制造及其活动对环境的影响，使产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。清洁化生产本质上是制造问题、环境保护问题和资源优化问题的交叉融合。83第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.4.1 清洁化生产的概念及特点清洁化生产的主要特点包括：系统性。清洁化生产除了保证一般制造系统的功能外，还要保证环境污染最小。预防性。强调以预防为主，通过消减污染物源及保证环境安全的回收利用，使废弃物最小化。适合性。使生产目标符合企业生产经营发展需要，又不损害生态环境和保持自然资源的潜力。经济性。通过清洁化生产，可节省原材料和能源消耗，降低废弃物处理带来的费用
47、，降低生产成本。有效性和动态性。清洁化生产从末端治理转向对产品生产过程的连续控制，使污染物消失在生产过程中，综合利用再生资源和能源的循环利用技术，有效防止污染再产生。84第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.4.1 清洁化生产的概念及特点实施清洁化生产的驱动力主要来源于8个方面： 可持续性发展要求 法令规定 国际标准要求 用户需求 产品服务要求 竞争压力要求 风险管理要求 生态工业要求85第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.4.2 清洁化生产系统的模型清洁化生产系统的模型如表7-6所示。清洁化生产的主要内容包括三个部分： 清洁化材料； 清洁化能源； 经过清洁化的生产过程生产出清洁化产
48、品。86第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.4.2 清洁化生产系统的模型 表7-6 清洁化生产系统的模型 清化生系途径 改 念，加强立法、宣和教育途径；管理途径；技途径目 源合利用；境保内容清化能源 能源利用率高；境保性能好；可永久利用；可再生性好清化生 程生 ；清化材料；清化工技；清化生 ；清化包装；清化管理；清化清化品境友好；省能源；易于回收利用；便于理；符合人机工程87第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.4.2 清洁化生产系统的模型清洁化生产的研究可归纳为两大领域：清洁化生产的概念、定义和方法。具体包括有关框架和理论、通用工具、能量模型、材料流动模型、资源优化模型和各种算法。
49、技术应用。具体包括清洁化材料、清洁化工艺、清洁化包装、产品使用、用后处置等。88第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.4.2 清洁化生产系统的模型清洁化材料的选择原则主要有：优先选用可再生材料，尽量选用回收材料，以提高资源利用率，实现可持续发展；尽量选用低能耗、少污染材料；尽量选用环境兼容性好的材料和零部件，避免选用有毒、有害和有辐射特性的材料；尽量选用易于回收、再用、再制造或易于降解的材料。89第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.4.3 清洁化生产工艺技术清洁化生产工艺技术包括三种类型：节约资源的工艺技术。节省能源的工艺技术。环保型工艺技术。90第 7 章 绿色设计与制造先进制造系
50、统7.4.3 清洁化生产工艺技术机械加工中的清洁化生产加工技术如表7-7所示。其中：干式切削加工技术可分为完全干式切削加工（即加工过程中不用任何冷却润滑液）和准干式切削加工（即加工过程中很少量地使用冷却润滑液）。干式磨削加工中较有效的方法是强冷风磨削加工。91第 7 章 绿色设计与制造先进制造系统7.4.3 清洁化生产工艺技术 表7-7 机械加工中的清洁化生产加工技术 切削加工（削、削、削等）干式切削，包括开刀具和探索加工条件等准干式切削，包括排屑理、表面量等磨削加工干式磨削最佳磨削用量，涉及供液系、用液微量化方法磨削液的 ，包括油性、水溶性、新型磨削液油屑分离，包括磨削液回收利用、切屑回收理
