产品全生命周期

产品全生命周期中的可持续发展观

产品的生命周期包括原材料获取、零件加工和产品装配、产品分配、产品使用和维护、产品报废处理等阶段。各阶段都需要有物料和能源输入，也都有废弃物向周围环境输出，如图2—5所示。

可持续发展的思想应贯穿到产品生命周期的每一个环节中。

1 原材料获取阶段 传统的产品设计大都仅从材料的机械和物理性能是否最经济地满足使用要求来考虑，很少考虑材料对环境的影响。根据可持续发展观点，应该从材料的开采起，到机械报废、材料回收止，始终把与环境协调作为一项重要因素，对选材用材应作出全面综合考虑。在开采制备阶段，所选择的应该是能耗低、成本低、污染少、无毒性，或经过处理毒性可以消除的材料。对可再生资源应考虑再生周期和成本，对不可再生资源则应严格控制用量，特别是稀有资源应保护性使用。这一切，当相应的资源法规健全后，都将会反映到材料成本中；在加工过程中，所选材料应易加工、低能耗、废料不污染环境；在使用中应不产生有害物质，在产品寿命终止后，应易降解和回收。

2 加工装配阶段 传统的零件加工相处理工艺的选择侧重于产品质量和生产率，对在零件加工相处理过程中给环境造成的污染仅采取对最终排放物进行处理的局部被动的措施。这种生产方式没有对生产全过程污染的控制，采取末端处理的方式，难以从根本上解决环境污染问题，而且末端处理投入高，给政府和企业带来沉重的经济负担，企业缺乏积极性，通常需要动用政府法令强制施行。可持续发展观要求对污染采取主动防治的技术路线，争取减少或消灭在生产过程的上游，持别是在产品加工制造阶段产生的污染。这样不仅正本清源，从根本上保护环境，而且给企业带来经济效益。例如人们在研究新的镀覆工艺取代电镀工艺，以便消除电镀液排放造成的污染；研究用高速无切削液加工工艺消除切削液排放造成的污染；研究用新的表面装饰涂层取代传统的漆层，消除漆中有机溶剂挥发带来的大气污染等等，把制造过程中的三废(废气、废液和废物)降到最少。同时，要求制造过程节约能源，具有很好的宜人性。

3 产品分配阶段 这一阶段主要涉及产品包装和运输。长期以来，在运输方面注重运输时间、运输价格、便利性和可靠性；在包装方面，注重产品的保护。但为了竞争，则不惜花费很高成本制作精美的包装，以迎合用户高消费心理。可持续发展观点要求产品具有良好的可运输性，节约空间，减轻自重，以降低运输过程中的能源消耗和对环境的污染。为此，现在很多设备以至家用电器都设计成组装式，特别是占空间很大的家具也都设计成组装式，可用纸盒包装，运输性能很好。长期以来用作产品包装衬垫的发泡塑料会造成白色污染，它正迅速被纸质等其他材料所取代。

4 产品使用阶段 产品在使用阶段的能耗、资源消耗、排放物以及易维护性，是可持续发展论关心的热点。一方面，像家用电器的用电量、小轿车的油耗量之类问题，用户从自身经济利益出发会主动予以关心。另一方面，不科学的高消费观念驱使人们又在大量浪费能源和资源IW如，家庭中每人拥有一辆轿车，每天单人驾车上下班，所驾驶的又是大排量的大型轿车，这就是发达国家常见但很不合理的消费现象。按可持续发展的观点，应提倡公共交通，应推行紧凑型轿车，应探索各种既方便个人，又最佳利用资源的集体用车模式。此外，更换产品中的易损件，是使用、维护产品的重要内容，但频繁更换，既耗费物资又给用户带来不便，为此应提高产品的可靠性和耐用性。但近来新技术层出不穷，产品更新换代周期越来超短，过长的使用寿命反而是一种浪费。相反，模块化的、可重组的、具有合理寿命的产品和零部件，将是对资源的最佳利用。今天，汽车排放的尾气、冰箱中氟里昂泄漏造成的污染已为人们所重视，为此人们对这些产品做了大量的改进工作。但产品使用过程中对环境造成污染的情况依然比比皆是。在21世纪，我们今天所熟悉的大量产品都将改换面貌构低排放、零排放的新设计所取代。

5 产品报废阶段 在传统的观念中，报废的产品称为垃圾，并在这一层次上加以处理。在可持续发展观念中，它们始终是资源，应进入再循环系统重新加以利用。这里涉及报废产品回收政策和体系建设。一些发达国家己制定法律，规定产品的生产企业必须负责产品报废后的回收．否则将课以重税，因为政府将为保护环境和资源再生作出投入。回收后的报废产品必须能拆卸成零部件，并进行分类，由此产生“面向拆卸”的设计技术，零部件编码分类技术等概念全新的设计制造技术。报废产品解体后，面临一个如何利用的问题，从而出现各种翻新重用技术。例如，从回收汽车中获得旧发动机、旧启动电机等，经翻新，提供给修理部门作配件用，这些配件的性能完全达到使用要求，寿命与送修车剩余寿命相一致．价格便宜，很受用户欢迎。也有一些产品lx中一些关键耐用零部件，经翻新后可作为正规零部件装入新货中使用，如柯达公司出品的“相迷救星”相机，其机芯和电子部分的回收循环使用次数可多达10次。也有一些零、部件可以巧妙地改用，如汽车中的空调和音响改作小型操作室或家用空调和音响。材料的再生利用是回收技术中的重要内容，大部分金属材料可重新熔炼使用．关键是大量有机材料的再生利用尚缺良策，如塑料的再生利用，它已成为材料科学的研究热点。据报道，人们已能够从废塑料中提炼石油，用细菌培殖手段再生利用废旧轮胎。资源回收科学在今天已成为融各种高新技术为一体的交叉学科。

可持续发展思想在产品全生命周期中的贯彻，产生了“清洁生产”(C1eaner Production)模式。联合国环境规划署为此对清洁生产作出如下定义：“清洁生产是指将综合预防的环境策略持续地应用于生产过程和产品中，以便减少对人类和环境的风险性。对生产过程而言，清洁生产包括节约原材料和能源，淘汰有毒原材料并在全部排放物和废物离开生产过程以前即减少它们的数量和毒性。对产品而言，清洁生产策略旨在减少产品在整个生命周期过程(包括从原料提炼到产品的最终处置)中对人类和环境的影响。”具体地讲，清洁生产包括：

(1)清洁的能源 如太阳能、水电、风力以及现有燃料的清洁燃烧。

(2)清洁的材料 低污染，无毒，易降解．可回收。

(3)清洁的制造过程 不消耗带污染环境资源，无三废排放。

(4)清洁的产品 使用中不污染环境，报废后易回收。

由此产生绿色产品准则及其相应的绿色设计技术。

1可持续发展的评估

可持续发展观的最基本点就是协调，即，发展与资源环境相协调；人与自然和谐。对可持续发展现念实施效果和影响的评估，也应重点放在协调上。目前还没有建立一致公认的可持续发展的衡量与指标体系，但一些基本观点是一致的。

图2—6是人与自然、发展与资源环境的协调机制系统模型。它反映了协调的内容和彼此间的关系。

这里引用已经存在的三个再生产的过程：

(1)第一再生产过程 指的是人类繁殖、人口增长，人的教育与文化素质的提高，以及由此引起的精神与物质文明生活需要一代代的发展，即人类自身的再生产与发展过程。

(2)第二再生产过程 指的是人类从自然界或可再生物质中获取资源与能源，为满足人类生存和发展的需求，所进行的社会物质资料再生产过程。

(3)第三再生产过程 是指自然资源和生态环境的耗损与恢复过程，包括可再生资源的再生与增殖、废弃物再资源化、无限资源的开发利用与不可再生资源的替代、生态环境的恢复、保护与改善等。

第一与第二再生产过程之间构成供需平衡关系，第二与第三再生产过程之间构成生态平衡关系，前者反映生产与经济发展，后者反映环境支持能力，两者之间应处于协同反应状态。这种协同性可从如下几方面来评定：

(1)三大再生产过程是否在可持续发展战略下处于有序状态 就汽车的发展来说，应使中国人口发展得到控制；应形成一个科学的汽车消费结构，在充分满足生产和生活需要的前提下形成合理的汽车消费总量、产品种类和汽车市场；汽车工业应面向这样的市场开发产品与生产；自然资源由于汽车良好的设计而完全能够支撑；环境受到了保护；如果人类进步能够从太阳能、自然发电或可再生资源中获得供给汽车的能源，那么整个汽车的发展就处于理想的有序状态中，具有长久发展的持续力。

(2)三大再生产过程是否形成正向的合力作用 同样以汽车为例，如果其设计是节能型的，与合理消费配套的，就能减轻了自然资源的负担；如果是零排放型的，就能减轻对环境保护的压力；如果充分考虑了回收利用，而且大量采用绿色材料和清洁生产技术，就能使环境的协调容易实现。正向和有序是协同的两个不可分割的重要内容。

(3)为实现协调所作的投入与效益 显然，一个好的设计应提供一个良好的、低成本的协调环境。今天，为解决汽车的排放尾气的污染，必须采用电子喷射、无铅汽油、尾气净化装置3项昂贵措施，显然是一种被动的补救方法。目前很多材料回收技术，在实验室已实现，但因成本太高而无法投入实用。在实现三大再生产过程之间的协同发展同时，入门必须考虑措施的总体经济性。图2—7为这项分析的过程结构。

最后应该指出，对可持续发展战略实施效果的评估是具有层次性的。可以从全球、国家地区等不同空间，自然与人类社会等不同领域进行评价。

2 基于产品寿命周期的设计思维

设计是一个综合思维过程，它不仅表现在技术系统内部功能的综合之中，而且表现在产品的全部寿命周期中，正如图l—l 2所示，设计是纵向与横向多门学科知识的交叉。

2.1 产品的市场寿命周期 一个产品的市场寿命周期分为4个阶段，即：投入期、成长期、成熟期和退让期，如图1-13所示。

1 投入期(T1) 是产品初次投放市场的阶段。这时需要用各种手段向用户介绍产品．如展销、参加博览会、作各种媒体形式的广告等，促销费用很大，销售量很低，一般很少取得效益。

2 成长期(T2) 可分为成长前期和成长后期。成长前期又分为试销期、初步稳定期和失望期。

(1)试销期(T21) 产品开始批量生产和投放市场，由十利用各种方式广泛宣传新产品的优点，用户受到吸引，新产品迅速被市场接受。销售量迅速增长，产品逐渐扭亏为盈。

(2)初步稳定期(T22) 由于销售量迅速增加，使用者越来越多，经过一段使用过程，新产品的缺陷开始暴露，用户开始抱怨新产品有缺点。不过，这时虽有不利于新产品的议论，但肯定性意见是基本的。后期销售量会略有减少，但对企业的盈利影响不大。

(3)失望期(T23) 新产品的缺陷全面暴露，用户意见纷纷，有些用户可能对新产品持否定态度，有些保守的用户可能仍去购买功能相同的老产品，有些原来想买新产品的用户可能改为持观望态度。这时形成购买新产品的低潮，导致市场需求量急剧下降，企业盈利受到较大影响。

(4)成长后期(T24) 生产厂在听取用户意见的基础上，针对新产品存在的缺陷，大力进行改进，使产品的优点更为突出，缺陷得到弥补。通过宣传试用，广大用户对新产品又有了较好的评价相信任，便进入了成长后期。产品的销售量迅速回升，企业盈利额迅速增加，逐步达到高峰。

3 成熟期(T3) 产品在市场上的供求基本平衡，销售量趋于稳定。这个阶段时间较长，可一直持续到下一代新产品的出现。我国过去技术进步不快，产品更新换代缓慢，使许多机械产品长期处于成熟阶段，即所谓“几十年一贯制”状态。这种情况是不正常的。