产品生命周期设计的定义与优化

1.产品生命周期的定义

产品生命周期（Product Life Cycle）包括了产品从概念形成到生产制造、使用至最终废弃后的回收、再制造、再使用及处理等各个阶段。

产品生命周期与产品寿命是不同的概念。产品寿命是指产品出厂或者投入使用后至产品报废不再使用的一段区间，仅是产品生命周期内服役期的一部分。

在产品生命周期的每个阶段中，除了需要考虑企业的盈利和满足用户的需求之外，还需要考虑产品在其生命周期对环境的影响，包括能源消耗、资源消耗、固态废弃物排放、废水排放、废气排放和其他物理因素影响等。除了资源再用环节对环境是正面影响（促进环境改善）之外，其他环节都是负面影响，但其影响差别很大。

产品不同，产品生命周期的组成阶段也不同。运输装备、制造装备、家电、电力装备、通信设备等产品，由于其生命周期较长，涉及产品生命周期各个阶段，对环境影响较大，因此需要重点关注。产品生命周期及其设计目标，如图1-1所示。

图1-1 产品生命周期及其设计目标（图中圆圈颜色越深，表示该环节对环境的负面影响越大）

2.产品生命周期设计的定义

产品生命周期设计，是指充分考虑产品生命周期的质量和成本以及产品开发设计和生产周期，优化各有关设计因素，使产品在生命周期内资源消耗少、对生态环境的总体负面影响小，并且注重人体健康与安全的产品开发设计活动。

产品生命周期设计，又称为生态设计、生态意识设计、环境化设计、环境意识设计、环境友好设计、绿色设计和低碳设计等。实际上这些用语表达了相同的意思，只是各地区的习惯用法不同，并且对概念的描述重点也有差别：产品生命周期设计突出产品生命周期的环境友好性和资源节约性；生态设计从生态保护的角度进行阐述；环境化设计强调环境保护的概念；绿色设计用绿色比喻环境友好型和资源节约型的设计；低碳设计则是以节能降耗为关键指标。

（1）生态设计（Ecological Design，Eco-Design，ED）

产品生态设计，又称生态意识设计（Eco-Conscious Design，ECD），是欧盟的习惯用法，是指为提高产品生命周期内的环境绩效、优化产品的环境影响而将环境因素引入产品的设计和开发活动。

欧盟EuP环保指令中的生态设计，是指为改进产品性能、增加商业价值，将产品生命周期中的环境考虑系统地综合到产品的设计和开发中。

2013年1月30日，我国工信部、发改委和环保部联合发布《关于开展工业产品生态设计的指导意见》。该《意见》认为，生态设计是按照产品全生命周期理念，在产品设计和开发阶段，系统地考虑原材料选用、生产、销售、使用、回收和处理等各个环节对资源环境造成的影响，力求产品在全生命周期中最大限度降低资源消耗、尽可能少用或者不用含有有毒有害物质的原材料，减少污染物的产生和排放，从而实现环境保护的产品设计和开发活动。2014年7月4日，工信部发布了《关于开展工业产品生态设计示范企业创建工作的通知》。

（2）环境化设计（Design For Environmental，DFE）

环境化设计，又称环境意识设计（Environmental Conscious Design，ECD）、环境友好设计（Environmental Friendly Design，EFD）等，是北美的习惯用法，突出设计对环境的友好性。

环境是指组织运行活动的外部存在，包括空气、水、土地、自然资源、植物、动物和人，以及它们之间的相互关系。

环境化设计的概念起源于20世纪90年代初。1992年，美国国会技术评估办公室的报告中首次阐述了环境化设计的战略重要性和相关实践。(www.xing528.com)

环境化设计在产品设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入其中，将环境绩效作为产品的设计目标和出发点，是对环境影响采取的预防性措施之一。

（3）绿色设计（Green Design，GD）

绿色设计，是指在产品设计中充分考虑产品的质量、成本和开发周期，优化各有关设计因素，使产品在生命周期内资源消耗少、对生态环境的总体负面影响小，并且注重人体健康与安全的产品设计和开发活动。^[1]

绿色设计包括绿色材料选择设计、绿色制造过程设计、产品可回收性设计、产品的可拆卸性设计、绿色包装设计、绿色物流设计、绿色服务设计和绿色回收利用设计等。

（4）低碳设计（Low-Carbon Design，LCD）

低碳是指实现较低或更低的温室气体，主要是二氧化碳的排放。低碳设计主要针对耗能产品，目的是实现产品在生命周期内二氧化碳的排放量最少。

3.产品生命周期设计的主要特点

1）面向产品生命周期全过程。在产品设计时，就充分考虑从原材料采集直至产品废弃后的处理全过程中的所有活动对环境的影响，进行产品生命周期的环境影响的全面评价，确定最佳设计方案。据欧盟专家分析，产品设计阶段，就决定了该产品整个生命周期中80%的危害，需要投入90%的成本，并花费10%的支出。^[2]

2）尽可能早地开展环境需求分析和评估。在产品设计的初期阶段就归纳出产品在制造和使用等环节对环境的影响和要求，而不是依赖于后期评估和末端处理。

3）多学科协同设计。由于产品生命周期设计涉及产品生命周期的各个阶段、各种环境问题和环境效应，以及不同的研究对象，如绿色产品开发、绿色材料选择等，因此产品设计涉及广泛的知识领域，需要多学科协同设计，综合考虑环境、功能、成本和美学等设计准则，在多目标之间权衡，最终做出合理的设计决策。

4）应用各种DFX（Design for X，面向X的设计）技术。这里的“X”可以分为两大类。①面向产品生命周期各个环节的设计，如DFM（面向制造的设计）、DFS（面向维修的设计）和DFR（面向回收的设计）等，通过产品生命周期各个环节的优化，提高产品生命周期的环境友好性。②面向产品生命周期各种指标的优化，如DFQ（面向质量的设计）、DFC（面向成本的设计）等。

DFX，又称并行工程（Concurrent Engineering）。并行工程是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、集成化处理的系统方法和综合技术。要求产品开发设计人员从产品概念形成开始就考虑到产品全生命周期内各阶段的因素，如功能、制造、装配、作业调度、质量、成本、维护与用户需求和环境友好性等。许多国际知名企业通过实施并行工程取得了显著效益。

5）需要产品生命周期全过程的大量数据的支持。产品生命周期设计需要的数据范围较常规设计要多，如产品生命周期各个阶段的能耗数据、“三废（废气、废水、固态废弃物）”排放数据等。

4.产品生命周期设计与传统产品设计的比较

产品生命周期设计与传统产品设计比较，见表1-1。

表1-1 产品生命周期设计与传统产品设计比较