产品生命周期设计的主要内容

1.产品生命周期设计过程模型

产品生命周期设计过程模型，即“Y”模型，如图1-4所示。

“Y”模型的上部有两个过程，新产品生命周期设计平台构建过程和已有产品生命周期设计平台构建过程。^[5]

因为产品生命周期设计涉及产品生命周期的每一个阶段，即使设计时考虑得非常全面，也会由于所处时代的技术水平的限制，在有些环节还会产生非环保的现象。例如，某些材料目前尚无理想的替代品，在制造工艺过程中还无法完全不采用切削液等，但是通过产品生命周期设计可以将产品的环境污染现象降到尽可能低的程度。

图1-4 产品生命周期设计过程模型

2.产品生命周期设计的三维模型

产品生命周期设计的三维模型，如图1-5所示。其中的各种设计方法并不是孤立的，而是相互关联、重叠和交叉的。

3.产品生命周期设计方法的多样性

产品生命周期设计方法主要分为两种。

1）专用方法。不同行业的产品有自己的生命周期设计专用方法。例如，工业汽轮机的叶片优化设计、热流道优化设计等，这些设计分属于不同的学科，专业化程度很高。

图1-5 产品生命周期设计的三维模型（带底纹的五项是本书各章的研究内容）

2）通用方法。适用于不同行业的产品。例如，模块化设计、生命周期成本分析和管理、低碳设计和面向制造服务的设计等。不同行业的产品，设计的内容会有不同，但是其中有一些方法在许多行业中是通用的。本书主要研究产品生命周期设计的通用方法。

4.绿色产品

产品生命周期设计的对象和结果是绿色产品。绿色产品，又称为生态产品、环保产品和环境友好产品等，具备节约能源和资源、少无环境污染，使用后能够方便地回收和重新利用等特征。随着社会发展和环境保护意识的不断提高，人们对产品的环保性能越来越重视，环境友好和资源节约将成为衡量产品性能的主要指标之一，并且要求产品在全生命周期内均是环境友好型的和资源节约型的。

产品生命周期设计的目的是为了提高产品在生命周期内的环境友好性和资源节约性，绿色产品不仅要满足用户对产品功能和性能的基本需求以及对产品多样化和个性化的特殊需求，还应该满足用户和社会对于产品有关环境和人类健康的绿色性需求。

绿色产品将成为21世纪世界市场的主导产品。随着全世界环境保护意识的增强，不生产绿色产品的企业将会在市场竞争中被淘汰。

产品的绿色性是相对的，具有以下特点。(www.xing528.com)

1）环境友好性。要求产品在制造和使用过程中排放的“三废”尽可能少，或者对“三废”进行了严格处理，尽可能少污染环境。

2）安全性。要求产品在制造和使用过程中对制造者和使用者不存在安全隐患，要求产品使用方便、操作简单，并且可以防止误操作。

3）节材性。产品体积小，不仅可以节约材料资源，还可以减少产品占用的空间，方便产品搬运。例如，目前汽车的发展就具有小型化趋势，其优点是用材少、价格低、能源消耗少和占用空间少。

4）节能性。对于家电、机床和汽车等耗能产品，要求用较少的能源消耗完成和原先同样的工作，即能够以更高的效率工作；对于电动机、发电机和变压器等能量转换型产品，转换过程的能源消耗要少，即能源转换效率要高。

5）可靠性。产品可靠性高，使用寿命长，维修费用低。

一些绿色产品及其特点见表1-2。其他还有很多，这里不一一列举。

表1-2 一些绿色产品及其特点

5.产品绿色功能和性能设计

产品功能和性能设计始终是产品设计的核心，贯穿产品生命周期设计的所有环节。

产品功能是构成竞争力的第一要素。用户购买某个产品，首先是购买它的功能，即实现其需要的某种行为的能力。

产品性能是指产品具有适合用户要求的物理和化学特性或技术性能，如强度、化学成分、纯度、功率和转速等，因此实际上是指产品的功能和质量两个方面。质量是指产品能实现其功能的程度和在使用期内功能的保持性。质量可以定义为“实现功能的程度和持久性的度量”，在产品生命周期设计中便于参数化和赋值。

产品功能和性能的开发提高依赖于相关多学科的发展和技术突破，同时也受市场需求的推动。

绿色、节能、低碳、环保等已经成为产品功能和性能的组成部分。例如，低油耗汽车、无氟冰箱和节能灯泡等。

智能化、模块化、功能重组和自修复性等也是绿色产品应具有的功能和性能。

借助计算机仿真和分析技术，可以在产品生命周期设计阶段考察、改进产品的功能和性能。产品的功能和性能与材料、结构、工艺、质量和服务等是一种互动和集成的关系。