电子教材 第十二章 产品层面的环境管理

第十二章产品层面的环境管理

第一节产品生态设计

一、产品生态设计的定义

20世纪90年代初提出的关于产品设计的新概念，也称为“绿色设计”。产品生态设计系指将环境因素纳入设计之中，在产品生命周期的每一环节都考虑其可能带来的环境影响，通过设计改进，使产品的环境影响降为最低，最终引导产生一个更具有可持续性的生产和消费系统。

二、产品生态设计战略

1．生态产品概念开发战略

产品生态设计战略首先应考虑的就是生态产品概念开发战略。从环境保护方面考虑，生态设计的最终目标是要寻找到更优化、更合理的方案来持续减少产品对环境的影响。其实现途径见表12 -1。

产品生态设计应注意使产品易于清洁、维护和维修，以延长产品的使用寿命。维护和维修包括用户和制造商两个方面。对用户来讲，厂家应为用户提供简要的维护和维修的文字指导，使用户能及时解决问题以避免维护或维修的运输成本。，针对厂商的维修系统，需要考虑的是产品的易运输性、维护和维修的技能、有关工具的开发、产品拆解的难易程度和可否模块化维修等。生态设计要点：一是清楚标明产品如何打开以进行维护和维修；二是清楚标明产品的某一部件应以某种特殊的方式进行清洁或维护；三是应清楚标明产品中需要定期检查的部件；四是需要定期更换的部件应易于更换。

3．产品的模块化设计

产品的模块化设计可最大限度地提高产品的可更新性，以满足不断变化的用户需求。产品的原有成分（组件）保留得越多，则对环境的影响越少。同时模块化设计也使得新技术能与已有落后产品迅速结合，使得在产品生命周期内对部件进行升级以减少用户对新产品的需求。具体的策略：为产品预留升级空间，更新已过时或破损的部件；将易损件整合为可一次性替换的模块等。

4．尽量利用再循环原料及材料

生态产品设计的一个特点是尽可能利用再循环原料及材料，减少原材料在采掘和生产过程中的能耗，最大程度地减少资源，降低成本，提高企业经济效益，保护生态环境。企业可以制定“回收”计划，对原材料或部件进行再循环。

5．致力于产品体积的最小化和质量的最轻化

产品生态设计应致力于产品体积的最小化和质量的最轻化，以减少原材料及能源的消耗。由于产品质量的减轻，使用的原材料减少，相应产生的废物也减少，同时产品运输过程的环境影响也减小。产品和其包装体积的减小，使得同一运输工具一次可运更多的产品，从而减少能耗和成本。

总之，产品生态设计的关键在于使用一切方法，在产品的生产和消费的整个过程中减少向外部环境的废物排放，尽可能在企业内部乃至整个产业界实现生产一消费和维护一回收一再生产的封闭大循环。即使不可避免地要产生废物，也要将废物排放量降到最低或与企业外的一些生产或生态环节相耦合，实现较大系统范围内的最小化排放。

三、产品生态设计的方法与步骤

产品生态设计过程一般分为产品生态识别，产品生态诊断，产品生态定义和生态产品评价四个步骤。如图

12 -1所示。

图12 -1产品生态设计流程

四、产品生态管理

（一）IS014000环境管理体系是产品生态管理的重要标准

1993年6月，国际标准化组织(ISO)成立了TC207环境管理技术委员会，TC207所制定的国际标准，通称IS014000系列标准。IS014000系列标准为组织提供了一体化环境管理的规范，即建立环境管理体系，放弃传统的末端管理模式，而采取预防的做法。IS014000体系体现了产品生命周期思想，即通过对产品“从摇篮到坟墓”的全过程控制，推动全行业乃至全社会环境行为的改善。IS014000是一个系列环境管理标准，它包含了面向组织的三项标准：环境管理体系(EMS)，环境审核(EA)，环境行为评价(EPE)；面向环境的三项标准：生命周期评价( LCA)，环境标志(EL)，产品标准中的环境指标(EAPS)。

（二）产品生态管理

产品生态管理涉及产业生态领域中产品的设计、生产、销售、维护及回收的各个方面，管理方法也不尽相同。以表12 -2中几个典型的例子来说明产品生态管理。

第二节生命周期评价

一、生命周期评价的概念

生命周期评价是对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价。其总体核心是：生命周期评价是对贯穿产品生命周期全过程（即所谓从摇篮到坟墓）——从获取原材料、生产、使用直至最终处置——的环境因素及其潜在影响的研究。

目前已颁布的有关生命周期评价的标准有：ISO14040（环境管理——生命周期评价——原则与框架），ISO14041（环境管理——生命周期评价——目的与范围的确定，清单分析）。我国政府已将上述两个标准同等转化为我国的国家标准并颁布实施。

二、生命周期评价的框架

ISO于1997年6月颁布了ISO14040标准，成为指导企业界进入ISO14000环境管理体系的一个国际标准。该标准将生命周期评价分为互相联系的、不断重复进行的四个步骤：目的与范围确定、清单分析、影响评价和结果解释，如图12 -2所示。

图12 -2生命周期评价技术框架

三、生命周期评价的应用领域

生命周期评价作为一种环境管理工具，其应用范围十分广泛。主要应用领域可归纳为表12 -3。

四、产品生命周期评价技术步骤

（一）确定研究目标，界定系统范围

研究的目标和范围决定了生命周期评价的深度和难度。为了使研究有所侧重和易于实施，首先必须对研究的目的以及所要达到的目标有一个清楚的描述。生命周期评价研究目标须明确陈述其应用意图，包括开展该项研究的理由及其沟通对象（即研究结果的接收者）。研究的目标可以是：探索现有产品改进的可能性、提高产品的市场竞争能力，同行业产品比较等。理论上，生命周期评价应考虑产品系统的整个生命周期，但由于时间和精力所限，仅根据研究的目的，界定所要研究的产品系统范围和研究的深度、数据要求等。随着研究过程的进行，研究目标应进行必要修正。

（二）定义产品系统和系统边界

定义产品系统和系统边界指确定研究范围。产品系统是由一系列工艺过程所联系起来的功能单元，通过物质与能量的利用与循环，为人类提供产品或服务。产品系统由系统内部与系统环境组成。系统环境既是产品系统原料与能源的源，又是其产品和排放物的汇。生命周期清查就是描述通过系统边界（输入和输出）的各种物质流和能量流。产品系统作为一个整体存在，包括了从最初的原材料采掘到最终产品用后的废弃物处理的全过程。但在实践中常常为了研究的简单和易行，将产品系统划分为一系列相互联系的子系统。工艺流程是反映互相联系的工艺子系统的最好方法。通过分析工业系统可以发现，大多数工业系统包括三种类型的工艺过程：产品主生产线，辅助材料生产，燃料生产。产品主生产一般较容易识别。对辅助材料（即仅为制造工艺所需材料，本身不作为产品组分），必须跟踪至最初的原材料采掘。而对各个子系统对环境的排放都必须加以考虑。理论上所有工艺过程中的运输阶段都必须加以考虑。而试验中常常只考虑对整个系统影响最大的运输环节。

（三）生命周期清单分析

清单分析是对产品、工艺或活动在其整个生命周期阶段的资源、能源消耗和向环境的排放（包括废气、废水、固体废物及其他环境释放物）进行数据量化分析。清单分析的核心是建立以产品功能为单位表达的产品系统的输入和输出（即建立清单）。清单分析的简化程序如图12 -3所示，可以看出它是一个不断重复的过程。

图12 -3清单分析的简化程序