2.1　機電產品生命周期環境屬性分析

產品的作用是滿足客戶的需求，企業通過產品而賺得利潤。客戶的需求隨著社會、經濟與技術的變化而不斷改變，企業則通過改進產品功能以適應客戶新的需求。這種需求的產生到獲得滿足，再到因需求變化而進行產品改進的過程就形成了產品的生命周期，即產品具有從產生到消亡到再生的周期特征，如圖2-1所示。

圖2-1　產品生命周期的形成

2.1.1　機電產品生命周期階段分析

隨著認識的不斷深入，目前的機電產品生命周期階段包括了市場需求分析、概念設計、初步設計、詳細設計、工藝設計、生產計劃、生產制造、運輸、銷售、使用、維護、產品報廢后處置等與產品直接相關的各方面^[117]。可以概括為需求分析與產品規劃、產品設計、生產制造（含內部運輸）、銷售（含外部運輸）、使用與維護、廢棄與回收利用等階段，如圖2-2所示。

1.需求分析與產品規劃階段

市場需求是產品的原動力。市場對產品環境性能的關注程度直接影響到產品的設計與制造，如果市場需求的是綠色環保型的產品，則企業自然會提高產品的環境性能以贏得市場競爭；如果市場僅僅滿足于功能需求的解決，企業開發產品則會優先考慮生產周期短、成本低等方面，而較少考慮產品的環境性能。

這就需要綠色消費市場環境與機制的促進：包括國家法律法規對產品環境性能的要求與約束；政府對購買與使用綠色節能產品的鼓勵與補貼政策；廢棄產品的回收處置和循環利用等制度的建立；綠色消費觀念與意識的培養與形成；企業綠色戰略的建立與實施等。

圖2-2　機電產品生命周期階段示意圖

2.產品設計階段

產品設計決定了產品的功能、組成、結構、材料等內容，并直接影響著產品的壽命、成本、制造工藝以及可維護性、可拆卸性等，而這些內容又都與環境影響密切相關。設計人員對綠色信息的掌握和對綠色技術的應用已成為影響產品環境性能的決定因素。

設計中如能選用綠色環保的材料，例如可再生的、可降解的或可循環利用的材料，不但能從根本上降低產品的環境影響，而且能極大地減少后續的制造和廢棄與回收利用環節的環境影響；好的產品組成結構，不僅有利于縮短產品的制造周期和制造成本，還能減少能源消耗和便于拆卸維修。

3.生產制造階段

生產制造環節對環境的影響已成為當今環境污染的主要因素之一。據不完全統計^[71]，目前大約70%以上的環境污染都來源于制造業，它每年向地球排放出約5億噸無害廢棄物和7億噸有害廢棄物。

生產制造階段減少環境污染的技術有采用精密成型技術減少毛坯用量、采用干式或半干式切削機床減少切削液的排放、采用無鉛焊接或其他連接工藝，等等。

4.運輸階段

運輸分企業內部運輸和外部運輸兩種。內部運輸主要指產品或其零部件在企業不同部門之間的輸送關系，距離短，運輸方式相對簡單；外部運輸主要指企業之間的、企業與客戶間的或跨地區的運輸。內部運輸雖然距離短，但運輸量大，運輸區內人員較集中；外部運輸距離長，運輸環境復雜。

運輸對環境產生的影響主要包括耗能、氣體排放、噪聲等。根據運量和運距選擇最合適的運輸方式和運輸工具，不但經濟上合算，在環境影響方面也是有益的。

5.使用維護階段

如果說原材料獲取與加工過程、產品設計制造過程主要是企業行為的話，在使用維護階段則客戶起著主導作用。相對于生命周期中的其他階段，絕大多數產品的使用周期是最長的，因此客戶節能與環保意識的高低，影響著產品的環境性能表現。

此階段環境性能體現在以下方面：產品使用中能量與資源的消耗；排放物影響（廢水、廢氣、廢物等）；廢熱、噪聲、輻射、振動；空間的占用等。

6.廢棄與回收利用階段

隨著社會經濟的發展，人均物質與能源占用量逐漸加大，廢棄物越來越多。由于技術進步而導致產品更新換代的周期越來越短，產品報廢后如何進行處置已經引起人們的高度關注。

當前機電產品的廢棄處置方式決定于產品的結構組成。構成機電產品的金屬材料大部分都能回收利用，有的經過機械拆解后可直接利用或再制造利用，有的經焚燒提取后重新冶煉為原材料。對于非金屬材料，如橡膠和塑料等多數經回收處理后重新制造原料，木材等則直接填埋、焚燒或閑置。

機電產品廢棄后，部分零部件及過程廢棄物可回收使用或經再制造后使用，表現為多生命周期特征，在本書的研究中通過產品技術屬性和資源消耗屬性加以反映，不再分析廢棄物的再利用環節。

2.1.2　機電產品生命周期環境屬性

機電產品的物質基礎來自大自然，存在于社會環境，整個生命周期與環境密不可分，如圖2-3所示。

從物質與能量角度分析^[68，118]，機電產品生命周期環境屬性主要表現為與環境相關參量的傳遞關系，如圖2-4所示。

1.產品材料的變化過程

產品功能的體現一般都是以物質作為媒介，通常是自然資源（如各種礦產資源）經過采掘加工生成原材料，再經加工制造出產品。這個過程中物質與能量的輸入與輸出情況如圖2-5所示。

該過程中提高機電產品環境屬性的措施一是選用綠色特性好的材料和提高材料利用率，二是采用綠色制造工藝。

圖2-3　機電產品生命周期過程與環境影響

圖2-4　產品系統物質與能量流模型

2.能源的生產、使用和排放

無論是機電產品的制造過程、使用過程，還是運輸與廢棄處置過程，都離不開能源。而目前我國的主要能源形式為火電和燃油，其中火力發電需要消耗大量的煤炭資源，發電過程中產生大量的二氧化硫；燃油來自于石油礦產，多數用于各種車輛，汽車尾氣已成為主要的環境污染源之一。因此能源的生產和使用都對環境產生著巨大影響。機電產品與能源的聯系主要是設備和產品本身。

機電產品生命周期中所使用的設備（加工設備、運輸設備、回收處理設備）復雜多樣，其物料（含輔料）和能源消耗以及環境排放比較復雜。對于大部分生產設備而言，它們本身就是獨立的產品，有其自身的生命周期。雖然有學者將其加入到產品的廣義生命周期內，但從技術的可行性考慮，本書研究中只考慮設備的使用過程，如功率等性能參數、使用中環境排放等內容，不包括設備其他生命周期的內容。

本環節提高產品環境屬性的措施主要是節能降耗、減少排放、縮短處理（加工）時間。

圖2-5　生產制造階段物質與能量的輸入與輸出情況^[71]