2.1　機(jī)電產(chǎn)品生命周期環(huán)境屬性分析

產(chǎn)品的作用是滿足客戶的需求，企業(yè)通過產(chǎn)品而賺得利潤。客戶的需求隨著社會、經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的變化而不斷改變，企業(yè)則通過改進(jìn)產(chǎn)品功能以適應(yīng)客戶新的需求。這種需求的產(chǎn)生到獲得滿足，再到因需求變化而進(jìn)行產(chǎn)品改進(jìn)的過程就形成了產(chǎn)品的生命周期，即產(chǎn)品具有從產(chǎn)生到消亡到再生的周期特征，如圖2-1所示。

圖2-1　產(chǎn)品生命周期的形成

2.1.1　機(jī)電產(chǎn)品生命周期階段分析

隨著認(rèn)識的不斷深入，目前的機(jī)電產(chǎn)品生命周期階段包括了市場需求分析、概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)制造、運(yùn)輸、銷售、使用、維護(hù)、產(chǎn)品報(bào)廢后處置等與產(chǎn)品直接相關(guān)的各方面^[117]。可以概括為需求分析與產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造（含內(nèi)部運(yùn)輸）、銷售（含外部運(yùn)輸）、使用與維護(hù)、廢棄與回收利用等階段，如圖2-2所示。

1.需求分析與產(chǎn)品規(guī)劃階段

市場需求是產(chǎn)品的原動力。市場對產(chǎn)品環(huán)境性能的關(guān)注程度直接影響到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造，如果市場需求的是綠色環(huán)保型的產(chǎn)品，則企業(yè)自然會提高產(chǎn)品的環(huán)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(yè)開發(fā)產(chǎn)品則會優(yōu)先考慮生產(chǎn)周期短、成本低等方面，而較少考慮產(chǎn)品的環(huán)境性能。

這就需要綠色消費(fèi)市場環(huán)境與機(jī)制的促進(jìn)：包括國家法律法規(guī)對產(chǎn)品環(huán)境性能的要求與約束；政府對購買與使用綠色節(jié)能產(chǎn)品的鼓勵(lì)與補(bǔ)貼政策；廢棄產(chǎn)品的回收處置和循環(huán)利用等制度的建立；綠色消費(fèi)觀念與意識的培養(yǎng)與形成；企業(yè)綠色戰(zhàn)略的建立與實(shí)施等。

圖2-2　機(jī)電產(chǎn)品生命周期階段示意圖

2.產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段

產(chǎn)品設(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品的功能、組成、結(jié)構(gòu)、材料等內(nèi)容，并直接影響著產(chǎn)品的壽命、成本、制造工藝以及可維護(hù)性、可拆卸性等，而這些內(nèi)容又都與環(huán)境影響密切相關(guān)。設(shè)計(jì)人員對綠色信息的掌握和對綠色技術(shù)的應(yīng)用已成為影響產(chǎn)品環(huán)境性能的決定因素。

設(shè)計(jì)中如能選用綠色環(huán)保的材料，例如可再生的、可降解的或可循環(huán)利用的材料，不但能從根本上降低產(chǎn)品的環(huán)境影響，而且能極大地減少后續(xù)的制造和廢棄與回收利用環(huán)節(jié)的環(huán)境影響；好的產(chǎn)品組成結(jié)構(gòu)，不僅有利于縮短產(chǎn)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(chǎn)制造階段

生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)對環(huán)境的影響已成為當(dāng)今環(huán)境污染的主要因素之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)^[71]，目前大約70%以上的環(huán)境污染都來源于制造業(yè)，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(chǎn)制造階段減少環(huán)境污染的技術(shù)有采用精密成型技術(shù)減少毛坯用量、采用干式或半干式切削機(jī)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(yùn)輸階段

運(yùn)輸分企業(yè)內(nèi)部運(yùn)輸和外部運(yùn)輸兩種。內(nèi)部運(yùn)輸主要指產(chǎn)品或其零部件在企業(yè)不同部門之間的輸送關(guān)系，距離短，運(yùn)輸方式相對簡單；外部運(yùn)輸主要指企業(yè)之間的、企業(yè)與客戶間的或跨地區(qū)的運(yùn)輸。內(nèi)部運(yùn)輸雖然距離短，但運(yùn)輸量大，運(yùn)輸區(qū)內(nèi)人員較集中；外部運(yùn)輸距離長，運(yùn)輸環(huán)境復(fù)雜。

運(yùn)輸對環(huán)境產(chǎn)生的影響主要包括耗能、氣體排放、噪聲等。根據(jù)運(yùn)量和運(yùn)距選擇最合適的運(yùn)輸方式和運(yùn)輸工具，不但經(jīng)濟(jì)上合算，在環(huán)境影響方面也是有益的。

5.使用維護(hù)階段

如果說原材料獲取與加工過程、產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程主要是企業(yè)行為的話，在使用維護(hù)階段則客戶起著主導(dǎo)作用。相對于生命周期中的其他階段，絕大多數(shù)產(chǎn)品的使用周期是最長的，因此客戶節(jié)能與環(huán)保意識的高低，影響著產(chǎn)品的環(huán)境性能表現(xiàn)。

此階段環(huán)境性能體現(xiàn)在以下方面：產(chǎn)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(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人均物質(zhì)與能源占用量逐漸加大，廢棄物越來越多。由于技術(shù)進(jìn)步而導(dǎo)致產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，產(chǎn)品報(bào)廢后如何進(jìn)行處置已經(jīng)引起人們的高度關(guān)注。

當(dāng)前機(jī)電產(chǎn)品的廢棄處置方式?jīng)Q定于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成。構(gòu)成機(jī)電產(chǎn)品的金屬材料大部分都能回收利用，有的經(jīng)過機(jī)械拆解后可直接利用或再制造利用，有的經(jīng)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(shù)經(jīng)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(jī)電產(chǎn)品廢棄后，部分零部件及過程廢棄物可回收使用或經(jīng)再制造后使用，表現(xiàn)為多生命周期特征，在本書的研究中通過產(chǎn)品技術(shù)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(huán)節(jié)。

2.1.2　機(jī)電產(chǎn)品生命周期環(huán)境屬性

機(jī)電產(chǎn)品的物質(zhì)基礎(chǔ)來自大自然，存在于社會環(huán)境，整個(gè)生命周期與環(huán)境密不可分，如圖2-3所示。

從物質(zhì)與能量角度分析^[68，118]，機(jī)電產(chǎn)品生命周期環(huán)境屬性主要表現(xiàn)為與環(huán)境相關(guān)參量的傳遞關(guān)系，如圖2-4所示。

1.產(chǎn)品材料的變化過程

產(chǎn)品功能的體現(xiàn)一般都是以物質(zhì)作為媒介，通常是自然資源（如各種礦產(chǎn)資源）經(jīng)過采掘加工生成原材料，再經(jīng)加工制造出產(chǎn)品。這個(gè)過程中物質(zhì)與能量的輸入與輸出情況如圖2-5所示。

該過程中提高機(jī)電產(chǎn)品環(huán)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(jī)電產(chǎn)品生命周期過程與環(huán)境影響

圖2-4　產(chǎn)品系統(tǒng)物質(zhì)與能量流模型

2.能源的生產(chǎn)、使用和排放

無論是機(jī)電產(chǎn)品的制造過程、使用過程，還是運(yùn)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(fā)電需要消耗大量的煤炭資源，發(fā)電過程中產(chǎn)生大量的二氧化硫；燃油來自于石油礦產(chǎn)，多數(shù)用于各種車輛，汽車尾氣已成為主要的環(huán)境污染源之一。因此能源的生產(chǎn)和使用都對環(huán)境產(chǎn)生著巨大影響。機(jī)電產(chǎn)品與能源的聯(lián)系主要是設(shè)備和產(chǎn)品本身。

機(jī)電產(chǎn)品生命周期中所使用的設(shè)備（加工設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、回收處理設(shè)備）復(fù)雜多樣，其物料（含輔料）和能源消耗以及環(huán)境排放比較復(fù)雜。對于大部分生產(chǎn)設(shè)備而言，它們本身就是獨(dú)立的產(chǎn)品，有其自身的生命周期。雖然有學(xué)者將其加入到產(chǎn)品的廣義生命周期內(nèi)，但從技術(shù)的可行性考慮，本書研究中只考慮設(shè)備的使用過程，如功率等性能參數(shù)、使用中環(huán)境排放等內(nèi)容，不包括設(shè)備其他生命周期的內(nèi)容。

本環(huán)節(jié)提高產(chǎn)品環(huán)境屬性的措施主要是節(jié)能降耗、減少排放、縮短處理（加工）時(shí)間。

圖2-5　生產(chǎn)制造階段物質(zhì)與能量的輸入與輸出情況^[71]