1.3　課題提出與研究內容

1.3.1　課題提出

綜合國內外相關技術的研究，可以看出當前綠色設計和生命周期評價技術依然處于探索和發展階段，缺少系統理論和方法支持，各單元關鍵技術的研究比較分散，缺乏有機聯系。主要問題如下。

1.綠色設計研究中存在問題

1）對于大量的、跨學科的綠色信息缺乏有效的集成與表達，難以在產品方案設計中進行系統的、準確的表達和評價。

對于方案設計中的信息不確定，還沒有成熟的處理方法。目前的綠色設計決策研究僅局限于對已有確定信息的影響分析，尚缺乏對潛在設計信息的挖掘，特別是缺少方案設計階段處理不確定性綠色信息的方法研究，因此對于綠色設計的支持有限。

2）目前的綠色設計方法，往往只注重從設計到評價的正向過程，缺少從評價結果到設計變量反向回饋機制，難以對設計方案進行優化。

2.LCA研究中存在的主要問題

1）LCA評價過程較少考慮評價對象生命周期中的場景特性，例如時間、空間、人員和環境條件等。評價結果在產品比較和設計改進方面，缺乏針對性。

雖有關于LCA空間特性的研究，但是結合區域環境現狀和背景、環境保護政策法規進行研究的較少，而這些方面是影響LCA實用性的重要因素。

2）目前關于LCA不確定性方面的研究多集中在數據不確定性方面，雖然已取得了一些研究成果，但距離實際應用還有不小的差距。不確定性仍然是LCA研究中的一個難點問題。

3）由于完整的LCA方法周期長、成本高、數據需求量大等問題，目前還難以適用于產品的方案設計階段。雖有一些學者提出簡化的LCA方法和技術框架，但還沒有直接支持方案設計階段的LCA方法。

3.軟件工具存在問題

LCA方法與技術的應用主要體現在軟件工具和數據庫上，歐美等發達國家在這方面取得了較多的研究成果，應用也較好。我國LCA軟件和數據庫的研究比較分散，存在以下不足。

1）目前我國LCA軟件多集中在產品生命周期的清單分析階段，僅展示和說明產品生命周期中物耗、能耗和環境排放的信息，缺乏對環境影響的總體評價。國外的LCA軟件缺乏適合我國國情和制造業水平的數據，無法直接支持我國機電產品的設計開發。

2）缺乏通用的LCA技術支持平臺。多數軟件系統針對某一個具體的問題或特定類型的產品進行開發，操作流程和分析方法適應面較窄。

在對綠色設計及生命周期評價技術國內外研究現狀綜述、分析基礎上，結合“十一五”國家科技支撐計劃項目“產品生命周期評價技術及軟件工具研究”（2006BAF02A01-03）、國家自然科學基金“基于綠色特征的產品方案設計建模研究”（51175312）、以及國家高技術研究發展計劃（863計劃）“面向工程機械、機床機械產品的綠色工藝技術評估及相關基礎數據庫開發”（2014AA041503）等課題研究，作者提出了“面向機電產品綠色設計與生命周期評價”研究課題。

1.3.2　研究內容

針對當前LCA技術中對產品生命周期場景特性反映較少，LCA評價結果對產品綠色設計缺乏有效支持的現狀，對產品生命周期進行多場景建模研究，重點研究環境空間的特性化問題；以綠色特征為基本單元來表征和評價產品設計方案，并對支持綠色設計的產品生命周期評價系統工具進行研究。

本書主要包括以下內容：

第1章　闡述課題研究目的和意義，總結國內外綠色設計與生命周期評價技術相關領域的研究進展，提出本課題研究的內容。

第2章　通過分析產品生命周期內的環境屬性，研究產品場景表達模型。針對不同的評價目標，構建單個產品、產品類和設計方案的生命周期場景模型，為既有產品和綠色設計方案的生命周期評價奠定理論基礎。

第3章　針對多數LCA方法較少考慮空間特性這一不足，重點研究環境空間相關內容。以現行的國家和地區環保政策、法規標準為依據，研究環境空間多尺度劃分方法和環境空間特征化問題，建立基于多尺度環境空間的LCIA方法框架，為研究反映場景特性的LCA方法提供支持。

第4章　通過綠色特征的概念將產品生命周期內的綠色信息集成表達，研究基于綠色特征的LCA簡化途徑和流程，建立基于綠色特征的快速生命周期評價（RLCA）模型，基于多元回歸方法對其不確定性和敏感性進行分析。

第5章　通過研究綠色特征與功能結構之間的映射關系，建立基于綠色特征的產品設計方案表征模型。從環境、技術、經濟三方面，建立設計方案綜合評價指標體系，并研究評價指標的分類量化和標準化方法。

第6章　在理論方法研究基礎上，開發機電產品生命周期評價軟件系統，包括系統的總體框架設計、詳細流程與結構設計等內容。應用該系統對Y80電動機進行應用研究。

第7章　對整個研究工作進行總結和展望。

1.3.3　章節安排