面向环境的产品设计
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2.面向X的设计——DFX分类
DFM (Design for Manufacture)——面向制造的设计 这里的制造主要指构成产品的单个零件的切削、
铸造、锻造、焊接、冲压等冷热变形加工过程。 DFM 用于为了减少该类加工的时间与成本,提高加工质量 的零件设计评价。面向制造的一般设计原则主要有: (1)简化零件的形状;(2)尽量避免切削加工因为切削 加工成本高;(3)选用便于加工的材料;(4)尽量设置 较大的公差;(5)采用标准件与外购件; (6)减少不 必要的精度要求,等等,由于不同的加工方法存在差 异,具体到面向不同加工的设计,必然有不同的具体 的设计原则。
产业生态学还对过程设计人员提出了几个新目标: 预防污染;降低环境风险;从生命周期角度来进行过程 设计等.
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5.产业过程设计
过程的生命周期 和产品一样, 工业过程也有生命周期,虽然它
它研究如何设计产品才能高效率、低成本地进行 组件、零件的拆卸以及材料的分类拆卸, 以便重新使 用及回收。主要手段有设计更容易拆卸的产品、设计 最佳的拆卸规划以及拆卸系统的设计和应用。对于应 用多种不同材料(金属和非金属) 组合的复杂产品,只 有通过对产品高效率地拆卸、分类, 才能从材料回收 与零件、组件的重新使用中获得高回报率或利益。
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3. DFX方法的主要步骤
改进方案(advising on change) DFX方法的第六步将通过对产品和过程进行删
除、集成、组合、简化、标准化、替代、修改等, 从而提出产品设计改进方案。 改进方案的排序(prioritizing)
DFX方法的最后一步是要对多个产品设计改进 方案进行排序,以便确定需重点考虑采用的方案, 从而保证产品设计改进的效果。
与面向环境设计同义的术语:可持续开发
(sustainable development)、生态设计(ecodesign)、
绿色设计(green design)、生命周期设计(lifecycle
design)、环境意识设计(environmentally conscious
design)等。
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2.面向X的设计——DFX分类
DFS(Design for Service/Maintain/Repair) ——面向维修的设计
改进产品可维修性原则包括:(1)提高产品可靠 性;(2)经常需要维护的零件和易磨损易失效的零件 置于易发现和易接近处;(3)零件的拆卸尽量不需要 移动其它零件;(4)尽量减少需要使用的维修工具种 类;(5)模块化设计;(6)采用标准件;(7)留有足够 的维修空间,等等。
原料的可再生性; 绝对丰度; 再生原料的循环利用。
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4.原料选择
面向环境的产品设计中原料选用的基本原则 在设计中融入环境协调性 利用新技术、新材料,实现产品低物质化 原料选用时应强调表现原料的感觉物性 最大限度地提高产品原料的利用率 原料选择的技术经济准则 原料的使用性能准则 原材料的工艺性能准则 原料的经济性准则
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2.面向X的设计——DFX分类
DFR(Design for Reliability)——面向可靠性的设计 改进产品可靠性的原则:(1)简化产品结构;(2)增
加派出环境因素干扰的设计;(3)采用标准件和材料; (4)减少导致疲劳失效的设计,如减少应力集中点;(5) 紧固件争取采用可锁定的; (6)提高零件的冗余度,等 等。
关法规条例,促使产品回收开始成为企业的责任。如,
德国的“电子废品法”于1995年成为法律,日本于同年
颁布实施的“产品责任法”也有类似条款。在这种环境
下,企业产品开发必须将产品回收问题提到日程上来。
面向产品回收的设计重点集中在品的可拆卸性的提高
和材料方面。产品的可拆卸性取决于零件数、产品结构
、拆卸动作种类、拆卸工具种类等因素。
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3. DFX方法的主要步骤
产品分析(product analysis) DFX方法首先需要收集和明确目标产品的相关信
息。信息来源可以是图纸(装配图和零件图)、操作 手册等等。分析结果包括零件总数、同类零件统计、 不同类零件的统计、材料等等。 过程分析(process analysis)
DFX方法的第二步需要收集、整理相关过程的相 关数据和资源数据。可以采用工序过程图和流程图分 析产品与过程的关系。分析结果包括活动(工序)总次 数、同类活动次数等等。
们的组成有所不同。如图5-3所示,过程的生命周期 包括三个阶段:
资源供应和过程实施同时发生; 主体过程运行和辅助过程运行也同时发生; 翻新、再循环和处置是过程生命最终阶段。
他原因,最初的原料选择变得不可取时,有没有可能的 替代原料)?
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4.原料选择
原料对环境的影响分析 原料与环境危害; 原料开采和加工过程中的影响: 从地壳中开采原
材料通常需要搬运和加工大量的岩石和土壤,例如开 采一吨铜需要移动大约350吨剥离表土和100吨矿石。 因此资源开采需要消耗巨大的能量,并且会破坏当地 的生态环境。
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5.产业过程设计
一个产业过程(industrial process)是指为实现一 个特定的技术结果而开展的一系列操作,例如利用金属 和塑料来生产电话机。与产品设计一样,产业过程设计 可能十分复杂且具有挑战性。过程设计人员传统上具有 下列目标:实现预定的技术结果;生产的产品具有较高 的精度,误差控制在允许范围之内;花费最少的时间生 产产品,实现高生产效率;过程能在长时间内保持高可 靠性;保证操作人员的安全;过程具有模块化和易于升 级的特点;过程初始投资(设备采购和安装费)最小; 过程运行成本最小。
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4.原料选择
原料选择面临的问题: 原料是否具有所期望的物理特性? 原料是否具有所期望的化学特征? 原料的成本是否合理? 原料是否具有环境危害(包括对人体的毒害)? 原料是否具有安全危害(例如是否可燃)? 原料是否具有很高的内含能量? 原料是否可能受到供应限制? 原料是否具有再生材料供应? 原料是否易于替代(由于价格变化、环境考虑或其
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2.面向X的设计——DFX分类
DFR(Design for Recycling)——面向回收的设计
日渐减少的自然资源、有限的垃圾填埋空间、有害
废弃物的危害等现实已经迫使一些工业先进国家制定相
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2.面向X的设计——DFX分类
DFA(Design for Assembly)——面向装配的设计 设计原则包括:(1)减少零件数;(2)采用标准紧
固件和其它标准零件;(3)零件的方位保持不变;(4) 采用模块化的部件;(5)设计可直接插入的零件;(6) 尽量减少调整的需要,等等。 DFD (Design for Disassembly)——面向拆卸的设计
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2.面向X的设计——DFX分类
DFI(Design for Inspection)——面向检验的设计 DFI 着重考虑产品、过程、人的因素以便提高产
品检验方便性。产品检验是加工和维修的主要工作。 加工中的产品检验是为了提供快速精确的加工过程反 馈,而维修中的产品检验是为提供快速而准确的确定 产品结构或功能的缺陷,及时维修以保证产品的使用 安全。 产品检验方便性取决于色彩(比如电路板上元 器件的颜色对应不同种类)、零件内部可视性(比如油 缸等液体容器应该直接显示液面)、结构等诸因素。
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3. DFX方法的主要步骤
性能测定(measuring performance) DFX方法的第三步是在获取产品和过程信息之后,
根据相关的性能指标测定信息间的相互关系。 标准制定与问题发现(highlighting by benchmarking)
DFX方法的第四步是先确定性能评判标准,然后根 据这些标准,判定设计的优劣。主要是发现设计的不足 之处或可以改进之处。 问题产生的原因分析(diagnosing for improvement)
DFX方法的第五步是探究设计问题产生的原因,以 便提出产品设计改进的依据。
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