2.1　机电产品生命周期环境属性分析

产品的作用是满足客户的需求，企业通过产品而赚得利润。客户的需求随着社会、经济与技术的变化而不断改变，企业则通过改进产品功能以适应客户新的需求。这种需求的产生到获得满足，再到因需求变化而进行产品改进的过程就形成了产品的生命周期，即产品具有从产生到消亡到再生的周期特征，如图2-1所示。

图2-1　产品生命周期的形成

2.1.1　机电产品生命周期阶段分析

随着认识的不断深入，目前的机电产品生命周期阶段包括了市场需求分析、概念设计、初步设计、详细设计、工艺设计、生产计划、生产制造、运输、销售、使用、维护、产品报废后处置等与产品直接相关的各方面^[117]。可以概括为需求分析与产品规划、产品设计、生产制造（含内部运输）、销售（含外部运输）、使用与维护、废弃与回收利用等阶段，如图2-2所示。

1.需求分析与产品规划阶段

市场需求是产品的原动力。市场对产品环境性能的关注程度直接影响到产品的设计与制造，如果市场需求的是绿色环保型的产品，则企业自然会提高产品的环境性能以赢得市场竞争；如果市场仅仅满足于功能需求的解决，企业开发产品则会优先考虑生产周期短、成本低等方面，而较少考虑产品的环境性能。

这就需要绿色消费市场环境与机制的促进：包括国家法律法规对产品环境性能的要求与约束；政府对购买与使用绿色节能产品的鼓励与补贴政策；废弃产品的回收处置和循环利用等制度的建立；绿色消费观念与意识的培养与形成；企业绿色战略的建立与实施等。

图2-2　机电产品生命周期阶段示意图

2.产品设计阶段

产品设计决定了产品的功能、组成、结构、材料等内容，并直接影响着产品的寿命、成本、制造工艺以及可维护性、可拆卸性等，而这些内容又都与环境影响密切相关。设计人员对绿色信息的掌握和对绿色技术的应用已成为影响产品环境性能的决定因素。

设计中如能选用绿色环保的材料，例如可再生的、可降解的或可循环利用的材料，不但能从根本上降低产品的环境影响，而且能极大地减少后续的制造和废弃与回收利用环节的环境影响；好的产品组成结构，不仅有利于缩短产品的制造周期和制造成本，还能减少能源消耗和便于拆卸维修。

3.生产制造阶段

生产制造环节对环境的影响已成为当今环境污染的主要因素之一。据不完全统计^[71]，目前大约70%以上的环境污染都来源于制造业，它每年向地球排放出约5亿吨无害废弃物和7亿吨有害废弃物。

生产制造阶段减少环境污染的技术有采用精密成型技术减少毛坯用量、采用干式或半干式切削机床减少切削液的排放、采用无铅焊接或其他连接工艺，等等。

4.运输阶段

运输分企业内部运输和外部运输两种。内部运输主要指产品或其零部件在企业不同部门之间的输送关系，距离短，运输方式相对简单；外部运输主要指企业之间的、企业与客户间的或跨地区的运输。内部运输虽然距离短，但运输量大，运输区内人员较集中；外部运输距离长，运输环境复杂。

运输对环境产生的影响主要包括耗能、气体排放、噪声等。根据运量和运距选择最合适的运输方式和运输工具，不但经济上合算，在环境影响方面也是有益的。

5.使用维护阶段

如果说原材料获取与加工过程、产品设计制造过程主要是企业行为的话，在使用维护阶段则客户起着主导作用。相对于生命周期中的其他阶段，绝大多数产品的使用周期是最长的，因此客户节能与环保意识的高低，影响着产品的环境性能表现。

此阶段环境性能体现在以下方面：产品使用中能量与资源的消耗；排放物影响（废水、废气、废物等）；废热、噪声、辐射、振动；空间的占用等。

6.废弃与回收利用阶段

随着社会经济的发展，人均物质与能源占用量逐渐加大，废弃物越来越多。由于技术进步而导致产品更新换代的周期越来越短，产品报废后如何进行处置已经引起人们的高度关注。

当前机电产品的废弃处置方式决定于产品的结构组成。构成机电产品的金属材料大部分都能回收利用，有的经过机械拆解后可直接利用或再制造利用，有的经焚烧提取后重新冶炼为原材料。对于非金属材料，如橡胶和塑料等多数经回收处理后重新制造原料，木材等则直接填埋、焚烧或闲置。

机电产品废弃后，部分零部件及过程废弃物可回收使用或经再制造后使用，表现为多生命周期特征，在本书的研究中通过产品技术属性和资源消耗属性加以反映，不再分析废弃物的再利用环节。

2.1.2　机电产品生命周期环境属性

机电产品的物质基础来自大自然，存在于社会环境，整个生命周期与环境密不可分，如图2-3所示。

从物质与能量角度分析^[68，118]，机电产品生命周期环境属性主要表现为与环境相关参量的传递关系，如图2-4所示。

1.产品材料的变化过程

产品功能的体现一般都是以物质作为媒介，通常是自然资源（如各种矿产资源）经过采掘加工生成原材料，再经加工制造出产品。这个过程中物质与能量的输入与输出情况如图2-5所示。

该过程中提高机电产品环境属性的措施一是选用绿色特性好的材料和提高材料利用率，二是采用绿色制造工艺。

图2-3　机电产品生命周期过程与环境影响

图2-4　产品系统物质与能量流模型

2.能源的生产、使用和排放

无论是机电产品的制造过程、使用过程，还是运输与废弃处置过程，都离不开能源。而目前我国的主要能源形式为火电和燃油，其中火力发电需要消耗大量的煤炭资源，发电过程中产生大量的二氧化硫；燃油来自于石油矿产，多数用于各种车辆，汽车尾气已成为主要的环境污染源之一。因此能源的生产和使用都对环境产生着巨大影响。机电产品与能源的联系主要是设备和产品本身。

机电产品生命周期中所使用的设备（加工设备、运输设备、回收处理设备）复杂多样，其物料（含辅料）和能源消耗以及环境排放比较复杂。对于大部分生产设备而言，它们本身就是独立的产品，有其自身的生命周期。虽然有学者将其加入到产品的广义生命周期内，但从技术的可行性考虑，本书研究中只考虑设备的使用过程，如功率等性能参数、使用中环境排放等内容，不包括设备其他生命周期的内容。

本环节提高产品环境属性的措施主要是节能降耗、减少排放、缩短处理（加工）时间。

图2-5　生产制造阶段物质与能量的输入与输出情况^[71]