陳媛媛 李克敬 李治 朱瑞娟 劉繼武 李東原 劉欣 于曉丹

（1中國建材檢驗認證集團(陜西)有限公司；2國家建筑衛(wèi)生陶瓷質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，陜西 西安 710116）

關(guān)鍵字：衛(wèi)生陶瓷；綠色設(shè)計；全生命周期

1 引言

2018年7月，國務院印發(fā)《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，提出調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推進產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展。優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，嚴控“兩高”行業(yè)產(chǎn)能，強化“散亂污”企業(yè)綜合整治，深化工業(yè)污染治理，大力培育綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)[1]。隨著環(huán)保政策的持續(xù)加嚴和市場競爭的日益加劇，衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)正面臨著前所未有的生存壓力，緩解甚至消除企業(yè)壓力的重要路徑之一是產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)綠色升級的必要條件之一是產(chǎn)品設(shè)計人員具有系統(tǒng)性綠色設(shè)計思維。然而，目前多數(shù)企業(yè)尚未形成系統(tǒng)性綠色設(shè)計思維，產(chǎn)品設(shè)計僅采納一種或多種綠色相關(guān)因素，如節(jié)水化、輕量化、節(jié)能減排和回收利用等，同時國內(nèi)外綠色設(shè)計相關(guān)標準缺失。

圖 1產(chǎn)品全生命周期

生命周期設(shè)計理論從產(chǎn)品的原材料選擇與使用、結(jié)構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)制造、包裝與運輸、產(chǎn)品使用和回收利用等各個階段，以提高資源利用效率和改善環(huán)境影響為目標，以持續(xù)改進為手段，進行系統(tǒng)化設(shè)計。產(chǎn)品全生命周期如圖1所示。綠色設(shè)計是在產(chǎn)品開發(fā)和策劃階段，綜合考慮環(huán)境基準、綠色產(chǎn)品標準、客戶要求和相關(guān)法規(guī)等因素，設(shè)計出符合環(huán)境保護要求，對生態(tài)環(huán)境和人體健康無害或危害小、資源能源消耗少、品質(zhì)高的產(chǎn)品。因此，本文從生命周期視角研究綠色設(shè)計，識別關(guān)鍵目標和主要環(huán)節(jié)，構(gòu)建出產(chǎn)品綠色設(shè)計過程及其要點。

2 產(chǎn)品設(shè)計過程和綠色設(shè)計要點

產(chǎn)品設(shè)計過程可分為需求分析、概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和詳細設(shè)計四個階段。基于全生命周期理論，通過對產(chǎn)品全生命周期的環(huán)境污染分析研究，歸納總結(jié)出產(chǎn)品設(shè)計四個階段的綠色設(shè)計要點如圖2所示。產(chǎn)品全生命周期的環(huán)境污染分析如圖3所示。

圖2 產(chǎn)品設(shè)計過程和綠色設(shè)計要點

3 詳細設(shè)計階段的分析

詳細設(shè)計階段是產(chǎn)品綠色設(shè)計關(guān)鍵過程，本部分針對詳細設(shè)計階段綠色設(shè)計要點進行分析、研究及歸納總結(jié)。

圖3 產(chǎn)品全生命周期的環(huán)境污染分析

3.1 原材料的選擇和使用

綠色設(shè)計要點包括但不限于以下內(nèi)容：1）不使用禁用物質(zhì)，少用限用物質(zhì)；2）慎重選用尚不清楚毒副作用的人工化學物質(zhì),必要時，要求供貨方提供化學品安全技術(shù)說明書(SDS)；3）優(yōu)先選用本地化原材料；4）優(yōu)先選用標準化、系列化的原材料；5）優(yōu)先選用來源豐富和可再生的原材料，盡量不使用或少使用稀有材料；6）優(yōu)先選用易分解、可回收、可循環(huán)利用的原材料；7）優(yōu)先選擇通過了環(huán)境管理體系認證或符合綠色供應鏈要求的供應商提供的原材料；8）優(yōu)先選用低溫快燒原材料；9）優(yōu)先選用低質(zhì)化原料，如陶瓷潔具生產(chǎn)選用鐵、鈦和錳等著色元素含量較高(累加超過3%)以及各種工業(yè)尾礦、廢渣、廢料等低質(zhì)化原料；10）減少同類產(chǎn)品使用材料的種類；11）減少材料的使用量；12）提高材料的利用率，減少廢料產(chǎn)生和排放；13）必須使用混合材料時，選擇相容性好的材料；14）衛(wèi)生陶瓷原材料宜多元化。

3.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計

重點考慮節(jié)水化、輕量化、包裝與運輸便捷性設(shè)計及回收便捷性設(shè)計等方面，這幾個方面的綠色設(shè)計要點包括但不限于以下內(nèi)容：1）通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)達到節(jié)水化的目的。如坐便器采用單附?jīng)_水道噴射虹吸結(jié)構(gòu)或超旋沖洗結(jié)構(gòu)，可達到節(jié)水目的；2）通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)和采用新材料等方式，達到減輕產(chǎn)品重量的目的。如坐便器洗涮水道的超薄化設(shè)計、陶瓷坐便器采用粘貼技術(shù)減輕重量以及坐便器采用無圈沖洗可簡化模型結(jié)構(gòu)等，均可達到減重目的；3）通過采用分體式結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品重心穩(wěn)定，減小包裝和運輸體積，便于包裝、裝卸和運輸；4）充分考慮產(chǎn)品報廢處理的難易程度，通過優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使其便于安裝、拆卸，產(chǎn)品報廢后再利用等。

3.3 生產(chǎn)制造

重點考慮產(chǎn)品制造難易程度和經(jīng)濟性，以及制造過程的污染物排放、資源能源使用、人體健康與安全等因素，這幾個方面的綠色設(shè)計要點包括但不限于以下內(nèi)容：1）減少制造過程的污染物排放，不同污染物排放符合國家或地方規(guī)定的污染物排放相關(guān)標準的要求，如GB 25464、DB443-26 及DB44-27等；2）優(yōu)先采用先進生產(chǎn)技術(shù)，如高壓注漿成形、機器人施釉、低壓快排水和精濕修工藝技術(shù)等；3）降低制造過程中的能耗和污染物排放；4）對有毒有害材料進行標識并分類，給出生產(chǎn)過程安全防護要求；5）優(yōu)先使用清潔能源。

3.4 包裝過程

綠色設(shè)計要點包括但不限于以下內(nèi)容：1）優(yōu)先選用無毒無害、易分解或者可以生物降解的包裝材料；2）優(yōu)先選用可回收利用的包裝材料；3）同一種產(chǎn)品宜使用同一種包裝材料；4）包裝廢棄物可實現(xiàn)無害化或資源化處理；5）在滿足包裝要求的前提下，宜減少包裝材料的使用量；6）避免過度包裝，減小包裝的體積；7）優(yōu)先使用可重復使用的包裝設(shè)計；8）保證吊裝、搬運和拆卸的方便、安全。

3.5 產(chǎn)品運輸

提高產(chǎn)品的裝卸速率，如采用機械設(shè)備裝卸或者通過優(yōu)化裝卸過程，提高裝卸速率。

3.6 使用

通過相應的分析方法，如對零部件失效形式和產(chǎn)品壽命進行分析，采取相應改進措施，提高產(chǎn)品的使用壽命；此外，對于技術(shù)更新和市場變化快的產(chǎn)品，給產(chǎn)品升級或改造留有空間，通過局部更換實現(xiàn)功能擴展或功能提升。

3.7 回收利用

綠色設(shè)計要點包括但不限于以下內(nèi)容：1）分析產(chǎn)品生命末期所處的狀態(tài)及回收處理時對環(huán)境的影響，提出產(chǎn)品廢棄時的處理方案；2）提高產(chǎn)品的回收利用率和再利用率，如：衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢泥等固體廢棄物可以用作生產(chǎn)發(fā)泡陶瓷以及透水磚等產(chǎn)品；煤廢渣可用于生產(chǎn)燒結(jié)磚；廢石膏可用于制作石膏板；含泥廢水、含釉廢水、濕法脫硫廢水、加工廢水經(jīng)過分類收集、處理后，可實現(xiàn)回收利用等；3）對有毒有害物質(zhì)盡可能實現(xiàn)無害化處置，避免產(chǎn)品報廢后產(chǎn)生危險廢棄物；4）避免產(chǎn)品回收拆解時對操作者的傷害。

3.8 其他要求

3.8.1 管理體系

將產(chǎn)品的綠色性作為產(chǎn)品的重要特性納入企業(yè)現(xiàn)有管理體系(質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康安全、能源管理體系等)當中，改進企業(yè)管理體系。具體措施包括：1）在管理體系中增加綠色性目標，機構(gòu)設(shè)置、人員配備及培訓滿足產(chǎn)品綠色設(shè)計要求；2）在產(chǎn)品設(shè)計、過程控制、采購過程、文件管理、管理評審等程序文件中補充和完善綠色設(shè)計相關(guān)要求；3）在資源管理系統(tǒng)中增加綠色設(shè)計數(shù)據(jù)庫。

3.8.2 技術(shù)文件

在產(chǎn)品設(shè)計文件(設(shè)計任務書、說明書、計算書等)中增加有關(guān)產(chǎn)品綠色材料、綠色性指標及特殊工藝要求等內(nèi)容。在產(chǎn)品說明書或隨機文件中增加的內(nèi)容包括：1）給出產(chǎn)品材料毒性及最終處置說明；2）給出再生材料和再制造件使用聲明；3）給出產(chǎn)品拆解、材料回收利用及可再制造性說明；4）對于大型和復雜產(chǎn)品，提供詳細的拆解信息文件；5）對于使用不當可能對環(huán)境或人身安全造成危害的產(chǎn)品，有詳細的操作說明，必要時在產(chǎn)品明顯位置給出警示標識。

3.8.3 數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫是實施產(chǎn)品綠色設(shè)計的重要技術(shù)支撐和保障，企業(yè)建立并不斷更新、完善綠色設(shè)計數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的主要內(nèi)容包括：1）與企業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)過程相關(guān)的綠色制造政策、法規(guī)、標準；2）綠色設(shè)計及評價理論、知識、方法；3）產(chǎn)品材料及能源的環(huán)境特性；4）工藝過程能耗、排放數(shù)據(jù)；5）工藝設(shè)備能效、安全信息，產(chǎn)品綠色供應鏈信息及企業(yè)綠色設(shè)計經(jīng)驗數(shù)據(jù)。

4 展望

衛(wèi)生陶瓷作為重要的終端消費品之一，影響著人類家居生活品質(zhì)。通過采用綠色設(shè)計的理念，尤其是在全生命周期理論的指導下，產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計人員可以更加系統(tǒng)的考慮產(chǎn)品整個生命周期中對環(huán)境產(chǎn)生的不利因素，從而最大限度的減少對環(huán)境的污染，實現(xiàn)衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)的綠色化發(fā)展。此外，通過踐行綠色設(shè)計理念，還將會為企業(yè)或社會帶來許多潛在的利益，如：1）提高員工的工作動力和產(chǎn)品知識，促進產(chǎn)品革新和創(chuàng)新，增強競爭力；2）改善產(chǎn)品功能，滿足或超越消費者的期望，提升品牌形象；3）通過減少對環(huán)境的負面影響，改善與執(zhí)法者的關(guān)系；4）改進內(nèi)外信息交流，密切與供應鏈的關(guān)系，保障產(chǎn)品質(zhì)量，降低風險；提高投資方的信任度等。

綠色設(shè)計雖然好處很多，但是作為一個產(chǎn)品來說，不能僅僅考慮產(chǎn)品的綠色性，應綜合考慮經(jīng)濟性、功能性和企業(yè)的實際情況。此外，本文僅僅給出了衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的綠色設(shè)計方法，并未涉及綠色產(chǎn)品的綠色評價。綠色設(shè)計的產(chǎn)品是否真綠色，還應從資源能源消耗、環(huán)境污染、生物特性、健康安全和產(chǎn)品品質(zhì)等多方面進行評價。

此外，基于全生命周期的設(shè)計理論僅為產(chǎn)品綠色設(shè)計的方法之一，其他設(shè)計方法如模塊化設(shè)計理論和再制造設(shè)計理論等，均可作為產(chǎn)品綠色設(shè)計的依據(jù)，這些方法理論可單獨或多種組合使用。