關(guān)鍵詞:環(huán)境管理體系設(shè)計和開發(fā),生態(tài)設(shè)計,材料循環(huán),材料效率,循環(huán)經(jīng)濟
1 國際標準制定的背景和意義
在實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的問題上,全球面臨的主要挑戰(zhàn)之一是如何有效利用資源以及在不降低資源價值與可用性的前提下,對這些資源進行重復(fù)利用。在國際層面,聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署國際資源委員會警告稱,按照目前的生產(chǎn)和消費速度,到2050年,全球?qū)⑾?400億噸自然資源,是2005年消耗量的兩倍。這種不考慮材料循環(huán)的自然資源利用方式,已經(jīng)導(dǎo)致資源供應(yīng)不穩(wěn)定和嚴重的不良環(huán)境影響。
2015年,聯(lián)合國通過了17 項可持續(xù)發(fā)展目標,并為每一項目標設(shè)定了應(yīng)在15年內(nèi)完成的階段性目標。可持續(xù)發(fā)展目標9(“建設(shè)有彈性的基礎(chǔ)設(shè)施,促進包容和可持續(xù)的工業(yè)化以及推進創(chuàng)新”)、可持續(xù)發(fā)展目標12(“確保可持續(xù)的消費和生產(chǎn)模式”)和可持續(xù)發(fā)展目標13(“采取緊急行動應(yīng)對氣候變化及其影響”)均與自然資源管理直接相關(guān)。歐盟率先強調(diào)從線性經(jīng)濟向循環(huán)經(jīng)濟過渡,以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。循環(huán)經(jīng)濟的概念涵蓋了廣泛的主題,從產(chǎn)品完整的生命周期到商業(yè)模式。歐洲已經(jīng)制定了材料效率評估方法標準(EN 4555X系列標準),以支持未來對能源相關(guān)產(chǎn)品耐久性、可修復(fù)性和可循環(huán)性等方面的生態(tài)設(shè)計要求。
產(chǎn)品主要由原材料構(gòu)成,因而產(chǎn)品的材料循環(huán)對資源的可持續(xù)使用至關(guān)重要,也由此可知,產(chǎn)品及其組成零件的材料循環(huán)戰(zhàn)略/策劃的制定應(yīng)先于產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)。因此,實施一種促進產(chǎn)品及其組成零件的材料循環(huán)的設(shè)計,通過設(shè)計不同生命周期之間的循環(huán)閉環(huán),加強回收利用和重復(fù)使用,提高原材料和產(chǎn)品的使用效率,限制(或消除)廢棄物,正是支持循環(huán)經(jīng)濟理念的重要方法之一。
“材料循環(huán)”可理解為在設(shè)計和開發(fā)中引入的一種方法,即不斷將產(chǎn)品、零件或原材料再加工成相同或類似的產(chǎn)品,以提高材料效率和(最終實現(xiàn))組織的環(huán)境目標。為使組織受益并確保組織實現(xiàn)其材料效率目標,改進材料循環(huán)應(yīng)作為組織經(jīng)營活動的一部分來進行,材料循環(huán)對組織的所有職能均具備潛在的影響。
正是基于上述考慮,國際標準化組織環(huán)境管理標準化技術(shù)委員會環(huán)境管理體系分委會(I SO/ TC 2 0 7/ SC 1)于2 0 2 0年12月正式發(fā)布了ISO 14 0 0 9:2020《Environmenta l managementsystems—Guidelines for incor porating materialcirculation in design and development》國際標準。該項國際標準為材料循環(huán)戰(zhàn)略提供指南,以提高材料效率,通過改進設(shè)計,增加組織維修、升級、重復(fù)使用、再制造和回收利用的機會,使用最低限度的材料,延長產(chǎn)品的使用壽命。已建立并實施了環(huán)境管理體系的組織,材料循環(huán)是其管理體系實施中的一個重要過程。通過運用ISO 14009:2020,可在環(huán)境管理體系實施過程中更好地提高產(chǎn)品的材料效率和實現(xiàn)其他的環(huán)境目標。
2 關(guān)鍵術(shù)語和定義
ISO 14009:2020國際標準共界定了60條術(shù)語和定義,包括:8條“與組織和領(lǐng)導(dǎo)作用有關(guān)的術(shù)語”、34條“與策劃有關(guān)的術(shù)語”、6條“與支持和運行有關(guān)的術(shù)語”和12條“與績效評價和改進有關(guān)的術(shù)語”。
其中,“循環(huán)經(jīng)濟circular economy”是指通過設(shè)計實現(xiàn)經(jīng)濟的恢復(fù)和再生,旨在保持產(chǎn)品、組件和材料在任何時候都具備最高的效用和價值,區(qū)分技術(shù)周期和生物周期?!安牧涎h(huán)material circulation”是指產(chǎn)品或其組成零件被再加工并回收用于相同或其他目的一種閉環(huán)方法。再加工涉及產(chǎn)品或其組成零件功能的恢復(fù)或修改,可能包括修理、返工、更換磨損件,和/或升級軟件、固件和/或硬件以及材料回收。再加工包括產(chǎn)品生命周期的所有階段,例如:從維修、重復(fù)使用和再制造,到回收利用,但不包括處置?!安牧闲蕀aterial efficiency”是指通過優(yōu)化材料循環(huán)戰(zhàn)略,最大限度地延長產(chǎn)品的使用壽命,減少(自然)資源的使用。
3 核心技術(shù)內(nèi)容
ISO 14009:2020國際標準共包括10章和4個資料性附錄。除了第1章范圍、第2章規(guī)范性引用文件、第3章術(shù)語和定義之外,第4章至第10章提供了在環(huán)境管理體系的設(shè)計和開發(fā)中引入材料循環(huán)的指南,并使用了與ISO 14001相同的結(jié)構(gòu)。其中,第4、5和7章涵蓋與環(huán)境管理體系有關(guān)的因素,第6章考慮了產(chǎn)品材料循環(huán)策略的制定,第8章提供了創(chuàng)建材料循環(huán)解決方案、材料循環(huán)設(shè)計考慮因素和確保運營策劃與控制。附錄A展示了循環(huán)經(jīng)濟與材料循環(huán)的關(guān)系;附錄B提供了關(guān)于相關(guān)方的解釋和范例;附錄C闡釋了材料循環(huán)中的材料流及其與材料效率的聯(lián)系;附錄D提供了重新設(shè)計現(xiàn)有產(chǎn)品案例研究。
鑒于ISO 14009:2020國際標準“第4章 理解組織及其所處環(huán)境”“第5章 領(lǐng)導(dǎo)作用”和“第7章 支持”等章節(jié)的內(nèi)容多是在ISO 14001:2016《環(huán)境管理體系 要求及使用指南》國際標準基礎(chǔ)上,就如何實施在設(shè)計和開發(fā)中引入材料循環(huán)進行了部分細化,并無太多新增的特別要求,故本文重點闡釋“第6章 策劃”和“第8章 運行”環(huán)節(jié),在環(huán)境管理體系的設(shè)計和開發(fā)中引入材料循環(huán)時的具體實施指南要點。
3.1“策劃”指南要點
3.1.1 應(yīng)對風險和機遇的措施
組織宜確定與其環(huán)境因素有關(guān)的風險和機遇、合規(guī)義務(wù)和其他內(nèi)外部問題。風險和機遇示例見表1。
3.1.2 從材料效率的視角審視環(huán)境因素
ISO 14009:2020國際標準側(cè)重于將原材料的使用和材料效率的提高作為組織更廣泛的環(huán)境目標的一部分。為此需重點考慮以下幾點。
(1)了解產(chǎn)品的生命周期及其與材料生命周期的關(guān)系;
(2)明確與組織可控制或影響的產(chǎn)品生命周期相關(guān)的材料循環(huán)是否可實施;
(3)在各生命周期階段,明確投入(能源和其他自然資源,例如:原材料、水和其他不可再生資源的消耗)和產(chǎn)出(例如:不可回收的實體廢棄物、排放物)對環(huán)境的影響(例如:材料資源枯竭、與廢棄物產(chǎn)生有關(guān)的污染,特別是對土壤的污染);
(4)明確哪一項(或多項)材料循環(huán)策略可能影響提高材料效率的機會。
為確定哪一項材料循環(huán)策略會對提高材料效率產(chǎn)生(積極或消極的)影響,組織應(yīng)主要基于材料循環(huán)的標準制定方法,并考慮減少原材料使用和消除實體廢棄物的多種途徑。
需要注意的是,ISO 14009:2020國際標準不涉及提高能源效率。但材料和能源效率之間的權(quán)衡很重要,可視為整體環(huán)境戰(zhàn)略的一部分。
在考慮法律要求、組織的環(huán)境方針和相關(guān)方(例如:回收公司或再生材料市場)要求的同時,可基于與舊產(chǎn)品型號、市場上類似的產(chǎn)品、原型或假設(shè)參考的比較評估提高材料效率。這種比較從評估產(chǎn)品及其組成零件的可循環(huán)性(材料循環(huán)潛力)入手。評估結(jié)果宜保持一致并且可復(fù)制。
產(chǎn)品及其組成零件的可循環(huán)性對環(huán)境的影響可能出現(xiàn)在產(chǎn)品生命周期的某些或全部階段。在評估產(chǎn)品或其組成零件的材料循環(huán)潛力時,宜考慮以下因素。
(1)原材料提取:間接影響;原則上,原材料提取在開發(fā)產(chǎn)品的組織范圍之外,但組織有可能通過選擇環(huán)保材料施加影響。
(2)材料加工:在這一階段,材料循環(huán)可分為以下3個方面。
1)材料選擇,即選擇材料以優(yōu)化零件的使用壽命及其回收利用的潛力;
2)限制使用材料的數(shù)量;
3)再生物質(zhì)含量,即在(新)產(chǎn)品中使用再生材料。
(3)生產(chǎn):高效制造(制造過程中避免報廢和瑕疵品);
(4)分配:高效物流(本地采購,避免產(chǎn)品損壞等);
(5)使用階段:應(yīng)考慮延長產(chǎn)品使用壽命的策略(例如:維修、重復(fù)使用、升級);
(6)報廢:產(chǎn)品及其組成零件的重復(fù)利用和材料回收利用。
就提高材料效率的機會而言,組織宜考慮所有相關(guān)的材料循環(huán)策略,確保在制定材料效率目標(作為整體環(huán)境目標的一部分)時考慮重要的策略。
值得注意的是,基于產(chǎn)品特征的差異,不同產(chǎn)品的材料循環(huán)策略可能有所不同。組織宜意識到任何材料循環(huán)策略都不是獨立的,都要考慮權(quán)衡。
3.1.3 材料效率目標是環(huán)境目標的一部分
材料循環(huán)是實現(xiàn)組織材料效率目標的一種手段。材料效率和材料循環(huán)設(shè)計需要對產(chǎn)品或嵌入產(chǎn)品的系統(tǒng)的整個生命周期進行全面評估。在制定材料效率目標時,宜注重權(quán)衡,例如:為重復(fù)使用或翻新產(chǎn)品而進行的收集或清潔過程(額外物流)。
ISO 14009:2020為實現(xiàn)可循環(huán)設(shè)計的產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)提供了一種方法,從明確可循環(huán)性的狀況入手、制定材料循環(huán)策略到產(chǎn)品及其組成零件的材料循環(huán)設(shè)計的實施,如圖1所示。
明確可循環(huán)性的狀況。組織宜識別其產(chǎn)品及其組成零件的可循環(huán)性的狀況??裳h(huán)性的狀況使產(chǎn)品及其組成零件中的材料在一個閉環(huán)中進行循環(huán)成為可能。明確產(chǎn)品及其組成零件的可循環(huán)性可考慮以下方面。
(1)使用不同材料的數(shù)量和類型:材料類型的多樣性可能會降低產(chǎn)品及其組成零件的回收潛力;
(2)再生物質(zhì)含量:生產(chǎn)過程中使用再生材料的可能性越高,產(chǎn)品及其組成零件的可循環(huán)性就越高;
(3)方便拆裝,例如:便于維修、升級、翻新、再制造或零件的重復(fù)使用;
(4)便于拆卸回收。
制定材料循環(huán)策略?;陲L險和機遇以及可循環(huán)性的狀況,組織宜制定適合其產(chǎn)品及其組成零件在整個生命周期的材料循環(huán)戰(zhàn)略。組織的材料循環(huán)戰(zhàn)略可體現(xiàn)以下幾方面內(nèi)容。
(1)優(yōu)化材料類型的選擇和數(shù)量,最大限度使用再生材料,減少使用原始材料;選擇能夠提高重復(fù)使用或再循環(huán)潛力的材料;
(2)高效制造,將瑕疵品或廢品率降到最低;
(3)高效物流:最大限度減少包裝和運輸所需的資源,提高運輸安全性,最大限度減少損害;
(4)通過方便維修、升級、重復(fù)使用或翻新延長使用壽命;
(5)報廢時,方便零件的重復(fù)使用和再制造以及材料回收。
在制定產(chǎn)品及其組成零件的材料循環(huán)戰(zhàn)略時,
組織宜考慮以下方面。
(1)產(chǎn)品及其組成零件的使用壽命和更換型號的時間間隔;
(2)產(chǎn)品及其組成零件在整個生命周期中的材料循環(huán)和相關(guān)區(qū)域的材料循環(huán)基礎(chǔ)設(shè)施;
(3)不同材料循環(huán)策略之間的權(quán)衡;
(4)從生命周期的視角權(quán)衡材料循環(huán)策略和環(huán)境影響(例如:生產(chǎn)過程或產(chǎn)品使用期間的能源消耗);
(5) 組織對產(chǎn)品及其組成零件的材料循環(huán)的影響;
(6)涉及材料循環(huán)的產(chǎn)品新業(yè)務(wù)模式(例如:產(chǎn)品租賃);
(7)技術(shù)發(fā)展的速度;
(8)法律要求。
材料循環(huán)設(shè)計。一旦確定了適合組織業(yè)務(wù)和產(chǎn)品的材料循環(huán)策略,針對每一項材料循環(huán)策略,組織宜策劃若干適合其業(yè)務(wù)的材料循環(huán)設(shè)計策略。材料循環(huán)設(shè)計策略的示例包括以下幾項。
(1)優(yōu)化材料種類的選擇和數(shù)量:
1)選擇便于回收的材料,對環(huán)境影響最低的材料,以及在報廢處理時便于分離的材料;
2)減少產(chǎn)品中不同類型材料的數(shù)量,避免/消除不利于回收的材料;
3)用數(shù)字化服務(wù)替代實體零件或功能;
4)避免包含可能降低材料再循環(huán)能力的有害物質(zhì);
5)再生物質(zhì)含量最大化。
(2)高效制造
1)增加整個裝配線的控制節(jié)點,避免錯誤;
2)為操作員提供視頻指導(dǎo),避免在制造過程中發(fā)生錯誤,降低廢品率;
3)選擇方便組裝/制造的設(shè)計。
(3)高效物流
1)引入運輸方法/激勵措施,減少產(chǎn)品在交付過程中的損壞;
2)減少運輸過程中的一次性包裝數(shù)量;
3)支持本地生產(chǎn)和交付給用戶。
(4)延長使用壽命
1)定期進行維護和保養(yǎng),延長產(chǎn)品的使用壽命;
2)將產(chǎn)品及其組成零件設(shè)計為支持升級、重復(fù)使用或翻新。
(5)報廢處理
1)策劃回收報廢產(chǎn)品中可重復(fù)使用的零件;
2)策劃貴重、關(guān)鍵和危險材料的回收;
3)策劃材料的回收利用;
4)將產(chǎn)品及其組成零件設(shè)計為支持再制造;
5)將零件設(shè)計為支持在新/舊產(chǎn)品中重復(fù)使用。
方案措施的策劃。采取上述措施后,組織宜制定行動計劃實現(xiàn)材料效率目標,包括但不限于:材料效率目標要做什么;需要哪些資源;由誰負責;策劃何時完成;如何評價結(jié)果,包括監(jiān)測進度和實現(xiàn)上述材料效率目標的可測量參數(shù)。
3.2 “運行”指南要點
3.2.1 創(chuàng)建材料循環(huán)解決辦法
在產(chǎn)品及其組成零件的設(shè)計和開發(fā)過程中,組織宜根據(jù)材料效率目標制定材料循環(huán)戰(zhàn)略和具體的指標,以改進材料循環(huán)。因此,宜通過制定設(shè)計策略來實現(xiàn)這種材料循環(huán)戰(zhàn)略。
宜在整個生命周期內(nèi)評價設(shè)計策略,權(quán)衡不同生命周期階段對環(huán)境的影響,以及額外的流程步驟,例如:額外的物流和清潔。生命周期評估可用于量化和區(qū)分不同策略與潛在的權(quán)衡。
材料循環(huán)戰(zhàn)略的示例和各生命周期階段的材料循環(huán)策略設(shè)計見表2。
3.2.2 材料循環(huán)的設(shè)計考慮因素
選擇便于回收的材料。在考慮材料的再循環(huán)能力時,宜將材料的回收利用技術(shù)和市場趨勢納入考量。若干技術(shù)可用于材料回收利用,例如:機械回收、原料回收或生物回收。產(chǎn)品或其零件中使用的材料在回收利用時應(yīng)方便分離。除了材料本身的可循環(huán)性之外,還宜考慮這些材料之間的相互關(guān)系和兼容性。由于最佳回收方法依賴于大量普遍情況,因此宜根據(jù)廢棄物的類型和成分構(gòu)成,使用考慮環(huán)境友好性和可持續(xù)性的生命周期分析決定回收利用方法的優(yōu)先級。為了便于材料分離回收,宜盡量減少產(chǎn)品或零件中不同類型材料的數(shù)量。
選擇有利于延長產(chǎn)品使用壽命的材料。宜考慮選擇高性能材料。材料應(yīng)滿足堅固性要求,在產(chǎn)品使用(包括重復(fù)使用)和拆裝過程中不被損壞,支持維護、修理、翻新或再制造。用于制造產(chǎn)品和零件的材料應(yīng)具備穩(wěn)定性,不應(yīng)起化學(xué)反應(yīng);在清洗操作中,材料宜能夠抵抗諸如使用水汽或溶劑、溫度、強力清洗劑、攪拌、刮擦和清洗過程的持續(xù)時間等因素造成的損壞。
使用高性能材料延長產(chǎn)品的使用壽命與材料的可循環(huán)性之間通常需要權(quán)衡,宜盡可能選擇環(huán)保性能最佳的材料。組織還宜權(quán)衡以下商業(yè)和技術(shù)因素。
(1)客戶是否偏好使用壽命更長的產(chǎn)品,是否愿意為此支付更高的價格?
(2)高性能材料在自然界中是否瀕臨枯竭或者稀缺?
(3)使用高性能材料是否意味著在制造或產(chǎn)品使用過程中增加能源消耗?
高性能材料是指在強度、功能、抗變形、輕量、耐腐蝕、耐高溫、加工率、環(huán)保和多功能等不同領(lǐng)域有助于滿足特定工程性能需要的材料。
減少/避免/消除有害或?qū)厥绽糜胸撁嬗绊懙牟牧?。宜避免或逐步淘汰在原始材料和再生材料中出現(xiàn)可能不利于回收利用或在回收利用過程中不易去除或提取的有害物質(zhì)或其他物質(zhì)。特別是“稀釋”造成的污染會降低再生材料的價值,避免污染清潔材料??煽紤]通過報廢處理特定產(chǎn)品及其組成零件中不利于回收利用的材料(例如:自動或手動拆卸/拆解)。
宜在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)限制有害物質(zhì)的使用。尤其宜避免使用已知具有致癌性、誘變性或生殖毒性、揮發(fā)(非常)慢的、生物蓄積性(非常高的)的物質(zhì)。
對于塑料零件,宜考慮以下因素減少對回收利用的不利影響。
(1)提倡使用由單一聚合物或兼容聚合物的混合材質(zhì)組成的零件;
(2)避免使用可能影響這些塑料再循環(huán)能力的填料(例如:玻璃纖維、植物纖維);
(3)防止使用可能干擾檢測和/或與塑料不兼容的涂層或其他附帶材料,例如:標簽;
(4)避免使用光學(xué)檢測系統(tǒng)無法檢測和分離的黑色或顏色過暗的塑料。
可追溯性在回收作業(yè)中非常重要,特別是針對含有關(guān)鍵或危險物質(zhì)、因與有害物質(zhì)接觸而產(chǎn)生的材料。
減少包括關(guān)鍵原材料在內(nèi)的材料使用量。宜減少產(chǎn)品或零件中使用的初級原材料的數(shù)量。宜在設(shè)計和開發(fā)過程中考慮材料的最佳使用,例如:減少產(chǎn)品的體積和質(zhì)量。
如果一項技術(shù)使用對環(huán)境有重大影響的材料,則宜尋求替代技術(shù)??煽紤]縮小或減輕產(chǎn)品或零件,以減少其中初級原材料的使用。減少使用初級原材料的做法可應(yīng)用于使用更少資源和再生材料的策略。
宜考慮產(chǎn)品或零件中使用的關(guān)鍵原材料的狀況。關(guān)鍵原材料通常存在供應(yīng)不穩(wěn)定和價格波動的風險,因此需要明確知曉其在產(chǎn)品及其組成零件中的應(yīng)用。宜找到這些原材料的替代品,并制定措施減少其消耗。此外,還宜權(quán)衡產(chǎn)品耐久性與所需的性能和安全性。
宜考慮用數(shù)字化服務(wù)(非物質(zhì)化)替代實體零件或功能。
(1)優(yōu)化:通過減少產(chǎn)品的質(zhì)量或材料類型將材料效率最大化(例如:用云存儲替代硬盤);
(2)數(shù)字化:以電子或虛擬方式銷售產(chǎn)品(例如:用數(shù)字媒體替代錄像帶、CD或DVD)。與一次性下載相比,流媒體視頻或音樂需要大量的能量。因此,在利用數(shù)字化完成材料循環(huán)策略之前,有必要進行權(quán)衡評估。
(3)服務(wù)化:將產(chǎn)品功能以服務(wù)或產(chǎn)品服務(wù)體系(PSS)的形式出售,而非出售所有權(quán)(例如:租賃家用電器和家具)。
宜考慮權(quán)衡整個系統(tǒng)對環(huán)境的影響,例如:數(shù)字化或非物質(zhì)化可能導(dǎo)致環(huán)境影響從初始產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到整個系統(tǒng)內(nèi)的其他地方(例如:數(shù)據(jù)中心的能耗增加)。
最大化再生物質(zhì)含量。制造產(chǎn)品或零件時應(yīng)考慮使用再生材料。產(chǎn)品或零件中融入的再生材料越多,消耗的初級原材料就越少。
若使用再生材料,宜檢查目標市場規(guī)定的有害化學(xué)物質(zhì)。國際或國內(nèi)層面會限制或禁止使用某些特定的材料或物質(zhì)。因此,評價過程不能僅針對當前受到限制的化學(xué)品含量,而是宜考慮所有化學(xué)物質(zhì),以應(yīng)對任何可能出現(xiàn)的限制情況。
回收利用宜作為實施所有其他材料循環(huán)策略之后的最終手段。例如:若不符合質(zhì)量和性能要求,提高再生物質(zhì)含量就可能是低效的做法,因此宜全面考量。宜特別注意再生材料中各種物質(zhì)的可追溯性,以便在下一次回收循環(huán)中管理這些材料的質(zhì)量。
通過適當?shù)木S護和保養(yǎng)延長產(chǎn)品的使用壽命。維護可包括在預(yù)定的時間間隔內(nèi)監(jiān)測產(chǎn)品的狀況和更換磨損的零件兩種措施。
耐用和高質(zhì)量的零件可延長維護的間隔。高效維護可快速找到關(guān)鍵檢查點。為便于更換磨損零件,產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)方便拆裝。
為了維護產(chǎn)品或零件的功能,宜檢查安全性、總維護時間和零件更換次數(shù)。
需要向用戶提供維護信息,防止縮短產(chǎn)品的使用壽命,包括需要維護的零件或位置、維護間隔、工具和方法,以及其他與維護(和操作)相關(guān)的問題。
提高產(chǎn)品或零件的可修理能力。為了提高產(chǎn)品的可修復(fù)性,組織宜明確在產(chǎn)品生命周期內(nèi)可能需要更換的易損件,并提供備用件。由于使用不當(例如:微波爐的玻璃板)或在產(chǎn)品報廢之前受到磨損,零件容易損壞。
在設(shè)計過程中宜考慮拆裝方便,以提高可修復(fù)性。
想要通過維修產(chǎn)品加強材料循環(huán),也可以使用可重復(fù)使用或再制造的零件,但要確保新舊型號之間的零件兼容性。此外,使用標準件有助于提高這類產(chǎn)品的可修復(fù)性。
模塊化設(shè)計方便拆裝,可提高產(chǎn)品的可維修能力。模塊化設(shè)計是一種用帶有標準接口的獨立零件打造物品的設(shè)計方法,允許設(shè)計升級和修復(fù),零件可以重復(fù)使用和再制造。
向用戶提供有關(guān)保養(yǎng)和修理的信息有助于提高產(chǎn)品或零件的可修復(fù)性,包括明確故障原因的流程(包括服務(wù)平臺聯(lián)系人)、維修中心聯(lián)系人、備用件購買和維修手冊。
提高產(chǎn)品或零件的可升級能力。升級可應(yīng)用于產(chǎn)品的硬件和軟件。硬件升級是指增加一個新零件,或?qū)a(chǎn)品的一個或多個零件替換為性能或功能經(jīng)優(yōu)化的其他零件。拆裝方便是易于升級的關(guān)鍵,因此應(yīng)納入考量。對于軟件升級來說,是否便于拆裝關(guān)系不大。
模塊化設(shè)計也可提高產(chǎn)品的可升級能力。升級信息有助于延長產(chǎn)品的使用壽命,包括可升級的功能或零件、升級指南、升級零件的可用性等。
將產(chǎn)品及其組成零件設(shè)計為支持重復(fù)使用。產(chǎn)品若想重復(fù)使用,必須具備較長的使用壽命或方便維護和/或修理,且必須能夠刪除其中的全部個人數(shù)據(jù)。
想要(便捷地)重復(fù)使用零件,零件本身宜具備相對較長的預(yù)期使用壽命,足以支撐多個產(chǎn)品的使用壽命期限。此外,其堅固度宜能夠保證在多次拆裝后仍不受損壞。在確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和零件裝配方法時宜考慮這一點。此外,方便拆裝的模塊化設(shè)計也可提高產(chǎn)品及其組成零件的可重復(fù)利用能力。
若想零件被廣泛地重復(fù)使用,不同產(chǎn)品型號之間的零件必須做到兼容。在這種情況下,某個型號的零件就可用于修理其他型號,使用標準件效果更好。在某些情況下,提高零件的重復(fù)使用率需要軟件的兼容性。
將產(chǎn)品及其組成零件設(shè)計為支持翻新或再制造。產(chǎn)品再制造需要不同的流程,例如:拆解、檢驗、再加工、更換零件、組裝(成新產(chǎn)品)和產(chǎn)品測試。
恰當?shù)漠a(chǎn)品設(shè)計選擇通常有助于翻新和再制造。
部件和整體裝配的復(fù)雜性會影響拆解和更換的便利性,宜優(yōu)先考慮方便拆裝的模塊化設(shè)計。
此外,避免將強度明顯不同的材料組合在一起,避免限制機械裝配(例如:粘合或二次成型),拆裝和清洗方便有助于提高翻新和再制造的效率。定位接入點或緊固件的困難程度對產(chǎn)品的再制造能力有積極或消極的影響。
產(chǎn)品中使用的零件和材料的使用壽命、磨損度和容量會極大地影響其可翻新和再制造能力。
選擇“標準組件/零件”更容易在產(chǎn)品翻新或再制造時找到替換零件。提供有關(guān)設(shè)計、拆裝和備用件的信息也可以增加翻新和再制造的機會和效率。
同時,需要權(quán)衡額外的流程步驟,例如:額外的物流和清潔??梢酝ㄟ^生命周期評估進行判斷。
從報廢產(chǎn)品中獲取可重復(fù)使用的零件。對于修理或再制造,宜考慮從報廢產(chǎn)品中獲取可重復(fù)使用的零件。報廢產(chǎn)品中預(yù)期壽命相對較長的零件可用于維修或再制造,即使產(chǎn)品本身并沒有重復(fù)利用或再制造的價值。
必須對獲取的零件進行識別和跟蹤,以確??勺匪菪???勺匪菪砸送卣怪磷罱K產(chǎn)品或源頭零件的批號標識。宜建立可追溯的存儲系統(tǒng),以獲取可重復(fù)使用的零件并妥善使用。為便于材料循環(huán)管理,宜特別注意從報廢產(chǎn)品中獲取的各種零件的可追溯性。
回收特定物質(zhì)或材料的策劃。如需要在產(chǎn)品中使用某些物質(zhì)或材料,例如:關(guān)鍵原材料或有害物質(zhì),組織宜確保其方便知悉,并在可能的情況下,明確這些物質(zhì)或材料在產(chǎn)品中的大致位置(便于回收利用)。
由于每種物質(zhì)的回收利用途徑不同,在可能的情況下,設(shè)計產(chǎn)品時宜使用便于同時回收或易于分離的物質(zhì)和材料,以促進回收利用。宜考慮使用容易獲取、拆解和拆卸含有此類物質(zhì)或材料的零件和材料,以提高回收效率。
材料回收利用的策劃。宜明確可回收重復(fù)使用的目標零件或材料,其他零件可以選擇是否進行回收。
組織還宜考慮材料有時需要在不損失其固有價值或特性的情況下被多次回收。因此,宜限制使用的不同材料類型的數(shù)量,以便每種材料都有足夠的數(shù)量用于回收作業(yè)。對于特定材料,可能在某些地區(qū)沒有適用的回收設(shè)施。因此,特別是在本地生產(chǎn)和交付時,組織在選擇產(chǎn)品材料時宜考慮地區(qū)可用的回收基礎(chǔ)設(shè)施。
材料相互“附著”的零件或產(chǎn)品會影響其再循環(huán)能力。例如:如果它們被粘在一起或牢固地焊接在一起,再循環(huán)能力就會受損,甚至不可能被回收,需要在產(chǎn)品報廢時做處置。組織在設(shè)計產(chǎn)品時,宜考慮目標零件的易獲取性和易拆卸性,以便于回收利用。建立一個可追溯產(chǎn)品中所使用的材料的系統(tǒng)有助于回收作業(yè),例如:根據(jù)產(chǎn)品的類別或類型,在不損害其固有品質(zhì)的前提下,決定是否對其進行回收。
4 結(jié)論
(1)ISO 14009:2020國際標準為組織以系統(tǒng)化的方式,利用環(huán)境管理體系(EMS)框架,在其設(shè)計和開發(fā)中建立、記錄、實施、保持和持續(xù)改進材料循環(huán)提供了指南。指南適用于任何組織,不受組織規(guī)模或活動的影響。國際標準為材料循環(huán)的設(shè)計戰(zhàn)略提供指南,以實現(xiàn)組織的材料效率目標,重點強調(diào)產(chǎn)品中的材料種類和數(shù)量、延長產(chǎn)品的使用壽命,以及產(chǎn)品、零件和原材料的回收。
(2)ISO 14009:2020國際標準是ISO 14000系列國際標準之一,它在ISO 14006生態(tài)設(shè)計的基礎(chǔ)上又進行了深化,將材料循環(huán)引入到產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計中,并整體融入到組織的環(huán)境管理體系的運行中,這就使組織環(huán)境管理體系的實施更加精細化、更能取得實效。因此,及時將ISO 140 09轉(zhuǎn)化為我國國家標準,一方面,能夠更好地指導(dǎo)各類組織在開展生態(tài)設(shè)計工作時科學(xué)、規(guī)范地融入材料循環(huán)理念和方法,將材料循環(huán)的工具更好地運用到生態(tài)設(shè)計的實踐中;另一方面,在組織環(huán)境管理體系的框架下,當開展設(shè)計和開發(fā)活動時,綜合考慮材料循環(huán)事項,必將使生態(tài)設(shè)計工作更加科學(xué)、更加有效,最終也將對組織環(huán)境管理體系的實施、保持和持續(xù)改進,對環(huán)境績效的整體提升起到積極的促進作用。