绿色产品概念设计过程与方法研究

论文摘要

随着经济的高速增长,人类不得不开始面对越来越严重的资源短缺和环境污染问题。在过去的几十年中,人类在环境保护方面作了大量的工作,并取得了一定的效果,如污染治理、清洁生产等。但这些方法仍然属于末端治理方法,不可能从根本上解决环境问题,因为当任何一种产品离开设计环境时,其大多属性已经同定下来,而且在其生命周期的每时每刻都会对周围环境产生影响。人们逐渐认识到只有实行绿色设计才能从根本上解决制造业中的环境问题。概念设计是产品设计中的关键阶段,概念设计阶段一旦发生缺陷或错误,详细设计阶段将很难甚至根本无法纠正。因此,绿色产品概念设计对产品的绿色性能有着决定性和方向性的影响。本文在综合国内外现有的一些设计方法的基础上,建立了绿色概念产品信息模型,给出了绿色产品需求分析的方法,提出了绿色产品概念设计方案的生成流程,并对绿色产品概念设计方案的评价过程和方法进行了探讨。 绿色概念产品信息模型不仅应包括传统概念设计产品信息模型所包含的基本功能和结构信息,还应包括面向产品全生命周期的环境性能描述。本文在绿色产品生命周期信息需求分析的基础上对绿色概念产品设计对象进行了定义和表达,基于设计对象定义了绿色概念产品复合信息模型结构。 绿色设计的实现有赖于对产品生命周期各环节需求的深入认识和了解,全面获取产品生命周期相关方面的需求是实施绿色设计的基本条件和前提。本文给出了绿色产品需求分析的特点和基本步骤,并对绿色产品需求特征进行了定义,给出了绿色产品需求信息的获取途径和方法,并通过常规需求获取和整理、常规需求解释、环境需求获取三个步骤来获取详细和完善的产品环境需求。 绿色产品概念设计方案的生成过程是一个从需求到结构的映射过程,在这一过程中不仅要考虑产品的基本功能还要考虑产品的环境性能。本文通过绿色产品功能建模生成了绿色产品的基本功能结构,采用QFDE方法确定了产品结构要素的环境需求,根据CBR的基本原理获取了环境性能优良的产品结构要素,基于功能准则和环境准则生成了绿色概念产品的组合结构。 绿色设计评价是绿色设计的重要环节之一,对指导设计过程的进行和对设计方案的完善具有重要作用。本文给出了绿色产品评价的基本指标体系,介绍了绿色评价指标权重的计算方法和评价指标值的获取方法,采用模糊综合评价方法进行了绿色产品概念设计方案绿色度计算,并对绿色评价的结果进行了分析。 论文最后以家用冰箱的箱体设计过程为例,分析了绿色产品概念设计的基本流程,对本论文中采用的一些设计方法作了进一步的解释和描述。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 绿色设计概述
• 1.2.1 绿色设计产生背景
• 1.2.2 绿色产品和绿色设计
• 1.2.3 绿色设计国内外研究现状
• 1.3 绿色产品概念设计
• 1.3.1 概念设计
• 1.3.2 绿色产品概念设计的意义
• 1.4 论文的主要研究内容与组织
• 1.4.1 论文的选题
• 1.4.2 论文的主要内容
• 1.4.3 论文的组织
• 第二章 绿色概念产品信息模型
• 2.1 概述
• 2.2 绿色产品生命周期信息需求分析
• 2.2.1 产品生命周期
• 2.2.2 绿色概念产品信息模型信息需求分析
• 2.3 绿色概念产品设计对象的定义及其生命周期性能描述
• 2.3.1 绿色概念产品设计对象的定义
• 2.3.2 设计对象生命周期属性描述
• 2.3.3 设计对象生命周期性能的标定
• 2.4 绿色概念产品复合模型
• 2.4.1 产品复合结构的基本定义
• 2.4.2 绿色概念产品复合模型的表达
• 本章小结
• 第三章 绿色产品需求分析
• 3.1 绿色产品生命周期需求分析的内涵
• 3.1.1 需求分析在现代设计中的地位
• 3.1.2 绿色产品生命周期需求分析的内涵
• 3.2 绿色产品需求分析的特点和基本步骤
• 3.2.1 绿色产品需求分析的特点
• 3.2.2 绿色产品概念设计需求特征的定义
• 3.2.3 绿色产品需求分析的基本步骤
• 3.3 产品生命周期需求信息的获取
• 3.3.1 产品生命周期需求信息的获取途径
• 3.3.2 绿色产品用户需求调查
• 3.4 产品环境需求的提取
• 3.4.1 产品环境需求提取的过程模型
• 3.4.2 常规需求（VOC）的重要度判断
• 3.4.3 常规需求环境性能解释和环境需求的提取
• 3.5 需求信息的规范化描述
• 本章小结
• 第四章 绿色产品概念设计方案生成
• 4.1 绿色产品概念设计方案生成基本思路
• 4.1.1 绿色产品概念设计创新思路
• 4.1.2 绿色产品概念设计的基本框架和流程
• 4.2 绿色产品功能建模
• 4.2.1 主要功能结构建模
• 4.2.2 功能分解
• 4.2.3 功能分析
• 4.3 基于QFDE的产品结构要素环境需求确定
• 4.3.1 QFD的基本理论
• 4.3.2 面向环境的QFD方法—QFDE
• 4.3.3 基于QFDE的产品结构要素环境需求确定
• 4.4 基于实例推理的产品绿色结构要素的获取
• 4.4.1 实例推理在绿色产品概念设计中的意义
• 4.4.2 基于实例推理的产品绿色结构要素生成过程
• 4.4.3 面向绿色产品概念设计的实例表达
• 4.4.4 绿色产品概念设计实例的检索
• 4.5 面产品生命周期性能优化的绿色产品结构要素组合
• 4.5.1 绿色产品结构要素组合准则
• 4.5.2 基于动态模糊聚类的绿色产品结构要素组合方法
• 4.5.3 绿色产品组合结构性能优化
• 本章小结
• 第五章 绿色产品概念设计方案评价
• 5.1 绿色产品概念设计方案评价概述
• 5.2 绿色产品评价指标体系的构建原则
• 5.3 绿色产品设计方案评价指标体系的构成
• 5.3.1 环境属性指标
• 5.3.2 资源属性指标
• 5.3.3 能源属性指标
• 5.3.4 经济性指标
• 5.4 绿色产品概念设计方案模糊评价
• 5.4.1 评价指标权重的确定
• 5.4.2 评价指标值的获取
• 5.4.3 绿色产品概念设计方案的模糊综合评价
• 5.5 绿色产品概念设计方案评价结果分析
• 本章小结
• 第六章 应用实例研究
• 6.1 冰箱箱体环境需求提取
• 6.2 冰箱箱体功能分析
• 6.3 冰箱箱体结构要素环境需求确定
• 6.4 冰箱箱体绿色结构要素获取
• 6.5 冰箱箱体绿色结构要素组合
• 6.6 冰箱箱体概念设计方案绿色评价
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间参与的科研项目
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 论文研究得到以下项目资助