1.2 产品生命周期设计的主要内容和原则
1.2.1 产品生命周期设计的主要内容
1.产品生命周期设计过程模型
产品生命周期设计过程模型，即“Y”模型，如图1-4所示。
“Y”模型的上部有两个过程，新产品生命周期设计平台构建过程和已有产品生命周期设计平台构建过程。[5]
因为产品生命周期设计涉及产品生命周期的每一个阶段，即使设计时考虑得非常全面，也会由于所处时代的技术水平的限制，在有些环节还会产生非环保的现象。例如，某些材料目前尚无理想的替代品，在制造工艺过程中还无法完全不采用切削液等，但是通过产品生命周期设计可以将产品的环境污染现象降到尽可能低的程度。
图1-4 产品生命周期设计过程模型
2.产品生命周期设计的三维模型
产品生命周期设计的三维模型，如图1-5所示。其中的各种设计方法并不是孤立的，而是相互关联、重叠和交叉的。
3.产品生命周期设计方法的多样性
产品生命周期设计方法主要分为两种。
1）专用方法。不同行业的产品有自己的生命周期设计专用方法。例如，工业汽轮机的叶片优化设计、热流道优化设计等，这些设计分属于不同的学科，专业化程度很高。
图1-5 产品生命周期设计的三维模型（带底纹的五项是本书各章的研究内容）
2）通用方法。适用于不同行业的产品。例如，模块化设计、生命周期成本分析和管理、低碳设计和面向制造服务的设计等。不同行业的产品，设计的内容会有不同，但是其中有一些方法在许多行业中是通用的。本书主要研究产品生命周期设计的通用方法。
4.绿色产品
产品生命周期设计的对象和结果是绿色产品。绿色产品，又称为生态产品、环保产品和环境友好产品等，具备节约能源和资源、少无环境污染，使用后能够方便地回收和重新利用等特征。随着社会发展和环境保护意识的不断提高，人们对产品的环保性能越来越重视，环境友好和资源节约将成为衡量产品性能的主要指标之一，并且要求产品在全生命周期内均是环境友好型的和资源节约型的。
产品生命周期设计的目的是为了提高产品在生命周期内的环境友好性和资源节约性，绿色产品不仅要满足用户对产品功能和性能的基本需求以及对产品多样化和个性化的特殊需求，还应该满足用户和社会对于产品有关环境和人类健康的绿色性需求。
绿色产品将成为21世纪世界市场的主导产品。随着全世界环境保护意识的增强，不生产绿色产品的企业将会在市场竞争中被淘汰。
产品的绿色性是相对的，具有以下特点。
1）环境友好性。要求产品在制造和使用过程中排放的“三废”尽可能少，或者对“三废”进行了严格处理，尽可能少污染环境。
2）安全性。要求产品在制造和使用过程中对制造者和使用者不存在安全隐患，要求产品使用方便、操作简单，并且可以防止误操作。
3）节材性。产品体积小，不仅可以节约材料资源，还可以减少产品占用的空间，方便产品搬运。例如，目前汽车的发展就具有小型化趋势，其优点是用材少、价格低、能源消耗少和占用空间少。
4）节能性。对于家电、机床和汽车等耗能产品，要求用较少的能源消耗完成和原先同样的工作，即能够以更高的效率工作；对于电动机、发电机和变压器等能量转换型产品，转换过程的能源消耗要少，即能源转换效率要高。
5）可靠性。产品可靠性高，使用寿命长，维修费用低。
一些绿色产品及其特点见表1-2。其他还有很多，这里不一一列举。
表1-2 一些绿色产品及其特点
5.产品绿色功能和性能设计
产品功能和性能设计始终是产品设计的核心，贯穿产品生命周期设计的所有环节。
产品功能是构成竞争力的第一要素。用户购买某个产品，首先是购买它的功能，即实现其需要的某种行为的能力。
产品性能是指产品具有适合用户要求的物理和化学特性或技术性能，如强度、化学成分、纯度、功率和转速等，因此实际上是指产品的功能和质量两个方面。质量是指产品能实现其功能的程度和在使用期内功能的保持性。质量可以定义为“实现功能的程度和持久性的度量”，在产品生命周期设计中便于参数化和赋值。
产品功能和性能的开发提高依赖于相关多学科的发展和技术突破，同时也受市场需求的推动。
绿色、节能、低碳、环保等已经成为产品功能和性能的组成部分。例如，低油耗汽车、无氟冰箱和节能灯泡等。
智能化、模块化、功能重组和自修复性等也是绿色产品应具有的功能和性能。
借助计算机仿真和分析技术，可以在产品生命周期设计阶段考察、改进产品的功能和性能。产品的功能和性能与材料、结构、工艺、质量和服务等是一种互动和集成的关系。
1.2.2 产品生命周期设计原则
产品生命周期设计原则如下。
（1）产品生命周期优化原则
综合考虑产品整个生命周期过程的影响，降低产品生产和使用过程的环境影响，使其与地球环境的承载力一致。
一些产品在为人类带来好处的同时，也带来了意想不到的灾难。一些产品的“双刃性”及其对策见表1-3。
表1-3 一些产品的“双刃性”及其对策
（2）产业链优化原则
产品生命周期设计要系统地进行产业链的整体优化，多级梯度使用资源和能源，使整个产业生产链的物质投入和能源消耗最低。
（3）不同产品中的相似零部件集成优化原则
对不同产品中的相似零部件进行模块化和标准化，提高制造效率，促进节能减排。尽可能扩大产品模块化范围，模块化范围越大，效果越好。
（4）产品服务原则
产品设计时要考虑通过服务减少产品的物料的使用量和能源消耗。例如，资源共享服务、远程监控服务和节能服务等。
（5）企业与客户协同优化原则
引导用户将注意力从关注产品的特征转向关注功能和服务的特征，即通过提供产品功能服务来替代那些消耗大量物质和能量的生产活动，减少资源的使用量和固态废弃物排放量。例如，当人们不购买汽车产品本身而只购买汽车运送乘客和物品的功能时，汽车制造商将会想方设法地延长汽车的使用寿命，并且提高废旧汽车的回收价值，从而减少资源消耗和固态废弃物排放。
（6）多目标优化原则
产品生命周期设计必须同时考虑成本、环境影响和性能等多目标的优化。
传统产品设计方法是首先将技术与成本进行协调，然后再协调环境保护的目标，这样往往难以取得总体最优的效果。产品生命周期设计是将环境保护与技术和成本一起进行总体协调，以取得最优的效果。
（7）产品价值链协同原则
产品生命周期设计中，需要产品价值链各利益相关者的参与协同，包括政策制订者、生产者、供应商、用户以及废弃物的回收和管理者等。
（8）标准化原则
标准是产品生命周期设计的核心。标准不仅起到规范和制约作用，如产品能效标准、有害材料禁用标准等；还起到引领作用，如产品生命周期评价标准等。2016年9月7日，工业和信息化部、国家标准化管理委员会共同组织制定了《绿色制造标准体系建设指南》，以引导性、协调性、系统性、创新性和国际性为原则，构建绿色制造标准体系，加快绿色产品、绿色工厂、绿色企业、绿色园区和绿色供应链等重点领域标准制修订的进度。
（9）全社会经济、政治和文化的共同影响和限制原则
为了保护人类共同的家园，除了教育之外，更要有严格的法律和标准的制约，否则就会出现投机取巧者占便宜的情况。例如，按照环境友好方式生产产品，其成本往往要高一些；任意排放污染物，其产品成本当然要低。而在市场上，产品便宜的厂家就容易占据竞争优势。为了防止这种“劣币驱逐良币”现象的产生，需要法律强制每个生产者都要减少“三废”，拉平起跑线。
又如，在一些大众媒体的鼓吹下，物质成为人们观念里衡量生活幸福的主要标准，这样的生活观也影响设计师们在设计中不重视资源的节约。
（10）基于新一代信息技术的原则
新一代信息技术，如互联网、物联网、大数据、云计算、移动互联网和Web2.0等，可以全方位帮助建立“两型”社会，即环境友好型社会和资源节约型社会。大的应用是建立透明公平的环境，促进可持续发展；小的应用如无纸化办公、网络交易等。
（11）面向绿色消费的可持续发展原则
资本主义经济发展初期追求的目标是利润最大化、资源无限化、生活享受高度化和环境容量无穷化。传统工业文明大量开发、大量生产、大量消费和大量排污，导致资源贫乏化和环境问题全球化。
传统企业往往以增加销售量和利润为唯一目标，这是其唯利是图的本性使然。为了增加销售量和利润，企业以各种方式刺激用户多购买、再购买甚至反复购买。产品设计成为企业刺激消费的有效手段。这种以物质增长换取经济利润的设计模式会导致社会走上不可持续发展的道路。
产品生命周期设计要求企业超脱唯利是图的观念，建立面向绿色消费的可持续发展观，培养和满足用户的绿色消费习惯，与用户共同建设绿色的美好家园。
1.2.3 产品生命周期设计文化
文化对人的影响是潜移默化的和深刻持久的。产品生命周期设计离不开人，因此需要设计者具有一种全新的环境友好的文化，即具有前瞻的视野、广阔的胸怀，以及强烈的环境保护意识和责任，追求人与自然之间、人与人之间的和谐。这就是产品生命周期设计文化。产品生命周期设计需要相应文化的支持。
产品生命周期设计教育对于产品生命周期设计的发展起着重要的作用，因此需要加强对学校、企业和社会各个阶层多渠道的教育，提高大众的绿色消费意识和企业的环保意识。
产品生命周期设计文化的发展，将使产品生命周期设计成为企业的一种自觉的行动，使绿色消费成为消费者的一种自觉的行动，这是最理想的绿色发展模式。虽然在我国目前阶段其条件还不成熟，但是可以通过透明公平的绿色发展，逐渐形成一种绿色制造和绿色消费的社会文化和社会风气。
案例：作为世界上最大的日用消费品公司之一的联合利华公司（Uni-lever，http：//www.unilever.com.cn/）的愿景如下。
•每一天，我们都致力于创造更美好的未来。
•我们的优质产品和服务，使人心情愉悦，神采焕发，享受更加完美的生活。
•我们将激发人们通过每天细微的行动，积少成多而改变世界。
•我们要开创新的模式，在将公司规模扩大一倍的同时减少我们对环境的不利影响。