绿色设计是指在产品设计开发阶段系统考虑全生命周期各环节,最大限度降低资源消耗,减少污染物产生和排放,实现绿色发展的活动。欧盟等发达国家推行绿色设计工作起步较早,在产品设计开发、原材料选择、生产制造、包装及运输、回收利用等方面均取得积极成效。2019年,我部发布首批工业产品绿色设计示范企业名单,创建了一批绿色设计示范标杆,并在我部网站对部分行业和企业的典型做法进行了介绍分享。目前,正在组织开展第二批工业产品绿色设计示范企业申报工作,为更好指导企业开展绿色设计,我们梳理了国外部分典型企业的经验做法,供相关行业及企业参考借鉴。
——电器电子企业绿色设计:荷兰飞利浦公司
飞利浦公司是荷兰的一家电器电子产品生产企业,产品主要包括彩色电视、照明、电动剃须刀、医疗诊断影像和病人监护仪器等。自20世纪90年代以来,飞利浦一直持续开展生命周期评价(LCA)工作,通过环境损益(EP&L)表来衡量企业对整个社会的环境影响,并运用生命周期评价结果指导产品绿色设计,获得绿色解决方案。主要做法是:
一是持续加大绿色设计产品与技术开发投入。2019年绿色设计投资2.35亿欧元,不断提高产品中可再生、可循环利用原材料的使用比例,严格限制有害物质使用。开发的剃须刀、电动牙刷、空气净化器、母婴护理等新产品,能耗不断降低,且不含聚氯乙烯(PVC)和溴化阻燃剂(BFR);开发的患者监护仪能耗较其前代产品降低18%,产品和包装重量分别减少 11%和25%。根据飞利浦集团年报,2019年,飞利浦绿色设计产品收入131亿欧元,占销售总额的67.2%。
图1 2017-2019年飞利浦各事业部绿色产品收入占比(单位:百万欧元)
二是加强绿色设计相关信息的宣传披露。在企业网站设置环境专栏,介绍绿色设计理念、产品与技术研发进展、工厂的绿色生产措施和排放数据等信息。定期发布年度报告,公开绿色产品的性能指标、对供应商的绿色要求、绿色创新与环境绩效影响等信息数据,鼓励公众参与和社会监督,积极引导绿色设计、绿色制造和绿色消费。
——建材企业绿色设计:法国拉法基集团
拉法基集团是法国建材企业,业务领域涉及水泥、屋面系统、混凝土与骨料、石膏建材,该公司在绿色设计实践重点是围绕采矿、生产、采购、服务等建材产品全生命周期主要环节,严格落实绿色管理要求。在采矿环节,对生产场所进行四年一次的环境审核,制定和执行矿山恢复计划,同时对所有矿山进行生物多样性筛查,为环境敏感矿山制定和实施生物多样性发展计划。在采购环节,将环境绩效评估列入分包商和供应商的选择程序中,并严格遵守有关规定和程序。在生产环节,持续降低单位产品粉尘、氮氧化物、硫氧化物等污染物排放强度,探索建立水泥窑持久性污染物排放基准,推动不可再生资源使用最小化,危险废物和其它固废排放最小化,尽可能再利用和回收原材料,安全处置废物。在服务环节,与政府、消费者、下游企业广泛合作,持续提升产品绿色环保性能,力求减少建筑对人体健康和环境影响。
据拉法基公布的社会责任报告介绍,该公司开发的水泥绿色设计产品,通过增加粉煤灰或炉渣、石灰石等物质的使用,产品环境足迹明显减少,与普通硅酸盐水泥相比,二氧化碳排放降低50%以上;新石膏产品采用聚苯乙烯泡沫材料,提升隔热、隔音性能;采用超高性能纤维混凝土降低热传导性,产品可节能约35%,抗压强度、抗折强度、耐久性均高于普通混凝土,且产品无配筋。在这些绿色建材基础上开发建设的桥梁,与普通钢混桥梁相比,原材料、一次能源分别节约35%和45%以上,二氧化碳排放降低50%以上。
图2 绿色设计与制造系统解决方案示意图
——制造业绿色设计解决方案企业:德国西门子集团
以西门子“数字化双胞胎综合方案”为例,该方案重新定义了端到端的过程,帮助客户实现产品开发和生产规划的虚拟环境与实际生产系统、产品性能之间的闭环连接,实现产品绿色化水平的定量分析和持续优化,产品开发效率大幅提升,降低了生产和维护成本,目前已在汽车、电子等行业推广应用。
图3 西门子工业产品绿色设计与制造一体化智能解决方案
如某汽车企业基于西门子协作平台Teamcenter和生命周期管理解决方案Polarion,建立包括设计、工艺、制造在内的整个产品生命周期完整的基础档案和数据档案,使各部门的各项信息保持同步。在生产线的设计建设阶段,西门子帮助该企业生产车间实体设备构建了虚拟世界里的“数字化双胞胎”,借助虚拟调试技术实现对整条产线的虚拟仿真调试和优化;在生产制造的执行过程中,西门子全集成自动化(TIA)遍布该工厂冲、焊、涂、总四大车间,PLC、HMI、交换机、驱动、分布式I/O ET200SP等硬件产品,能全方位采集各种生产数据,为产品生命周期评价提供全面的数据保障。