中國汽車生態化設計之實施架構建議

摘要

近年來因全球環保意識提高,加上環境法令陸續推動,企業對環境保護的觀念已從管末處理逐漸發展至清潔生產,再從清潔生產演進為推出綠色供應鏈的建置。為解決國內及出口當前嚴重的資源環境議題,建設美麗中國,國家出臺了一系列調控政策,並明確提出工業轉型升級,開展生態設計。其中《工業清潔生產推行“十二五”規劃》 推進產品生態設計, 建立工業產品生態設計標誌制度,並將汽車業列為重點推展是點產業,因此中國汽車業當務之急重要推進立項工作即是如何做好生態設計推進架構的基礎建設。理想狀態下的汽車產品生態設計評價,是考慮原材料生產、零部件生產、整車組裝及汽車使用回收與處置四大階段構面的設計流程新思維。如何由全生命週期思維,發展至有效設計指標的選定,進而發展出全運用指標框架的建置,等於是對汽車設計人員的一大再教育工作。

近年來因全球環保意識提高,加上環境法令陸續推動,企業對環境保護的觀念已從管末處理逐漸發展至清潔生產,再從清潔生產演進為推出綠色供應鏈的建置。為解決國內及出口當前嚴重的資源環境議題,建設美麗中國,國家出臺了一系列調控政策,並明確提出工業轉型升級,開展生態設計。其中《工業清潔生產推行“十二五”規劃》 推進產品生態設計, 建立工業產品生態設計標誌制度,並將汽車業列為重點推展是點產業,因此中國汽車業當務之急重要推進立項工作即是如何做好生態設計推進架構的基礎建設。

理想狀態下的汽車產品生態設計評價,是考慮原材料生產、零部件生產、整車組裝及汽車使用回收與處置四大階段構面的設計流程新思維。如何由全生命週期思維,發展至有效設計指標的選定,進而發展出全運用指標框架的建置,等於是對汽車設計人員的一大再教育工作。

為建立汽車生態化設計之實施架構,本文將先成下述三項技術議題提供技術建議:

1. 生態設計技術、設計指標與產品生態設計關聯性

生態化設計(Eco-Design)又稱環境化設計,能有效的在產品設計、製造、使用、維護、回收、後期處理周期內,對產品估算出對環境消秏的程度,並全方位監控產品對環境的影響。Sarkis(1998)認為環境化設計的目的為由完整的產品生命週期觀點將環保意涵融入產品或製程的設計,其中包含製程及產品的原料種類、原物料的可回收與再利用特性、易拆解程度等功能。一個完善的環境化設計需功能性元素作為考量依據,其元素如下:
 易再使用設計 (Design for reuse):產品的設計具有再使用的特性,廢棄產品不需經過處理而可再生使用。
 易重製設計 (Design for remanufacturing):零組件具有維修、重工及更換特性。
 易拆解設計 (Design for disassembly):考量零組件之間的黏著劑與連接裝置具易於拆解之特性,有助於回收、再使用及重製時拆解的方便性。
 物質易分解設計 (Design for disposal):考量材料或產品廢棄後可被生物化解或具毒性的程度。

因此在導入生態化設計架構之初期,針對生態化設計之”技術標準”、”評估準則”及”潛在最佳化結果”間之關聯性,須建構出一個明確的方向。舉例而言,針對回收的議題上,以生態化設計的角度就已經可以在”技術標準”項目上列出幾種規畫方向,包括材質回收的適當能力、回收適合性、回收適合性、回收準則的物質等等標準,於是接著展開到生態化設計”評估準則”階段,可以根據上述標準分別訂定出三至五等評估準則,評估等級之訂定須考量設計能力與技術標準間如何搭配,以達到”潛在最佳化結果”之展現,展現之技術體現將在第三階段再進行詳細說明。

2. 逆工程拆解學習-建構生態關鍵能力

目前生態化設計技術與環境之現狀已有存在下列情形:

 產品LCA需求明確
 環境衝擊量化數據需求度高
 數據分析與設計關係成熟度漸趨一致
 綠色化效益經濟指標需求甚殷
 產品生態設計準則需求明確
 量化評估指標趨勢已成

而對汽車廠導入生態化設計的困難之處則是:

 汽車零部件種類繁多,設計考量多有差異
 研發流程與生態化設計現有衝突,尚未整合
 研發工程師對生態設計認知不足
 生態化設計教育訓練導入耗時甚長,資源耗損甚高
 現有生態化設計工具與產業需求尚有落差,且各公司設計開發流程有異,有客製化之困擾

依據愛博永續顧問公司十多年綠色設計經驗發現,透過逆工程拆解經驗的學習,來建構生態設計關鍵能力學習力是一種最快速讓研發人員將既有設計經驗,整合到生態化設計流程的學習方法。逆工程拆解經驗並非只是組裝過程的逆向操作,透過過程得以解析某些零件可以一起被放在同一個或不同技術標準來看待,這些在一起的零件所展現的最佳化生命終期目標就是在最佳化拆解層級。當學習產品拆解時,隨著其拆解過程愈深入,所需耗費的勞力成本也相形愈高,而回收利潤會隨著其回收材質的純化程度越高而增加,另由於物質分離的情況越好,則需棄置的物質比例也會明顯降低,如此一來棄置成本也隨之減少。如何學習相關參數之影響及交互作用,就需透過落實生態設計架構來完成。

3. 如何落實生態設計基礎架構

生態設計基礎架構的設計與產品開發過程是有非常大的關聯性,許多生態化設計導入案例的失敗,就是因為看不清楚這一點。雖然產品開發過程可概分為策略發展階段、預備發展階段及量產發展階段,三個階段面對生態化設計的考量如下表所示:

策略發展階段預備發展階段量產發展階段
歸納市場、法規及客戶需求ˊ或要求描繪生態設計基礎指標需求與現狀比較
決定現在與未來發展目標及標的(法規, 指導原則…)根據定義指標及內部目標選用適合工具及使用流程指標結果分析及產品現狀改善
包括但不止於的公司標的設置及建立定義指標及內部目標發展階段及工作階層設計標準化與文件化
現狀落後狀態分析拆解分析量產化推動
分析具競爭力產品生命週期分析
價值鏈分析
草案最終評估及定案

可是因公司文化差異、產品市場定位及策略不同、產品複雜度、市場競爭者考量等等因素,會改變上述三個階段的個別細項流程及相互作用關係,因此如果認為找到基本精神、指標或評估工具之後,就可以建立良好生態化設計系統,那幾乎是緣木求魚的思維。
在本階段配合設計標準及設計準則之關係,選擇適當的科學分析工具是非常重要的技術門檻,舉例而言,非常多公司都有導入LCA的經驗及工具,但如何將其應用在生態化設計工藝上則無法往下推進,其原因在於這些專業人員的專長並非在設計上,而僅僅只是在環境議題的探討能力而已,必須由真正有經驗的生態設計顧問接手後續工作,才能將櫃公司在該項工藝技術上之推進,往前邁開大步。

結論

全生命週期評估指標,依不同環保組織不同思維,有不一樣的指標組合,而要完全轉成汽車設計人員所可理解的思維,也牽涉到不同設計工藝的運用及組合。依目前國內所發展的生態設計階段發展及指標選定,已有明確之立項,體現項目包括綜合油耗、可回收利用率、可在利用率、VOC、車內噪音、尾氣排放、有毒有害物質、清潔生產報告、零部件的全生命週期分析。依據本公司十多年的生態設計經驗,最為汽車設計人員所頭痛之專案應屬可回收利用率、可在利用率、VOC、有毒有害物質、零部件的全生命週期分析等專案如何體現在實際產品設計流程的建構。愛博永續顧問公司以十多年綠色設計經驗,提供生態設計發展架構,以期能夠提供設計人員發展生態化之基礎,並成功推進建構完美的生態化設計制度。

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