低碳时代我国电子企业产品设计要素研究

2013-04-02朱杰栋卜林森薛红艳

赤峰学院学报·自然科学版 2013年24期

关键词：电子产品产品设计能源

倪勇，朱杰栋，卜林森，卢敏，薛红艳

（南京航空航天大学，江苏南京210016）

低碳时代我国电子企业产品设计要素研究

倪勇，朱杰栋，卜林森，卢敏，薛红艳

（南京航空航天大学，江苏南京210016）

在我国低碳经济转型期，电子企业产品设计在满足产品功能性、安全性、舒适性及便携性的同时，着重以电子企业产品的设计能源、设计材料、设计方法为低碳要素，实现产品节能、减排、低消耗、无污染和再回收利用.同时，达到电子企业低碳节能、绿色环保、可持续的目的.

低碳；电子产品；模块；集成

“低碳环保”一直是热点话题，国务院政府工作报告全文中曾明确指出：“要顺应人民群众对美好生活环境的期待，大力加强生态文明建设和环境保护.生态环境关系人民福祉，关乎子孙后代和民族未来.要坚持节约资源和保护环境的基本国策，着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展.”不管是哥本哈根会议，还是两会的“低碳”热议，种种迹象表明，探寻低碳之路还是社会发展趋势和人们的共识.在我国经济低碳转型期，电子产品企业应着重考虑电子产品的设计能源、设计材料与设计方法，从而实现产品结构的升级、核心竞争力的增强、自身影响力的扩大及综合实力的提升.

1 绿色、清洁、高效能源的推广

低碳，英文为lowcarbon，意指较低（更低）的温室气体（以二氧化碳为主）的排放.低碳设计，是以低能耗、低污染、低排放为基础的设计模式，是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步，亦是实现中国经济可持续发展的必由之路，是不可逆转的划时代潮流，是一场涉及生产方式、生活方式和价值观念的全球性革命.我国是个“富煤、少油、短气”的国家，这就导致长期以来我国能源消费以煤炭为主，能源消费结构不够合理，以煤炭为主的能源消费结构带来一系列负面效应——高碳.

（1）电子产品的低碳设计首先需从生产上降低能耗，提高能源效率，大力开发太阳能、风能、水能、潮汐能、生物质能等绿色、清洁能源.从根本上改变能源供给，加速从“高碳能源”向“低碳能源”转变，彻底向电子产品的低碳和零碳发展.如近年，LG电子公司敏锐的把握住太阳能产业的巨大市场机会与经济效益，LG曾投资8.2亿美元拓展太阳能业务，并取得良好的成效.实际上，太阳能电池还可以广泛用于电子纸、OLED柔性电视、电子标签等电子产品.自2011年日本大地震爆发后，德国政府也决定逐步放弃国内所有核电站.目前，德国正处于一场从核能向可循环使用能源转型的革命中，预计到2020年“绿色能源”占德国能源构成的比例将达35%.世界能源消费结构预测显示，在世界范围内，传统的石油、煤炭、天然气、核能在能源消费中的比重会逐渐降低，取而代之的是新能源，也就是说，具有绿色、清洁、的能源在电子产品消费结构中的比例将会大幅度提升.

（2）另外，新型的清洁、高效能源也需在电子产品设计中得到大力研究与推广.近期《自然》(Nature)杂志子刊《科学报道》(Sci.Report)就报道了一项“水溶液锂电池体系”的最新研究，该项研究可将锂电池性能提高80%.这项成果对发展新型的低成本、易大规模生产、安全环保的蓄电池体系提供了可能.可想，这项研究成果将对以锂电池为介质的电子产品而言将是一个重大利好.多晶硅、锂电池等关键材料及传感器等领域的技术研发和产业化对电子产品的的低碳发展也将起到明显的作用.此外，未来电子产业发展还会出现诸如灯具形式革新、电源系统发生革命性变化、光学系统变化等突破.

2 可再生、可降解、可循环材料的应用

材料是电子产品的存在形式，低碳的材料应用贯穿于电子产品整个周期中的各个阶段.可再生、可降解、可循环材料的应用以材料对环境的影响和有效利用作为控制目标，在实现产品功能作用的同时，使其对环境污染最少和资源消耗最低.

（1）低碳电子产品的材料选择就是要强调保护环境，防止污染和非再生资源的滥用以及把环保因素及材料的工程性质共同作为选材的目标，使低碳的电子产品既满足产品的基本性能要求、具有优良的预定性能，又有利于保护生态环境.日本曾从2001年起出台了《家电回收法》，以法律法、规的形式规定电子生产企业必须承担回收利用废弃家电的义务；经销商有回收并将其送交电子企业再利用的义务，消费者也有处理、再利用的部分义务.日本甚至还规定电子生产企业必须回收再利用废弃家电的比例：冰箱50%、洗衣机50%、电视机55%、空调60%以上.这些法律法规的出台，使得日本的电子企业对材料的低碳使用达到了一个良性循环.现在，苏州工业园的富士施乐就是“垃圾零填埋”、“零污染”和“无非法丢弃”的一个排头兵，富士施乐打印机、复印机等电子产品可被分解成铁、铝、透镜、玻璃、铜等64个类别，并通过再生处理转化为原材料.其中，97%的部件将作为新资源得到再利用.因此，我们必须重视的可再生材料的选择.

（2）目前应用于电子产品的材料非常广泛，如金属、陶瓷、玻璃、塑料、皮革、涂料等.但这些材料因为生产工艺、材料特性和性能需要等因素，均有可能含有一定的有毒有害物.电子产品中可降解材料的应用涉及到人类的健康及环境的保护，如含卤塑料（PVC；CPVC；CPE等）在二次利用的时候会释放含溴、氯的有毒有害的气体，这种材料就不适宜作为电子产品的塑料件.所以，在电子产品的设计的过程中尽量选择环境兼容性好、可降解的无卤塑料及零部件，避免选用有毒、有害和有辐射的含卤塑料.作为我国家电行业领头羊的海尔其冰箱全部采用环保塑料，并采用了比欧盟ROHS指令更苛刻的标准控制产品的生产过程，保证了冰箱等电子产品的安全、健康.

（3）日本循环再利用的观念早已深入人心，将废旧家电回收来的资源在电子产品设计时的再利用不但可以给企业带来切实利益还将大大减少环境的负荷.松下电子公司已经成功地开发出了从废旧显像管电视中回收的前置玻璃再利用为玻璃棉的设备，该玻璃棉主要用作其它电子产品隔热材料的芯材.松下公司表示已经将这种隔热材料成功应用在洗衣机、冰箱、吸尘器和电饭锅等四类电子产品上.苹果的首席执行官乔布斯曾指出：“制造Mac电脑所使用的金属件是航空器级别的铝材.”这就大大提高了苹果产品使用效率，也提升了可循环再利用率.Mac电脑可循环利用的铝质材料所消耗的能源只相当于铝材首次生产时的5%，这意味着使用可循环的铝材可降低95%的温室气体排放.

3 模块化、集成化、数字化功能的体现

将一个电子产品整体拆分成多个相互独立的功能模块，根据实际需要选择模块单元.这种设计最大的优点就是拆卸、维修方便，所以它使电子产品的功能更强大，相对延长了电子产品的使用寿命，节约了环境能源.达到了低碳节能减排目的，电子产品模块化、集成化、数字化对电子产品的低碳设计具有重要意义.

（1）模块化设计就是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场的不同需求.模块化设计既可以很好地解决低碳电子产品品种规格、设计制造周期和生产成本之间的矛盾，又可为电子产品快速更新换代，提高产品质量，方便维修，有利于产品废弃后的拆卸回收、降低污染，增强电子产品的竞争力提供必要条件.如厦门就比较领先地建有废旧电子产品拆解厂及节能灯汞回收处理平台，通过拆解厂的分拣中心形成稳定、高效、安全、便捷的拆卸、回收主渠道.而发达国家的成功电子企业如西门子公司的电咖啡壶、施乐公司的复印机、柯达公司的照相机，美国的个人计算机、日本的激光打印机和加拿大的电话机等，都早已实现了可拆卸的模块化结构.

（2）现代电子产品的使用无处不在，MP3、手机、手表、u盘、笔记本电脑、计算器、可视通讯设备等.电子产品的集成使得这些的单体产品形成一个合理的有机体，操作便利、舒适、准确、快捷，同时还带给人一种精神上与心理上的满足，比如现代较为流行的的电子产品iphone系列.据悉，苹果公司将来也有可能会推广iwatch等集成产品.集成的电子产品减少了零件数量，提高产品质量，延长使用寿命，都能减少产品对环境的影响来提升苹果的影响力.电子产品的集成设计思路已经逐步体现在了低碳生活的方方面面，从电子产品按键的一再简化到产品的整体化设计，这些设计体现了电子产品的技术美学，使集成得到最大程度的利用，同时实现了功能最大化，无疑是最好的体现了低碳设计的精髓.

（3）数字技术彻底地改变了电子产品的外部结构外化和内部结构内化的设计理念，电子芯扳的程序集成块代替了占据大量空间的机械化部件，这意味着电子产品的设计不得不向数字化方向发展.数字化电子产品设计将是低碳社会的发展趋势，例如电子书进入教育领域，是一个必然趋势.又如，在公共交通中使用的一卡通就是产品非物质化数字设计的典型.传统的纸质票据使用后就被抛弃，无法重复利用，这不仅是对纸张的浪费，也是对环境的污染.公交一卡通实现了数字化的乘务便捷，既解决了纸张及人力资源的浪费，又提高了乘车效率.规范了服务秩序，可谓一举多得的低碳设计.