1.3　课题提出与研究内容

1.3.1　课题提出

综合国内外相关技术的研究，可以看出当前绿色设计和生命周期评价技术依然处于探索和发展阶段，缺少系统理论和方法支持，各单元关键技术的研究比较分散，缺乏有机联系。主要问题如下。

1.绿色设计研究中存在问题

1）对于大量的、跨学科的绿色信息缺乏有效的集成与表达，难以在产品方案设计中进行系统的、准确的表达和评价。

对于方案设计中的信息不确定，还没有成熟的处理方法。目前的绿色设计决策研究仅局限于对已有确定信息的影响分析，尚缺乏对潜在设计信息的挖掘，特别是缺少方案设计阶段处理不确定性绿色信息的方法研究，因此对于绿色设计的支持有限。

2）目前的绿色设计方法，往往只注重从设计到评价的正向过程，缺少从评价结果到设计变量反向回馈机制，难以对设计方案进行优化。

2.LCA研究中存在的主要问题

1）LCA评价过程较少考虑评价对象生命周期中的场景特性，例如时间、空间、人员和环境条件等。评价结果在产品比较和设计改进方面，缺乏针对性。

虽有关于LCA空间特性的研究，但是结合区域环境现状和背景、环境保护政策法规进行研究的较少，而这些方面是影响LCA实用性的重要因素。

2）目前关于LCA不确定性方面的研究多集中在数据不确定性方面，虽然已取得了一些研究成果，但距离实际应用还有不小的差距。不确定性仍然是LCA研究中的一个难点问题。

3）由于完整的LCA方法周期长、成本高、数据需求量大等问题，目前还难以适用于产品的方案设计阶段。虽有一些学者提出简化的LCA方法和技术框架，但还没有直接支持方案设计阶段的LCA方法。

3.软件工具存在问题

LCA方法与技术的应用主要体现在软件工具和数据库上，欧美等发达国家在这方面取得了较多的研究成果，应用也较好。我国LCA软件和数据库的研究比较分散，存在以下不足。

1）目前我国LCA软件多集中在产品生命周期的清单分析阶段，仅展示和说明产品生命周期中物耗、能耗和环境排放的信息，缺乏对环境影响的总体评价。国外的LCA软件缺乏适合我国国情和制造业水平的数据，无法直接支持我国机电产品的设计开发。

2）缺乏通用的LCA技术支持平台。多数软件系统针对某一个具体的问题或特定类型的产品进行开发，操作流程和分析方法适应面较窄。

在对绿色设计及生命周期评价技术国内外研究现状综述、分析基础上，结合“十一五”国家科技支撑计划项目“产品生命周期评价技术及软件工具研究”（2006BAF02A01-03）、国家自然科学基金“基于绿色特征的产品方案设计建模研究”（51175312）、以及国家高技术研究发展计划（863计划）“面向工程机械、机床机械产品的绿色工艺技术评估及相关基础数据库开发”（2014AA041503）等课题研究，作者提出了“面向机电产品绿色设计与生命周期评价”研究课题。

1.3.2　研究内容

针对当前LCA技术中对产品生命周期场景特性反映较少，LCA评价结果对产品绿色设计缺乏有效支持的现状，对产品生命周期进行多场景建模研究，重点研究环境空间的特性化问题；以绿色特征为基本单元来表征和评价产品设计方案，并对支持绿色设计的产品生命周期评价系统工具进行研究。

本书主要包括以下内容：

第1章　阐述课题研究目的和意义，总结国内外绿色设计与生命周期评价技术相关领域的研究进展，提出本课题研究的内容。

第2章　通过分析产品生命周期内的环境属性，研究产品场景表达模型。针对不同的评价目标，构建单个产品、产品类和设计方案的生命周期场景模型，为既有产品和绿色设计方案的生命周期评价奠定理论基础。

第3章　针对多数LCA方法较少考虑空间特性这一不足，重点研究环境空间相关内容。以现行的国家和地区环保政策、法规标准为依据，研究环境空间多尺度划分方法和环境空间特征化问题，建立基于多尺度环境空间的LCIA方法框架，为研究反映场景特性的LCA方法提供支持。

第4章　通过绿色特征的概念将产品生命周期内的绿色信息集成表达，研究基于绿色特征的LCA简化途径和流程，建立基于绿色特征的快速生命周期评价（RLCA）模型，基于多元回归方法对其不确定性和敏感性进行分析。

第5章　通过研究绿色特征与功能结构之间的映射关系，建立基于绿色特征的产品设计方案表征模型。从环境、技术、经济三方面，建立设计方案综合评价指标体系，并研究评价指标的分类量化和标准化方法。

第6章　在理论方法研究基础上，开发机电产品生命周期评价软件系统，包括系统的总体框架设计、详细流程与结构设计等内容。应用该系统对Y80电动机进行应用研究。

第7章　对整个研究工作进行总结和展望。

1.3.3　章节安排