基于碳足迹信息模型的产品低碳创新设计

为进一步缓解全球气候变暖,从源头降低产品生命周期碳排放的低碳设计日益成为产品设计的重要方向。基于对产品低碳设计过程中决策信息的构成及对应设计策略的研究,构建了一种融合碳足迹的产品低碳设计信息模型,并在分析低碳设计决策信息内涵的基础上提出了一种基于产品结构树和详细设计参数的双重递进碳足迹根源特征定位方法。该方法基于定性/半定量矩阵的简约式生命周期评估(streamlined life cycle assessment,SLCA)法对碳排放关键结构单元进行初筛,并采用赋权关联图方法定位低碳设计的关键特征和设计参数。针对设计参数矛盾,利用TRIZ冲突解决理论进行求解从而实现低碳设计目标。以手持吸尘器作为低碳创新设计案例,对所提方法的可行性和有效性进行了验证。     

基于感性工学的驾舱座椅CMF研究及中式元素设计应用

目的 结合感性工学相关理论,借助眼动仪开展设计研究,实现中式驾舱座椅CMF设计优化,并为今后的相关设计实践提供借鉴依据。方法 提取所研究产品的意象信息与相应的CMF设计样本,建立汽车座椅CMF设计实践过程中的感性工学评价模型,通过明确感性意象与选定样本之间的映射关系进行方案设计;结合眼动追踪技术实验进行汽车座椅CMF方案评价,获得中式汽车座椅CMF设计方案。结果 将感性工学理论运用到汽车座椅的CMF设计实践中,有利于优化调整座椅CMF的设计思路;通过眼动试验能够对基于用户感性需求座椅CMF设计方案进行评价优选。结论 在进行汽车驾舱的座椅CMF设计时,不仅需要从产品本身出发来考虑其设计要素、实用性与合理性,还要从用户的角度入手,从感性层面对用户进行分析研究,结合感性工学原理构建的设计流程与方法,将CMF设计实践过程中的颜色遴选、材质、表面处理等环节进行合理化调整,有利于CMF设计方案的优化。     

基于碳足迹分布的机电产品创新设计方法简

 随着以低碳经济为核心的产业革命逐渐出现,产品的低碳设计与制造已成为企业提升竞争力的重要因素之一．从机电产品碳足迹分布出发,提出了一种基于碳足迹分布的机电产品低碳创新设计方法．通过建立机电产品结构属性分层模型,以材料利用率、回收率和拆卸等级作为机电产品的碳排放属性,采用层次分析法探索碳排放分布的规律．根据得到的碳排放分布情况确定产品低碳设计要素,根据创造性模板法对低碳设计要素进行改进,实现对机电产品的低碳创新设计．最后以磨咖啡机为例证明了方法的实用性和可行性．     

基于生产周期的包装印刷品碳足迹测算方法研究

目的 对包装印刷品的生产周期碳足迹核算流程、核算方法、数据收集等方面进行探讨，归纳出包装印刷品生产周期碳足迹测算中存在的问题，并提出解决测量问题和降低生产周期碳足迹的可行策略和建议，为国内外包装印刷企业产品碳足迹测算和“碳中和”提供参考。方法 结合包装印刷企业实际生产数据和印刷品碳足迹国际核算标准，以化妆品包装盒为例进行碳足迹现场测算研究。结果 从工艺角度看，包装印刷品生产周期碳足迹绝大部分来源于造纸、印刷、覆膜生产过程，其次是糊盒、上光等印后加工过程，从原辅材料和能源角度看，碳足迹绝大部分来源于纸张、电力、胶水。结论 对生产设备进行节能降耗、选择低碳原辅材料代替高碳原辅材料和创新产品结构设计将是降低包装印刷品生产周期碳足迹的有效措施。     

低碳环境下废钢铁再加工生产调度优化

针对废钢铁再加工过程的工艺特点和约束条件设计了碳足迹计量方法,构建了最小化经济成本与碳交易成本总和的低碳调度模型。从理论分析和数值实验两方面探讨了碳限额、碳价及碳交易对总成本、碳排放和最优调度方案的影响。研究表明:废钢铁再加工低碳调度方案能有效减少碳排放,但可能会引起总成本的增加,若政府设置合理的碳限额,可大大提高废钢铁企业碳减排的积极性;碳限额的增大能有效降低总成本,对碳排放和最优调度方案无直接影响;高碳价促使废钢铁企业选择更具减排优势的加工设备、工艺路线和精料调度方案,从而降低碳排放,但过高的碳价对碳减排作用不大。     

“双碳”愿景下螺杆真空泵的设计与对策

螺杆真空泵作为干式中低真空泵，具有抽速范围宽、能耗低、无油污染等诸多优点，广泛应用于各个领域。为了服务于国家碳中和的发展战略，本文将碳足迹的核算与管理方法应用到螺杆真空泵的设计与制造中，通过追踪、分析、核算和管理整个产品全生命周期的碳排放足迹，有针对性地从设计、加工制造、供应链运输角度和制度层面提出减少碳排放的具体举措。此项工作有助于企业制订相关碳中和的目标，完成碳足迹的核算，实现节能减排的目的。     

基于交互式遗传算法的布艺沙发CMF情感化设计研究

目的 交互式遗传算法(IGA)是设计方案优化的常用算法,需要基于可视化种群方案做出评价。目前材质设计自动批量生成可视化种群的技术尚不完善,拟解决这一瓶颈问题,为智能优化技术服务于CMF设计提供技术基础。方法 对梭织布艺沙发的纹理组织形式进行编码,驱动凹凸贴图的自动生成,开发3D产品CMF设计方案的批量化构建技术,并引入了美观度与视觉体感两个情感化评价指标,通过评价数据识别隐含的设计师意象信息,推进方案的优化与迭代。结果 实现了布艺沙发CMF可视化方案的批量生成及其情感化评价、交叉重组、变异等系列遗传操作,以推动CMF设计方案优化。结论 案例应用表明,所提出的纹理编码驱动的凹凸贴图自动生成方法对3D产品CMF设计方案的批量生成在技术上是可行的,自动渲染的CMF方案在效率和真实感方面可以满足情感指标的交互评价需求。     

冷链物流系统碳足迹模型构建与实证分析

为系统衡量冷链物流的碳足迹问题,本文提出了一种计算冷链物流碳足迹的系统方法并构建了冷链物流系统碳足迹模型。研究以香蕉全程冷链物流碳足迹问题展开实证分析,采用生命周期评估法、投入产出法、碳排放系数法界定冷链物流不同流通环节碳足迹的核算范围,测算了生产、采收处理、预冷及冷藏运输、贮藏、配送作业和终端销售等各环节所产生的碳足迹;运用实际案例对模型优化求解。在本案例中,当系统总成本为354.74万元,对应的系统总碳足迹为148.62 t;当系统总成本为369.21万元时,对应的系统总碳足迹为145.21 t。对冷链物流碳足迹进行敏感性分析,结果表明:碳税的增加能使系统总成本最大程度增加0.8%,而腐损率的上升可使系统总成本和碳足迹以相同的趋势增加约35%,说明该模型可有效测算冷链物流活动中的碳足迹。     

基于共享心智模型建构的邮轮内装CMF设计情感语义研究

目的:本研究探讨如何通过共享心智模型的构建,弥合游客、CMF设计师及CMF工程师之间对邮轮内装CMF设计中情感语义信息的认知差异。方法:以邮轮客舱墙面装饰材料为CMF设计对象,选取3种角色共10名被试参与调查。先通过半结构访谈法,了解不同角色对不同材料的情感语义理解,分别建构个体心智模型,然后通过深度汇谈法,建构共享心智模型,获取情感语义分析结果并加以验证。结果:共享心智模型的构建使有认知差异的被试修正了对设计目的及效果的认识;由此而得出的邮轮内装CMF设计方案也符合设计预期。结论:共享心智模型的构建对邮轮内装CMF设计效果具有显著积极影响。研究对CMF情感语义研究的理论探索构成补充,也为国内邮轮内装CMF设计的应用实践提供了一种方法指导。     

荔枝全程冷链物流碳足迹测算分析及实证研究

目的针对系统衡量双渠道流通模式下荔枝全程冷链物流的碳排放问题,构建一种计算碳足迹模型,以衡量该过程中的碳排放情况,并对其展开实证研究。方法采用碳排放系数法、投入产出法,测算批发商开设的双渠道流通模式的荔枝采后预冷、流通加工、冷藏运输、贮存、配送、销售以及终端消费者等各环节所产生的碳排放量,并借助Matlab对模型进行优化求解,在设定参数的条件下,以及考虑碳排放的情况下,分别以总成本最小和总碳排放量最小进行运算。结果通过实证可知,总成本均为407.34万元,总碳排放量均为223.14t。通过对断链情况下的荔枝双渠道流通模式碳足迹进行对比分析发现,荔枝在断链的流通模式下的总成本为453.99万元,碳排放量为225.71 t;通过对不同包装下的腐损率进行对比分析发现,在考虑碳排放情况下,腐损率从0上升到30%时,碳排放量上升了4%。结论该模型能有效衡量双渠道流通模式下荔枝全程冷链物流活动的碳足迹,为荔枝运用全程冷链物流的经济效益和环境效益最大化协同的设计和实施提供了支撑。     

Product low-carbon innovative design based on the carbon footprint information model北大核心CSCD

Aiming at further alleviating global warming and reducing carbon emission in product life cycle from source, low-carbon design has increasingly becoming an important direction of product design. Based on exploring the composition of decision making information and corresponding choice of design strategy in low-carbon design process, a carbon emission integrated product low-carbon design information model was established. Based on the analysis of information connotation within low-carbon design decision making, a double progressive positioning method of carbon footprint source features which was based on product structural tree and detailed design parameters was proposed, in which streamlined life cycle assessment (SLCA) using qualitative/semi-quantitative matrix approach was used to preliminarily screen the key structural units with high emission, then the key design features and parameters were stepwisely positioned by weight assigned relation digraph. With regard to design parameters related conflicts, TRIZ conflict resolution theory was used. Finally, a handled vacuum cleaner was used as an example to prove the feasibility and effectiveness of the method.     

循环包装箱全生命周期碳足迹计算方法研究

目的 针对目前循环箱碳足迹的计算缺乏统一标准且相关研究较少，使循环箱的环保价值存疑的问题，本文对循环包装箱的碳足迹进行研究，旨在建立一种适用于循环包装的基于生命周期评价(LCA)方法的碳排放计算模型。方法 基于全生命周期评价方法，参考国内A循环包装企业B2B应用场景，采用eFootprint软件及数据库量化分析。由于聚丙烯材料具有可循环利用的特点，在快递循环包装中广泛应用，本文以聚丙烯材料的循环箱为例进行碳足迹的研究。以1 m²的循环快递包装箱为功能单位，采用“从摇篮到坟墓”的方法对其生产、运营、回收等过程的物耗、能耗及环境排放进行环境影响量化比较。结果 研究评价分析了各个单元过程中对全球变暖潜值这一环境指标的贡献值。结果显示，循环包装箱碳排放贡献主要来源于4个方面:循环使用过程运输排放，约占总排放的57.95%;其次为原材料聚丙烯，约占总排放的24.25%;电力排放包括生产、清洗2个阶段的电力，占总排放的11.71%;报废后垃圾焚烧处理过程排放，占总排放的5.33%。使用近50次的二氧化碳当量为9.854 1 kg/m²。结论 循环包装单次使用排放低于相同面积单位5层瓦楞纸箱的碳排放，说明在理想条件下循环包装具有较高的环保价值。     

低碳经济影响下的包装低碳设计模式研究

以低碳经济的发展及碳足迹计算为研究基础,分析了低碳设计模式是从原料的生产、加工、运输、使用、回收等完整生命周期的碳足迹为依据进行包装设计的新模式,包装低碳设计模式强调应用新技术、新方法、新材料、新能源的应用。在此基础上提出了以联系、系统、统筹的眼光,利用控制论、优化法、寿命法等设计方法,以碳足迹的科学计算和行业低碳标准为标准和依据的设计模式。     

基于TRIZ的不干胶标签生产工艺低碳化研究

目的 研究不干胶标签生产工艺的低碳化，不仅可降低产品碳足迹，提升产品的市场竞争力，还有助于印刷包装产业早日实现“碳达峰”和“碳中和”目标。方法 分析纸质酒类不干胶标签生产中的碳足迹，首次采用TRIZ创新方法对标签生产过程进行基于流程的问题分析、问题模型分析、物理矛盾求解，并挖掘不干胶标签生产过程低碳的创新解，最后从成本、可操作性、可用性、减碳效果等方面对创新解进行评估。结果 通过TRIZ创新方法找到了不干胶标签工艺低碳优化的3个创新方案和1个最优方案。结论 通过调整面纸印刷工序和硅油涂布对象，改变硅油和胶水涂布的方式，可以减少涂布量和烘干次数，从而实现减少生产过程碳排放的目的，同时证明了TRIZ创新方法在生产工艺低碳化研究方面的有效性。     

印刷服务碳足迹评价方法及碳排放计算器的开发

以印刷服务业为研究对象进行了碳足迹评价,建立了适用于印刷服务的碳足迹评价模型,并在此基础上开发了一款碳排放计算器。通过对4家典型书刊印刷企业的实地调研,完善了实施碳足迹评价的数据收集方案,获得了来自于行业的实际初级数据和次级数据,包括印前、印刷、印后加工3个阶段的碳排放系数,为碳排放计算器的研发打下基础。基于生命周期法的印刷服务碳足迹评价方法能够较好地确定印刷服务的碳排放源,研发的碳排放计算器有助于印刷企业计算企业内部的"碳成本"消耗情况。60多家印刷企业的试用结果表明,该碳排放计算器的企业满意度高达83%,实现节能减排30%,管理成本下降3.6%,企业平均利润上升2.5%。这一结果表明,所研发的计算器能较好地反映印刷服务的碳排放水平,从而有利于指导行业有效开展低碳减排工作,为客户在全行业内比较产品和服务时提供比较精确的计算方法。     

跨境再生HDPE生产塑料罐包装的碳足迹评价研究

目的 探索塑料包装的碳足迹评价技术,建立健全该行业碳足迹改进的技术方法.方法 运用生命周期评价法,对塑料罐包装的碳足迹建模、数据采集和计算结果进行分析,并讨论关联因素的影响;基于碳足迹评价结果,提出评价对象生命周期碳足迹的改进方案.结果 研究发现系统边界内单件20 L塑料罐包装的碳足迹为2.48 kg-CO2-eq;再生料改性、吹塑成型的碳足迹贡献度达17.5％,75.8％;新料使用的单项碳足迹达1.02 kg-CO2-eq,再生料质量分数增加5％,碳足迹下降了7.67％;单位容积碳足迹随着包装容积增大而减小.结论 由于原生资源消耗量的减少,再生塑料资源的利用,可以明显改善包装生产的物料和电力碳足迹;同配比下大体积规格的包装设计对于提高单件包装的利用效率起到积极作用;跨境再生料的使用、合理包装设计、绿色电力应用等均是改善塑料罐包装碳足迹的有效方案.