浅论通讯设备的生态设计

时间:2022-09-15 12:05:12

浅论通讯设备的生态设计

摘要:总结了多年的通讯设备设计经验,结合对生态文明的体会、感悟,提出了通讯设备生态设计的理念和原则,论述了通讯设备生态设计的实施思路。

关键词:尊重自然;简约节省;无害替代;无废循环;研发体系

中图分类号:F740 文献标识码:A

文章编号:16749944(2013)07030703

1 引言

18世纪中叶,英国人瓦特改良蒸汽机拉开了西方资本主义工业化发展的序幕,通过大工业和大资本的结合迅速提高了工业品的生产效率和精密程度,同时也打开了人类贪欲之门,展开了一场对石油、煤碳、金属和非金属矿产等不可再生资源的一次性掠夺式开发利用,到现在为止仍无停止的迹象。这种发展模式是基于以人为中心、万物为人所用的一种对人与自然关系的看法,即使在环境危机的逼迫下采取的环保行动,也是出于不治理环境会危害人类自身的功利主义考量,并非对这种看法的反思。与此同时,这种看法还内含将其他种族、族群视为“万物”之一的潜质,于是西方对环境问题的应对呈现为内部治理和对外的风险转移两种模式的并存。

党的十报告把生态文明建设放在突出地位,而通讯业对生态文明建设起着重要作用。本文抛砖引玉,希望大家一起为拥有美好的地球生态环境努力实践。

2 生态文明的理念

中国传统文化对人与自然的关系持另外一种看法。传统思想认为,人与自然是有机统一的,尊重人的生命与仁爱万物具有同等重要的位置,在儒释道三大教学说中皆有体现。佛教中“众生平等”、“爱生护生”的理念无不体现对生命的平等尊重;《中庸》所述的“赞天地之化育”和宋儒张载所概括的“天人合一”理念是“爱人”和“利物”的有机统一。《道德经》所述的“道法自然”理念强调顺天(自然)道、开太平,人对自然要有效法之意。

吸收中西文化的精髓,兼容并蓄。在生态文明建设中要树立尊重自然的理念,自觉意识到人对大自然髙度的依赖性和应尽的责任,以儿女对父母般的感情去热爱自然,尊重自然。人类促进人工的系统和自然界的循环复合为一体,不仅不破坏自然循环,而且能从加强和改善自然循环中获利。

3 生态设计的原则

根据自己对通讯设备和生态文明的体会、探索,将生态设计原则归纳为如下4点。

(1)简约节省原则(Reduce)。简约并不等于简单,而是高度概括下的境界。简约节省是倡导卓越设计,以最少的东西表现最多的功用,提升设计品质并降低资源、能源消耗,为设计的重复利用打下扎实基础。简约、自然的工业设计从产品的造型、装饰、色彩、材质等多方面营造尊重自然的韵味。

(2)物尽其用原则(Reuse)。设计是需求的产物,产品是设计的产物,“尽其用”要从这两方面“物”考虑。从设计角度,采用等级分层的设计方法来实现设计重复利用,节约了设计费用,缩短了开发时间。设计被逐层分解为各个模块,模块有一定的功能独立性和互连接口。从产品角度,在满足用户需求和合理成本基础上,尽可

能延长产品的使用寿命。易维护设计,便于模块化部件在用户使用过程中升级换代,延续设备寿命。设备厂商要转变经营思路,从为客户单纯提供设备转变为向客户提供完整服务;以服务为利益导向,会促进设备厂商更注重设备的运转效率,物尽其用。

(3)无害替代原则(Replace)。清洁生产无毒无害,元器件无害化替代;不可再生材料向可再生材料转变,稀缺资源向丰富资源转变。设立全球范围的环保指标从产业、行业高度促进无害替代。

(4)无废循环原则(Recycle)。废物是放错了地方的物品,设计师要充分考虑循环、再利用等物品从生到死到再生的全过程。基于产品整个生命周期的生态设计可整体降低产品的成本,不单降低生产成本也降低维护成本、回收成本。设立全球范围的环保指标从产业、行业高度促进无废循环。

从生态设计引入到最后完善,这4个原则的关注程度有所不同。在生态设计引入阶段,简约节省原则和降低成本相向,比较容易入手。在生态设计融合阶段,物尽其用原则以客户需求为导向形成设计重用流程体系确保产品可靠性和易维护,无害再生原则提倡不可再生资源和有毒有害资源的替代,逐步使得我们产品生产基于可再生资源和无害资源上。在生态设计完善阶段,无废循环原则是在前面的原则基础上的升华,参天地之化育,以人工的循环融入自然的循环之中,融入中华文化天人合一的境界(图1)。

图1 四大原则在生态设计不同阶段的体现

4 生态设计融入通讯研发体系

4.1 通讯设备设计流程建设

通讯设备设计研发一般包含了硬件设计和软件设计两部分,下面将以通讯设备硬件设计流程来展开阐述,软件设计可并入硬件驱动程序设计来考量。

在通讯设备设计硬件部门中,以芯片设计(ASIC和FPGA)、电路设计(PBA)、驱动程序设计(HdS)和设备工程结构设计(ED)构成了主要纵向流程体系框架(图2)。

另外,以系统架构设计、产品与环境协调设计构成了通讯设备横向硬件设计领域,贯穿前面四大纵向设计领域。系统架构设计(Architecture)领域侧重于硬件项目的前期立项分析,确定通讯设备的系统架构。产品与环境协调设计(Product&Environment Harmony)领域在硬件项目整个阶段与纵向设计领域垂直交互,解决的是纵向设计领域之间的问题,减少产品对自然生态环境影响,和预防自然生态环境对产品影响(图3)。

图2 通讯设备硬件设计项目流程

图3 在项目流程中硬件设计领域的互动收敛

现代电子设备所处的环境主要包括气候环境、机械环境、电磁环境、生物化学环境和核辐射环境。各种环境因素的影响都可能导致电子设备性能降低、失效甚至损坏,必须采取防护措施。反过来产品在其生命周期过程中产生废气、废液、废物对生态环境产生污染,生态环境无法完全自动净化。因此生态设计要素和供电、机械、散热、电磁屏蔽等其他设计要素构成了产品与环境协调设计(Product&Environment Harmony)不可分割的整体。在行政配置上,建议以具备生态设计资深背景的管理人才担任产品与环境协调设计领域经理,负责从生态设计的角度完善整个通讯设备设计流程。并配备一名生态设计资深专家建立以生态设计指南、项目设计节点生态检查表及生态设计支撑性系统为内容的技术支持,对一些生态设计共性的问题,做专题分析和研究。

4.2 生态设计技术体系构建

根据国际、国内标准要求,产品必须要有环保声明(ECO Declaration),其内容包括产品信息、产品生命周期的延续、产品功耗、电磁辐射防护、噪音防护、有害物替代和防护、产品包装、回收管理信息、客户相关文档等方面信息。环保声明是对产品的总的要求,在不同设计领域中要贯彻生态设计四大原则,应用到通讯设备设计流程的各个环节。而构建一个生态设计技术体系,有利于四大原则在设计流程中落实(图4)。

图4 生态设计技术层次体系

生态设计技术体系由3个层次设计文件或系统构成。第1层次是生态设计指南,是生态设计的通用指导性文件,帮助研发人员对生态设计的了解,列出常用的分析、解决生态设计问题的方法。

第2层次是生态设计检查表,建立产品完整生命周期设计的闭环检查、验证方法。从研发项目开始到结束,纵向四大硬件设计领域的每个设计节点建立检查表(check list),检查下图的生命周期环节落实情况和生态设计原则的贯彻情况(图5)。

2013年7月 绿 色 科 技 第7期

图5 产品完整生命周期

第3层次是生态设计支撑性系统,包括有害材料及限量列表、环境友好材料列表、免拆卸装配技术列表等文件,以及回收利用鱼骨图评价系统、产品生命周期生态评价系统(Life Cycle Assessment),为研发项目提供专业设计指导。

4.3 产品生命周期生态评价系统

笔者所在企业已经采用LCA产品生命周期生态评价系统,该系统最后把所有的统计数据转化为二氧化碳,以二氧化碳排放量作为生态环保的评价指标(图6)。

图6 LCA产品生命周期分析评价系统

但是这个综合评价系统还需要不断完善,因为只考虑二氧化碳指标,会导致“节能减排”没有和“节约资源”、“环境污染”统一考虑。

并且著名学者尹应武先生在所著的《上善是水——-破解地球危机》中,对片面认为大气中二氧化碳浓度增加是导致全球变暖的主要原因等主流观点提出了质疑,明确提出“水失衡”才是一切危机之“源”。所以完善产品生命周期分析评价系统需要考虑如下几方面。

(1)根据一次能源、资源以及最终用户获得的通信产品作为评价依据,才可以对不同过程的研究结果具有相同的评价基础。

(2)考虑全过程的物耗及相应能耗平衡数据;根据全过程物耗衡算给出废气、废水、废渣,包括产生的二氧化碳等的数量,以评价对生态环境的影响大小。

(3)为了简化分析评价系统,确立几个指标性的物质(象二氧化碳、水)作为环境评价的标准因子,对其他因子进行归并,每种指标性的物质代表着不同的生态环境影响类别。比方说水代表着水资源消耗大小的指标,二氧化碳代表着化石能源消耗大小的指标。

(4)给出全过程生产成本、投资等,以评价经济上的合理性。有理由相信生命周期评价将逐步成熟起来,成为生态设计的科学评价方法,为实现生态文明做出贡献。

5 结语

以恭谦而积极作为的态度,吸收中西文化之长,创造性地实践通讯设备生态设计,使通讯设备在整个生命周期中不破坏自然环境,最终以无废循环融入地球生态系统中,为多数人现代化提供高可靠又低成本的通讯网络服务。这是我们每一位通讯工作者的历史使命和社会使命。

笔者希望本文也能带给不同行业的读者一些思考。生态环保不只是政府部门、环保企业的事情,也是各行各业都应尽的一份社会责任。各行各业发展不要走“先污染、后治理”的弯路,可以通过少污染甚至不污染的方式实现。大力提倡生态环保的企业文化建设,重视在设计源头保护生态环境并兼顾降低成本和提高效率,既提高经济效益又提高社会效益,体现出富有社会责任企业的作为。

参考文献:

[1] 邓英淘.再造中国,走向未来[M].上海:上海人民出版社,2013.

[2] 尹应武.上善是水——破解地球危机[M].北京:人民出版社,2011.

[3] 迈克尔.培思的力量——产品及周期优化法在开发中应用[M].上海:上海科学技术出版社,2004.

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