作者于随然、陶璟结合他在产品全生命周期设计、评价和仿真的研究成果和长期从事高校教育的教学经验撰写了这本《产品全生命周期设计与评价》。全书共7章。第1章简要阐述了设计和全生命周期设计的概念、研究现状等。第2章较详细地论述了产品的模型化过程(指加工、组装、使用、拆解等操作)的模型化以及产品全生命周期模型化(过程之间的关系)。第3章论述了产品全生命周期模块化设计的一般方法，并通过案例对该设计方法予以说明，主要包括：产品全生命周期模块设计中驱动力的概念、权重分配和零件关系模型的建立；基于种群遗传算法的全生命周期模块化设计；案例研究及敏感度分析。第4章论述了全生命周期评价方法，并对家用电冰箱进行了全生命周期评价、参数化一模块化一模板化LCA方法及其应用。第5章阐述了面向家电产品的LCA软件开发的关键技术、系统开发实践。第6章详细论述了产品全生命周期仿真的概念、方法、过程建模和不确定性分析等，并通过两个案例阐述了该方法如何应用。第7章重点论述三种DfX方法：面向可制造性的设计、面向装配和拆卸的设计以及面向回收的设计。

前言
第1章 绪论
参考文献
第2章 产品的全生命周期建模
2.1 产品的模型化
2.2 过程的模型化
2.2.1 产品开发
2.2.2 制造过程
2.2.3 物流
2.2.4 使用与维修
2.2.5 回收处理
2.3 全生命周期模型化
2.4 生命周期成本的计算模型
参考文献
第3章 产品全生命周期模块化设计 前言
第1章 绪论
参考文献
第2章 产品的全生命周期建模
2.1 产品的模型化
2.2 过程的模型化
2.2.1 产品开发
2.2.2 制造过程
2.2.3 物流
2.2.4 使用与维修
2.2.5 回收处理
2.3 全生命周期模型化
2.4 生命周期成本的计算模型
参考文献
第3章 产品全生命周期模块化设计
3.1 产品全生命周期模块化设计的基本概念
3.1.1 模块的定义及特性
3.1.2 产品全生命周期模块化设计的基本概念
3.1.3 产品全生命周期模块化设计的研究现状
3.2 模块化驱动力及产品中的零件关系模型
3.2.1 设计方法关联假设条件
3.2.2 全生命周期模块化设计驱动力
3.2.3 不同模块化设计驱动力下的零件关系模型
3.2.4 零件综合关系模型
3.2.5 零件之间的综合关系模型
3.2.6 综合矩阵的建立与特点
3.3 利用种群遗传算法对产品进行模块化设计
3.3.1 选取种群遗传算法作为模块优化算法的原因
3.3.2 初始模块数
3.3.3 利用种群遗传算法进行模块化重组
3.3.4 优化过程
3.3.5 优化方案的经济性和环境性能的评价
3.4 案例分析
3.4.1 家用电冰箱
3.4.2 建立各驱动力的零件关系矩阵与综合关系矩阵
3.4.3 种群算法设计过程
3.4.4 优化结果与原结构的比较
3.4.5 敏感度分析
参考文献
第4章 产品全生命周期评价
4.1 全生命周期评价简介
4.1.1 目标和范围设定
4.1.2 清单分析
4.1.3 影响评价
4.1.4 解释
4.2 家用电冰箱全生命周期环境影响评价
4.2.1 家电产品LCA研究现状
4.2.2 评价的目的和边界设定
4.2.3 数据收集与清单分析
4.2.4 清单分析结果
4.2.5 环境影响评价
4.2.6 解释
4.3 参数化-模块化-模板化LCA
4.3.1 参数化LCA方法
4.3.2 模块化LCA方法
4.3.3 模板化LCA方法
4.4 参数化-模块化-模板化LCA的应用案例
4.4.1 案例一:家用电冰箱生产阶段的环境影响评价
4.4.2 案例二:咖啡壶生产阶段环境影响评价
参考文献
第5章 LCA软件开发
5.1 现有LCA软件综述
5.1.1 LCA软件开发的相关研究
5.1.2 现有商业LCA软件介绍
5.1.3 现有LCA软件的总结
5.2 MPT-LCA开发关键技术
5.2.1 MPT-LCA数据库设计
5.2.2 MPT-LCA的清单分析算法
5.2.3 MPT-LCA环境影响评价模型及算法
5.3 MPT-LCA系统开发
5.3.1 MPT-LCA系统总体设计
5.3.2 MPT-LCA产品评价模板的建立
5.3.3 软件其他部分的开发
5.3.4 软件的主要应用
参考文献
第6章 全生命周期仿真
6.1 产品全生命周期仿真的概念和过程框架
6.2 一般产品系统的生命周期过程模型
6.3 基于蒙特卡洛仿真的生命周期评价不确定分析方法
6.4 实例1——家用冰箱“3R”措施的资源和能源节约评价
6.4.1 研究目标和范围
6.4.2 家用冰箱生命周期仿真模型
6.4.3 仿真场景
6.4.4 仿真结果及讨论
6.4.5 结论
6.5 实例2——我国燃料乙醇全生命周期能源、排放和经济性评价
6.5.1 研究目标和范围
6.5.2 生物质燃料乙醇/汽油混合燃料车辆的全生命周期过程
6.5.3 生物质燃料乙醇/汽油混合燃料车辆系统的环境和经济性评价指标
6.5.4 基于蒙特卡洛仿真的生物质燃料乙醇/汽油混合燃料车辆系统生命周期评价模型
6.5.5 生物质燃料乙醇/汽油混合燃料车辆系统经济性、能效、排放评价结果
6.5.6 结论和建议
参考文献
第7章 全生命周期设计与DfX
7.1 面向X的设计
7.2 面向可制造性的设计
7.2.1 基于设计规则的方法
7.2.2 基于特征分析的面向可制造性设计的方法
7.3 面向装配和拆卸的设计
7.3.1 面向装配的设计
7.3.2 面向拆卸的设计
7.4 面向回收的设计
7.4.1 基本概念和设计原则
7.4.2 案例研究——面向家电塑料回收的设计
参考文献
附录A 模块化优化运算程序
附录B 清单数据补全

第1章 绪 论
设计是为了实现一定的要求将与产品相关的信息（构想、属性、状态、举动、功能、性能）逐渐详细化的决策和实现过程。其中，要求（requirements）是规定所设计的产品必须具有的属性、状态、功能等信息；规格（specifications）是描述产品所必需的属性、状态、功能等信息；属性（attributes）是指产品所具有几何的、物理的、化学的性质，用定量值表示；状态（status）是产品在某处、某时刻其属性所持有值的组合；举动（behavior）是产品的状态随时间变化的表现；功能（function）是人以特定意图主观地观察产品时认为产品所发挥的作用（效力）［1］。
设计科学是通过对设计过程的建模来理解设计的学问。设计科学作为一门学问其具有的抽象性和一般性必不可少。所谓一般性是指对任何具体领域的设计都可以适用的性质；而抽象性是具体设计描述的抽象化（数学描述的导入等）。
设计研究的范围包括设计方法论、设计原理、设计方法和设计学［1］。设计方法论是指一般的应用领域（不针对具体机械）中的某一具体目标的体系化设计方法，如各种各样的优化方法，DesignforX［2］（DfX，指产品生命周期的制造、维修、装配和拆卸、再利用等）设计法、质量控制设计领域的田口方法［3］、质量功能展开法［4］以及德国流的设计方法论等都属于这一研究范畴［5］。设计原理是设计决策时的指导方针。Suh的公理设计法［6］和中?的设计原理选集是设计原理的代表作；其他被广泛应用的设计原理有“简单的最优”（零部件越少越好、越轻越好等）等。具体对象的设计研究属于设计方法的研究。历史上，设计教科书就多以车床设计法、内燃机设计法等为主要内容，这些适用于具体对象的非常实用的设计方法不仅限于机械工程领域，对其他工程领域具体对象的设计法的研究也非常有借鉴意义。具体对象的设计方法记录了该对象的详细设计过程，通过数学和信息技术的抽象化手段可以做成提高设计效率的设计工具。但是这种尝试毕竟依赖于个别对象，在应用于其他对象时有先天的局限性，因此如何开发通用性更好的设计系统显得尤为重要。由此可见，设计学是从抽象性和一般性的视点来研究设计对象的。
上述设计理论和方法主要是基于从自然界获取有用资源来改善我们的生活质量这样一种“资源无穷论”的观点。但人们在现代工业社会的发展中已逐渐认识到，环境的可持续发展等重要概念应该受到重视，现代工业产品的生产活动及其规模的逐渐扩大是造成环境问题的重要因素。为根本地解决这些问题，一方面，需要重新评估和修正现在的生产体系，即从过去的“生产―使用―废弃”的传统工程转变为包括“使用―维修―再利用”逆向工程在内的新的生产体系，即循环型

生产体系；另一方面，激烈的市场竞争要求制造商用尽可能少的资源消耗，低成本、高质量和迅速地推出能满足用户服务（service）需求的产品。因此，合理地设计产品的全生命周期，并在产品的全生命周期中合理地管理它，能有效地实现资源的合理利用和满足用户对服务质量的要求。“以用户为主题的生产”是制造业的另一个转型目标。基于以上转换我们提出了全生命周期工学的理念：以从产品计划到废弃的全生命周期为对象，同时考虑经济性、技术性、市场性与环境性，以求达到全局优化目的。
研究表明，要从产品的环境调和性开发中获得利益，必须实现产品从计划、设计、制造、使用、维修到废弃的闭环化，形成闭环产品系统。其中，设计已经演变为产品全生命周期设计，即为了实现一定要求，对与产品全生命周期相关的信息逐渐详细化的决策过程。产品全生命周期设计尽管还没有被广泛应用于产品研发中，但作为一个连接社会需求、经济规模和资源环境问题的平台已经被普遍接受［7］。这是因为产品的可维修性、可拆卸性和回收性直接影响产品在使用时的性能，全生命周期的成本以及我们的生存环境都是“可持续型”循环经济社会的具体体现。因此，在国家中长期科学和技术发展规划纲要中关于制造业主题的部分就明确提出了“开发面向产品全生命周期的创新设计方法和技术”［8］。
国外关于全生命周期设计的研究与应用始于20世纪80年代初的面向装配与拆卸的设计。但是自90年代初起，全生命周期设计才初步地形成系统的概念和结论。其标志是，美国于1992年9月发表研究报告Greenproductsbydesign：choicesforacleanerenvironment［9］、1993年发表研究报告Life?CycleDesignguidancemanual［10］；日本学术会议于2000年4月发表研究报告?产品全生命周期设计的基础学术问题?［11］；欧盟于2001年发表集成产品政策（IntegratedProd?uctPolicy，IPP）绿皮书［12］。自1985年起，美国自然科学基金会（NSF）在“DesignTheory&MethodologyProgram”名义下开始了对工程设计研究的资助，其目的是弄清楚产品开发过程，以便开发出设计方法和工具，从而提高设计质量和效率、降低开发成本，赶超日本和欧洲。表1.1是对NSF20年中所有资助项目按领域、每5年一个周期进行统计的结果［13］。
表1.1 NSF在工程设计研究的不同领域的资助变化情况（1985～2004年） （单位：%）
研究领域（researcharea）1985～1990年1990～1995年1996～2000年2001～2004年
设计过程（designprocess/cognition）优化（optimization）人工智能（AI/KBS）21.29.422.41.425.78.13.013.46.009.30
决策（decision/utility，DBD）计算机辅助设计（CAD/CAGD）1.25.95.416.223.96.032.611.6