在密歇根州海兰帕克的一幢巨型灰色建筑内,6名衣着随便的技术员和工程师正在奋力毁掉美国人的精心创造。他们手握旋凿、锤子和气动工具,正在肢解两辆如陈列室中样品一般簇新的小汽车:一辆红色福特Aspire和一辆蓝色克莱斯勒Neon。他们卸下零部件、为每个零部件称重、摄录每一个拆卸步骤并记下每个步骤所耗费的时间。在一块巨大的白色木板上,悬挂着刚拆下的汽车电器设备,这些电器以纵横交错的黑色电缆相互联结着,活像一具供大学新生解剖课之用的老鼠内脏标本。

这个非同寻常的实验室名叫汽车回收利用开发中心,由美国三大汽车制造商联合建立,去年夏天才全面启用。专家们在这里竭尽拆毁之能事:同时,克莱斯勒、通用和福特汽车公司的工程师们也频繁前来观察,并不时地参与工作。开发中心将致力于指导汽车业三巨头更好地设计出容易拆卸的汽车,例如,改进关键零部件安装的位置,以便将来拆除。

易拆卸设计(DFD)现已成为世界性的新产品设计潮流。DFD的目的在于,以长远观点设计、开发和制造某种产品,当它寿终正寝时,其零部件可经整修后重复利用(或者可被安全地处理掉),从而形成该产品的封闭式循环。在废物处理费用越来越昂贵的今天,易于销毁已经变得同易于制造一样重要。

从纽约州的罗切斯特市到柏洛阿尔托,从东京到阿尔卑斯山区的小村庄,新设计思想已被制造商们普遍接受。西门子咖啡壶、卡特匹拉拖拉机、施乐复印机、柯达照相机、美国的个人电脑、日本的激光打印机、德国的机车引擎和加拿大的电话机,加上许许多多的其他产品,在制造时已经开始将拆除的因素考虑在内。

隐藏在这种新环境保护主义背后的原动力除了出于保护大自然的考虑之外,更多的是由于能得到金钱方面的回报。与以往的环境计划不同,绿色制造使得制造商们在做好环境保护的同时还可以从中得益。包括施乐和柯达在内的一些美国公司,已经通过易拆卸设计和零部件重复利用赚取利润。

与传统产品相比,强调精简部件、合理使用原材料和重复利用零部件的绿色机器,在制造和销售方面已被证明更为有效。那是因为绿色生产是与当今备受推崇的制造策略,即全球范围的零配件采购、为大批量制造而进行的设计、协调工程和全面质量管理相一致的。

如果这还不够,那么欧洲各国新制定的法律条文不久将迫使所有的生产厂家回收他们生产的、包括汽车和电话机在内的所有废旧产品,在这场绿色运动的发源地德国,政府明确规定,各生产厂家必须对其产品包装物的命运负责到底。

这股由德国立法所掀起的绿色浪潮正滚滚越过大西洋,别指望共和党人控制的国会能够阻挡它的势头,即使德国式的制成品回收法在美国国会的命运不济,那也没有什么大不了,德国人照样会建立起事实上的全球制造业标准。而美国公司想要在全世界竞争,就不得不上马生产那些符合欧洲市场绿色条款的产品。“事情来得如此之快,已有12个国家加入到绿色制造业的行列之中纽约市Infor公司总裁如是说。

对于正在迅速枯竭的地球矿产资源,绿色产品设计无异于一贴良药。它或许能减少废弃物的总量,不然的话,这些旧破烂要不了多久就会在工业化国家的垃圾填埋场泛滥成灾。在产品制造前、后的整个过程中能否合理利用自然资源,取决于产品设计。以原材料开采为例 · 如能合理使用诸如钢铁之类的成材,每一个美国人每年就可以少消耗总计约2万磅的矿物资源,其价值是难以估量的。按美国科学院的统计,从地底下挖出的原料的94%几个月之内就会汇入废弃物的洪流。

德国的包装回收法已经付诸实施,欧洲的立法者们为此深受鼓舞。该法律执行得相当不错,以至于制造业主们联合组建的一家专门从事收集和处理包装材料的私营公司回收的垃圾实在太多,差不多快要不胜负担了。尽管如此,回收法案在其运作的头两年里就已减少了总共6亿吨(占4%)由包装材料形成的废物。

尽管不少公司反对此类规定,但德国的绿色法律仍促使许多企业多方设法以更少的包装来销售商品。像高露洁公司设计的一种竖放的牙膏,就免去了纸盒包装。

惠普公司在德国的设计师们除去了微机工作站的“内包装”,用泡沫塑料代替固定内部零部件的金属机架,从而减少了内部金属和外部包装的用量。聚丙烯泡沫底盘为每一个零部件留有接插口,使零件的排列显得整齐而紧凑;泡沫底盘上刻有传送冷却空气和引导电缆的沟槽,并与各个零部件联通。这种新型底盘可使运输过程中的外包装减少30%,拆卸时间缩短90%。惠普公司的个人电脑也将运用相同的构思。

对于制造商们来说,幸运的是,DFD设计的主要原则——更少的部件、更少的原材料、以弹簧搭扣代替螺栓紧固件——与那些为使装配效率更高而作的最新努力,如协调工程和全面质量管理等不谋而合。协调工程将不同领域的专家从一开始就捏合在同一个设计小组之中,从而使得DFD专家能够轻而易举地融入到他们的队伍里,同样,浪费是全面质量管理的大敌,所以,DFD也是同它合拍的。

理论上,从咖啡壶到拖拉机,每一样东西都可以设计成容易拆卸的形式。当然,一样东西的价值越高,重复利用的意义就越大。

在美国和德国,一些重要产品正在进行重新设计,以适应德国人所谓的新型封闭式循环经济。试举例如下:

汽车差不多每个地方都在生产汽车,且都在不遗余力地使这些汽车更易于拆卸、使零部件可重复利用。当然,没人希望汽车散架,价钱和性能仍然是举足轻重的,但汽车公司的自动组装思想正在朝着提高自动拆毁能力的方向转变。宝马公司估计,到本世纪末 · 欧洲将有2000万辆小汽车报废,其中宝马车就有25万辆。为了回收如此之多的旧汽车,宝马和其他德国汽车厂商已经,并且还将继续建立汽车拆卸实验厂,甚至不惜折腾那些新车样车,以便掌握更多的拆卸技术。

宝马公司的1991型ZLRoadster就是一个DFD小汽车的典型例子。它的塑料侧板可以像剥落两瓣胡桃壳那样被除去。他们认为,保险杠上的固着剂或焊料也应当用紧固件来代替,这样拆除起来就容易得多,换下的材料还可回收。宝马公司还在改换仪表盘。以前,仪表盘由多种合成材料胶粘而成。现在,宝马运用了各种聚酯氨、泡沫材料和橡胶,所以仪表盘可以完整地回收利用。目前,宝马车总重量的80%已可重新利用,而它的目标是95%。克莱斯勒公司副总裁F. 卡斯塔因说,美国将在90年代末达到这一水平。德国大众公司亦不甘落后,正在全德国筹建好几个回收利用中心。

德国人可以从美国及其强大的、以市场为基础的汽车回收业中得到某种启迪。卡斯塔因说道:“坦率地讲,我觉得还是像美国那样用更加自然、更讲究经济效益的做法为好。没有必要把政府牵扯在内,也没有必要以任何形式资助任何人。”美国现在差不多每辆汽车的75%(以重量计)已得到重复利用。全国大约有12000家汽车零部件回收商,他们先拆下引擎、发电机等值钱的设备以及其他可整修翻新并重新出售的零部件,然后,金属车架被送进绞碎机绞成段料,再送往炼钢厂回炉,以生产新的车身。这在美国已经成为一桩有利可图的买卖,年营业额高达数十亿美元。不过仍有不少问题有待解决,比如轮胎、玻璃及塑料的处理等等。而事先就将这类问题考虑在内的绿色制造方案,是可以显著降低回收的成本,并减少对环境的危害的。

电脑个人电脑的生命周期可能还不及某几种昆虫来得长久。按照卡内基-梅隆大学科学家们的说法,现在的个人电脑,在出厂之后不出12个月就会过时。D. 拿文-钱德拉说:“有7000万台被淘汰的电脑躺在各单位的地下室中,如果得不到利用,它们最终都将出现在垃圾填埋场。今天每卖出3台新电脑,同时就会有2台旧电脑报废。到2005年,这个比率将上升到1比1,这就意味着我们回收利用的速度应当同制造电脑的速度一样快。有鉴于此,回收利用必须与任何常规制造任务一样受到重视。”

在美国,关于有毒废弃物的立法已使电脑厂家及其他制造商慌了手脚。因为一旦旧机器抛弃在垃圾场并开始污染土地,制造者就得承担责任。所以,大多数美国电脑公司均已开始推行所谓的旧机器逆向销售计划,特别是来自大客户的逆向销售,目前,一些大公司的电脑采购员正在将回收条款写入订购单。对用户而言,这样做只是为了不愿让储藏室里堆满废弃的旧设备。

拆除旧电脑已不是新鲜事,几年前就已有之,主要是为了回收金和铂等贵金属,老式设备中是常常大量使用这些金属材料的。拆下的电路板被卖给芯片回收商,后者再将芯片转卖给玩具制造商之类的用户。

电脑制造商如能精简电脑的部件和减少拆卸的时间,他们说能从产品回收中获利。因此,IBM、惠普、DEC以及其他一些电脑厂家正在迅速引进全套DFD技术。早在1991年,IBM就已设计出两款PS2E型电脑,不但易拆卸,而且能耗低。如今,所有的IBM设计师都被要求转向绿色体制。惠普公司利用DFD制造其所有12种型号的VectraPC已一年有余。现在,每台Vectra电脑仅有3颗螺丝,这种结构可以让用户方便地升级换代。

西门子Nixdorf公司于1993年推出的绿色电脑PC41由29个零部件组成,而1987年出产的PCD-2则零部件有87个之多。绿色电脑的组装时间不到7分钟、拆卸用不了4分钟,而老式的PCD-2则分别耗时33分钟和18分钟。PC41仅有2根电缆,PCD-2则用了13根。

IBM在北卡罗来纳州三角高技术园区设有一座环保产品工程中心,三年多来一直在进行者回收和拆卸的实践。工程中心的J · R科尔比主任说,IBM正在研究如何将回收成本降到最低、甚至有利可图。像大多数电脑厂家一样,IBM正在欧洲八个国家以较小的代价回收它的旧机器。

惠普公司回收工作站的业绩是其他公司望尘莫及的,他们整修和重建每一台返回的机器。惠普公司小型电脑管理部经理T · 科帕斯基说:“在三“R”环保设计体系中,前两个“R”——reduce(精简部件)和reuse(零部件再使用)——排在recycling(改造翻修)的前面。”

电话机在电话业务受到垄断的年代,制造商们是出租电话机,并在收回后经过翻新和重新组装后再次出租的。随着贝尔系统的解体,这种情况亦不复存在。现在,大多数人购买电话机而不是租用电话机。但是,赚钱的出租业务在加拿大依然存在。北方电讯公司设在多伦多郊外的一座大工厂砸碎老的电话机,取出机芯装入新的塑料机壳,然后重新出厂。

除了上述传统的做法以外,北方电讯公司正在向全方位的DFD转变,多伦多北方电讯公司的一位官员说,“我们即将跨进新舞台的门槛,这个舞台将真正改变我们全部产品策略的思路。

AT&T小心翼翼地向前迈了一步,它正在进行一个叫做“绿色产品实现”的示范计划,试图借此制定绿色产品设计的准则。

发动机有时,DFD会自然而然地产生。在阿尔卑山脚下的Uebersee地区,德国Kl?cknerHumboldtDeutz公司专门生产发动机的子公司DeutzServiceInterntional每年要重组数千台Deutz发动机,这些发动机应用在拖拉机、机动车等形形色色的机器中。厂方经理B · 鲍姆说:“我们早已注意到,市场的发展需要更换Deutz发动机,我们的发动机拆、装起来都极容易他还说:“70年代的流行趋势是,抛弃传统的螺栓,将一大堆金属零件焊接在一起。这样虽然可以使产品便宜一点,但也使得许多零部件难以复原。幸运的是,今后再也不会那样了。”

全世界的Deutz发动机用户都已注意到它的易拆性,于是小型的专业整修厂家如雨后春笋般地涌现。但Deutz决定自行经营这项业务。现在它每年购入5000多台旧发动机,去年一年生产出3500台:“像新的一样好”的再造版本,而售价比新发动机要低25%之多。鲍姆补充道:“产品回收法只会对我们有利,因为我们已经能够满足该法律的要求,而我们的竞争对手却做不到。”Deutz公司正打算在美国开办该项业务。

像IBM、福特、DEC等名列《幸福》杂志500家最大跨国公司的企业已在一些大学,如卡内基-梅隆大学、加利福尼亚大学伯克利分校、塔夫兹大学等组成联合体,以学习更多的绿色产品设计知识。商业部计划在克利夫兰的“大湖制造技术中心”帮助一些小公司掌握这方面的技术。

如今,高级计算机软件,例如匹兹堡绿色工程公司首创的ReStar也为制造商们提供帮助。这项发明由一年前创建该公司的卡内基-梅隆大学的D · 拿文-钱德拉及其同事们完成。ReStar标价不低(19600美元),但用户得到的帮助不小。首先,ReStar只能回答有关拆卸的关键性问题:应当在何时何处中止这项工作而不至于赔钱?拿文-钱德拉称之为“成功的关键”。

ReStar还能协助用户判断用哪些材料最有利,以及决定是回收旧产品还是将它卖给第三方回收商。为了让ReStar完成这些神奇的功能,用户需为每个与设计有关的部件输入必要的数据,包括重量和材料属性等。:部件之间的每一个联结点均需描述清楚,并根据ReStar数据库提供的列表识别验证。假如数据库中缺少上述信息,用户可将新的联结点和材料类型的描述添加到数据库中。组装的过程是以部件之间的几何关系为依据来描述的。此外,为了得到拆除某个特定部件的每一步操作说明,使用者需列出其他一些必须预先拆下的部件(然后才可能拆下特定部件)的清单。

当这些几何关系信息输入数据库之后,ReStar即产生一套整个组装过程的三维模型。根据这些信息,程序可确定从部分到整体的所有可能的拆卸步骤,再通过计算每个步骤的经济性,选出最佳方案。

用户可以指使ReStar制定包括成本和耗时在内的拆卸方案。拿文-钱德拉称ReStar的“如果-怎样”功能是该程序最显著的特征。当然,遵循如上模式免不了要提出诸如此类的问题:迄今已在拆卸上花费了多少?各个部件是不是由适当的材料组成的?如果不是,那么去掉它们的费用要多少?ReStar的早期用户有摩托罗拉、旋涡、IBM以及德国奔驰。

宝贵的经验出之于两家成功的绿色制造商。柯达和施乐尽管采取了不同的做法,但它们都已经远远走在了“如果-怎样”的前面。

柯达公司曾走过不少弯路。80年代末,几个工程师提出一次性35毫米相机的设想,并取名Fling(扔)。由于这一概念与柯达的经营哲学相背,该项目道到了决策层的冷遇。参与该项目的A · 范德莫尔说,柯达的信念是:“上帝安排人们去购买相机和胶卷,并将胶卷装入相机。”

事实上,Fling失败了。其销售情形不佳,它的名字也激怒了环境保护主义者。但范德莫尔他们没有就此罢休。一位工程师设计出一种双镜头,可使Fling相机摄取广角画面。用售价10美元的相机拍摄全景,确实令人惊奇。此外,他们还开发出可供水下摄影的型号,同时将一次性相机更名为FunSaver35。这种新型相机面世后销量激增,不过还是惹恼了环境保护主义者。理由是充分的:几十万个相机被丢弃在垃圾场。

工程师们迫切希望相机能得到回收,建议采用DFD设计以及零部件重复利用。但柯达的经理们却打着哈哈。直到有位国会议员把他的“垃圾制造者年度奖”颁给了该公司的一次性相机时,他们才醒悟过来。范德莫尔回忆道:“一位高级经理打电话给我说还记得你这家伙的馊主意吗?付诸实施需多长时间?范德莫尔说,用不了多久。

到1990年底,柯达公司已将一次性相机改制成为可回收利用的了。以前那种由超声波焊接的相机盒被重新设计成可容易地拆开的结构形式。顾客将相机交给冲印商店,商店再将它返回给公司,换回一小笔费用。而柯达公司则通过纽约州政府主办的OutSource组织雇用的残疾人员拆卸这些相机。

在回收中心,相机的外封和镜头被除去。塑料部件被压成小团,再用来塑造成新的相机部件。相机的内脏——活动部分和电路——经测试后再次使用达10次。以重量计,这种相机的87%可得到重复利用或整修翻新。1993年,柯达公司大约卖出3000万架一次性相机。FunSavey成了公司增长最快和最赚钱的产品。

施乐公司在降低成本的口号下,是于4年前开始推行绿色制造计划的。环保设计和资源保护部经理J · C · 阿扎说:“我们向高级管理层说明,在实施绿色计划的过程中,我们或许能取得很大的经济效益。同时提高我们的生产率。”

每年,施乐公司从产品的重复利用中可节约2亿美元;注重绿色设计之后,又增加了5千万。从DFD到零部件的再造和翻新,销售部门在大规模绿色制造中的收益为一年5亿美元左右。

起初,施乐复印机虽可拆卸,但这是未经专门设计的。以复印机墨粉盒的组装为例,过去墨盒由超声波焊接,拆开时不得不通过手工操作。施乐采用预先考虑回收的设计后,取代了那种破坏性拆卸。具有重复利用价值的零部件被装在容易接触到的部位;搭扣代替了螺栓I如塑料面板等通用部件则被制造成适用于不同产品的标准部件。工程师们学习有关拆卸的知识,一个由35人组成的资产回收管理负责帮助他们掌握这门新的学问。

正如柯达、施乐以及其他一些公司所已体会到的,DFD已使得实验室里的那帮人一夜之间都变成了具有协作精神的战略家。与以往他们所掌握的技术相比,现在的设计必须具有更广阔的视野,这是一种挑战。惠普公司一位具有27年产品设计经验的高级工程师D · 布劳耶说,最重要的经验教训是,千万别成为一个固执僵化的人。为了妥善处理那些有时是相互矛盾的想法和要求,设计师必须在绿色工程与产品的质量和可靠性之间取得平衡。如惠普公司在制造其深受欢迎的易拆卸DeskJet打印机时发现,所以他们改用了标准螺栓。生产一件不良的绿色产品不仅是一种浪费而且毫无意义。

回收利用还导致另一个有趣的现象:用过的或经过整修翻新的零部件有时工作起来比新的还要好。这种情况在数字电器设备中特别突出。除非遭到物理破坏或持续的高温袭击,存储芯片或微处理器实际上没有寿命极限,因为其唯一运动的部分是电子。所以,一家迅速发展的芯片回收转卖商甚至不再劳神去检测那些转卖的旧芯片了。其理由是:新芯片在最初测试中的合格率为95%,而旧芯片的合格率达98%。

然而,消除旧观念并不容易。尽管价格便宜,可要让美国人像买新产品一样购买经过翻新的产品仍是很难做的生意。施乐公司在销售和出租修整一新的复印机时就遭到抵制,即使公司提供与新机器同样的担保也无济于事。面对一辆装有经过整修的发电机的新车,购车者也很可能驻足不前。

“我们仍有一些教育工作要做,”施乐公司的阿扎承认,“在消费者阵营中,依然存在着一些包括政府机构在内的顽固堡垒,他们坚持说,‘我们只要百分之百的新产品。’令阿扎欣慰的是,国会在1993年末发布了一条行政命令,敦促(而不是要求)联邦机构购买类似经整新的复印机那样的绿色产品。

没人知晓今天的制成品中有多少属绿色产品。或许是5%,或许是10%。但是IBM的科尔比预言,不出10年,所有的产品都将被做成有利于拆卸和有利于整新的形式——从而为地球披上一层绿荫。

[Fortune,1995年2月6日]