Toward eco-design: an integhrated life cycle engineering system to develop susteinable mechatronic products and services

product quantity and time-to-market reduction. For these reasons several design tools have been developed to assist designer in this activity. Nowadays, the environmental aspects have become widely considered and represent an important and success market factor, in fact, the consumers are developing an increasing environmental sensibility so they are attracted by “green products”. From this consideration derive the need for design tools to assist the designers in considering both the environmental and the cost aspects into the design process. In recent years several tools have been developed at this scope. IT systems, for example, are currently employed in the design process and they can be grouped under the PLM (Product Lifecycle Management) system family. PLM can be viewed as the integration of several tools as mentioned before, with methods, people and processes throughout all stages of a product’s life. On the other hand there are tools for specialist to assess and calculate the environmental impact of products by different methods. LCA (Life Cycle Assessment) is the most common and recognized method to determine the environmental burden of products and services. The research goals could be synthesized as the definition of a new eco-design approach and tools for the environmental and lifecycle cost consideration in the design process. This research work is a step toward the development of integrating eco-design platform by linking IT systems (PLM and CAD software) and lifecycle methodologies (LCA and LCC). The proposed eco-design environment represents the way to develop sustainable products and services in early phases of product design. In order to verify the advantages of using the approach and the platform, several functional groups of mechatronic products and household appliance prototypes have been manufactured to experimentally measure the results of the choices made with the eco-design platform. The target foreseen for these kind of products is a strongly reduction in global energy use compared to the current situation and a reduction in industrial waste. Furthermore, additional advantages in terms of product assemblability, logistic management of suppliers and lifecycle cost reduction have been noted.

Il processo di progettazione industriale, in passato, si basava principalmente sulla riduzione dei costi, sull’incremento della qualità del prodotto e sulla diminuzione dei tempi di produzione. Per questi motivi, diversi strumenti di progettazione sono stati sviluppati con lo scopo di aiutare i progettisti industriali nelle loro attività. Oggigiorno gli aspetti ambientali stanno diventando sempre più attuali e per questo motivo rappresentano un importante fattore di mercato che deve essere considerato. Infatti, i consumatori hanno sviluppato una sempre crescente sensibilità ambientale che porta loro ad essere attratti da “prodotti verdi” o “prodotti ecologici”. Da questa considerazione deriva il bisogno, dei parte dei progettisti industriali, di strumenti in grado di considerare sia gli aspetti di tipo ambientale che quelli di costo all’interno del processo di sviluppo prodotto. Negli ultimi anni diversi strumenti si sono affacciati sul mercato a questo scopo. Sistemi IT, ad esempio sono attualmente impiegati nel processo di progettazione industriale e possono essere raggruppati sotto la famiglia dei sistemi PLM (Product Lifecycle Management). I sistemi PLM possono essere visti come l’integrazione di diversi strumenti, metodi, persone e processi attraverso tutte le fasi del ciclo di vita del prodotto. Da un altro punto di vista, esistono invece strumenti per specialisti per valutare e calcolare gli impatti ambientali di prodotti industriali attraverso l’ausilio di diversi metodi. L’LCA (Life Cycle Assessment), ad esempio, è il più importante metodo per determinare il carico ambientale di prodotti e servizi. Lo scopo di questa ricerca si può sintetizzare come la definizione di un nuovo approccio, di una nuova metodologia e di nuovi strumenti eco-design per la considerazione degli aspetti ambienti e di costo nel ciclo di vita del prodotto durante il processo di progettazione. Questo lavoro di ricerca è un passo avanti verso lo sviluppo di una piattaforma eco-design integrata grazie al collegamento tra i sistemi IT (PLM and CAD software) e le metodologie di lifecycle (LCA & LCC). L’ambiente di progettazione eco-design rappresenta il modo di sviluppare nuovi prodotti e servizi eco-sostenibili nelle prime fasi del processo di progettazione. Allo scopo di dimostrare i vantaggi derivanti dall’uso della metodologia eco-design proposta e relativa piattaforma software, diversi gruppi funzionali di prodotti meccatronici e prototipi di elettrodomestici sono stati realizzati per misurare sperimentalmente i risultati ottenuti grazie alle scelte effettuate con l’ausilio della piattaforma eco-design. Il risultato auspicato per queste tipologie di prodotti è una forte riduzione dei consumi energetici in relazione all’attuale consumo energetico in uso ed una riduzione dei rifiuti industriali. In aggiunta, ulteriori vantaggi in termini di assemblabilità di prodotto, gestione logistica dei fornitori e riduzione del costo nell’intero ciclo di vita del prodotto sono stati evidenziati.