VIRTUAL ECO-DESIGN: An Eco-Design Approach Driven by Virtual Prototyping and Knowledge Management to Support the Development of Sustainable Products

In recent years, the environmental problem has acquired growing importance in industry and companies’ sustainability policy. In the industrial field, eco-design represents an approach to integrate the environmental aspects in the product development process. The research and the academic world have answered with the development of a high number of methods and tools, which try to support companies in the design of ecological products. Despite the great number of existing tools and methods, the developed solutions are usually too far from the industrial needs and companies still face some difficulties to implement eco-design in their design process. These difficulties can be identified as technical limitations of methodologies, complexity of tools, involvements of specialized personnel, hard integration within the product development process, etc. This research work aims at providing a methodological framework called Virtual Eco-Design (VE) aiming to support designers and engineers in development of energy related sustainable products. The methodology guides the designers through the design process combining existing design tools and environmental requirements. The VE approach has been conceived to assist engineers in ecological design choices thanks the consultation of an eco-knowledge collected in a structured database that integrates contents related to eco-design and virtual prototyping: eco-design guidelines and regulations for the evaluation of product, product information, virtual prototyping studies of different configurations, performances studies, etc. The methodology is characterized by two complementary aspects: creation and sharing of the environmental knowledge through the database to facilitate the problem solving through the design/re-design process and the acquiring of competences on the sustainability issues. The proposal has been implemented in industrial cases applied to design/re-design of household appliances to experimentally measure the results of the choices made with the VE approach. The experimentation results demonstrate the validity of the proposal and shows that the possibility to consult eco-knowledge and eco-design guidelines during the design process allows to implement design strategies oriented to sustainability and energy efficiency. The VE approach provides a tangible support in the decision-making process evaluating the effect of the design choices since the early phase of the product development.

Negli ultimi anni, il problema ambientale ha acquisito crescente importanza sia nell'industria che nella politica internazionale. Nel campo industriale, l'eco-design rappresenta l’approccio volto ad integrare gli aspetti ambientali nel processo di design del prodotto. La ricerca e il mondo accademico hanno risposto con lo sviluppo di un numero elevato di metodi e strumenti, i quali cercano di supportare le aziende nella progettazione volta agli aspetti più ecosostenibili. Nonostante il gran numero di strumenti e metodologie esistenti, le soluzioni sviluppate sono solitamente troppo lontane dalle esigenze industriali e le aziende sono costrette ad affrontare alcune difficoltà per implementare l'eco-design nel loro processo di progettazione. Queste difficoltà possono essere identificate nei limiti tecnici delle metodologie, nella complessità degli strumenti, nella necessità del coinvolgimento di personale specializzato, nella difficile integrazione all'interno del processo di sviluppo del prodotto, ecc. Questo lavoro di ricerca mira a fornire una struttura metodologica denominata Virtual Eco-Design (VE) che si propone di supportare progettisti e ingegneri nello sviluppo di prodotti sostenibili, in particolare per prodotti legati all'energia. La metodologia guida i progettisti attraverso il processo di progettazione combinando strumenti di progettazione esistenti e requisiti ambientali. L'approccio VE è stato concepito per supportare gli ingegneri nelle scelte volte all’ecodesign, grazie alla possibilità di consultare un database di eco-knowledge strutturato in modo da integrare i contenuti relativi all'eco-design e alla prototipazione virtuale: linee guida e norme di progettazione ecologica per la valutazione del prodotto, informazioni sul prodotto, studi di prototipazione virtuale di diverse configurazioni, studi sulle prestazioni, ecc. La metodologia è caratterizzata da due aspetti complementari: creazione e condivisione delle conoscenze ambientali attraverso il database per facilitare la risoluzione dei problemi attraverso il processo di progettazione e l'acquisizione di competenze sui temi della sostenibilità. La proposta è stata implementata in casi industriali applicati alla progettazione di elettrodomestici per misurare sperimentalmente i risultati delle scelte fatte con l'approccio VE. I risultati della sperimentazione dimostrano la validità della proposta e confermano che la possibilità di consultare le linee guida di eco-knowledge ed eco-design durante il processo di progettazione permette di attuare strategie di progettuali orientate alla sostenibilità e all'efficienza energetica. L'approccio VE fornisce un supporto tangibile nel processo decisionale valutando l'effetto delle scelte progettuali sin dalla fase iniziale dello sviluppo del prodotto.