literature review methods and tools for - diva portal

71
Literature review Methods and tools for environmentally friendly product design and development Identification of their relevance to the vehicle design context Sofia Poulikidou Division of Environmental Strategies Researchfms Department of Urban Planning and Environment School of Architecture and the Built Environment KTH, Royal Institute of Technology 100 44 Stockholm www.kth.se/abe/inst/som/avdelningar/fms Centre for ECO 2 Vehicle Design www.eco2vehicledesign.se/

Upload: others

Post on 11-Feb-2022

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  

                                                                                                                       

 

 

 

 

Literature review  

Methods and tools for environmentally friendly product design and 

development 

Identification of their relevance to the vehicle design context  

 

Sofia Poulikidou  

 

 

 

   Division of Environmental Strategies Research‐fms Department of Urban Planning and Environment School of Architecture and the Built Environment KTH, Royal Institute of Technology 100 44 Stockholm www.kth.se/abe/inst/som/avdelningar/fms  Centre for ECO2 Vehicle Design  www.eco2vehicledesign.se/ 

  

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Title:  Literature review: Methods and tools for environmentally friendly product design and development. Identification of their relevance to the vehicle design context    Author:  Sofia Poulikidou   ISSN1652‐5442 TRITA‐INFRA‐FMS 2012:2   Printed by: US AB, Stockholm 2012

i  

Preface    The present study  is performed  for the purposes of the ECO2 Structures and Materials  (ECO2 SAM‐Environmental Effects) PhD project within the Centre of ECO2 Vehicle Design at KTH, Royal Institute of Technology  in Sweden. Moreover,  it  is  conducted as part of  the PhD program on Planning and Decision Analysis with focus on Environmental Strategies Research that  is offered at the division of Environmental Strategies Research  (fms) at KTH. This work  is  intended to be used by the  industrial partners of the centre but also to serve as part of the theoretical section of the  licentiate thesis of the PhD program.  

Special thanks to Sara Tyskeng, Anna Björklund and Per Wennhage for their valuable comments. The Centre for ECO2 Vehicle Design is also gratefully acknowledged for the financial support of this work. 

   

ii  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iii  

Summary   Systematic consideration and integration of environmental aspects during the early stages of product development can be considered very important in order for the overall environmental performance of the product to be improved (an approach known as Design for environment (DfE) or Eco‐design). A significant number of methods and tools have been developed aiming to enable this integration and provide  engineer  designers  and  product  developers  with  information  regarding  the  life  cycle environmental  performance  of  the  product  and  the  properties  that  need  to  be  considered  and improved.  

The main objective of this report  is to provide an overview of different DfE or eco‐design methods and tools that have been developed and are available today. For this reason a systematic  literature inventory  was  performed.  The  identified  tools  were  classified  and  analysed  based  on  a  set  of predefined  criteria  and  aspects  covering  different  methodological  characteristics  of  the  tools. Additionally, the suitability and relevance of the tools to be used  in the vehicle design context was qualitatively assessed taking  into account parameters such as: environmental  impacts and  life cycle stages considered by the identified tools, possibilities of integration with existing engineering design tools, possibilities to include or monitor legislation requirements and more.  The  literature  review  resulted  to approximately  sixty different methods and  tools presented  in  six generic  categories  such  as:  frameworks  and  guidelines,  checklists,  radar  graphs, matrix methods, more detailed analytical methods and computer software.  The identified tools varied a lot in terms of data requirements, objectives and other methodological aspects but can be generally classified in two groups; tools that provide guidance and generic recommendations on aspects that need to be considered during product design and development as well as  in  tools  that provide qualitative or quantitative  evaluation  of  the  environmental  performance  of  a  product  and  assist  in  the identification of specific functions and properties, that need to be optimized.   

The qualitative evaluation on whether the  identified tools can address  important aspects related to the road and rail vehicles showed that even though many of the tools  include parameters that are important  to  be  evaluated  in  the  vehicle  design  context,  only  few  of  them  can  be  regarded  as suitable to provide robust results for such complex products as vehicles are. Many of the tools are too  generic  and  cannot  capture  the  increased  level  of  details  needed.  Life  cycle  assessment  and various  similar  software  tools  minimize  those  limitations  although  other  constraints  such  as knowledge  requirements  and  time arise. Product  specific  checklists  can be  considered  relevant  to assist vehicle designers, however additional methods are needed for a more thorough evaluation.  

It has been also discussed  in  this  report  that despite  the significant amount of available  tools,  the actual implementation level by companies seems to be low. Further research is therefore suggested on  how  companies  (in  particular  vehicle manufacturers)  integrate  environmental  criteria  into  the product design and development stage, how familiar they are with the identified methods and tools and which ones they actually use.   

 

 

 

 

 

iv  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

v  

Table of Contents  

Preface ...................................................................................................................................................... i 

Summary ................................................................................................................................................. iii 

1.  Introduction ..................................................................................................................................... 1 

1.1  Background .............................................................................................................................. 1 

1.2  The present study .................................................................................................................... 2 

1.3  Goal and objectives ................................................................................................................. 2 

1.4  Outline of the report ............................................................................................................... 3 

2  Theoretical framework .................................................................................................................... 4 

2.1  Defining Design for Environment, Eco‐design and related concepts ...................................... 4 

2.2  The product design and development process ‐ integration of environmental aspects ........ 6 

2.2.1  Decision making and trade‐off situations ....................................................................... 8 

2.2.2  Levels of eco‐design innovation ...................................................................................... 8 

2.3  Methods and tools for eco‐design .......................................................................................... 9 

3  The vehicle design context ............................................................................................................ 11 

3.1  The major life cycle stages of vehicles .................................................................................. 11 

3.2  Environmental impacts associated to road and rail vehicles ................................................ 12 

4  Methodology ................................................................................................................................. 14 

4.1  Identification and classification of eco‐design methods and tools ....................................... 14 

4.2  Evaluation of relevance to the vehicle design context.......................................................... 16 

5  Results ........................................................................................................................................... 17 

5.1  Presentation and general analysis of the identified eco‐design methods and tools ............ 17 

5.1.1  Frameworks, guidelines and manuals for eco‐design ................................................... 17 

5.1.2  Checklists and indices .................................................................................................... 22 

5.1.3  Radar graphs and other schematic tools ....................................................................... 26 

5.1.4  Matrix methods ............................................................................................................. 29 

5.1.5  Analytical methods and tools for eco‐design ................................................................ 34 

5.1.6  Software and computer based tools for eco‐design ..................................................... 39 

5.2  Eco‐design methods and tools relevant to the vehicle design context ................................ 46 

6  Discussion ...................................................................................................................................... 49 

6.1  General discussion on the identified methods and tools for eco‐design .............................. 49 

6.2  Implementation level and identified limitations ................................................................... 50 

6.3  Eco‐design methods and tools in the vehicle design context ............................................... 51 

vi  

7  Conclusions and future work ......................................................................................................... 53 

8  References ..................................................................................................................................... 54 

9  Appedix .......................................................................................................................................... 60 

9.1  Ecodesign guidelines ............................................................................................................. 60 

9.2  Examples of radar graphs ...................................................................................................... 61 

 

List of figures  

Figure 2‐1Hierarchy of the Design for X, Eco‐design and Sustainable Product and Service 

Development (SPSD) approaches ............................................................................................................ 5 

Figure 2‐2 Life cycle of a product ‐ presentation of the main stages ...................................................... 5 

Figure 2‐3 Product development process ............................................................................................... 6 

Figure 2‐4 Product development process ............................................................................................... 6 

Figure 2‐5 A representation of the product design and development process when environmental 

issues are also considered ....................................................................................................................... 7 

Figure 2‐6 Illustration of the parameters that need to be considered during product development 

process .................................................................................................................................................... 7 

Figure 3‐1 Main stages of a vehicle’s life cycle ..................................................................................... 12 

Figure 4‐1Presentation of the methodology followed in this study‐ investigation and analysis of 

results .................................................................................................................................................... 14 

 

List of tables 

Table 2‐1List of selected requirements for the eco‐design tools ............................................................ 9 

Table 4‐1Presentation of the classification and analysis aspects for the identified eco‐design tools .. 15 

Table 5‐1Presentation and short description of the identified eco‐design frameworks, manuals and 

guidelines .............................................................................................................................................. 18 

Table 5‐2 Summary of the properties of the identified frameworks, guidelines and manuals for eco‐

design .................................................................................................................................................... 20 

Table 5‐3 Presentation and short description of the identified eco‐design checklists and indices ...... 22 

Table 5‐4 Summary of the properties of the identified checklists and indices for eco‐design ............. 25 

vii  

Table 5‐5 Presentation and short description of the identified eco‐design spider graphs and other 

schematic tools ...................................................................................................................................... 26 

Table 5‐6 Summary of the properties of the identified spider graphs and other schematic tools ....... 28 

Table 5‐7 Presentation and short description of the identified eco‐design matrices .......................... 29 

Table 5‐8 Summary of the properties of the identified matrix tools .................................................... 32 

Table 5‐9Presentation and short description of the identified analytical methods and tools for eco‐ 

design .................................................................................................................................................... 34 

Table 5‐10 Summary of the properties of the identified analytical tools ............................................. 38 

Table 5‐11Presentation and short description of the identified software and CAE tools for eco‐design

 ............................................................................................................................................................... 39 

Table 5‐12 Summary of the properties of the identified software and CAE tools for eco‐design ........ 44 

Table 5‐13 Evaluation of the identified tools in respect to the vehicles design and development 

context ................................................................................................................................................... 47 

Table 6‐1Reasons for low implementation and integration of eco‐design tools .................................. 51 

 

 

1  

1. Introduction  

1.1 Background   Any good or service resulting from a process can be defined as product (ISO/TR14062, 2002). A great variety  of  products  is  used  during  our  everyday  activities  and  their  increasing  production  and consumption rate is proven to be closely related to the increasing number of environmental impacts and constraints that our societies have to face.   Looking  at  the  life  cycle  of  a  product,  different  environmental  loads may  arise  through  different stages. Product’s manufacturing processes and use phase can be material and energy intense with a number  of  direct  and  indirect  effects  on  the  natural  environment  (i.e.  depletion  of  resources, emissions of pollutants to air and water and more). Additional concerns arise when it comes to their end of  life and disposal  stage due  to potential  loss of  resources,  land occupation  through  landfill, releases of pollutants etc. The ability to assess the life cycle environmental performance of the goods produced and used  in our societies has therefore become of a great  importance  in order to control and minimize their impact at a local as well as global level.   During the last decades, awareness related to the need to optimize the environmental performance of products has  increased and different actions have been  initiated from policy makers,  industry as well as consumers. The result of such actions can be seen among others in increased environmental regulation, initiatives and voluntary agreements between companies as well as demands for product environmental  certification  and  labelling  (Wimmer,  Züst, &  Lee, 2004; Baumann, Boons, & Bragd, 2002; Wrisberg & Haes, 2002; Bras, 1997). Examples of different pro‐environmental policy measures that  have  been  introduced  at  European  or  international  level  include;  Extended  Producer Responsibility  (EPP),  Integrated Product Policy (IPP),  Integrated Pollution Prevention Control (IPPC), environmental  certification  through  the  ISO  14000  series  or  EMAS  and more  (Wrisberg  &  Haes, 2002).   Regarding product specifications and waste management, additional regulation  is  introduced at the European  level. Such  legislative measures  include:  the ELV Directive1 for  recycling and  recovery of end  of  life  vehicles,  the  REACH  Regulation2 for  the  safe  use  of  chemical  substances,  the  RoHS Directive3 regarding  the  ban  of  hazardous  substances  in  electrical  and  electronic  equipment,  the WEEE Directive4 on waste management of electrical and electronic equipment and more.  

Based  on  the  above,  it  can  be  admitted  that  there  is  an  increased  pressure  on  companies  and industries in general, to act in a more responsible and sustainable way regarding their products and production  processes,  assess  their  overall  impact  on  the  environment,  and  provide  more environmentally  friendly goods and  services. A common characteristic of  the measures mentioned above is the emphasis on a cleaner life cycle performance of products which takes into consideration their composition, production methods, use phase as well as end of  life management methods and final disposal.  

Economic benefits that may arise when  improving the environmental performance of products can be  considered  as  an  additional  driver  (beyond  regulation,  market  competition  and  consumers’ 

                                                            1 EU ELV Directive 2000/53/EC 2 EU REACH Regulation  EC 1907/2006 3 EU RoHS Directive 2002/95/EC 4 EU WEEE Directive 2002/96/EC 

2  

demand) for industries towards sustainable practices and development (Fiksel, 2011; Wimmer, Züst, & Lee, 2004).  

As  already mentioned,  impacts  on  the  environment may  occur  at  all  stages  of  the  life  cycle  of  a product.  It has been acknowledged however, that many of them are  introduced already during the stages of product design and development when different properties and product specifications are defined  (Lewis & Gertsakis, 2001; Keoleian & Menerey, 1993). Consequently, early  integration and consideration of environmental aspects during those stages can be very  important. A great number of methods  and  tools  have  been  developed  in  order  to  enable  this  integration  by  evaluating  the environmental  performance  of  products  already  during  their  planning  and  development  stages. Examples of such methods and tools and a brief mapping of the available literature are presented in the following sections of this report.    

1.2 The present study   The study presented  in this report  is part of a research project between Swedish academia, vehicle manufacturers in Sweden representing road and rail transportation as well as suppliers of materials. The project deals with different aspects of vehicle design as for example the development of lighter structures and advanced materials aiming to increase the overall ecological and economic profile of vehicles.  It has been  recognized  that an  integrated product design and development process  that incorporates among others the environmental dimension can be very crucial in order for this goal to be fulfilled.  As a  result,  there  is a need  to  investigate  if and how environmental  concerns are  included  in  the product  development  process  and  product  systems  today  especially  for  the  companies  that  are involved  in  this particular  research project. An  initial  step  towards  this direction  is  to  identify and analyze the available environmental assessment methods and tools that exist in literature today and can provide companies and product designers and developers with relevant information. Moreover, methods and tools that can assist vehicle designers in particular need to be highlighted.    

1.3 Goal and objectives  Based  on  the  above,  the  overall  goal  of  this  report  is  to  provide  an  overview  of  the  existing environmental  assessment methods  and  tools  that  can  be  used  during  the  product  design  and development stage and suggest the ones than are especially relevant to the vehicle design context. Moreover, the present study  is part of a PhD program and  for this reason  it  is also  intended to be part of the theoretical background of future studies related to the program.    Consequently, the main research questions for this report are:  What methods and tools are available today for assessing the environmental performance of 

a product during the design and development process?  How can these methods and tools be categorized in order to make an informed choice about 

the suitability of certain  tools  in different design contexts? Analysis and comparison of  the identified tools based on a set of predefined aspects (type of tool, life cycle perspective, data and time requirements and more).  

What are the aspects of vehicle design and development that should be covered by a tool to make it relevant for vehicle design and development?  

Which methods and tools have been or could be used in the vehicle design context?  

3  

1.4 Outline of the report   This first chapter provides an introduction to this study and lists the major objectives that need to be fulfilled.  In  turn,  chapter  2  presents  a  number  of  concepts  that  are  related  to  the  study  like  for example design for environment, eco‐design, product development and more. Chapter 3 gives a brief introduction to the vehicle design context and based on findings from previous studies discusses the most significant environmental impacts that are connected to vehicles from a life cycle perspective.  The methodology used for the  investigation, analysis and presentation of the results  is described  in chapter 4. Chapter 5 presents and shortly analyzes the findings of this study while a more extended discussion  follows  in  the  6thchapter.  Finally,  chapter  7  summarizes  the  results  of  the  study  and provides some concluding remarks and suggestions for further research.   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4  

2 Theoretical framework    

2.1 Defining Design for Environment, Eco­design and related concepts   A number of terms and concepts have been developed  that define and describe the  integration of environmental  (and  in  some  cases  societal  and  economic)  aspects  into  the  product  design  and development  process.  Sustainable  product  design,  environmentally  conscious  design, environmentally  sound  product  design,  eco‐design,  green  design,  green  engineering  are  some examples (Lewis & Gertsakis, 2001; Ritzen & Beskow, 2001; Baumann, Boons, & Bragd, 2002; Lee & Park, 2006).  The emergence of  those  terms  and  concepts originates  from  the early 1990s  (Fiksel, 2011) and based on  the  findings of a  literature review performed by H. Baumann, F. Boons and A. Bragd  (2002) an  increase  in publications  related  to  those  concepts  is observed between  the years 1995‐1999. The box below presents a number of  terms and definitions  related  to  sustainable and environmentally friendly design and development that were found in different publications.  Box 2‐1 Terms and definitions for sustainable and environmentally friendly design and development 

Sustainable product development “a resource, context, and future oriented product development aimed at providing elementary needs, a better quality of life, equity and environmental harmony” (Weenen, Bakker, & Keijser, 1992)   Design for Environment ‘’the  development  of  products  by  applying  environmental  criteria  aimed  at  the  reduction  of  the environmental impacts along the stages of the product life cycle’’ (Bakker, 1995) ‘’the systematic process by which firms design products and processes in an environmentally conscious way”(Lenox, Jordan, & Ehrenfeld, 1996) “designing  products  as  though  the  environment  matters  and  minimizing  their  direct  and  indirect environmental impacts at every possible opportunity” (Lewis & Gertsakis, 2001) “systematic consideration of design performance with respect to environmental health, and safety objectives over the full product and process life cycle’’ (Fiksel, 2011)  Eco‐design “the activity that integrates environmental aspects into product design and development” (Wrisberg & Haes, 2002; ISO/TR14062, 2002) “a  systematic  process  that  incorporates  significant  environmental  aspects  of  a  product  as  well  as stakeholders requirements into product design and development” (Lee & Park, 2006) “minimizing a product’s environmental impact throughout its life cycle by taking preventive measures during product development” (Johansson, 2001) “design which addresses all environmental  impacts of a product throughout the complete  life cycle without unduly compromising other criteria like function, quality, cost and appearance” (Poyner & Simon, 1995) Life cycle design “the design of products, by applying environmental criteria aimed at the prevention of waste and emissions and the minimization of their environmental impact, along the material life cycle of the product” (van Weenen, 1995) “a  system’s‐oriented  approach  for  designing  more  ecologically  and  economically  sustainable  product systems.” (Keoleian & Menerey, 1993) Green product  “product  that  is  environmentally  responsible  in  its design, manufacture, use and  end of  life”  (Graedel T.  , 1997) 

 

Although a variety of terms exist, the definitions presented above seem to be very similar and most of the times overlapping. Minor differences however can be  identified regarding the application of the term and other properties e.g. the system considered.  

5  

The design for environment and eco‐design are two very similar approaches that most of the times are used as interchangeable terms. Variations may be identified in the usage of those terms based on the geographic region i.e. eco‐design is most commonly used in Europe while design for environment is preferred in the US (Baumann, Boons, & Bragd, 2002). It has also been discussed that sustainable product design  incorporates a more holistic approach compared  to design  for environment or eco‐design  which  can  be  related  more  to  redesign  of  products  (Baumann,  Boons,  &  Bragd,  2002; Wrisberg & Haes, 2002).  In  sustainable product design apart  from environmental  issues  related  to the product, social and economic aspects are considered as well.   

 

 

Figure 2‐1Hierarchy of the Design for X, Eco‐design and Sustainable Product and Service Development (SPSD) approaches (Maxwell & Vorst, 2003) 

 

The design  for X approach  is also met quite often  in  the  literature where X  can be  substituted by different terms based on specific  life cycle stages of the product. Design  for manufacturing, design for recycling or design for disassembly, are some examples (Bras, 1997; Maxwell & Vorst, 2003).  

It  can  be  observed,  that  almost  all  definitions  listed  above  emphasize  thinking  in  a  life  cycle perspective. This refers to the consideration of all life cycle stages connected to the product i.e. from cradle to grave, during  the product’s planning and development processes  (Pigosso, Zanette, Filho, Ometto, & Rozenfeld, 2009; Wrisberg & Haes, 2002). Such an approach provides a holistic overview of  the  system  that  a  product  is  embedded  and minimizes  the  possibility  to omit  parameters  and impacts resulting from the various activities associated to the product. A representation of the most important life cycle stages to consider is shown in the following figure:      

 Figure 2‐2 Life cycle of a product ‐ presentation of the main stages 

 From all the terms presented in Box 2‐1 design for environment and eco‐design are primarily used in this  report.  In  addition,  the  focus  of  the  study  is  on  the  assessment  of  the  environmental performance  of  a  product  and  for  this  reason  societal  or  economic  considerations  will  not  be analyzed in details at this stage. However, various eco‐design methods and tools that are presented in forthcoming sections address those issues. 

SPSD

Eco‐design

Design for X

Extraction of raw materials 

ManufacturingUse and 

maintainance  End of life processes

Waste disposal 

6  

2.2 The product design and development process ­ integration of environmental aspects  

 It can be claimed that the life cycle of a product begins already at the conception and planning level and as mentioned before,  its environmental performance can be determined and  influenced during that stage to a great extent. Although environmental  impacts occur at various stages of a product’s life cycle, most of them are introduced and “locked in” to the product early during the design stage (Lewis & Gertsakis, 2001).   Product design and development  is usually a complex process  that may vary a  lot among different companies  based  on  their  needs,  resources  (monetary  as  well  as  personnel)  and  product specifications.  It can be defined “as a combination of activities that aim to bring a product  into the market and usually  involve design, marketing and manufacturing functions” (Lindahl, 2005).    In our days there is a transition towards integrated and more systematic product design and development processes where the  involvement of multidisciplinary teams,  increased collaboration and exchange of information and knowledge between the different stages as well as the use of supporting tools are among the most significant characteristics and components of such processes (Lindahl, 2005).  Figure  2‐3  and  Figure  2‐4  illustrate  two  generic  models  of  the  product  development  process. Although the models show a few linear steps the actual process is more complicated since different properties of the product need to be considered at the same time (technical, economic, ergonomic, environmental) and experts from various disciplines and different departments of the company are involved. It should also be mentioned that most of the products consist of a variety of parts and sub‐systems  and  for  this  reason different  levels of product design need  to be  combined  together  i.e. components, parts and complete product (Bras, 1997). The majority of product development models include analysis, synthesis and continuous assessment processes  in order  for  the  final concept and product to be delivered.      

 

Figure 2‐3 Product development process (Ulrich & Eppinger, 2008) 

    

   

 Figure 2‐4 Product development process (Lagerstedt, 2003)  

The process  shown  in  Figure 2‐5  is  adopted  from  the  ISO 14062  standard.  This model provides  a more  detailed  illustration  of  the  product  development  process  focusing  on  design  stages  and indicating  that  environmental  considerations  are  also  part  of  the  process. Moreover,  an  iterative evaluation process for continuous improvements is suggested.      

Development of product 

specifications 

Generation of product concepts 

Evaluation of concepts and selection 

Evaluation for performance manufacture 

assembly and cost 

Documentation of results 

Product Planning 

Concept development  

Detailed design 

System‐level design 

Testing and refinement  

Production 

7  

 

 

                            

                              design ideas                         design concept                          design solution                    prototype                           product  

 

Feedback and continuous improvements Evaluation of results against environmental goals, specifications and reference products 

 

Figure 2‐5 A representation of the product design and development process when environmental issues are also considered (ISO/TR14062, 2002) 

 Similar models exist  in the  literature. Reviews of different product design and development models where  integrated  sustainable product design concepts are developed, presented and compared  to conventional more  linear  practices,  are  provided  by  (Gagnon,  Leduc,  &  Savard,  2010;  Nielsen  & Wenzel, 2002).   As  already mentioned, product design  and development  is  a  complicated  set of processes where various parameters and requirements associated to the product need to be considered and fulfilled at  the  same  time.  Figure  2‐6  presents  some  of  those  parameters  and  aspects  that  product development engineers need to take into account (Luttropp & Lagerstedt, 2006). It can be observed that environmental criteria represent only one share although there are other aspects that may also influence the overall environmental performance of the product (e.g. weight, materials etc).    

 

Figure 2‐6 Illustration of the parameters that need to be considered during product development process5 (Luttropp & Lagerstedt, 2006) 

Finally,  the  integration  of  the  environmental  dimension  and  evaluation  of  the  environmental performance  of  the  product  can  be  performed  at  different  stages  of  the  product  design  and development process. It has been discussed though that early evaluation can be very beneficial since the  designer  has  the  freedom  to  make  all  necessary  changes  and  adjustments  to  improve  the performance  of  the  product  (Luttropp &  Lagerstedt,  2006). On  the  other  hand  the  availability  of 

                                                            5 Different priorities exist among the shown aspects but they are not shown in the figure 

Testing DocumentationLegal

Safety

Product life span

Quantity

Materials

Standards

Aesthetics

Instalation

Performance

Time scale

Life in service

ErgonomicsProduct costProfitSizeShippingPolitics

Company constraints

Disposal

Patents

Reliability

Quality

Weight

Shelf life storage

Packing 

Competition

Maintenance

Market constraints

Manufacturing facility

Environment 

Planning Conceptual design 

Detailed design 

Testing ‐Prototype 

Production and market launch 

Product review 

8  

information and data in order to perform a thorough evaluation during those stages is relatively low (Lindahl,  2005;  Lagerstedt,  2003).  This  situation  is widely  known  as  the  design  paradox  (Ullman, 2002).  

2.2.1 Decision making and trade­off situations  The variety of parameters and requirements that need to be fulfilled and considered by the product designer and development team, result in different types of trade‐off situations. Improvement of one aspect might  sometimes decrease  the performance of another. Different aspects  then need  to be evaluated and weighted against each other in order to make the right decisions.  It is rather difficult to be aware of the type and extent of such situations in advance (Hochschorner, 2008).   When performing eco‐design three main types of trade‐off situations are  introduced and described in the ISO 14062 standard although a large variety of combinations may exist within these categories:   Trade‐offs between different environmental aspects  Trade‐offs between environmental, economic and social aspects  Trade‐offs between environmental, technical and quality aspects 

 It can therefore be very important for the companies and more specifically for the product designers and  developers  to  have  the means  to  identify  and  overcome  such  situations  by  evaluating  the different options and making the more effective compromises.    2.2.2 Levels of eco­design innovation  Optimization of products and product systems when applying the eco‐design approach may  lead to different  levels of  innovation and efficiency  improvements  that can be achieved.   H. Brezet  (1997) suggested a model that presents four levels of eco‐design innovation:    Level 1: Product improvement  

Optimization of existing products by applying incremental changes  Level 2: Product redesign  

The  concept  of  the  product  remains  the  same  but  some  of  the  parts  of  the  product  are changed or optimized 

Level 3: Function innovation  Re‐design of the product’s concept: new concepts are introduced to fulfil the same function 

Level 4: System innovation  Refers  to  a  holistic  innovation  of  the  product  system:  new  products  and  services  are developed 

The  level  of  eco‐efficiency  in  this  model  increases  proportionally  with  the  level  of  innovation achieved.  It  has  to  be mentioned  though  that  all  levels  depend  also  on  time which means  that greater changes require longer time frames to be achieved and implemented (Brezet H. , 1997).         

9  

2.3 Methods and tools for eco­design   The  simplest  definition  presented  above  describes  eco‐design  as  an  activity  that  integrates environmental  aspects  into  the  product  development  process  (ISO/TR14062,  2002).    A  significant number of methods and  tools have been developed  in order  to assist  this  integration and provide relevant  information  to  engineer  designers  and  product  developers  about  the  environmental performance  of  the  product.  Although  new  methods  and  tools  for  eco‐design  are  constantly introduced, it can be assumed that they first arose during the 1990s in line with the expansion of the design for environment and eco‐design concepts (Baumann, Boons, & Bragd, 2002).   

A method  in  the  context  product  development  refers  to  the  systematic way  of  doing  something according to a predefined plan or process while a tool can be defined as the means to work  in that systematic way and are usually based on methods (Lindahl, 2005). In this report both terms are used to describe  the  systematic way of  incorporating environmental  issues  into  the product design and development process although tools can be also related to the development of software applications for that purposes.  

Different types of methods and tools exist for eco‐design. They can range from general frameworks and  recommendations  as  “rules  of  thumb”  to  more  detailed  and  complicated  environmental assessment  tools.  For  this  reason  the  objectives  and  intended  outcome may  differ  significantly among  the  existing  eco‐design methods  in  addition  to  the  level  of  accuracy  and  reliability which depend on  the requirements and  level of analysis of each method.   Eco‐design checklists are  tools that  aim  to  provide  guidance  to  engineer  designers  by  highlighting  parameters  and  strategies  to consider,  avoid,  do  not miss  etc.    Other methods  suggest  a more  systematic  evaluation  of  the product aiming to assess  its environmental performance and based on the outcome to  identify and evaluate improvement practices. Life cycle assessment is among the most commonly used methods of  this  category. A more detailed description and analysis of  the different  classification  categories and identified methods and tools is performed at a later stage of this report.  

The following table lists a number of requirements that such methods and tools should fulfil in order to make them relevant to the product design and development process but also more useful to the product  designers.  The  sample  of  requirements  presented  in  the  following  table  is  based  on  the findings  of  previous  studies  (Lofthouse,  2006;  Luttropp  &  Lagerstedt,  2006;  Lindahl,  2005;  Bras, 1997).  

Table 2‐1List of selected requirements for the eco‐design tools 

Requirements on methodological and implementation aspects 

Requirements on the outcome  Other Requirements 

Simple and easy to implement Time efficient Suitable to be used early in the product development process Standardized and uniform Able to support decision making  

Provide objective, valid and reliable results Provide quantitative results Show the optimal direction to the designers 

Easy to find and obtain Low cost Low set up time requirements User friendly Low education requirements  Adjustable to different product and context requirements  Easy to communicate benefits  Include easy to understand terms 

Sources: (Lofthouse, 2006; Luttropp & Lagerstedt, 2006; Lindahl, 2005; Bras, 1997) 

    

10  

In addition to the above, requirements and criteria on such tools from an environmental perspective may include (Pigosso, Rozenfeld, & G.Seliger, 2010; Byggeth & Hochschorner, 2006; Bras, 1997):    to  be  inclusive  and  consider  all  life  cycle  stages  of  the  product  (i.e.  by  having  a  systems 

perspective)  to be able to assess and identify the most important environmental concerns of a product  to  provide  support  and  guidance  during  decision  making  processes  by  for  example 

prioritizing impacts or improvement options  to be able to identify and handle trade‐off situations etc.  

                                           

11  

3 The vehicle design context   This section provides an introduction to the vehicle design concept by presenting a brief overview of parameters  and  aspects  that  are  important  to  consider  from  a  life  cycle  and  environmental perspective. The present study focuses on road and rail vehicles including passenger cars, heavy duty vehicles,  busses  and  trains.  The  findings  in  this  section  are  based  on  previous  studies  and publications.   

3.1 The major life cycle stages of vehicles  The  life  cycle  of  a  vehicle  begins with  the  extraction  of minerals  and manufacturing  of  the  raw materials  that are needed  for  the production of  the various parts and components  that constitute the  vehicle.  Although  different means  of  transportation  are  studied  in  this  project,  there  are  no significant variations regarding the type of the major materials needed. The amount and end use of each of material  in  the vehicle might however differ. Cars,  trucks, busses and  rail vehicles  can be considered  as  highly  complex  products  since  they  consist  of  a  large  number  of  components. Dominant materials  in all  types of vehicles  included  in  this study are steel, aluminium and various types  of  polymers  that  are  used  to  develop  the  engine,  body  and  interior  part  of  the  vehicles (BOMBARDIER, 2011; Nemry, Leduk, Mongelli, & Uihlein, 2008; Staudinge, Keoleian, & Flynn, 2001; Weiss, Heywood, Drake, Schafer, & AuYeung, 2000; Gaines, Stodolsky, Cuenca, & Eberhardt, 1998). Other commonly found materials are copper, glass, rubber and more (ibid). 

The  following  step of  the process  is  the  fabrication of  the various  components and more discrete parts  (e.g.  engine,  body,  various  accessories)  followed  by  the  assembly  process  where  all components are joined together. Painting and finishing procedures complete the vehicles production stage (EPA, 1995). 

The use phase  is the  longer stage during the  life cycle of vehicles. The average utilization stage for passenger cars and trucks may vary among 10‐15 years depending on various parameters such as the vehicle’s  model,  user,  driving  behaviour  (Nemry,  Leduk,  Mongelli,  &  Uihlein,  2008;  Staudinge, Keoleian, &  Flynn, 2001; Weiss, Heywood, Drake, Schafer, & AuYeung, 2000). Rail vehicles have a longer  lifespan that can reach 25‐30 years (BOMBARDIER, 2011). Repair and maintenance activities are necessary and included in that stage.  

Similarly  to all other products, vehicles  reach  their end of  life  stage where  they  can no  longer be used.  Due  to  regulation  however  especially  in  Europe,  the  recycling  and  recovering  rates  of  the materials that are found in vehicles are high (more than 95% of metallic components6). A significant stream  however  (known  also  as  automotive  shredder  residues  ‐  ASR)  consisting  mainly  from polymers and other materials  that cannot be  further processed and recovered, ends up  in  landfills (Lundqvist, et al., 2004; Staudinge, Keoleian, & Flynn, 2001).  

Figure 3‐1 provides a generic representation of the major stages during the vehicles life cycle based on the so far discussion.  

 

 

 

                                                            6 This rate refers to passenger cars but is considered to be similar for other types of vehicles as well. 

12  

 

     

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                                                   

                       Recycling and reuse                                         

   

                                                                                                                                    

                                                                                                                             Waste disposal 

Figure 3‐1 Main stages of a vehicle’s life cycle 

 

3.2 Environmental impacts associated to road and rail vehicles   Numerous studies have been performed in order to identify the impact on the environment resulting from road and rail vehicles as well as to determine the activities that contribute to those impacts. In brief, when it comes to road vehicles (passenger cars, busses and heavy duty vehicles) the majority of those studies conclude that direct energy use (i.e. energy required for the operation of the vehicle) and the dependency of the sector on non renewable fuels (oil, natural gas etc) are among the most significant  impacts  (Nemry,  Leduk,  Mongelli,  &  Uihlein,  2008;  Gaines,  Stodolsky,  Cuenca,  & Eberhardt,  1998).  Emissions  of  a  variety  of  pollutants  to  air  (carbon  dioxide,  carbon monoxide, nitrogen and sulphur oxides etc.), that are related to different types of environmental impacts such as climate change, acidification, eutrophication etc. are also considerable (ibid).   

From a life cycle perspective the use phase seems to be the major contributor to the impacts related to  energy  use  while  when  it  comes  to  emissions  to  air,  operation  but  also  other  stages  like production  of materials  that  constitute  the  vehicle  as well  as  vehicle’s manufacturing  processes might become  very  important  (Nemry,  Leduk, Mongelli, & Uihlein, 2008; Weiss, Heywood, Drake, Schafer, & AuYeung, 2000; Gaines, Stodolsky, Cuenca, & Eberhardt, 1998).  It should be mentioned though that as new operation technologies and fuels emerge  (i.e. bio‐fuels or electric vehicles) the overall picture is changing accordingly.  

Regarding rail vehicles similar environmental  impacts are  identified  that are related  to energy use, releases to air and water as well as resource depletion.  The major contribution to the different life cycle impacts is again distributed between the operation phase and production of the vehicle. A very important aspect  to  consider  related  to  rail vehicles  is  that  the majority of  rails  run on electricity therefore the energy supply and resources used may vary significantly from one country to another resulting  to  great  variations  on  the  overall  impact  and  environmental  performance  of  trains (BOMBARDIER, 2011; Chester & Horvath, 2010; Stripple & Uppenberg, 2010).    

Additional  aspects  that may  affect  the overall  impact of  all  types of  vehicles on  the environment include  the  use  of  chemicals  and  other  hazardous  substances  during materials’  production  and 

Extraction of 

minerals 

Production of 

raw materials 

Components 

and parts 

fabrication 

Assembly 

Use  Repair and 

maintenance  

End of life  

13  

vehicles’ manufacturing stages, noise  levels during the use phase as well as the waste disposal and recycling possibilities during the end of life treatment processes.  

The overall picture of  road and  rail  transportation system would be more complete when  impacts related  to  the  infrastructure  are  included.  Energy  use,  land  occupation,  ecosystems  disturbances, releases of pollutants are among them (Miliutenko, 2012; Stripple & Uppenberg, 2010). However, it should  be  mentioned  here,  that  impacts  related  to  production,  use  and  maintenance  of infrastructure are out of the scope of this study therefore not considered as  issues that need to be addressed during eco‐design by the assessment methods and tools.  

To  conclude,  it  has  been  discussed  that  most  of  the  impacts  related  to  vehicles  occur  during operation and production of the vehicles. Parameters such as material choices, material composition and weight,  fuel efficiency and  type of  fuel  (i.e.  technology) are of a great  importance  since  they directly  linked  to  those  stages.  Consequently,  product  specifications  and  design  parameters may have  a  significant  role  in  the  overall  environmental  performance  of  the  vehicle  and  need  to  be evaluated early during the product planning and development process.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14  

4 Methodology    

4.1 Identification and classification of eco­design methods and tools  One  of  the  main  objectives  of  this  report  is  to  identify  and  present  different  environmental assessment methods and tools that have been developed and are available today. Focus  is given to the methods and tools that are developed and can be used already during the product design and development process in order to assist the integration of environmental aspects during those stages. For  this  reason  a  literature  survey was performed. A number of databases  and  library  catalogues were examined in an attempt to find relevant information in articles published in scientific journals, conference  proceeding,  books,  doctoral  dissertations  and  reports  related  to  the  research  topic. Examples of the databases and journals examined are: the library catalogues of the Royal Institute of Technology  (KTH),  the  Journal  of  Cleaner  Production,  the  Journal  of  Industrial  Ecology,  the International Journal of Life Cycle Assessment, the Journal of Sustainable Product Design, the Journal of Engineering design, the Journal of Production Research, the Journal of Business Strategies and the Environment, the Journal of Sustainable Development, the Journal of Materials and Design and more. Additional information was collected after personal communication with other researchers as well as through tool developer’s web pages. The investigation and analysis process followed in this study can be illustrated by the following figure:  

 

  

 

Figure 4‐1Presentation of the methodology followed in this study‐ investigation and analysis of results 

One of the most important steps of the process is to define the context of the literature survey based on the goals and objectives of the overall study.  Parameters to consider in general include: searching terms, time boundaries (year of publication) etc.   For this study the searched terms used during the investigation process were: eco‐design, design for the  environment,  green  product  design/development,  sustainable  product  design/development, integrated  product  design/development,  environmental  assessment  methods/tools,  life  cycle assessment and simplified  life cycle assessment. Studies published after the year 1995 were mainly assessed although emphasis was given to more recent studies i.e. after 2000.   It should be mentioned here that even though specific terms are used during the searching process the number of publications that exist is quite large and consequently it was not possible to analyze all articles or books. A  screening process of  the  available material was  therefore needed  in order  to select  the publications  that  should be mainly  considered  for  the  study. These  include  studies  that present, evaluate and analyze different environmental assessment methodologies, tools, guidelines and frameworks that can be used during the product design and development process.    The  investigation  process  resulted  in  a  number  of  different methods  and  tools  for  assessing  the environmental performance of a product and applying the eco‐design approach. Those methods and tools may vary significantly  in terms of type, objectives, complexity of the application process, data and  time requirements and more. For  this reason a classification  is performed  followed by a short analysis  of  the  identified  tools.  The  classification  and  analysis  process  is  based  on  a  selection  of criteria  and  aspects  adopted  from previous  review  studies on eco‐design methodologies  (Pigosso, 

Determination of searching parameters 

Classification and 

analysis  Presentation of results  

Searching and data collection 

Screening and evaluation 

15  

Rozenfeld, & G.Seliger, 2010; Hochschorner, 2008). Those criteria are listed in the next table together with a short description:   

Table 4‐1Presentation of the classification and analysis aspects for the identified eco‐design tools 

Criteria and aspects for classification and analysis 

Description    

Type of method/tool   

This aspect refers to the methodology and representation of the eco‐design method or tool. The identified types are:  frameworks, general  information  sources,  guidelines,  manuals,  checklists, indices, matrices,  radar  graphs,  software, web  based  tools  and analytical tools. It has been observed that a method or tool might be  a  combination of more  than one  type  although  it has  been classified only under one category.  

Aim of method/ tool   

This  aspect  refers  to  the  objective  and  aim  of  the  identified method or tool. Such objectives can be: to give recommendations and suggest strategies, to assess the environmental impact of the product,  to  assess  different  product  design  or  concept alternatives,  to  suggest  improvements  options  or  alternatives etc.    Based  on  that,  tools  can  be  analytical,  prescriptive  or comparative. 

Application of the tool  

This aspect indicates whether the method or tool can be applied to  all  types  of  products  or whether  it  is  developed  for  specific types or product concepts. 

Life cycle perspective  This aspect examines whether the whole life cycle of the product (i.e. “cradle  to grave”) or  specific  life  cycle  stages  (e.g. material acquisition, use, recycling, end of  life etc) are considered by the method or tool. 

Environmental impact categories  

This aspect identifies the impact categories taken into account by the  respective  method  or  tool.  In  some  cases  the  impact assessment  process might  not  be  part  of  the  studied  tool  but could be however recommended.  

Prioritization of  impacts  This aspect examines  if a weighting or evaluation process of the identified impacts is provided by the method.  

Product ranking   This aspect aims to examine whether the studied method or tool is able to assess different product concepts or alternative options in order to assist decision making processes. 

Data  requirements   The type and amount of input and output data which needs to be defined  for  every  tool.  Data  can  be  quantitative,  semi quantitative  or  qualitative.  Semi‐quantitative,  are  methods  or tools  that  use  qualitative  input  data  but  provide  quantitative outcome in terms of index by applying a weighting process. 

Implementation complexity and other constraints 

These aspects aim  to give a  rough  indication about  the  level of difficulty  for  implementing  the  tool.  It  is  closely  related  to  the previous  aspect  regarding  the  type  and  amount  of  data  but incorporating  also  time,  cost,  knowledge  requirements,  access and  availability  level  etc.  The  complexity  level  for  the methods and tools in this study are indicated as low, medium or high.   

16  

Criteria and aspects for classification and analysis 

Description  

Implementation stage  Depending on the application process and complexity of the tool there  are  different  stages  where  it  could  be  applied  in  the product development process. For example during early planning stages, design stages or later stages when the product is already developed (see also Figure 2‐3).  

Qualification requirements/ possible and more suitable users 

This  aspects  aims  to  provide  information  about  the  most appropriate  user  of  the  tool  and  the  knowledge  requirements that  the method defines.  The users  can be  engineer designers, environmental  experts,  product  development  managers,  or multidisciplinary  team  depending  on  the  complexity  and  data requirements of each method and tool.  

Other aspects   Other  aspects  relevant  to  the  methods  or  tools  can  also  be discussed  like  for  instance  implementation  examples  as well  as the  integration  of  tools  into  the  companies  system    levels (strategic, operational, environmental management) 

 Presentation of the identified methods and tools is the final step of the process shown in Figure 4‐1 and  is presented  in  the  consecutive  sections of  this  report.  It  can be observed  that  the  identified methods and  tools are  listed based on  their  type while during  the analysis  there  is an attempt  to include all predefined aspects shown in Table 4‐1.    

4.2 Evaluation of relevance to the vehicle design context   The suitability of the identified methods and tools to be used by vehicle manufacturing companies is also  assessed  in  this  report.  The main  objectives  that  need  to  be  identified  and  fulfilled  by  the methods and tools in order to make them relevant for the vehicle design concept are listed below:   Objective 1: Environmental impacts  The methods and  tools  should be able  to address and evaluate  the major environmental  impacts related to vehicles (as they have been identified in previous studies). Such impacts include: depletion of  non  renewable  resources  for  energy  and  fuels  production  but  also  for  the  production  of  the necessary materials, emissions of a variety of pollutants to air (especially greenhouse gas emissions, NOx, SOx, PM, NMVOC etc.), waste generation and recycling aspects, as well as the use of toxic or other hazardous materials or substances (see also Table 5‐13).   Objective 2: Life cycle perspective The methods should be able to evaluate the impact of the product form a life cycle perspective and especially the stages of material production, vehicle manufacture, operation and end of life.   Objective 3: Overall integration in the design process This objective is related to a number of different requirements that would be relevant to be fulfilled by  the  identified methods and  tools  to make  them more applicable  to  the vehicle design  context. Taking  into  account  the  two  objectives  listed  above  additional  aspects  to  consider  are:  the complexity, data and time requirements of the tools, the possibilities of integration with existing CAD tools  as  well  as  the  possibilities  of  monitoring  compliance  with  environmental  legislation requirements.   

17  

5 Results    The  literature review performed for the purpose of this study, resulted  in a significant number and variety of methods and tools for environmentally oriented and friendly design. Generic frameworks and guidelines, checklists or more detailed analytical methods with  supporting computer  software are among the different types available. Although, omissions may exist,  it  is believed that the most commonly found methods and tools are covered and presented in this chapter.   The analysis of the eco‐design methods and tools in the following sections is divided in two parts. In the  first  part  the  different  identified methods  and  tools  are  presented,  classified  into  categories according to their type and then shortly described separately. Each group is followed by a collective table  where  key  aspects  presented  in  Table  4‐1  are  summarized.  There  are  cases  where  the distinction and classification of a  tool  is not very obvious  since  it may consist of a combination of different types of tools (e.g. checklist with table etc). In such cases the respective method or tool is classified under one type only.  

In the second and  last part of this section the  identified methods and tools are evaluated based on their  relevance  to  the  vehicle  design  concept.    The  results  of  qualitative  assessment  process  are presented in a collective table where it is indicated whether the respective method or tool covers the main  life cycle stages but also key environmental challenges and other aspects related to road and rail vehicles (see also section 3.2).    

5.1 Presentation and general analysis of the identified eco­design methods and tools 

  5.1.1 Frameworks, guidelines and manuals for eco­design   This section presents a number of frameworks, guidelines and manuals that have been developed to offer an introduction to the eco‐design and design for environment approach as well as to assist the integration of environmental aspects  into the product design and development process. Such tools are usually prescriptive and consist of generic strategies and recommendations of aspects that need to be considered in order to minimize the impact of products on the environment. A number of them offer  a  complete  and  stepwise  process  of  how  to  perform  and  apply  the  eco‐design  approach. Although an evaluation of  the environmental performance of  the product  is not provided directly, many of  listed frameworks and manuals suggest the user to apply other qualitative or quantitative environmental assessment methods. The list of the identified frameworks, guidelines and manuals is presented in the following table: 

 

 

 

 

 

 

18  

Table 5‐1Presentation and short description of the identified eco‐design frameworks, manuals and guidelines 

Name of the method/tool 

Description  

ISO/TR  14062‐ Environmental management – Integrating environmental aspects into product design and development   

ISO/TR  14042  is  a  standard  for  eco‐design  and  provides  a  holistic framework for the integration of environmental aspects into the product design  and  development  process.  The  standard  suggests  practices  that can be applied at a corporate, management as well as product level, and is  relevant  to  all  types of products  and  companies.  Early  integration of environmental aspects in the product design and development process is encouraged as well as considerations of all stages of the  life cycle of the product. Different methods and  tools are suggested and can be used at the different stages of the product development process.  Source: (ISO/TR14062, 2002) 

ARPI‐ Assess, Report, Prioritize, Improve  

The  ARPI  is  a  stepwise  framework  for  eco‐design  initially  developed within  the purposes of a project  for  the electrical and electronic sector. The  implementation  process  consists  of  four  major  steps.  Initially  an environmental assessment of the product from a life cycle perspective is performed.  Then,  the  results  and  analysis  of  the  assessment  is communicated to the company  in order to collect feedback.  In turn, the identified  environmental  impacts  need  to  be  prioritized  and  finally improvements  are  suggested  and  implemented  by  the  assistance  of relevant tools and methods. The ARPI framework  is  intended to be used early in the product design and development process in order to provide the  designer with  all  relevant  information.  It  can  be  also  applied  at  a corporate level.  Source: (Simon, Poole, Sweatman, Evans, Bhamra, & McAloone, 2000) 

SPSD ‐Sustainable products and/or services development  

The SPSD method has been developed  in order to assist companies and industries  in general to  integrate the sustainability perspective  into their conventional  product  development  practices  and  to  develop  products that  are  better  form  an  environmental,  economic  and  societal perspective.  Life  cycle  thinking,  sustainability  impacts  evaluation, consideration of supply chain dynamics and optimization of the identified impacts  are  the  main  features  of  the  SPSD  method.  A  checklist  with recommendations and strategies can be also provided by the method. Source: (Maxwell & Vorst, 2003) 

Design for Environment‐ A guide to sustainable product development  

Joseph Fiksel in his book “Design for Environment‐ A guide to sustainable product  development”  offers  an  introduction  to  the  design  for environment  approach.  The  book  presents  a  number  of  guidelines  for sustainable  product  development  and  finally  lists  seven  key  principles that can assist companies to  integrate design for environment  into their activities.  In  short  the  principles  encourage  thinking  in  a  life  cycle perspective as well as systemic thinking. Evaluation of the environmental performance of the product by using appropriate metrics and methods as well as  inspiration by the nature during product design  is also suggested together with the presentation of examples and case studies. Source: (Fiksel, 2011) 

            

19  

Name of the method/tool 

Description  

Information‐Inspiration 

Information  –  Inspiration  is  a  web‐based  platform  that  can  be  better described as an eco‐design source. It provides guidelines but also a list of other  available  eco‐design  assessment  methods  and  tools, recommendations  and  solutions  for  eco‐design  as well  as  examples  of products  that are designed or redesigned based on  the environmentally friendly design approach.  Source: (Lofthouse, 2006; Lofthouse, 2008) 

UNEP  Eco‐design manual  

This  manual  presents  a  step  by  step  introduction  to  eco‐design.  It  is developed  to be used by  companies  in order  to help  them understand and  implement  the  eco‐design  approach.  In  the manual  a  number  of guidelines,  recommendations,  available  methods  and  tools  as  well  as examples are presented.   Source: (Brezet & Hemel, 1997)  

The Eco‐design Navigator  

The Eco‐design Navigator provides a source of the available methods and tools  for eco‐design and guides  the user  to  the different practices.   The majority  of  the  tools  developed  for  eco‐design  are  included  in  this handbook which was  conducted  for  the purposes of  a multidisciplinary research project (DEEDS ‐Design for Environment Decision Support). Source: (Simon, Evans, McAloone, Sweatman, Bhamra, & Poole, 1998)  

The Ten Golden Rules  

“Ten golden rules” consist of ten general guidelines based on a summary of  recommendations  for  eco‐design  that  were  collected  by  the developers  of  the  tool  in  handbooks  and  other  publications.  The suggested guidelines are intended to be applied early during the goal and specifications stage of the product development process. At a later stage, the  guidelines  should  be  customized  according  to  the  needs  of  the designer  and  specific  requirements  of  the  product.  The  suggested guidelines can be found in the appendix of this report. Source: (Luttropp & Lagerstedt, 2006) 

Eco‐design guide by Pre Consultants  

This tool consists of ten generic guidelines for eco‐design which are easily accessible on the  internet.   The guidelines take  into account all  life cycle stages of the product although there is more focus on materials selection and recycling processes.    Source:  (Pré‐product Ecology Consultants, 2011) 

The Phillips eco ‐design manual  

This manual has been developed by and  for  the electronics  sector. The information and guidelines provided by  the manual are divided  into  six categories: material use, hazardous  substances and materials,  industrial processes, end of  life, energy use and environmental design evaluation. The  overall  aim  of  the  manual  is  to  enable  the  integration  of environmental  aspects  into  the  product  design  process  and  assist designers to reduce the environmental impact of products. Source:  (Cramer, 1997) 

Volvo environmental guidance for designers  

A  product  specific  handbook,  with  guidelines  and  practices  for  eco‐design.  It  has  been  developed  for  passenger  cars  by  the  Volvo Corporation. The availability and access to the book is however limited.  Source: (Westerlund, 1997) 

 

20  

Table 5‐2 Summary of the properties of the identified frameworks, guidelines and manuals for eco‐design 

Methods and Tools 

List of selected properties  

Name Aim and 

description Application 

Life cycle perspective  

Environmental impact categories 

Prioritization of impacts7  

Product ranking8 

Type of data requirements Input/output 

General level of complexity 

(implementation time, cost, access etc) 

User (knowledge/qualification  

requirements) 

Product development 

stage  

ISO /TR 14062 

Prescriptive  eco‐design standard and guidelines  

All products  Cradle to grave 

Resources (for materials and  energy), emissions, waste, recycling, toxic and hazardous substances, land use

 

Yes   Yes 

Quantitative and qualitative methods are recommended  

High: Implementation at a company level, higher time and cost requirements 

Management, Multidisciplinary team – environmental experts, designers 

Product planning and development   

ARPI‐ Access, report, prioritization, improve 

Prescriptive framework  

All products Cradle to grave 

Depend on the method or  tool used 

Yes   Yes   

Quantitative and qualitative methods are recommended  

Medium: Easy access, low cost but higher time, implementation requirements 

Management, Multidisciplinary team – environmental experts, designers  

Product planning and development   

SPSD ‐Sustainable products/ services development 

Prescriptive  framework and guidelines 

All products Cradle to grave 

Depend on the method or tool used  

Yes   Yes  

Quantitative and qualitative methods are recommended 

Medium: Easy access, low cost but higher time, implementation requirements 

Management, Multidisciplinary team – environmental experts 

Product planning 

Design for Environment  

Prescriptive principles for eco‐design  

All products Cradle to grave 

Resources (for materials and  energy), waste and others depending  on the tool used 

Yes   Yes   

Quantitative and qualitative methods are recommended 

Low: Easy access, low cost and time requirements 

Management team, product development team, designers 

Product planning 

Information‐ Inspiration 

Prescriptive web‐based eco‐design source  

All products Cradle to grave 

Resources (for materials and  energy), waste and others depending  on the tool used  

Yes   Yes  

Quantitative and qualitative methods are recommended 

Low: Easy access, low cost and time requirements  

Product designers, environmental experts 

Product planning  

UNEP Eco design manual  

Prescriptive eco‐design manual 

All products Cradle to grave 

Depend on the method or tool used 

Yes   Yes  

Quantitative and qualitative methods are recommended 

Medium: easy access, higher cost and time requirements 

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning  

Eco‐design navigator 

Prescriptive eco‐design manual and source 

All products Cradle to grave 

Depend on the method or tool used 

Yes   Yes  

Quantitative and qualitative methods are recommended 

Medium: easy access, higher cost and time requirements 

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning  

                                                            7 Usually frameworks and manuals developed for supporting eco‐design do not include an assessment process although the application of an assessment method (some type of life cycle analysis) is usually recommended as part of the process of eco‐design and design for environment   8 Same as above: Methods for comparison of different products are suggested 

21  

Methods and Tools 

List of selected properties 

Name Aim and 

description Application 

Life cycle perspective  

Environmental impact categories 

Prioritization of impacts9  

Product ranking10 

Type of data requirements Input/output 

General level of complexity 

(implementation time, cost, access etc) 

User (knowledge/qualification  

requirements) 

Product development 

stage  

Ten golden rules Prescriptive guidelines  

All products Cradle to grave 

Resources (for materials and  energy) toxic substances, recycling  

No  No   ‐11 

Low: Easy access, low cost and time requirements 

Product designers Product planning and design  

Eco‐design  guide Prescriptive guidelines  

All products Cradle to grave 

Resources (for materials and  energy) toxic substances, recycling 

No  No   ‐ Low: Easy access, low cost and time requirements 

Product designers Product planning and design  

The Phillips eco‐design manual 

Prescriptive guidelines  

Electronics    Production, use and end of life  

Materials, energy use, hazardous substances  

No  No   ‐ Medium: low access, medium cost and time requirements 

Management team, product development team, product designers  

Product planning and design  

Volvo environmental guidance for designers 

Prescriptive handbook 

Passenger cars 

NA12 

NA  NA  NA  Qualitative Medium: low access, medium cost and time requirements 

Product designers Product planning and design  

 

                                                            9 Usually frameworks and manuals developed for supporting eco‐design do not include an assessment process although the application of an assessment method (some type of life cycle analysis) is usually recommended as part of the process of eco‐design and design for environment   10 Same as above: Methods for comparison of different products are suggested 

11 Guidelines per se do not require any type of data 

12 NA: information was not available 

22  

5.1.2 Checklists and indices   A  number  of  eco‐design  checklists  have  been  developed  that  include  aspects  that  need  to  be considered by the designer as well as requirements that need to be fulfilled  in order to reduce the environmental  impact of  the product. Checklists  can be  very  similar  to  guidelines  and  are usually qualitative or  semi quantitative.  The  complexity  level of  such  lists  can  vary  from being  short  and generic to  long and detailed.  Indices can also used  for evaluation or classification of a product and can be quantitative or semi quantitative. Checklists and indicators considered to be very helpful and easy to use early in the product planning process although for better and more reliable estimations the application of more inclusive quantitative assessments might be necessary. A list of the identified checklists and indices is presented below:  Table 5‐3 Presentation and short description of the identified eco‐design checklists and indices 

Name of the method/tool 

Description  

Eco‐ design checklist   The eco‐design checklist developed by H. Brezet and C. van Hemel (1997) is a  tool  that aims  to help product designers  to  identify key areas where the most  important  impacts  associated  to  the  product may  occur.  The checklist consists of a set of questions that along with the environmental performance,  functional  aspects  of  the  product  are  assessed.  The  tool examines  all  life  cycle  stages  and  the  answers  to  the  questions  can  be qualitative or quantitative. It is intended to be applied early in the product development  process  however  some  of  the  questions  require  more detailed  information  that  can  be  obtained when  all  product  design  and production aspects are defined.  Source: (Brezet & Hemel, 1997)  

Eco‐design checklist for the electric and electronic products 

This checklist has been developed by the Centre for Sustainable Design in UK  to  examine different  aspects of  the product based on  the  European directive  on  the  waste  of  electrical  and  electronic  equipment  (WEEE Directive). The questions listed in the checklist aim to identify whether the product  is  included  and  covered  by  the  WEEE  directive,  the  main environmental concerns  related  to  the product,  recycling aspects as well as possible improvement strategies. A qualitative assessment is performed since the user answer the listed questions by yes or no. Source: (CfSD, 1995) 

Method for sustainable development (MSPD) 

This  method  evaluates  the  total  impact  of  the  product  from  a sustainability  perspective  thus  incorporating  environmental,  social  and economic aspects.  It combines a  framework  that suggests  four principles for  sustainable  development  and  a  backcasting  approach  together with the  integrated  product  development model.  The  tool  consists  of  three components:  a  suggested  product  development model,  a  sustainability product assessment process and a prioritization matrix.  Initially a model for the product development process  is proposed  including questions for each phase of the model that the product development team is expected to answer. The product assessment part is also based on a list of questions covering all  life  cycle  stages of  the product and divided  in  five modules: product  function,  product  design, material  type,  production  process  and purchase.  Finally,  a  prioritization  matrix  is  created  in  order  to  assess alternatives derived from the previous steps.  Source: (Byggeth, Broman, & Robert, 2007) 

23  

Name of the method/tool 

Description  

Eco‐design  Strategy list 

This tool provides a list of strategies and suggestions for every stage of the product’s life cycle that are based on a set of predefined criteria: optimize material  need,  optimize  energy,  reduce  amount  of  land  use,  increase service  potential,  reduce  pollutants,  reduce  waste,  reduce  emissions, reduce health and environmental risk.   Source: (Tischner, Schmincke, Rubik, & Prösler, 2000)  

VOLVO’S Black, grey and white list 

Volvo Group is among the companies that have created their own manuals and  checklists  for  eco‐design.  Three  types  of  lists  have  been  developed and  include different types of chemicals substances and compounds. The black  list  includes  restricted  substances which must not  be used by  the Volvo Group.   The grey  list refers to substances  that should be used  in a limited way while substances suggested in the white list are considered to be less hazardous for humans and the environment.  Source: (Volvo, 2011; Volvo, 2010; Volvo, 2009)  

BOMBARDIER TRANSPORTATION List of substances  

Similarly  to  the  previous  case  Bombardier  Transportation  has  also developed  a  list  of  prohibited  and  restricted  substances  in  order  to identify, monitor  and  control  chemical  substances  in  their  products  by either banning specific substances or limiting their use. This list is part of a corporate standard on hazardous materials and substances that aims also to ensure compliance with European and international regulation.  Source: (BOMBARDIER, 2009) 

CED‐ Cumulative energy demand  

CED  is an  indicator  that  can be used  to estimate  the direct and  indirect energy requirements throughout the life cycle of a product (including also feedstock  energy).  CED  takes  into  consideration  all  energy  sources including  fossil  fuels  (i.e. hard coal,  lignite, crude oil, natural gas etc.) as well as nuclear, biomass, wind, water and solar energy and is expressed in MJ. Source:  (Huijbregts,  Hellweg,  Frischknecht,  Hendriks,  Hungerbühler,  & Hendriks, 2010; Ernzer & Wimmer, 2002) 

Environmental performance indicators developed during the RAVEL project  

A  list  of  fifteen  performance  indicators  is  one  of  the  outcomes  of  the European RAVEL  (Rail Vehicle Eco Efficient Design) project between  train manufacturers,  train  operators  and  universities.  The  project  aimed  to develop  a DfE  (Design  for  Environment)  framework  in order  to  improve the  life cycle environmental performance or rail vehicles.   The suggested indicators evaluate properties of  the product  related  to weight, material composition,  recycling  rate,  waste  and  energy  use  as  well  as  aspects related to materials and components suppliers. The quantitative nature of the indicators makes it possible for comparisons among other products to be made.  Source: (Vandermeulen, Dewulf, Duflou, Ander, & Zimmermann, 2003) 

Eco‐products tool  

The  Eco‐product  tool  is  a  semi  quantitative method  that  evaluates  and rates the environmental performance of the product according to on a list of  eight  criteria.  The  eight  criteria  are:  resource  reduction,  product longevity,  resource  recycling,  ease  of  disassembly,  ease  of  processing, environmental safety, energy conservation, and information provision. For every  criterion  the  product  is  graded  between  0  and  5.  The  optimal product (eco product) should get at an average score of more than 3 and a value of at least 2 in every criterion separately.    Source:  (Pigosso & Sousa, 2011) 

24  

Name of the method/tool 

Description  

Philips fast five awareness   

This qualitative  tool  is used  in order  to  evaluate  and  compare  different product concepts  towards a  reference product. The comparison  is based on questions divided  in  five areas: energy, recyclability, hazardous waste content,  durability/recyclability/preciousness,  and  alternative  ways  to provide product. The answer to the questions can be yes or no and based on the amount of “yes” answers a very generic strategy is suggested.   Source: (Hochschorner, 2008; Meinders, 1997) 

25  

Table 5‐4 Summary of the properties of the identified checklists and indices for eco‐design 

Methods and Tools 

List of selected properties 

Name Aim and 

description Application 

Life cycle perspective  

Environmental impact 

categories 

Prioritization of impacts  

Product ranking 

Type of data requirements Input/output 

General level of complexity 

(implementation time, cost, access etc) 

User (knowledge/qualificati

on  requirements) 

Product development 

stage  

Eco‐design checklist 

Prescriptive Checklist 

All products  Cradle to grave Resources (materials, energy, waste) 

 No 

 No 

Qualitative and quantitative 

Low: Easy access, low cost, time and data  requirements 

Product development team, product designers 

Product planning  and design   

Eco‐design checklist for the WEEE directive  

Prescriptive Checklist 

Electric and electronic 

Cradle to grave 

Toxic‐hazardous  materials and substances recycling, waste 

No  No   Qualitative  Low: Easy access, low cost, time and data  requirements 

Product development team, product designers 

Product planning  and design   

MSPD ‐ method for sustainable product development  

Guiding questions Analytical    

All products   Cradle to grave 

Resources (minerals, fossil fuels, waste), emissions  

No   Yes Qualitative and quantitative 

Medium: Easy access, low cost, medium time requirements 

Product development team, product  designers 

Product planning and development   

Eco‐design Strategy list  

Prescriptive List of Strategies  

All products   Cradle to grave 

Materials, energy, land use, waste, emissions, human health  

No  No  Qualitative Low: Easy access, low cost, time and data  requirements 

Product development team, product designers 

Product planning  and design   

Volvo’s lists  

Prescriptive Chemical substances list  

Road Vehicles  Product manufacturing  

Toxic materials and substances 

No  No  Quantitative High: Easy access, low cost, high time and data requirements 

Product designers Product planning  and design   

Bombardier Transportation list  

Prescriptive Chemical substances list  

Rail Vehicles  Product manufacturing 

Toxic materials and substances 

No  No  Quantitative High: Easy access, low cost, high time and data requirements 

Product designers Product planning  and design   

CED‐ Cumulative energy demand 

Indicator  All products   Cradle to grave Energy resource depletion  

No   Yes  Quantitative Medium: Easy access, low cost, high data requirements 

Product designers, environmental experts 

Product planning  and design   

EPI by the Ravel project  

Prescriptive ‐Indicators 

Rail vehicles   Cradle to grave Resources (materials, energy, waste) 

No  Yes  Quantitative  Medium: Easy access, low cost, medium time requirements 

Product development team, designers, environmental experts 

Product planning and design    

Eco products tool  

Prescriptive‐comparative Index  

All products  Cradle to grave Resources (energy, waste) 

No   Yes  Semi quantitative  Low: Easy access, low cost, time and data  requirements 

Product development team, product designers 

Product planning    

Phillips fast five awareness  

Comparing concepts ‐ Checklist and strategies  

Electronics   Not considered Resources (materials, energy, waste) 

No  No  Qualitative Low: Easy access, low cost, time and data  requirements 

Product development team, product designers 

Product planning    

26  

5.1.3 Radar graphs and other schematic tools 

This  section  presents  tools  that  are  very  similar  to  checklists  and  provide  a  qualitative  and  very simple way to evaluate the environmental or sustainability performance of a product. The result  is usually  illustrated  in some  type of graph  like  for example radar or web graphs. Those  tools can be used  for benchmarking  i.e.  to compare different products or product concepts.   The  illustration of such comparisons makes it very easy for strengths and weaknesses of each product to be identified. 

Table 5‐5 Presentation and short description of the identified eco design spider graphs and other schematic tools 

Name of the method/tool 

Description  

LiDS wheel or Eco‐design strategy wheel  

LiDs Wheel  is among  the most known and easy  to use  tools  for product comparisons  in  eco‐design.  This  tool  lists  a  number  of  environmental improvement strategies and can be used to identify and prioritize the ones that  should  mainly  be  considered  for  improving  the  environmental performance of the assessed product. The strategies, which are related to a product’s  structure,  components and  system  in general  (including also functions),  are  divided  in  eight  categories:  new  concept  development, selection  of  low‐impact  materials,  reduction  of  materials  usage, optimization  of  production  techniques,  optimization  of  distribution system, reduction of impact during use, optimization of initial lifetime and optimization  of  end‐of‐life  system.    A  qualitative  assessment  of  the product  can be performed by  indicating  in a web‐graph  (see example  in the appendix  section)  the  level of  its environmental performance  for all strategies  listed above. The performance  levels can vary from 0=very bad to 5=very good. The result shows strengths and weaknesses of the product as  well  as  key  areas  for  improvements.  Comparisons  among  different products  or  product  concepts  are  also  possible  to  make  by  entering information for more products in the same graph. Such tools can be more broadly used to generate ideas and select among different strategies.  Source: (Wrisberg & Haes, 2002; Brezet & Hemel, 1997) 

E‐concept Spiderweb  Although  very  similar  to  the  LiDS wheel,  this  tool  can  also  be  used  to evaluate  the  environmental  performance  of  a  product  and  select strategies  and  solutions  for  improvement.    The  tool  consists  of  eight criteria for evaluation which can be defined by the user according to the needs and properties of the product. Some suggestions include:  resource efficiency  (material efficiency and energy efficiency),  fulfilment of needs, satisfaction of  customer needs,  sustainable use of  renewable  resources, avoidance  of  hazardous  substances,  waste  and  emissions,  recyclability, cost  efficiency,  product  aesthetic  and  longevity.  To  fill  in  the  graph  the product is evaluated based on a scale from 0 to 6 ranging from very bad to very good performance respectively. An example is shown in the appendix of  this  report.  Again  comparisons  among  different  products  or  product concepts are possible.  Source: (Tischner, Schmincke, Rubik, & Prösler, 2000) 

Eco‐compass  

Eco‐compass  is  another  spider  diagram  similar  to  the  ones  presented before.  It  was  developed  by  a  chemicals’  producing  company  (Dow Europe)  in collaboration with  the World Business Council  for Sustainable Development. 

27  

Name of the method/tool 

Description  

 The tool can be used to compare new products towards a reference one (base case) by indicating the change and differences observed. The criteria considered by  this  tool  are:  resource  conservation  (material  and  energy conservation  during  life  time),  service  extension  (the  possibilities  of service of the product throughout its life time), health and environmental risks  (environmental  burdens  connected  to  the  product), mass  intensity (material use over  life  time), energy  intensity  (energy use over  life  time) and  revalorization  (ease  of  remanufacturing,  reuse  etc). A  scale  ranging from 0 to 5 is used to evaluate the performance of the compared products for  every  criterion.  The  base  case  scores  2  in  every  aspect  while  the product under evaluation  is assessed  in relation  to  that. To  illustrate  the results  of  the  comparison  a  spider  graph  similar  to  the  ones  presented above can be created.  Source: (Pigosso & Sousa, 2011; Fussler & James, 1996) 

Design Abacus  The design abacus  is a qualitative tool that evaluates the performance of the product  in terms of sustainability, therefore taking  into consideration environmental, social as well as economic aspects.  The evaluation criteria are defined by the user of the tool and are entered in a special form. The process  begins  with  the  identification  of  environmental,  social  and economic  criteria  (for  example  regarding  the  environmental  aspects energy  demands,  emissions, materials  etc.  can  be  among  the  selected criteria). Then  for each criterion  the best situation  is  listed on the  top of the form while the worst on the bottom (e.g. low energy demand and high energy demand etc.). The next step is to evaluate the performance of the product  in  a  scale  from  ‐2  to  2  i.e.  from  worst  to  the  best  for  every criterion.    In  addition  the  user  can  indicate  the  level  of  certainty  or confidence  regarding  every  criterion.    Finally,  two  lines  are  drawn  to connect all the scores for the criteria and confidence level, respectively.   Source: (Lofthouse, 2008) 

The morphological box  

This  tool can be used  to create and combine alternative product options during the design and development process. A reference product option is broken  down  to  its  different  elements  e.g.  product  parts.  For  each element or part the user  identifies different alternatives. The alternatives can  then be  combined  to  create  various product options. The  tool does not  provide  any  evaluation  of  those  options  but  it  can  be  used  as  a creative  process  to  identify  alternatives.  If  combined  with  other assessment methods those alternatives can be evaluated in order to select the one with the better environmental performance.  Source: (Hochschorner, 2008; Brezet & Hemel, 1997)  

    

 

 

 

28  

Table 5‐6 Summary of the properties of the identified spider graphs and other schematic tools  

Methods and Tools 

List of selected properties 

Name Aim and 

description Application 

Life cycle perspective  

Environmental impact 

categories  

Prioritization of impacts  

Product ranking 

Type of data requirements Input/output 

General level of complexity 

(implementation time, cost, access etc) 

User (knowledge/qualification  

requirements) 

Product development 

stage  

LiDS Wheel or Eco design wheel   

Assessment Comparisons Strategy graph  

All products   Cradle to grave Resources (materials, energy, waste) 

No    Yes  Semi quantitative  Low: Easy access, low cost, time and data  requirements 

Product development team, designers 

Product planning  

Spider web  

Assessment Comparisons Strategy graph 

All products   Cradle to grave 

Resources (materials, energy, waste) Hazardous substances 

No  Yes  Semi quantitative  Low: Easy access, low cost, time and data  requirements 

Product development team, designers 

Product planning  

Eco ‐compass  

Assessment Comparisons Strategy graph 

All products   Cradle to grave 

Resources (materials, energy), human health  

No    Yes  Semi quantitative  Low: Easy access, low cost, time and data  requirements 

Product development team, designers 

Product planning  

Design abacus  Assessment/ Comparing ‐Rate graph  

All products   Cradle to grave Defined by the user 

No    Yes  Semi quantitative  Low: Easy access, low cost, time and data  requirements 

Product development team, designers 

Product planning  

The morphological box 

Comparing / Combining alternatives 

All products   ‐  ‐  No    Yes  Semi quantitative  Low: Easy access, low cost, time and data  requirements 

Product development team, designers 

Product planning  

 

 

 

 

 

29  

5.1.4 Matrix methods  This section presents different matrices that have been developed to provide a quick estimation and evaluation of the environmental performance of a product and assist the eco‐design process. Matrix methods are usually qualitative but also include some sort of weighting or rating. The outcome of a matrix method can be a quantitative indicator that is however estimated based on qualitative data or users’ assumptions.  It is observed that matrix methods do not differ much from each other in terms of the implementation process and the parameters that are covered in every tool.  

Table 5‐7 Presentation and short description of the identified eco design matrices 

Name of the method/tool 

Description  

Materials, energy, chemicals, others (MECO)  

MECO  is  a  semi quantitative  assessment matrix  that  is used  in order  to identify  the  environmental  impacts  during  the  life  cycle  stages  of  a product. More specifically, the life cycle stages considered are: acquisition of  raw materials, manufacturing, use, disposal  and  transport.  The name MECO  stands  for materials,  energy,  chemicals  and  other  that  represent the  impact categories  included  in the  tool. Materials and energy need to be specified for every  life cycle stage  in terms of quantity and resources. The  chemicals used during  the  life  cycle of  a product  are noted  as  very problematic  (type  1),  problematic  (type  2)  or  less  problematic  (type  3) while the category “others”, includes impacts that cannot be included into the previous three categories.   Source: (Hochschorner & Finnveden, 2003)  

MET matrix   

The MET matrix  is a simple to use tool that aims to present and map the different environmental impacts of a product during its life cycle and then identify  the most  significant  ones.  It  can  be  used  early  in  the  product planning and development stage. The  letters MET  in  the name  stand  for materials, energy and toxic emissions. The matrix consists of the different life  cycle  stages  of  the  product:  production  and  supply  of material  and components,  in‐house production, distribution, utilization and end‐of‐life system which are  listed  in  the vertical dimension and  the environmental impact categories (material, energy and emissions) which are listed in the horizontal dimension. The  inventory data and  results of  the  tool  can be both qualitative and quantitative  (when weighting  factors are applied  to the impact categories).   Source: (Hochschorner, 2008; Brezet & Hemel, 1997) 

Environmental objectives deployment (EOD)  

Environmental objectives deployment is a semi quantitative tool that aims to  identify and present the  links and relationships between  the technical aspects of  the product  and  specific  environmental  parameters. Material use and energy efficiency are considered part of the technical properties, while weight  reduction practices and  recyclability are  some examples of environmental  parameters.  Evaluation  and  assessment  of  the  different parameters can be introduced by the user of the tool.  Source: (Karlsson, 1997)  

Environmental quality function deployment (EQFD)  

The environmental quality function deployment is one of the few methods that  take  into  consideration  and  link  the  environmental performance of the  product  to  the  requirements  set  by  stakeholders.  Similarly  to  the previous case, this tool identifies the relationships between different   

30  

Name of the method/tool 

Description  

 requirements    and  needs  like  for  example  demands  for  less  hazardous substance,  increased  energy  efficiency,  lightweight  products  etc.  and environmental parameters like weight, material composition, lifetime etc. The different  requirements are weighted based on  their  importance and an evaluation process  is then performed  in order to rate the relationship between the requirement and the environmental parameter.     Source: (Wimmer, Züst, & Lee, 2004) 

Eco functional matrix  Originating  from  the Environmental quality  function deployment method and similar approaches, this tool  identifies and presents the relationships between the functional profile and the environmental profile of a product.  The functional profile consists of parameters such as the physical lifetime, use  time,  reliability,  safety,  human/machine  interaction,  economy, technical  flexibility and environmental demands of  the product everyone of  which  is  evaluated  and  rated  on  a  scale  from  0‐10  i.e.  from  less significant  to  very  significant.  The  parameters  considered  in  the environmental profile are: the number of products produced per year, the size of  the product  (weight/volume),  the number of different materials, the  material  mix,  scarce  materials,  toxic  materials,  energy  and  energy sources. Again  the  importance  of  each  category  is  indicated  by  a  value ranging from 0‐10. The most critical step of the method is the combination of  the  two profile  lists  in a  single matrix  (the  relationship matrix) where initially  existing  relationships  and  correlations  among  the  different parameters of the profiles are identified and indicated by a sign X and then those relationships are evaluated. Categories obtaining a value higher than 5  are  considered  among  the  most  important  ones  that  should  be examined further.   Source: (Lagerstedt, 2003)  

Life cycle design structure matrix (LCDSM) 

This  tool  originates  from  the  design  structure  matrix  and  has  been developed  in  order  to  model  material,  energy  and  emissions  flows resulting during  the various  life cycle  stages of  the product as well as  to identify  the  direction  of  such  flows.  It  is  a  semi  quantitative  tool  and results from LCA can be used as data to increase reliability of the outcome. The assessed  life cycle stages are  listed symmetrically  in the tables’ rows and  columns and  similarly  to  the previous matrix,  the  cells  cases where flows among different  stages and processes exist are marked with  the X sign.  The  next  stage  is  to  evaluate  qualitatively  or  quantitatively  the identified interactions. Source: (Schlüter, 2001)  

Design for environment matrix (DfE Matrix)   

Design for environment matrix is a semi‐quantitative assessment tool that aims  to  evaluate  aspects  of  the  product  design  in  relation  to  their environmental  performance.  It  is  intended  to  be  used  by  the  product design  team  providing  them with  rough  information  about  aspects  and parameters  of  the  product  that  might  need  improvements.  The  tool consists of two modules: a matrix and a list of 100 questions. The rows of the matrix represent the life cycle stages of the product (pre‐manufacture, product  manufacture,  distribution  and  packaging,  product  use  and maintenance,  and  end  of  life)  while  the  columns  represent  the  five environmental  impacts considered by the method (materials, energy use, solid residue, liquid residue, gaseous residue).  The matrix is then filled  

31  

Name of the method/tool 

Description  

 with  the  individual  scores  that are obtained by answering  the questions provided by the tool for every life cycle stage (every answer can obtain 0‐5 points). A  total  score  for every  life  cycle  stage and every  impact  can be obtained which  can be used  to  identify  and highlight  areas  and  aspects that need to be considered and optimized by the designers of the product. Source: (Yarwood & Eagan, 1998)   

Environmentally Friendly Responsible Product Assessment (ERPA)  

Similarly to the previous cases the ERPA tool is a matrix where the impact from the different life cycle stages of the product are listed and evaluated. One  dimension  includes  the  five  stages  of  the  products  life  cycle  (raw material extraction, product manufacture, packaging and  transportation, product  use,  and  product  recycling  and  disposal)  while  the  other dimension  includes  five  environmental  criteria  (materials,  energy  use, solid  residue,  liquid  residue, gaseous  residue). The  impact  that every  life cycle stage has on every environmental aspect  is rated between 0 and 4 from higher to lower respectively. The estimated sum of the values of the matrix  elements  is  an  indicator  (environmentally  responsible  product rating) ranging from 0‐100.    Source: (Hochschorner & Finnveden, 2003; Graedel T. , 1998)  

Environmental design strategy matrix (EDSM)  

The EDSM is a qualitative matrix method that has been developed in order to provide product designers with environmental friendly strategies based on different characteristics of the product such as: life cycle length, energy consumption, resource consumption, material requirement, configuration, and disposal route. The design strategies concern the overall  life cycle of the product.  Source: (Lagerstedt, 2003)  

Dominance matrix or Paired comparison    

The aim of  this  tool  is  to present and prioritize different alternatives by identifying the relative  importance among each other. A two dimensional table  is  created  where  the  solutions  or  alternatives  are  listed  in  both dimensions. Then, a qualitative comparison is made between the different alternatives. Source: (Hochschorner, 2008)  

 

 

 

 

32  

Table 5‐8 Summary of the properties of the identified matrix tools  

Methods and Tools 

List of selected properties 

Name Aim and 

description Application 

Life cycle perspective  

Environmental impact categories  

Prioritization of impacts  

Product ranking13 

Type of data requirements Input/output 

General level of complexity 

(implementation time, cost, access etc) 

User (knowledge/qualification  requirements) 

Product development 

stage  

MECO  matrix  Analytical Environmental assessment  

All products  Cradle to grave  

Materials, energy, Chemicals  Others    

No   No Qualitative and quantitative 

Low: Easy access, low cost, time and data requirements 

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning and development 

MET matrix Analytical Environmental assessment 

All products   Cradle to grave 

Materials, energy, emissions 

Yes   No  Qualitative and quantitative 

Low: Easy access, low cost, time and data requirements 

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning and development 

EOD‐ environmental objectives deployment 

Analytical Technical/envi‐ronmental assessment  

All products   Not specified  

Materials, energy but more can be also defined by the user 

Yes   No   Semi quantitative  

Medium: Easy access, low cost Higher time, knowledge and  data requirements 

Product development team, product designers 

Product planning and development 

EQFD environmental  quality objectives deployment 

Analytical Stakeholders/ environmental assessment  

All products   Cradle to grave 

Materials, energy but more can be also defined by the user 

Yes   No   Semi quantitative 

Medium: Easy access, low cost Higher time, knowledge and  data requirements 

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning and development 

Eco functional matrix  

Analytical Functions/envi‐ronmental assessment  

All products   Cradle to grave 

Materials, energy but more can be also defined by the user 

Yes   No   Semi quantitative  

Medium: Easy access, low cost Higher time, knowledge and  data requirements 

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning and development 

LCDSM‐Life cycle design structure matrix 

Analytical Environmental assessment 

All products   Cradle to grave 

Materials, energy, emissions  

Yes   No   Semi quantitative  

Medium: Easy access, low cost Higher time, knowledge and  data requirements 

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning and development 

DfE – Design for Environment matrix 

Analytical Environmental assessment 

All products   Cradle to grave 

Materials, energy, solid liquid gaseous residues   

Yes   No   Semi quantitative 

Medium: Easy access, low cost Higher time, knowledge and  data requirements  

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning and development 

 

                                                            13 Usually assessment tools based on matrices do not include a ranking process although product options can be compared if the tool is applied to more products.  

33  

Methods and Tools 

List of selected properties 

Name Aim and 

description Application 

Life cycle perspective  

Environmental impact categories  

Prioritization of impacts  

Product ranking 

Type of data requirements Input/output 

General level of complexity 

(implementation time, cost, access etc) 

User (knowledge/qualification  requirements) 

Product development 

stage  

ERPA matrix 

Analytical–indicator‐ Environmental assessment 

All products   Cradle to grave 

Materials, energy, solid liquid gaseous residues   

Yes   No   Semi quantitative 

Medium: Easy access, low cost Higher time, knowledge and  data requirements 

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning and development 

EDSM matrix Analytical Design strategies 

All products Cradle to grave 

Resources (materials, energy, waste) 

No  No  Qualitative Low: Easy access, low cost, time and data requirements 

Product development team, product designers 

Product planning and development 

Dominance matrix or pair comparisons  

Product alternatives comparison 

All products   Not considered 

Not specified  No    Yes   Qualitative Low: Easy access, low cost, time and data requirements 

Product development team, product designers 

Product planning and development 

                            

34  

5.1.5 Analytical methods and tools for eco design   

This section  lists and describes a number of analytical methods and tools that can be  implemented during  the  product  design  and  development  process  in  order  to  have  an  overview  of  the environmental performance of the product as well as an indication of the properties that need to be improved.  Analytical  methods  aim  to  provide  a  more  detailed  assessment  of  the  product  in comparison  to  the  tools presented  so  far. A variety of  such methods exist  that can be qualitative, quantitative  or  both,  easy  or  more  complex  to  implement  etc.  Consequently,  the  optimal implementation  stage may  also  vary  depending  on  the  complexity  and  data  requirements  of  the method used. For this reason early integration and implementation may not be always preferred or possible. The identified methods included in this category are presented in the table below.  Table 5‐9Presentation and short description of the identified analytical methods and tools for eco design  

Name of the method/tool 

Description  

Life cycle assessment (LCA)  

Life  cycle  assessment  is  a  quantitative  method  that  evaluates  the environmental performance of a product during its life cycle i.e. from the acquisition of the raw materials until the end of life and disposal. For the estimation of  the overall environmental  impact of  the product all  flows going  in  (e.g. materials, energy  and other  resources)  as well  as  coming out  (e.g.  emissions  of  substances  to  air  and water,  and waste)  of  the product  system, need  to be defined.  The  life  cycle  assessment method can be complex and time consuming since a great amount of data can be required.  Software  tools  have  been  developed  to  assist  the implementation  process which  consists  of  several  steps:    the  goal  and scope  definition,  an  inventory  process,  impact  assessment  and  finally analysis  of  the  results.  Optionally,  an  evaluation  and weighting  of  the identified impacts can be also performed based on additional ready‐made valuation  methods.  LCA  can  be  used  to  identify  the  hotspots  in  the environmental  performance  of  the  product,  support  decision  making processes  and  enable  comparisons  among  different  products  or  other alternatives.  It should be also mentioned that for the implementation of the method and analysis of the results environmental or LCA experts are needed.   Source: (ISO 14040, 2006)  

Simplified life cycle assessment (SLCA) 

Life cycle assessment  is a very useful method but as already mentioned the implementation process can be rather time and data intense. For this reason simplified life cycle assessments have been developed that reduce the amount of data required. Although the concept and methodology  is the same, in SLCA, a number of parameters like for example selected life cycle stages, inventory data or certain impacts are not considered during the  implementation  and  evaluation  process.  Various  possible simplification  alternatives  exist  and  their  selection  should  be  based  on the properties of  the product. However,  for  the  implementation of  the method and  analysis of  the  results  the need  for environmental experts remains.  Source: (Todd & Curran, 1999; Lee & Park, 2006) 

      

35  

Name of the method/tool 

Description  

Environmental risk assessment (ERA) 

Environmental risk assessment  is an analytical tool for risk management that  identifies  the  potential  risks  for  human  health  and  ecosystems  in general that may result from substances, processes or technologies. Risk assessment  is  most  commonly  applied  to  chemicals  and  other  toxic substances. The  implementation process  for  risk assessment  consists of several steps that can vary depending on the study and practitioner. The most  commonly  found  steps  included  in  the  assessment  process  are: hazard identification and formulation of the problem, identification of the consequences  of  the  hazard,  effect  assessment,  exposure  assessment, risk evaluation and characterization. Complexity, data and environmental knowledge requirements are high for this tool. Source: (Wrisberg & Haes, 2002)  

Environmental effect analysis (EEA) 

The environmental effect analysis  is a  semi quantitative and  systematic tool that can be used in order to identify the environmental impacts of a product and to propose the most relevant strategies in order to minimize those  impacts.  The  tool  is  designed  to  be  implemented  by  a multidisciplinary team, early in the product development process and for this  reason  complex data  requirements are avoided. The  tool evaluates the life cycle of a product from material acquisition until its final disposal. A  specific  form  is  used  for  the  analysis  part  of  the method where  all information is included. The form consists of three main parts: inventory, evaluation and action. The  inventory part  includes all  information about the  life  cycle  stages  of  the  product  as  well  as  the  various  activities performed  in  every  stage.  Moreover,  environmental  effects  that  are associated to those activities should be defined also in that part. In turn, there  is  an  evaluation  process  where  the  identified  environmental impacts  are  prioritized  based  on  a  rating  scheme  provided  by  the method. Finally  the user should  recommend actions  for minimization of the environmental  impacts. Those actions are also evaluated  in order to ensure that the goals for impact minimization are achieved.  Source: (Lindahl, 2000)  

ABC – analysis   ABC  analysis  is  a  qualitative  and  simple  to  use  assessment  tool.  The product  is  evaluated  based  on  eleven  criteria:  compliance  with environmental  regulation,  social  requirements,  potential  environmental impacts (toxicity, air pollution and water pollution), risk of accidents, raw material  extraction, pre  production, manufacturing  and processing, use phase,  end  of  life,  recyclability  and  international  environmental  costs which can be indicated as A=problematic (action is required), B= medium (to be observed and improved) and C=harmless (no action is needed).  Source: (Byggeth & Hochschorner, 2006; Tischner, Schmincke, Rubik, & Prösler, 2000)  

Material intensity per unit service (MIPS)  

MIPS  is a quantitative  tool  (can be also considered as an  indicator)  that provides  an  estimation  of  the  total  amount  of materials  that  are  used directly or indirectly during the overall life cycle of the product aiming to increase  the  efficient  use  of  resources.  Material  input  refers  to  all materials and resources  including minerals, water,  fossil  fuels as well as hidden  flows  i.e.  ecological  rucksacks  that  are  required  during  the  life cycle  of  the  product. Material  flows  can  be  divided  in  five  categories: abiotic raw materials, biotic raw materials, soil, water and air. The  

36  

Name of the method/tool 

Description  

 aggregation of the overall material  input gives a rough estimation of the “ecological weight” of the product (referred also as functional unit).  Source: (Wrisberg & Haes, 2002; Lagerstedt, 2003) 

Environmental Efficiency potential assessment (E2 PA)  

Environmental efficiency potential  is a quantitative assessment tool that aims  to  provide  product  designers  with  information  about  the environmental  performance  of  the  product  by  indicating  its  potential environmental  impact and support decision making. The methodology  is based on the Eco‐Efficiency model by De Simone and Popoff  (1997) and consists  of  six  parameters  that  need  to  be  estimated  by  respective mathematical  equations  provided  by  the  tool.  The  six  parameters  are: Material Intensity (MI), Energy Intensity (EI), Hazardous Material Intensity (HI), Recovery  Intensity  (RI), Duration  Intensity  (DI) and Utility  Intensity (UI). The tool is designed to support eco design, it considers the life cycle of the product and it is easier to use compared with other methods such as LCA.  Source: (Nagata, Nohtomi, Aizawa, Asaoka, & Usami, 2001) 

Multicriteria decision analysis (MCDA)  or Multicriteria assessment (MCA)   

Multi  criteria  analysis  is  a method  that  can  be  used  to  compare  and evaluate different alternatives  in order  to  support decision making. The method  quantifies  the  impact  that  a  decision  can  have  on  different objectives or criteria. The importance of the different criteria is weighted by  the user which allows a  ranking and  comparison of  the alternatives. MCA is a stepwise process consisting of the following stages: establishing the decision  context,  identification of  the  alternatives  to be  compared, identification of  the objectives and criteria, assessment of  the expected performance of each option against the criteria, weighting of each of the criterion to reflect their relative importance to the decision, combination of  the weights  and  scores  for  each  option  to  derive  an  overall  value, calculation of the overall weighted scores, analysis of    the results. Multi criteria analysis can be used  in combination to other analytical methods and  tools  in  order  to  get more  input  data  to  the  process.  Supporting software tools for MCA are also available.  Source:  (Wrisberg & Haes, 2002)  

Eco benchmarking approach or Environmental benchmark method 

Environmental  benchmarking  can  be  used  in  order  to  compare  the environmental performance of a product against other  similar products of competitor companies. The most significant properties of the product that  need  to  be  considered  from  an  environmental  and  life  cycle perspective  (e.g.  material  composition,  energy  use,  lifetime,  waste, emissions  etc.)  are  selected  and  both  qualitative  and  quantitative information  regarding  those properties can be collected  for all products participating in the comparison.  An evaluation process is then performed in  order  to  rate  the  environmental  performance  of  every  product.  For each  one  of  the  listed  parameters  the  products  are  assigned  a  grade between  1  (very  bad)  and  5  (very  good)  or  0  if  the  parameter  is  not relevant.  The  results  can  show  the  strengths  and  weaknesses  of  the different products.  Such method provides a quantitative outcome that is based on user’s assumptions and although  it  is easy  to understand,  the application process can be time intense since a significant amount of data need  to  be  collected.  Although  the  idea  and  basic  concept  of environmental benchmarking is the same among different studies the  

37  

Name of the method/tool 

Description  

 implementation  and  evaluation  process might  differ  depending  on  the user of the tool. For example instead of a weighting process, comparisons can be also based on the inventory data for the selected properties. Source: (Wimmer, Züst, & Lee, 2004) 

       

 

38  

Table 5‐10 Summary of the properties of the identified analytical tools  

Methods and Tools 

List of selected properties 

Name Aim and 

description Application 

Life cycle perspective  

Environmental impact 

categories  

Prioritization of impacts  

Product ranking 

Type of data requirements Input/output 

General level of complexity (implementation time, 

cost, access etc) 

User (knowledge/qualification  requirements) 

Product development 

stage  

LCA‐ Life cycle assessment  

Analytical Environmental assessment 

All products  Cradle to grave 

Impact categories defined by ISO 14042 (2000) 

Yes   Yes   Quantitative   

High: lower access and higher cost when software is used High time, knowledge and  data requirements  

Environmental experts Later stages of product development  

Simplified LCA Analytical Environmental assessment 

All products   Defined by the user  Defined by the user   Yes   Yes  

Qualitative or quantitative   

Medium: Easy access, low cost, time and data requirements may vary 

Product development team, environmental experts 

Product planning  

Environmental risk assessment  

Analytical Risk identification and assessment  

All products   ‐ 

Emissions of toxic substances  Human health and ecosystems quality 

Yes   No  Qualitative or quantitative   

High: easy access but high time, knowledge and  data requirements 

Environmental experts Later stages of product development 

Environmental effect analysis 

Analytical Comparative Environmental assessment 

All products   Cradle to grave  Defined by the user  Yes   Yes  

Semi quantitative  

Medium: easy access, low cost  higher time, knowledge and  data  requirements 

Product development team, environmental experts 

Product planning and development 

ABC analysis 

Analytical  based on assessment criteria   

All products   Cradle to grave 

Predefined environmental criteria (toxicity, air and water pollution, materials, recycling) 

Yes   No    Qualitative   Low: Easy access, low cost, time and  data requirements 

Product development team, designers 

Product planning 

Material intensity per unit service 

Analytical Resource use assessment  

All products   Cradle to grave 

Materials and other resources 

No      No   Quantitative  Medium: easy access, low cost higher time, knowledge and  data  requirements 

Product development team, product designers 

Later stages of product development 

Environmental efficiency potential assessment  

Analytical Efficiency assessment  

All products   Cradle to grave 

Resources (materials and energy) toxic substances  

No      No   Quantitative  High: easy access, low cost, but high time, knowledge and  data requirements 

Product development team, product designers 

Later stages of product development 

Multi criteria assessment 

Comparative based on assessment criteria 

All products   Defined by the user  

Defined by the user   Yes   Yes   Semi quantitative 

Medium: easy access, low cost  higher time, knowledge and  data  requirements 

Product development team, environmental experts 

Product planning 

ECO ‐Benchmarking 

Product comparisons  

All products   Cradle to grave 

Defined by the user  Yes   Yes   Semi quantitative 

Medium: lower knowledge requirements but  lower  access to information higher time 

Product development team  

Product planning 

39  

5.1.6 Software and computer based tools for eco­design   

This section presents a number of software and computer aided engineering  (CAE)  tools  that have been developed to support eco‐design. The principles and objectives are similar to the methods and tools that have been presented before. It has to be noted, that the majority of such tools are not free thus the user needs to pay a certain amount of money in order to get the license and access to use the  tool. Consequently, detailed  information on such tools and their methodological processes can be more  limited  in  comparison  to  the  other methods  and  tools  presented  so  far.  It  can  also  be observed  that most of  the  software  tools have been developed  in order  to  simplify  the  life  cycle assessment  methodology  by  providing  ready‐made  databases,  structuring  the  input  data  and performing all necessary calculations during the  inventory and  impact assessment processes. Some examples on such tools that have been mainly developed to assist LCA processes are listed below.  Table 5‐11Presentation and short description of the identified software and CAE tools for eco‐design  

Name of the method/tool 

Description  

ECO Design Pilot and Eco Design Pilot Assistant   

The  ECO  Design  Pilot  (Product  Investigation  Learning  and  Optimization Tool)  is  a  tool  that  provides  a  systematic  guidance  for  environmentally friendly  product  design  and  development.  It  consists  of  an  assessment process  by  using  a  simplified  quantitative  life  cycle  assessment  (ECO Design  Pilot  Assistant),  checklists  and  a  web  based  platform  for  easy access and use. Stakeholder  requirements can be also considered during the  product  modelling  process.  The  result  of  the  environmental assessment  is  qualitative,  and  the  product  is  indicated  with  a characterization  sign,  ranging  from A  to E according  to  the origin of  the indentified  environmental  impact.  Guidelines  and  recommendations  for product  redesign  are  also  offered  based  on  the  type  of  the  identified impact. Source: (ECODESIGN PILOT, 2008; Wimmer, Züst, & Lee, 2004; Wimmer & Züst, 2003) 

Eco design integration method for SMEs (EDIMS) based on the Typological environmental analysis (TEA)   

This  software  tool  is developed  to be used mainly by  small and medium size  companies  in  order  to  enable  the  integration  of  environmental aspects  in  their  product  design  and  development  processes  and  assist decision making. The tool consists of two parts. Initially an environmental assessment is performed based on a semi quantitative questionnaire that evaluates  different  characteristics  of  the  product  in  a  life  cycle perspective.  The  results  of  the  questionnaire  are  connected  to  an algorithm  which  performs  the  typological  analysis  to  derive  the environmental profile of  the product.    The  second part  aims  to provide strategic and design alternatives  to  the  company  in order  to  reduce  the environmental  impacts associated  to  the product. The software provides also  a  database  with more  tools  and methods  for  eco‐design  that  the companies can implement.  Source: (Pochat, Bertoluci, & Froelich, 2007)  

Environmental design industrial template  (EDIT)  

EDIT has been developed  in order  to evaluate  the  impact  that different design alternatives have on the end of  life stage of the product. The tool takes  into consideration economic and regulatory aspects that can affect the recovery rate thus end of  life management processes of the product. Input data regarding materials, parts and processes related to the studied product are required as well as information on the assembly process. The  

40  

Name of the method/tool 

Description  

 outcome of the tool  indicates possible end of  life alternatives, amount of recycled/reused material etc. thus enabling the user to make changes and monitor the impact of his/her changes on the end of life processes.   Source: (Spicer & Wang, 1997) 

Environmental design support tool  (EDST) 

The EDST is a tool that aims to evaluate the environmental performance of a  product  from  a materials  perspective  focusing mainly  on  disassembly processes. The main components of the tool are: the disassembly model, disassembly  analysis,  material  assessment  and  recyclability  evaluation. Material  assessment  is  performed  based  on  indices  regarding  weight, amount of materials etc.   Recyclability  is assessed  in  terms of end of  life management  options  e.g.  reuse,  recovery  etc.  while  disassembly evaluation aspects  include disassembly time, number of components etc.  The different results are represented by quantitative  indices which assist decision making  and  also make  it  possible  for  the  designer  to  optimize specific parts of the product or evaluate different product alternatives. Source: (Yu, Zhang, & Ertas, 1999) 

ECO‐it   The  ECO‐it  software  can  be  considered  as  a  simplified  LCA  tool.  It  is developed by the PRé Consultants company in order to provide designers with  a  simple  to use  tool  to evaluate  the environmental performance  a product and make design decisions. The tool includes an inventory process for  the production, use and disposal stages of  the products  life cycle. All calculations are performed by the tool while for the environmental impact assessment the ReCiPe and carbon footprint methods are used.   Source: (Pré‐product Ecology Consultants, 2011) 

Green Design Advisor (GDA)  

GDA  is a  semi quantitative, analytical CAE  tool  that has been developed and used mainly for electronic and electric products. The aim is to provide a  tool  for  environmental  assessment  that  can  be  integrated  into  the existing computer based  tools  (e.g. CAD)  that engineer designers already use.   The method  consists of an  inventory, evaluation and  report of  the results.  The  evaluation  process  is  based  on  eight  criteria:  number  of materials, mass, recycled content, recyclability,  toxicity, energy use,  time for  disassembly  and  cost  for  disposal.  The  tool  enables  comparisons among products while the outcome  identifies weak points of the product as well as key areas for higher improvements. Source: (Ferrendier, Mathieux, Rebitzer, Simon, & Froelich, 2002) 

IdeMat   IdeMat is a tool developed at the Deft University of Technology that aims to  assist material  selection  during  the  product  design  and  development stage. The main component of  the  tool  is a database where  information on  different  materials  and  their  properties  are  presented.  Such information  include:  technical specifications such as mechanical, physical and  other  properties  of  the  material,  production  processes,  economic information  (e.g.  price)  as  well  as  environmental  information.  The environmental  performance  of  each  material  is  presented  in  graphs derived by using  the Eco‐Indicator and EPS  impact assessment methods. Additionally  information on all  inputs and outputs  for  the production of each (raw materials, water, energy demands, emissions etc.) are provided.  The IdeMat database can be also used  in combination with other tools  in order  to  analyze  further  the  environmental  performance  of  a  product.  Source: (IDEMAT, 2006)  

41  

Name of the method/tool 

Description  

EuroMat  EuroMat is a tool that can be used for the selection of materials during the product’s  planning  and  development  process  by  integrating  technical, economic,  environmental  and  other  aspects  during  the  assessment  and selection processes. Starting by defining the technical specifications of the product a number of materials that fulfill such requirements are screened and selected. LCA, LCC, risk and work environment assessments are then performed to evaluate further the performance of the selected materials enabling the designer to compare the alternatives and  finally choose the most suitable materials.  Source: (Ferrendier, Mathieux, Rebitzer, Simon, & Froelich, 2002) 

Environmental Information and Management Explorer (EIME®) 

This  tool  is  developed mainly  for  the  electrical  and  electronic  sector.  It provides a simplified way of assessing the environmental performance of a product allowing not only environmental experts but also designers with low  environmental  knowledge  to  be  able  to  use  it  as well.  During  the inventory process information about the product’s parts, components and material composition is entered while the evaluation is performed from a life cycle perspective based on eleven different criteria‐indicators covering physical    aspects  of  the  product  as well  as  environmental  (for  example depletion  of  raw  materials,  energy  and  water,  global  warming,  water toxicity,  production  of  hazardous waste  and more).  The  tool  allows  the user  to  assess  and  compare  different  design  options  based  on  a multi criteria  approach  as  well  as  to  have  a  graphical  representation  of  the outcome for better communication to other stakeholders. Source: (CODDE, 2012; Ferrendier, Mathieux, Rebitzer, Simon, & Froelich, 2002)    

Product EcologyTM  Product  EcologyTM  is  an  online  tool  for  estimating  the  life  cycle environmental  impact  of  a  product,  comparing  different  processes  and design  options  as  well  ensuring  compliance  with  existing  regulation.  It provides quick and simplified processes in order to be used by designers. It consists of three main applications: Lifecycle Designer, ecoCompareTM and Compliance  Navigator.  The  Lifecycle  Designer  is  used  to  evaluate  the environmental  impact  resulting  from  all  processes  connected  to  the product  i.e.  from  raw  material  extraction  until  end  of  life  processes. Comparisons  on  CO2  emissions,  water  depletion  and  waste,  among different  materials  and  processes  can  be  performed  by  using  the ecoCompareTM  application  while  the  Compliance  Navigator  provides  a review of the product based on the requirements posed by regulation.   Source: (Product EcologyTM, 2012)  

Green Design Tool  The Green Design Tool is also one of the computer based tools developed mainly  for the electronics sector. The  tool considers all stages, processes and by‐products resulted during the product’s life cycle and the evaluation is based on eleven criteria or “top level greenness attributes of a product”: reusability,  label,  internal  joints, material  variety, material  identification, recycled  content,  chemical  usage,  additives,  surface  finishes,  external joints and hazard level of materials used. The outcome of the tool provides an  estimation  of  the  green  performance  of  the  product  and  allows  for identification of the areas that need improvement.  Source: (Kassahun, Saminathan, & Sekutowski, 1995; Pigosso & Sousa, 2011) 

42  

Name of the method/tool 

Description  

EcologiCAD   EcologiCAD is another software tool for performing simplified LCA studies and evaluating the environmental performance of products.  This tool can be used  in  line with other CAD  tools  that engineer designers often use.  Processes and  features of  the product are assessed based on a  life cycle perspective  while  impact  estimation  can  be  based  on  a  variety  of indicators  that  are  available  in  the  tool’s database  e.g.  Eco  Indicator 99 (EI99), Carbon dioxide emissions  (CO2), Cumulated Energy Requirements (CER), Cumulated Material Requirements (CMR), waste produced, land use etc. The tool is available on the internet and is free of charge.  Source: (EcologiCAD, 2008) 

ECODESIGN X Pro   The  ECODESIGN  X‐Pro  is  a  computer  based  tool  that  can  be  used  to perform  life  cycle environmental assessment of a product.   Although all life  cycle  stages  of  the  product  can  be modelled  and  evaluated  in  the software, special focus  is given to  industrial processes  including materials and  product  manufacturing  in  order  to  indentify  hot  spots  during industrial activities. The tool is designed to be used by engineer designers that are not specialists  in LCA. For  the  impact assessment  the CML 2001 method  is provided by the tool although depending on the requirements of the user other methods can be applied as well.  Source: (EcoMundo, 2012; EU Joint Research Centre, 2010)  

eVerdEE  eVerdEE  is  a  free  to  use,  web  based  screening  tool  for  performing simplified  life  cycle  assessments  adjusted  to  the  needs  of  the  company and designer. The  tool  is divided  into  two different applications. One  for the industrial sector and one for the agriculture sector. Here we refer only to the first one. The methodology  in general follows the principles of  life cycle  assessment  while  the  impact  assessment  is  based  on  ten  impact categories  namely:  consumption  of  mineral  resources,  biomass,  fresh water,  non‐renewable  energy  and  renewable  energy  as well  as  climate change,  acidification,  eutrophication,  photochemical  oxidation,  and depletion of the ozone layer. Additionally, the amount of hazardous waste and total waste is estimated.  Source: (EU Joint Research Centre, 2010)  

Gabi DfX  Gabi  DfX  is  a  specially  developed  tool  for  eco‐design  and  sustainable product  development  focusing  on  aspects  such  as:  compliance  (DfC), environment  (DfE),  recycling  (DfR) and disassembly  (DfD). Consequently, this tool not only analyses and evaluates the environmental performance of  a  product  during  its  life  cycle,  but  also  takes  into  account  different regulation  schemes  i.e.  European  directives  that  need  to  be  considered and  followed  when  developing  the  product’s  specifications.  Moreover, scenarios  and  alternatives  can  be  also  presented  and  compared  by  the tool.  Gabi  DfX  can  be  used  together  with  the  Gabi  software  which  is among the most commonly used tools for LCA. Source: (EU Joint Research Centre, 2010) 

LCA software:  SimaPro, Gabi , Gabi lite, TEAM™, eDEA etc.  

As  already  mention  a  there  is  a  significant  number  of  software  tools developed commercially and used today that aim to assist and simplify the process of inventory and impact assessment during the implementation of the LCA method. Some of the most commonly used tools are SimaPro and Gabi. A variety of databases  (e.g. Ecoinvent,  IdeMat etc.) are  included  in such tools providing all necessary information on inputs and outputs in  

43  

Name of the method/tool 

Description  

 order  to  model  material  and  energy  production,  and  other  processes during  the  inventory  stage.    Ready‐made  impact  assessment  and weighting  methods  (e.g.  Impact  2000,  ReCiPe,  Eco‐Indicators,  Global Warming  Potential  etc.)  are  also  included  to  estimate  and  present  the overall environmental impact of a product or process.   Source: (EU Joint Research Centre, 2010) 

44  

Table 5‐12 Summary of the properties of the identified software and CAE tools for eco‐design 

Methods and Tools 

List of selected properties 

Name Aim and 

description Application 

Life cycle perspective  

Environmental impact categories 

Prioritization of impacts  

Product ranking 

Type of data requirements Input/output 

General level of complexity 

(implementation time, cost, access etc) 

User (knowledge/qualification  requirements) 

Product development 

stage  

Eco‐design PILOT Environmental profile of products  

All products  Cradle to grave 

Resources(materials and energy), emissions, waste 

Yes   Yes  Quantitative and qualitative 

Low :Easy access, low cost, time and data requirements 

Product development team, designers, environmental experts 

Product planning and design 

Eco design integration method for SMEs (EDIMS)  

Environmental profile of products  Tools database 

All products   Cradle to grave  Seven predefined environmental aspects     

Yes   Yes   Semi quantitative Low: Easy access, low cost, time and data requirements 

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning and development 

Environmental design industrial template  (EDIT)  

Assessment of design alternatives to end of life stages 

All products  Focus on the end of life stage  

Materials use and  recycling  

No  Yes  Qualitative and quantitative 

Medium: Low access, medium time and  data requirements 

Product development team, product designers 

Product planning and development 

Environmental design support tool  (EDST) 

Assessment of design alternatives  

All products  

Focus on materials selection and disassembly  

Materials use and  recycling   

No  Yes   Quantitative Medium: Easy access, low cost. Higher data requirements 

Product development team, product designers 

Product planning and development 

ECO it  Analytical  Environmental assessment 

All products   Cradle to grave All, based on  ReCiPe and carbon footprint  

Yes   Yes   Quantitative 

Medium: Easy access higher acquisition cost Lower data  and time requirements  

Environmental experts Product planning and development 

Green Design Advisor (GDA) 

Analytical Environmental assessment  

Mainly for electric and electronics  

Materials life cycle 

Materials use and  recycling , toxicity 

Yes   Yes   Semi quantitative Medium: Easy access, low cost. Higher data requirements 

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning and development 

IdeMat AnalyticalMaterial selection  

All products  Materials life cycle  

Based on the Eco Indicator and EPS method 

Yes   Yes  Quantitative  Medium: Easy access, low cost. Higher data requirements 

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning and development 

EuroMat AnalyticalMaterial selection  

All products  Materials life cycle 

Materials  and energy use, emissions,  

Yes    Yes  Quantitative  Medium: Easy access, low cost. Higher data requirements 

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning and development 

Environmental Information and Management Explorer (EIME®) 

Analytical  Environmental assessment 

Mainly for electric and electronics 

Cradle to grave 

Resources (minerals and water),energy, global warming, air pollution, water toxicity, hazardous waste etc. 

Yes   Yes   Quantitative 

Medium: medium accessibility, probably acquisition cost. Lower time, knowledge and  information requirements 

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning and development 

45  

Methods and Tools 

List of selected properties 

Name Aim and 

description Application 

Life cycle perspective  

Environmental impact categories 

Prioritization of impacts  

Product ranking 

Type of data requirements Input/output 

General level of complexity 

(implementation time, cost, access etc) 

User (knowledge/qualification  requirements) 

Product development 

stage  

Product Ecology

TM 

Analytical comparative  Environmental impact and compliance with regulation assessment 

All products   Cradle to grave 

Comparisons on carbon dioxide emissions, water use and waste   

No    Yes   Quantitative 

Medium: Easy access, acquisition cost Lower time, knowledge and  data requirements 

Product development team, product designers, environmental experts 

Product planning and development 

Green Design Tool 

Green performance indicator 

Mainly for electric and electronics 

Cradle to grave Eleven criteria regarding materials mainly  

Yes   No   Qualitative Low: Easy access, low cost time and data requirements 

Product development team, product designers 

Product planning and development 

EcologiCAD 

Analytical  Simplified LC Environmental assessment 

All products  Cradle to grave 

Impacts included in the Eco‐indicator99,  carbon dioxide emissions, energy demands, waste material requirements and land use 

Yes   Yes   Quantitative 

Medium: Easy access, no acquisition cost Higher data and knowledge requirements 

 Product designers,  environmental experts 

Product planning and development 

ECODESIGN X‐Pro 

Analytical Simplified LC Environmental assessment 

All products 

Cradle to gravebut focus on product manufacturing  

Impact categories included in the CML 2001 method 

Yes   No    Quantitative 

Medium: Easy access, acquisition cost Lower time, knowledge and  data requirements 

Product designers,  environmental experts 

Product planning and development 

eVerdEE 

Analytical  Simplified LC Environmental assessment 

All products  Cradle to grave 

Ten criteria including: resources, energy, climate change, acidification, waste etc.   

Yes    No   Quantitative 

Medium: Easy access, no acquisition cost Higher data and knowledge requirements 

Environmental experts Product planning and development 

Gabi DfX 

Analytical  Environmental  and compliance with regulation assessment 

All products  Cradle to grave 

Different impact assessment methods provided by the tool. 

Yes   Yes   Quantitative 

High: Easy access, acquisition cost Higher time, knowledge and  data requirements 

Environmental experts Product planning and development 

Other LCA software 

Analytical Life cycle  environmental assessment 

All products  Cradle to grave 

Different impact assessment methods provided by each tool 

Yes   Yes   Quantitative 

High: Easy access, acquisition cost Higher time, knowledge and  data requirements 

Environmental experts Product planning and development 

46  

5.2 Eco­design methods and tools relevant to the vehicle design context  In this section a qualitative evaluation is performed on the suitability and relevance of the methods and tools presented before to the vehicle design and development context. The assessment is based on  the  three major  objectives  presented  in  section  4.2.  In  brief,  the  aim  of  this  evaluation  is  to identify  whether  the  identified methods  and  tool  are  able  to  address  important  environmental aspects  related  to  vehicles  from  a  life  cycle  perspective.  Those  aspects  include  the  depletion  or resources  for materials and energy production, emissions of pollutants  to air, waste generation as well as the use of toxic substances. The most important life cycle stages to consider are: production of the vehicle and the materials that constitute the vehicle, the use phase as well as the end of  life stage.   Additionally, an estimation of the overall relevance of each method or tool to the vehicle design and development context is provided, taking into account the coverage of environmental impacts and life cycle  activities  as well  as  a  number  of  key  aspects  such  as:  complexity  and  requirements  of  the method, possibilities  to be used early  in  the product design  stage, possibilities of  integration with other  engineering  tools,  possibilities  to  include  or monitor  legislation  requirements  etc.  (see  also section 4.2). For the collective evaluation a scale from 1 to 5 is used indicating:   No relevance or suitability of the method in the vehicle design context (1)   Some of the aspects might be covered but generally low relevance to the product (2)  Enough relevance since many of  the  important aspects are covered – additional method  is 

needed however  to capture  the complexity of  the product. Semi‐quantitative methods are generally in this category  (3) 

Relevant method to be used for vehicles design and development although  limitations exist (e.g.  not  all  aspects  covered,  cost  or  complexity  constraints,  the  method  might  not  be relevant for all types of vehicles). Additional method might be needed. Methods comparing alternatives can be in this category (4) 

Relevant and suitable method to be used for during vehicles design and development (5)  

It  should be mentioned here  that  frameworks, manuals or  tool  sources are not  listed  in  the  table below,  thus not  considered  for  the evaluation, as well as methods and  tools  that  the  information available was limited.   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

47  

Table 5‐13 Evaluation of the identified tools in respect to the vehicles design and development context  

Type Name of the method/tool 

Environmental impacts related to vehicles  Life cycle stages  Overall Relevance 

 Scale: 1‐5 

Resources (materials) 

Resources (energy use) 

Emissions to air 

Waste &  recycling  

Toxic / hazardous substances  

MP14  PM15  USE  EOL16 

 

Guidelin

es  

Ten golden rules  X  X    X  X  X  X  X  X  3 

DfE principles   X  X  X  X  X  X  X  X  X  3 

Eco‐design  guide  X  X    X  X  X  X  X  X  3 

Phillips eco‐design manual 

X  X    X  X    X  X  X  2 

Volvo guidelines17  NA  NA  NA  NA  NA  X  X  X  X  4 

Checklists and indices 

Eco‐design checklist 

X  X  

X    X  X  X  X  3 

MSPD   X  X  X  X    X  X  X  X  3 

Strategy list   X  X  X  X  X  X  X  X  X  3 

Volvo’s lists           X  X  X  X  X  4 

Bombardier Substance list  

    

  X  X  X  X  X  4 

CED     X        X  X  X  X  3 

EPI (Ravel project)  X  X    X    X  X  X  X  4 

Eco products tool   X  X    X    X  X  X  X  2 

Phillips fast five   X  X    X  X          2 

Graphs   LiDS Wheel   X  X    X  X  X  X  X  X  3 

Spider web18   X  X    X  X  X  X  X  X  3 

Eco compass   X  X  X  X  X  X  X  X  X 3 

Design abacus19   X  X  X  X  X  X  X  X  X 2 

Matrices 

MECO  matrix   X  X  X  X  X  X  X  X  X  3 

MET matrix  X  X  X    X  X  X  X  X  3 

EOD20  X  X  X  X    X  X  X  X  3 

EQFD 21  X  X  X  X  X  X  X  X  X  4 

EFM  X  X      X  X  X  X  X  3 

LCDSM  X  X  X      X  X  X  X  3 

DfE matrix   X  X  X  X  X  X  X  X  X  3 

ERPA   X  X  X  X  X  X  X  X  X  3 

EDSM  X  X    X    X  X  X  X  2 

Analytical tools 

LCA  X  X  X  X  X  X  X  X  X  4

Simplified LCA  X  X  X  X  X  X  X  X  X  3

ERA           X         2

EEA  X  X  X  X  X  X  X  X  X  4

ABC analysis  X    X X X X  X  X  X  2 

MIPS22  X  X        X  X  X  X  3

EEPA   X  X    X  X  X  X  X  X  3

MCA23  X  X  X  X  X  X  X  X  X  4

ECO Benchmarking

24 X  X  X  X  X  X  X  X  X  4 

 

                                                            14 MP: Materials production 

15 PM: Product manufacturing  

16 EOL: End of life 

17 Sufficient information on the guidelines is not available but suitability is assumed since they have been designed from a vehicle 

manufacturing company  18 The life cycle stages to apply the method are defined by the user or lifetime estimations might be made 

19 Environmental impacts and life cycle stages are defined  by the user  

20 The life cycle stages to apply the method are defined by the user or lifetime estimations might be made 

21 The life cycle stages to apply the method are defined by the user or lifetime estimations might be made 

22 The life cycle stages to apply the method are defined by the user or lifetime estimations might be made 

23 Environmental impacts and life cycle stages to be considered are defined  by the user 

24 Environmental impacts and life cycle stages to be considered are defined  by the user 

48  

 

Type Name of the method/tool 

Environmental impacts related to vehicles  Life cycle stages  Overall Relevance 

 Scale: 1‐5 

Resources (materials) 

Resources (energy use) 

Emissions to air 

Waste &  recycling  

Toxic / hazardous substances  

MP25  PM26  USE  EOL27 

 

Software 

Eco‐design PILOT  X  X  X  X  X  X  X  X  X  3 

EDIMS  X  X  X  X  X  X  X  X  X  2

EDIT  X                X  3 

EDST  X                X  3 

ECO it   X  X  X  X  X  X  X  X  X  3 

GDA  X  X    X  X    X  X  X  2 

IdeMat  X          X        3 

EuroMat  X          X        3 

EIME®  X  X  X  X  X  X  X  X  X  2 

Product EcologyTM  X  X  X  X  X  X  X  X  X  4 

Green Design Tool  X      X  X  X X  X  X 3 

EcologiCAD  X  X  X  X  X  X  X  X  X  4 

ECODESIGN X‐Pro  X  X  X  X  X  X  X  X  X  4 

eVerdEE  X  X  X  X  X  X  X  X  X  3 

Gabi DfX  X  X  X  X  X  X  X  X  X  4 

Other LCA software 

X  X  X  X  X  X  X  X  X  4 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                            25 MP: Materials production 

26 PM: Product manufacturing  

27 EOL: End of life 

49  

6 Discussion    A variety of eco‐design methods and  tools  is  identified and classified, where basic methodological and other aspects related to them such as data requirements, optimal implementation level etc. are also  indicated.  Here,  a  collective  discussion  on  the  identified  methods  and  tools  is  provided, reflecting  on  methodological  characteristics,  strengths  and  weaknesses,  advantages  and disadvantages etc.  In addition, the  implementation  level of such tools by engineer designers  is also discussed  focusing on  identified  limitations. Finally, recalling the objectives of the PhD project  that this  study  is  part  of,  the  suitability  of  the  tools  to  assist  vehicles  environmental  development  is discussed.      

6.1 General discussion on the identified methods and tools for eco­design  Two main categories of eco‐design methods and tools can be derived based on the results presented in section 5. The first one  includes all type of methods and tools that provide guidance and generic recommendations  to  the  designer  on  what  aspects  to  consider  during  product  design  and development in order to minimize the environmental burdens that can appear during the life cycle of the  product.  The  second  category  includes  the  methods  and  tools  that  provide  qualitative  or quantitative  evaluation of  the environmental performance of  a product  and help  the designer  to identify  specific  areas  and  activities  related  to  the product  that need  to be optimized.  Tools  that compare alternatives or improvement options are also included in this category. 

In both categories different types of tools have been developed (see sections 5.1.1 to 5.1.6) ranging from very simple to use to more sophisticated and complicated ones.  It can be noted that among the tools  of  the  same  type  there  are  many  similarities  regarding  the  implementation  process  and environmental aspects covered.  

The eco‐design manuals, guidelines, frameworks and checklists are among the types of tools included in  the  first  category  (tools  providing  guidance).  As  already  discussed  such  tools  provide  generic guidance  to  the  designers of  the  product,  acting  in  some  cases  as  rules of  thumb, monitoring or exclusion lists or recipes for environmentally friendly design. Although very useful at early stages of product  planning,  such  tools miss  to  identify  and  evaluate  the  actual  problems  associated  to  a product and thus suggest product specific solutions.  In general checklists, monitoring and exclusion lists  can  be  quite  easy  to  understand  however,  the  actual  implementation  process  can  be more complicated  since  they may  require  detailed  and  systematic  data  gathering  as well  as  continues updates and increased integration into the overall product design process.   

Evaluation tools are usually analytical tools that can be represented in matrices or other forms, or be developed  in  computer  software  in  order  to  increase  possibilities  for  the  user,  systematize  and increase  the  efficiency  of  the  implementation  process.  It  has  been  observed  that  the  tools  listed under these types may vary a  lot  in terms of data and time requirements, type of  input and output data etc. Moreover, a number of tools consist only of an evaluation process in order for the impacts to be defined and in some cases quantified, while others provide weighting and prioritization of the identified  impacts  in  order  for  the  user  to  screen  the  most  important  issues  that  need  to  be considered.  It  has  been  recognized  by  academics  as  well  as  by  the  users  of  the  tools  that  a prioritization process of  the  identified  impacts or  improvement options can be very crucial since  it can  assist  decision  making  and  provide  guidance  during  trade‐off  situations  (Simon,  Poole, Sweatman,  Evans,  Bhamra,  &  McAloone,  2000).  Comparisons  of  different  product  concepts, alternatives (e.g. between different material choices) and  improvement options are also offered by some of the tools listed in this category mainly by analytical and computer based tools. Matrices or 

50  

indices could also offer such possibilities when the same method  is applied to different products or product alternatives.  

It has been observed that the majority of the methods and tools (of all types listed) incorporate the life  cycle  perspective  into  their  recommendations  and  assessment  processes  which  fulfils  the objective of the eco‐design and design for environment approaches. In regards to the environmental impacts,  depletion  of  resources  (resulting  from  the material  composition  of  products  as well  as energy  demands),  ecosystems  quality  (from  toxic  and  chemical  substances  used),  emissions  of pollutants and impacts from waste disposal are the most commonly addressed and assessed by the tools.  Consequently,  most  of  the  recommendations  and  guidelines  aim  to  improve  product properties related to those issues. It should also be noted that economic aspects are considered by a limited number of  those  tools while other  tools assess  functional properties of  the product  in  line with stakeholder’s criteria.   

Early integration of the environmental aspects and assessment of environmental performance of the product  in  the  product  development  process  are  among  the  core  objectives  of  the  design  for environment or eco‐design approach. A number of  the  studied  tools offer  such possibilities. Tools such as guidelines and checklists are more suitable for the early planning and designing stages while for more detailed analytical tools that can be less successful due to data requirements e.g. on specific product composition, processes involved etc.  

The selection of the most appropriate tool depends on many parameters such as the product  itself (components and processes  involved), user preferences, experiences and  intended evaluation  level as well as other parameters  related  to knowledge, availability of data,  information and  resources.  There are tools that can be used alone although combinations of various tools of different types can be made in order to reduce possibilities for omissions.    

To conclude,  it can be noted that evaluation tools and  in particular analytical tools especially those combined with  software  can  be  considered  as  the most  promising  to  identify  and minimize  the environmental  impacts  of  products  in  a  more  holistic  way.  Guidelines  and  checklists  can  be considered as additional support to product designers. Although complexity limitations may exist to most of the identified eco‐design methods and tools, they can be solved by better education of the user and  increased  information exchange and collaboration among the product development group and other disciplines such as environmental specialists.    

6.2 Implementation level and identified limitations   It  is shown  in this report and  in previous similar studies that a great variety of guidelines, methods and tools exist that can assist engineer designers to fulfil the objectives of eco‐design and design for environment approaches. For a number of reasons however, the actual implementation level of such tools remains limited or not successfully integrated during early stages of product development. The responsibility can be divided into three levels: the company, the user and the tool. The table below presents some of the reasons for limited implementation and integration of eco‐design tool based on the  findings  of  previous  studies  (Lofthouse,  2006;  Lindahl,  2005).  In  this  study we  focus  on  the limitations at the tools level which will be further discussed. 

 

 

 

 

51  

Table 6‐1Reasons for low implementation and integration of eco‐design tools 

Company level  User level  Tool level 

Lack of a specific department responsible for environmental issues 

Difficult to find the suitable user/s ‐ designer or environmental expert 

Great number of available tools to select / The right tool is not always used 

Unstructured product development process 

Low knowledge and expertise on environmental issues 

Complexity of the tools and data requirements 

Size of the company ‐ Small companies have limited resources 

Low knowledge on the available tools ‐ Poor assessment and selection of the most appropriate one 

High implementation cost – resource consuming 

Lack of awareness and motivation 

Wrong use of the tool ‐ Lack of understanding the nature and objective of each tool 

High implementation time 

Low cooperation‐ communication among departments 

Failure to communicate benefits of using such tools 

Lack of clear target groups (who should use each tool and for what product concept) 

 Lack of communication with the developers of the tools 

Too technical terms/ high knowledge requirements 

Sources: (Lofthouse, 2006; Lindahl, 2005) 

 During  the  compilation  of  the  tools  that  were  identified  in  the  literature  study, many  of  those limitations  were  encountered.  Initially  the  quite  high  number  of  available  tools  that  although increase the available options, it makes it difficult for product designers or environmental experts to identify which  one would  be  the most  suitable  for  different  product  concepts  and which would manage to fulfil their own requirements.  

Although the objective with such tools is to assist product engineers and increase the integration of environmental aspects during the product design process, increased data and time requirements can be considered as significant obstacles for those objectives to be fulfilled but also for the tools to be actually used.   

Finally,  in some cases there  is no clear  indication, on who would be the most suitable user of tool. Environmental experts have all necessary knowledge to perform the assessments and  interpret the results  although  engineer  designers  are  more  aware  of  the  product  specifications  and  possible alternative solutions. The nature of the  implementation process sometimes makes  it  impossible for both  sides  to  be  able  to  use  the  tools. Moreover,  the  outcome  can  be  difficult  for  everyone  to understand, correctly interpret and communicate to the rest of designers or company in general.    

6.3 Eco­design methods and tools in the vehicle design context   The  suitability  level  of  the  tool  for  a  specific  product  concept  plays  an  important  role  for  the successful  implementation  and  reliability  of  the  results  obtained  by  each method  or  tool.  In  this report,  the  suitability  of  the  identified methods  and  tools  for  eco‐design  to  be  used  in  complex products  such  as  vehicles  is  discussed  through  a  qualitative  assessment  process.  This  qualitative assessment however, could only provide very generic results since other factors (such as the user or the company) may also affect the suitability of a method to a certain product concept.  

Based on  results  from previous  studies a number of environmental  impacts  that are associated  to vehicles are collected,  indicating the need for the various methods and tools to be able to address and  minimize  those  impacts  resulting  from  vehicles  on  a  life  cycle  perspective.  The  ease  of 

52  

integration of the identified methods and tools to the existing engineering tools as well as to product development process in general was also considered.   

Among the identified tools, a number of analytical tools such as life cycle assessment, environmental benchmarking,  environmental  effect  analysis  or multi‐criteria  analysis  can  be  very  promising  and helpful  for  identifying  areas,  specific  activities  and  properties  related  to  vehicles  that  need  to  be optimized  as  well  as  to  compare  and  evaluate  alternatives.  For  higher  efficiency  and  more systematized  processes  different  software  tools  could  be  used  that  are  based  on  the  life  cycle assessment method.    

In regards to checklists and  identified databases  it has been observed that specific tools have been developed  for  vehicle  related  companies  and  can  be  therefore  considered  as  very  relevant.  Such tools integrate regulation requirements and may provide a very useful support to the designers not only to monitor and minimize the impact but also to ensure compliance with existing regulation. The focus of such tools is on materials and substances that can be found in vehicles therefore additional quantitative methods are needed  for a more holistic evaluation and  impact specific  improvements suggestion.   

It can be  finally observed  that  the number of  tools  that are suitable  to be  integrated with existing engineering design tools  is  limited therefore development towards this direction  is needed  in order for the existing tools to be able to capture the complexity of the product and provide designers with robust and reliable results.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

53  

7 Conclusions and future work   

The main objective of this report is to provide an overview of the existing methods and tools that aim to improve the environmental performance of products and to perform this task as early as possible at the product design and development processes. After a systematic review on relevant publications approximately sixty different methods and tools are  identified divided and presented  into six main categories based on their type and other methodological characteristics.   

It can be concluded that there are many methods and tools available that can provide guidance and relevant  information to designers on aspects that should be considered already during the product design and development and that would minimize the environmental  impact of products over their life  cycle.  Many  options  of  analytical  tools  are  also  available  that  identify  specific  areas  and properties  of  the  product  that  need  to  be  improved  although  they  can  be  considered  as more demanding  in  regards  to  the environmental knowledge  required or  the amount of data needed  to provide reliable results. 

Additionally,  the  qualitative  evaluation  on  whether  the  identified  tools  can  address  important aspects  related  to  the  road  and  rail  vehicles  showed  that even  though many of  the  tools  include parameters that are important to be evaluated in the vehicle design context, only few of them can be regarded as suitable to provide robust results for such complex products as vehicles are. Many of the tools are too generic and cannot capture the increased level of details needed.  Life cycle assessment and various similar computer based tools minimize those limitations although other constraints such as knowledge requirements, time and cost might arise.    

It has been  also discussed  throughout  this  report  that despite  the  significant amount of  available tools, the actual implementation level by companies seems to be low. Further investigation would be therefore  required on how  companies  (in  particular  the  industrial partners of  the  centre  of  ECO2 Vehicle Design)  integrate  environmental  criteria  into  the  product  design  and  development  stage, how  familiar  they  are with  the  identified methods  and  tools  and which  ones  they  actually  use.  Additionally, to get the users perception on such methods and tools  it would be very  important to discuss the barriers or potentials that they see when using eco‐design methods and tools.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

54  

8 References   

Bakker,  C.  (1995).  Environmental  Information  for  Industrial  Designers.  Doctoral  thesis,  Delft 

University of Technology, Delft. 

Baumann,  H.,  Boons,  F.,  &  Bragd,  A.  (2002).  Mapping  the  green  product  development  field: 

engineering, policy and business perspectives. Journal of Cleaner Production , 10, 409‐425. 

BOMBARDIER.  (2009). Bombardier Transportation Directive on Control of Hazardous Materials and 

Substances.  Retrieved  March  2012,  from  Prohibited  &  Restricted  Substances: 

http://www.csr.bombardier.com/en/products/transportation‐products/recyclability 

BOMBARDIER. (2011). REGINA Intersity X55. Bombardier Inc. 

Bras, B. (1997).  Incorporating Environmental  Issues  in Product Design and Realization.  Industry and 

Environment , 20 (1‐2). 

Brezet, H. (1997). Dynamics in ecodesign practice. UNEP IE: Industry and Environment , 20 (1‐2), 21‐

24. 

Brezet, H., & Hemel, C. v.  (1997). Ecodesign, A promising approach  to  sustainable production and 

consumption . Paris : UNEP. 

Byggeth, S., & Hochschorner, E. (2006). Handling trade‐offs in Ecodesign tools for sustainable product 

development and procurement. Journal of Cleaner Production , 14, 1420‐1430. 

Byggeth,  S.,  Broman, G., &  Robert,  K.‐H.  (2007).  A method  for  sustainable  product  development 

based on a modular system of guiding questions. Journal of Cleaner production , 15, 1‐11. 

CfSD.  (1995).  The  Centre  for  Sustainable  Design  (CfSD)  ‐  Resources.  Retrieved March  2012,  from 

http://cfsd.org.uk/resources/ 

Chester, M., & Horvath, A. (2010). Life‐Cycle Environmental Assessment of California High Speed Rail.  

CODDE.  (2012). Centre of excellence  in eco‐design and sustainable product development. Retrieved 

March 2012, from http://www.codde.fr/en/ 

Cramer,  J.  (1997). Towards  innovative more eco‐efficient product strategies.  Journal of Sustainable 

Product Design (1), 7‐16. 

De Simone, L. D., & Popoff, F. (1997). Eco‐efficiency. The Business Link to Sustainable Development. 

Cambridge, MA: The MIT Press. 

ECODESIGN  PILOT.  (2008).  Retrieved  October  10,  2011,  from 

http://www.ecodesign.at/pilot/ONLINE/ENGLISH/INDEX.HTM 

EcologiCAD.  (2008).  ecologiCAD  ‐  Design  for  Environment  &  CAD.  Retrieved  March  2012,  from 

http://www.leibrecht.org/ 

55  

EcoMundo.  (2012).  EcoMundo  X‐pro  software.  Retrieved  March  2012,  from 

http://www.ecomundo.eu/en/software/ecodesign/xpro.html 

EPA, U. S. (1995). Profile of the: Motor Vehicle Assembly Industry. EPA Office of Compliance . EPA. 

Ernzer, M., & Wimmer, W. (2002). From environmental assessment results to Design for Environment 

product  changes:  An  evaluation  of  quantitative  and  qualitative methods.  Journal  of  Engineering 

Design , 13 (3), 233‐242. 

EU  Joint Research Centre.  (2010). European Comission  JRC‐Joint Research Centre. Retrieved March 

2012, from LCA tools services and data: http://lca.jrc.ec.europa.eu/lcainfohub/toolList.vm 

Ferrendier,  S.,  Mathieux,  F.,  Rebitzer,  G.,  Simon,  M.,  &  Froelich,  D.  (2002).  Eco‐design  Guide: 

Environmentaly  improved  product  design  case  studies  of  the  European  electrical  and  electronics 

industry. ECOLIFE Thematic Network. 

Fiksel, J. (2011). Design for the Environment: A Guide to Sustainable Product Development (2nd ed.). 

US: McGraw‐Hill. 

Fussler, C., & James, P. (1996). Driving Eco Innovation: A Breakthrough Discipline for Innovation and 

Sustainability. London: Pitman Publishing. 

Gagnon, B.,  Leduc, R., & Savard,  L.  (2010). From a  conceptual  to a  sustainable engineering design 

process: different shades of sustainability. Journal of Engineering Design , 1‐26. 

Gaines, L., Stodolsky, F., Cuenca, R., & Eberhardt, J. (1998). Life‐Cycle Analysis for Heavy Vehicles. Air 

& Waste Management Association Annual Meeting. San Diego, California. 

Graedel, T. (1997). Designing the Ideal Green Product: LCA/SLCA in Reverse. International Journal of 

Life Cycle Assessment , 2 (1), 25‐31. 

Graedel, T. (1998). Streamlined Life‐Cycle Assessment. New Jersey: Prentice Hall Inc. 

Hochschorner,  E.  (2008).  Life  Cycle  Thinking  in  Environmentally  Preferable  Procurement.  Royal 

Institute of Technology. Stockholm: US AB. 

Hochschorner,  E.,  &  Finnveden,  G.  (2003).  Evaluation  of  Two  Simplified  Life  Cycle  Assessment 

Methods. International Journal of Life Cycle Assessment , 8, 119‐182. 

Huijbregts, M. A., Hellweg, S., Frischknecht, R., Hendriks, H. W., Hungerbühler, K., & Hendriks, A.  J. 

(2010).  Cumulative  Energy  Demand  As  Predictor  for  the  Environmental  Burden  of  Commodity 

Production. Environmental Science and Technology , 44 (6), 2189‐2196. 

IDEMAT. (2006). Retrieved March 2012, from http://www.idemat.nl/ 

ISO/TR14062.  (2002). Environmental Management‐  Integrating environmental aspects  into product 

design and development.  

ISO14040. (2006). Environmental management – Life cycle assessment – Principles and framework.  

56  

ISO14042.  (2000).  Environmental  management  –  Life  cycle  assessment  –  Life  cycle  impact 

assessment.  

ISO14062.  (2002).  Environemental Management‐  Integrating  environmental  aspects  into  product 

design and development.  

Johansson, G.  (2001). Environmental Performance Requirements  in Product Development. Doctoral 

Thesis, Linköping University, Department of Mechanical Engineering, Linköping. 

Karlsson, M.  (1997). Green concurrent engineering: assuring environmental performance  in product 

development. Licentiate thesis , Lund University . 

Kassahun, B., Saminathan, M., & Sekutowski, J. C. (1995). Green Design Tool. Proceedings of the 1995 

IEEE International Symposium on Electronics and the Environment ISEE.  

Keoleian,  G.  A.,  &  Menerey,  D.  (1993).  Life  Cycle  Design  Guidance  Manual  ‐  Environmental 

requirements and the Product System. National Pollution Prevention Centre ‐ University fo Michigan. 

US: EPA. 

Lagerstedt, J. (2003). Functional and Environmental Factors in Early Phases of Product Development ‐ 

Eco Functional Matrix. Doctoral Thesis, Royal Institute of Technology, Machine Design, Stockholm. 

Lee,  K.‐M.,  &  Park,  P.‐J.  (2006).  ECODESIGN  Best  Practice  of  ISO/TR  14062.  Korea:  Eco‐product 

Research Institute (ERI), Aju University. 

Lenox, M., Jordan, B., & Ehrenfeld, J. (1996). Diffusion of design for environment: a survey of current 

parctice. IEEE Interantional Symposium on Electronics and the Environment, (pp. 25‐30). 

Lewis, H., & Gertsakis,  J.  (2001). Design + Environment: A global guide to designing greener goods. 

UK: Greenleaf Publishing Limited. 

Lindahl, M.  (2005).  Engineering Designers' Requirements  on Design  for  Environment Methods  and 

Tools.  Doctoral  thesis,  Royal  Institute  of  Technology  ,  Industrial  Engineering  and  Management, 

Stockholm . 

Lindahl, M.  (2000).  Environmental Effect Analysis  (EEA)  ‐ An Approach  to Design  for Environment. 

Licentiate thesis , KTH Royal Institute of Technology, University of Kalmar. 

Lofthouse, V.  (2006).  Ecodesign  tools  for designers: defining  the  requirements.  Journal of Cleaner 

Production , 14, 1386‐1395. 

Lofthouse, V.  (2008).  Information  Inspiration  ‐  Ecodesign  resource. Retrieved October  11th,  2011, 

from http://www.informationinspiration.org.uk/ 

Lundqvist, U., Andersson, B., Axsäter, M., Forsberg, P., Heikkilä, K., Johnson, U., et al. (2004). Design 

for Recycling  in  the Transportation Sector‐ Future Scenarios and Challenges. Chalmers University of 

Technology and Göteborg University, Göteborg. 

Luttropp, C., & Lagerstedt, J. (2006). EcoDesign and The Ten Golden Rules: generic advice for merging 

environmental aspects into product development. Journal of Cleaner Production , 14, 1396‐1408. 

57  

Maxwell, D., & Vorst, R. v. (2003). Developing sustainable products and services. Journal of Cleaner 

Production , 11, 883–895. 

Meinders, H. (1997). Point of no return. Philips EcoDesign guidelines. Eindhoven. 

Miliutenko,  S.  (2012).  Life  cycle  impacts  of  road  infrastructure.  Assessment  of  energy  use  and 

greenhousegas emissions. Licentiate thesis, KTH, Royal Institute of Technology, Stockholm. 

Nagata,  K.,  Nohtomi, M.,  Aizawa, M.,  Asaoka,  K.,  &  Usami,  C.  (2001).  The  Development  of  The 

Environmental  Efficiency  Potential  Assessment  Method.  EcoDesign  2001:  Second  International 

Symposium on Environmentally Conscious Design and Inverse Manufacturing , (pp. 820‐825). 

Nemry, F., Leduk, G., Mongelli, I., & Uihlein, A. (2008). Environmental Improvement of Passenger Cars 

(IMPRO‐car).  Institute  for Prospective  Technological  Studies,  European Commission‐Joint Research 

Centre. Luxembourg: European Communities. 

Nielsen, P., & Wenzel, H.  (2002).  Integration of environmental aspects  in product development: a 

stepwise procedure based on quantitative  life cycle assessment. Journal of Cleaner Production  , 10, 

247‐257. 

Pigosso,  D.  C.,  &  Sousa,  S.  (2011).  Life  Cycle  Assessment  (LCA):  Discussion  on  Full‐Scalle  and 

Simplified Assessements to Support the Product Development Process. 3rd International Workshop. 

Advances In Cleaner Production. Cleaner Producton Initiative and Challeges for a Sustainable World. 

Sao Paolo. 

Pigosso, D. C., Zanette, E. T., Filho, A. G., Ometto, A. R., & Rozenfeld, H. (2009). Ecodesign methods 

focused on remanufacturing. Journal of Cleaner production , 18, 21‐31. 

Pigosso, D., Rozenfeld, H., & G.Seliger.  (2010). Ecodesign Maturity Model: criteria  for methods and 

tools  classification. Proceedings of  the 8th CIRP Global Conference on Sustainable Manufacturing  . 

Abu Dabi, United Arab Emirates . 

Pochat,  S.  L., Bertoluci, G., &  Froelich, D.  (2007).  Integrating  ecodesign  by  conducting  changes  in 

SMEs. Journal of Cleaner Production , 15, 671‐680. 

Poyner,  J.,  &  Simon,  M.  (1995).  Integration  of  DFE  Tools  with  Product  Development  .  The 

International Conference on Clean Electronics and Technology (CONCEPT). Edingburgh. 

Pré‐product  Ecology  Consultants.  (2011).  Retrieved  October  10th,  2011,  from  Ecodesign: 

http://www.pre‐sustainability.com/content/eco‐design#Ecodesign 

Product  EcologyTM.  (2012).  Product  Ecology.  Retrieved  March  2012,  from 

http://www.productecologyonline.com 

Ritzen,  S.,  &  Beskow,  C.  (2001).  Actions  for  integrating  environmental  aspects  into  product 

development. Journal of Sustainable Product Design , 1, 91‐102. 

Schlüter, F. (2001). On the integration of environmental aspects into early product development : life 

cycle design structure matrix. Royal Institute of Technology (KTH), Licentiate thesis. 

58  

Simon, M.,  Evans,  S., McAloone,  T.  C.,  Sweatman,  A.,  Bhamra,  T., &  Poole,  S.  (1998).  Ecodesign 

Navigator  : A key resource  in  the drive  towards environmentally efficient product design. Cranfield: 

Cranfield University. 

Simon, M., Poole,  S.,  Sweatman, A.,  Evans,  S., Bhamra,  T., & McAloone,  T.  (2000).  Environmental 

Priorities  in Strategic Product Development.  Journal of Bussiness Strategy and the Environment  , 9, 

367‐377. 

Spicer, A., & Wang, M. H.  (1997). Environmental Design  Industrial Template (EDIT): a software tool 

for analysis of product retirement . Joournal of Cleaner production , 5 (3), 193‐198. 

Staudinge, J., Keoleian, G. A., & Flynn, M. S. (2001). Management of End‐of Life Vehicles (ELVs) in the 

US. University of Michigan, Center for Sustainable Systems. 

Stripple,  H.,  &  Uppenberg,  S.  (2010).  Life  cycle  assessment  of  railways  and  rail  transports  ‐ 

Application  in  environmental  product  declarations  (EPDs)  for  the  Bothnia  Line.  IVL  Swedish 

Environmental Research Institute. 

Tischner,  U.,  Schmincke,  E.,  Rubik,  F.,  &  Prösler, M.  (2000).  How  to  do  Ecodesign?  A  guide  for 

environmentally and economically sound design. Berlin: German Federal Environmental Agency. 

Todd, J. A., & Curran, M. A. (1999). Streamlined Life‐Cycle Assessment:A Final Report from the SETAC 

North  America  Streamlined  LCA Workgroup.  Society  of  Environmental  Toxicology  and  Chemistry 

(SETAC) and SETAC Foundation for Environmental Education. 

Ullman, D. G. (2002). The Mechanical Design Process. New York, USA: McGraw‐Hill Higher Education. 

Ulrich, K. T., & Eppinger,  S. D.  (2008). Product Design and Development  (fourth edition ed.). New 

York: Mc Graw Hill. 

van Weenen, J. (1995). Towads sustainable product development. Journal of Cleaner Production , 3, 

95‐100. 

Vandermeulen,  B.,  Dewulf,  W.,  Duflou,  J.,  Ander,  Å.,  &  Zimmermann,  T.  (2003).  The  use  of 

performance  indicators  for  environmental  assessment  within  the  railway  business:  the  RAVEL 

workbench prototype, a web‐based tool. Journal of Cleaner Production , 11, 779‐785. 

Weenen, J. v., Bakker, C., & Keijser, I. (1992). Ecodesign. An Exploration of the Environment in Product 

Design. IDES, University of Amsterdam. 

Weiss, M., Heywood, J., Drake, E., Schafer, A., & AuYeung, F. (2000). On the road in 2020.A life cycle 

analysis of new automobile technologies. Massachusetts Institute of Technology. 

Westerlund, G. (1997). Miljöhandledning för konstruktörer. Göteborg: Volvo Personvagnar AB. 

Vezzoli, C., & Manzini, E. (2008). Design for Environmental Sustainability . Springer . 

Wimmer, W., & Züst, R.  (2003). ECODESING Pilot. Product  Investigation, Learning and Optimization 

Tool for Sustainable Product Development. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. 

59  

Wimmer, W., Züst, R., & Lee, K. M. (2004). ECODESIGN IMPLEMENTATION. A Systematic Guidance on 

Integrating Environmental Consideratons into Product Development. The Netherlands: Springer. 

Volvo,  G.  (2009).  Volvo  Standard.  Retrieved  March  2012,  from  Volvo’s  white  list: 

http://www.volvologistics.com/sitecollectiondocuments/100‐0004%20white%20list.pdf 

Volvo,  G.  (2010).  Volvo  Standard.  Retrieved  March  2012,  from  Volvo’s  grey  list: 

http://www.volvologistics.com/sitecollectiondocuments/100‐0003%20grey%20list.pdf 

Volvo,  G.  (2011).  Volvo  Standard.  Retrieved  March  2012,  from  Volvo’s  black  list: 

http://www.tech.volvo.com/std/docs/100‐0002.pdf 

Wrisberg, N., & Haes, H. A. (2002). Analytical Tools for Environmental Design and Management in a 

Systems Perspective. The Netherlands: Kluwer Academic publishers. 

Yarwood,  J. M., & Eagan, P. D.  (1998). Design  for Environment Toolkit. A compatitive edge  for  the 

future. Minnesota. 

Yu, S. Y., Zhang, H.‐C., & Ertas, A. (1999). Environmental Conscious Design: An Introduction to EDST. 

Journal of Integrated Design and Process Science , 3 (4), 27‐38. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60  

9 Appedix   

9.1 Ecodesign guidelines   

“The Ten golden rules” adopted from (Luttropp & Lagerstedt, 2006): 

1. Hazardous Do not use hazardous substances and utilize closed loops for necessary but toxic ones. 

2. House keeping Minimize energy and resource consumption  in the production phase and transport through improved housekeeping. 

3. Weight Use  structural  features  and high  quality materials  to minimize weight  in products,  if  such choices  do  not  interfere  with  necessary  flexibility,  impact  strength  or  other  functional priorities. 

4. Energy Minimize energy and resource consumption in the usage phase, especially for products with the most significant aspects in the usage phase. 

5. Upgrade Promote repair and upgrading, especially for system‐dependent products.  

6. Lifetime Promote  long  life, especially  for products with significant environmental aspects outside of the usage phase. 

7.  Protect  Invest  in  strong  and  resistant  materials  and  suitable  surface  treatments  or  structural arrangements to protect products from dirt, corrosion and wear, thereby ensuring reduced maintenance and longer product life. 

8. Information  Prearrange  upgrading,  repair  and  recycling  through  access  ability,  labeling,  modules, breaking points and manuals. 

9. Mix Promote  upgrading,  repair  and  recycling  by  using  few,  simple,  recycled,  not  blended materials and no alloys. 

10. Structure  Use  as  few  joining  elements  as  possible  and  use  screws,  adhesives,  welding,  snap  fits, geometric locking, etc. according to the life cycle scenario. 

 

 

61  

9.2 Examples of radar graphs  

   

 

Figure 9.1 Hypothetical evaluation of two products based on the Lids Wheel 

 

 

 

Figure 9.2 Hypothetical product evaluation based on the E‐concept spiderweb 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

1. New concept development

2. Selection of low‐impact materials

3. Reduction of materials usage

4. Optimization of production techniques

5. Optimization of distribution system

6. Reduction of impact during use

7. Optimization of initial lifetime and optimization

8. End‐of‐life system

Product 1

Product 2

0

1

2

3

4

5

6Resource efficiency 

Fulfillment of needs

Satisfaction of customer needs

Sustainable use of renewables

Avoidance of hazardous substances

Waste and emissions

Recyclability

Product aesthetics

62