機(jī)電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的研究

禹 韜，徐小明，張曉璐，肖圣龍，蘇長勝

（廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，廣東廣州 510006）

0 引言

工業(yè)革命以來，工業(yè)設(shè)計(jì)改變了人們?cè)械纳罘绞胶蜕瞽h(huán)境。然而，進(jìn)入二十世紀(jì)以來，地球上資源和能源的消耗加劇，生態(tài)環(huán)境遭受了極大的破壞。在這種情況下，設(shè)計(jì)師們開始進(jìn)行反思：如何才能緩解資源、環(huán)境、工業(yè)生產(chǎn)之間的矛盾。由此，產(chǎn)生了綠色設(shè)計(jì)。綠色設(shè)計(jì)對(duì)人類社會(huì)的持續(xù)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)的繁榮穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)境等相關(guān)因素有著必然的聯(lián)系和深刻的意義，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)師職業(yè)道德和社會(huì)責(zé)任心的回歸。

1 綠色設(shè)計(jì)的概念

設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)一定的要求，將與產(chǎn)品相關(guān)的信息（構(gòu)想、屬性、狀態(tài)、舉動(dòng)、功能、性能）逐漸詳細(xì)化的決策和實(shí)現(xiàn)過程。綠色設(shè)計(jì)作為一個(gè)新興的設(shè)計(jì)概念，目前國內(nèi)外還沒有一個(gè)統(tǒng)一、公認(rèn)的定義。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，綠色設(shè)計(jì)可以定義如下：綠色設(shè)計(jì)過程的核心是環(huán)境資源，在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)，優(yōu)先考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性（可維護(hù)性、可回收性等），并將其作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)的同時(shí)保證產(chǎn)品的物理目標(biāo)（基本功能、使用壽命、質(zhì)量、外觀等）[1]。綠色設(shè)計(jì)包含了產(chǎn)品從概念形成到生產(chǎn)制造、使用乃至廢棄后的回收、再用及處理的各個(gè)階段，涉及產(chǎn)品的整個(gè)生命周期。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是基于從自然界獲取有用資源來改善人們的生活質(zhì)量這樣一種“資源無窮論”的觀點(diǎn)，但人們?cè)诂F(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的發(fā)展中已逐漸認(rèn)識(shí)到環(huán)境與資源的重要性[2]。綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)之間的比較如表1所示。

2 綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

2.1 綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)容

在綠色產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括以下四個(gè)方面：綠色產(chǎn)品材料的選擇；面向拆卸的設(shè)計(jì)；面向再循環(huán)的設(shè)計(jì)；綠色包裝設(shè)計(jì)[3-4]。

第一，綠色產(chǎn)品材料的選擇。材料的選擇是任何設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，綠色設(shè)計(jì)也不例外。綠色產(chǎn)品不僅要求滿足基本功能、使用性能以及經(jīng)濟(jì)性要求，還要求具有很好的環(huán)境協(xié)調(diào)性。所以，在設(shè)計(jì)階段就必須對(duì)產(chǎn)品材料進(jìn)行認(rèn)真選擇。

表1 綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)系

第二，面向拆卸的設(shè)計(jì)。廢棄產(chǎn)品的回收再利用往往會(huì)牽涉到零件的拆卸，拆卸是零件回收的前提?？刹鹦栽O(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就將維護(hù)及回收的拆卸要求作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，即設(shè)計(jì)時(shí)已明確了將來哪些部件要被拆卸和回收。通過對(duì)產(chǎn)品有效的拆卸，使產(chǎn)品的零部件能夠以不同形式得到高效的循環(huán)利用。

第三，面向再循環(huán)的設(shè)計(jì)。減少環(huán)境污染和節(jié)省資源是綠色設(shè)計(jì)的根本目標(biāo)，而合理地回收和再生利用無疑有利于這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。再循環(huán)設(shè)計(jì)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就考慮到廢棄產(chǎn)品的處理，如何實(shí)現(xiàn)零件材料的回收、再利用，是一種基于環(huán)境的設(shè)計(jì)思想和方法。

第四，綠色包裝設(shè)計(jì)。隨著環(huán)境保護(hù)浪潮的沖擊，綠色包裝是國際環(huán)保發(fā)展趨勢(shì)的需要。綠色包裝是指對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康無害，能重復(fù)使用和再生，符合可持續(xù)發(fā)展的包裝。綠色包裝設(shè)計(jì)就是在考慮滿足包裝產(chǎn)品基本功能的前提下，充分考慮包裝產(chǎn)品的環(huán)境屬性。綠色包裝設(shè)計(jì)是一種環(huán)境友好型設(shè)計(jì)，是一種新型的設(shè)計(jì)理念。

2.2 綠色設(shè)計(jì)的基本原則

綠色設(shè)計(jì)是一種新型的設(shè)計(jì)方法，其目標(biāo)是維持人與生態(tài)環(huán)境之間的平衡，減少人類與環(huán)境之間的沖突。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，綠色設(shè)計(jì)具有以下基本原則[5-7]。

（1）技術(shù)先進(jìn)性原則。技術(shù)先進(jìn)性反映當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的先進(jìn)成果，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的過程中運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)能夠更好地服務(wù)于人類。技術(shù)先進(jìn)性是綠色設(shè)計(jì)的根本前提，綠色設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)采用先進(jìn)的技術(shù)保證安全、經(jīng)濟(jì)、可靠地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的性能，保證產(chǎn)品生命周期全過程具有很好的環(huán)境協(xié)調(diào)性。

（2）技術(shù)創(chuàng)新性原則。綠色設(shè)計(jì)面對(duì)的是以前沒有遇到過的新問題，設(shè)計(jì)者需要善于思考、敢于想象、大膽創(chuàng)新。

（3）功能先進(jìn)實(shí)用原則。功能先進(jìn)實(shí)用是任何設(shè)計(jì)所追求的基本原則，綠色設(shè)計(jì)同樣如此，綠色設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是向顧客提供功能先進(jìn)實(shí)用的產(chǎn)品。

（4）資源最優(yōu)利用原則。地球上的許多自然資源都是不可再生的，終究會(huì)有枯竭的一天。資源最優(yōu)利用原則主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：第一，在資源的選擇上應(yīng)盡量考慮可再生資源；第二，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能保證所選用的資源能最大限度地被利用。

（5）環(huán)境協(xié)調(diào)性原則。綠色設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)在設(shè)計(jì)中通過在產(chǎn)品生命周期的各階段應(yīng)用各種先進(jìn)的綠色技術(shù)使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品具有節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境和人體健康等特性，爭取實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的“零污染”[8]。因此，在設(shè)計(jì)的任何一個(gè)階段都必須考慮如何消除污染源，從根本上防止污染、保護(hù)環(huán)境。

（6）綜合效益最佳原則。任何一個(gè)企業(yè)所追求的都是經(jīng)濟(jì)效益，不可能去考慮不能給自身帶來效益的產(chǎn)品。一個(gè)產(chǎn)品或者設(shè)計(jì)方案最終需要走向市場(chǎng)面向顧客，這樣才能實(shí)現(xiàn)自身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不同，不僅需要考慮產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，而且還要從產(chǎn)品的環(huán)境屬性出發(fā)，考慮設(shè)計(jì)所帶來的生態(tài)效益和社會(huì)效益。綠色設(shè)計(jì)需要綜合考慮各種效益，選取一個(gè)最佳方案。

2.3 綠色設(shè)計(jì)的基本特征

（1）綠色設(shè)計(jì)有利于減少污染、保護(hù)環(huán)境。在設(shè)計(jì)的最初階段就考慮廢棄產(chǎn)品的處理（回收性、拆卸性），設(shè)計(jì)者盡量從源頭上減少工業(yè)廢棄物的產(chǎn)生，從而保護(hù)生態(tài)環(huán)境、爭取實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的可持續(xù)性發(fā)展。

（2）綠色設(shè)計(jì)有利于減緩資源的枯竭。綠色設(shè)計(jì)需要充分考慮到資源的充分利用，設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品要求以盡量少的能耗實(shí)現(xiàn)其功能。

（3）綠色設(shè)計(jì)是并行閉環(huán)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是“從搖籃到墳?zāi)埂?Cradle-to-Grave)的設(shè)計(jì)，考慮的是產(chǎn)品功能、質(zhì)量、使用壽命，不考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用過程中以及廢棄時(shí)對(duì)環(huán)境的影響，是一個(gè)開環(huán)過程；而綠色設(shè)計(jì)是“從搖籃到搖籃的設(shè)計(jì)”(Cradle-to-Cradle)，其生命周期除傳統(tǒng)設(shè)計(jì)生命周期各階段外，還包括產(chǎn)品廢棄后的拆卸回收、處理，是一個(gè)閉路循環(huán)[1]。如圖1所示。

圖1 閉環(huán)式的產(chǎn)品生命周期

3 綠色設(shè)計(jì)的實(shí)施步驟

綠色設(shè)計(jì)是多學(xué)科交叉的一種設(shè)計(jì)方法，只有將各種設(shè)計(jì)方法、技術(shù)及工具有效地融合在一起，才能更好地實(shí)施產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)，而制定系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)流程是達(dá)到這一目標(biāo)的有效途徑。綠色設(shè)計(jì)的過程是針對(duì)整個(gè)生命周期進(jìn)行的，是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展與完善。綠色設(shè)計(jì)的通過以下步驟實(shí)施：啟動(dòng)一個(gè)綠色設(shè)計(jì)項(xiàng)目、選擇一個(gè)合適的產(chǎn)品作為設(shè)計(jì)目標(biāo)、建立綠色設(shè)計(jì)戰(zhàn)略、產(chǎn)生和選擇產(chǎn)品改進(jìn)的想法、細(xì)化概念、產(chǎn)品推向市場(chǎng)、綠色設(shè)計(jì)的評(píng)估[9-12]。

4 前景與展望

進(jìn)入21世紀(jì)以來，環(huán)境污染、資源枯竭等問題日益嚴(yán)重。人類開始不斷地進(jìn)行反思，想盡辦法實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展，走可持續(xù)發(fā)展的道路。綠色設(shè)計(jì)是人類可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要組成部分。綠色設(shè)計(jì)的興起，促使世界各大公司紛紛開發(fā)和改進(jìn)產(chǎn)品，把符合綠色標(biāo)志的產(chǎn)品推向市場(chǎng)。只有這樣，各大公司才能在市場(chǎng)競(jìng)爭中占據(jù)有利位置?？梢灶A(yù)見，綠色設(shè)計(jì)、綠色產(chǎn)品將在未來的時(shí)間內(nèi)更加成熟起來而風(fēng)靡全球。

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［3］劉光復(fù)，劉志峰，李鋼.綠色設(shè)計(jì)與綠色制造［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

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