基于機械工程類產(chǎn)品綠色設(shè)計理論和應(yīng)用的探究

李妍緣 時存 趙東輝 孫小芳

摘? 要：綠色設(shè)計是20世紀90年代初國際上興起的一種先進的設(shè)計思想，是在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)（設(shè)計、制造、運輸、銷售、使用或消費、廢棄處理），著重考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性（自然資源的利用、對環(huán)境和人的影響、可拆卸性、可回收性、可重復(fù)利用性等），并將其作為設(shè)計目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時，并行地考慮并保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本功能、使用壽命、經(jīng)濟性和質(zhì)量等。本文將綠色設(shè)計在機械工程的應(yīng)用特點、方法、優(yōu)勢及目前存在的問題進行分析和探討。

關(guān)鍵詞：機械工程;綠色設(shè)計;發(fā)展;環(huán)保

前言：隨著經(jīng)濟的迅速增長給全球造成了資源短缺和環(huán)境污染的嚴重危機，威脅到人類未來的發(fā)展，迫使人們對發(fā)展觀進行反思。隨著時代車輪的前進，機械設(shè)計向著“輕、小、智、全及綠”即輕型、小巧靈便、智能化、綠色環(huán)保的方向發(fā)展。綠色設(shè)計與綠色制造是90年代初期提出的一種新的概念與制造模式，現(xiàn)已受到機械制造領(lǐng)域的日益關(guān)注和重視，并得到了較好的應(yīng)用和推廣，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與制造的發(fā)展趨勢。綠色設(shè)計是在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)（設(shè)計、制造、運輸、銷售、使用或消費、廢棄處理），著重考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性（自然資源的利用、對環(huán)境和人的影響、可拆卸性、可回收性、可重復(fù)利用性等），并將其作為設(shè)計目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時，并行地考慮并保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本功能、使用壽命、經(jīng)濟性和質(zhì)量等因此，機械產(chǎn)品要“綠色”發(fā)展，有必要將綠色設(shè)計在機械工程中應(yīng)用前景進行分析。

一、何謂綠色設(shè)計

（一）設(shè)計目標(biāo)。設(shè)計目標(biāo)中除考慮功能、性能、質(zhì)量、成本等方面外，還必須考慮產(chǎn)品在整個生命周期過程中與環(huán)境和人的和諧性，

（二）設(shè)計技術(shù)。除常規(guī)設(shè)計方法外，還必須人可拆卸設(shè)計、可回收設(shè)計、模塊化設(shè)計等新的設(shè)計思想和方法。

（三）設(shè)計評價。全面考慮從原材料提煉、材料加工、部件制造、產(chǎn)品裝配、產(chǎn)品包裝、產(chǎn)品運輸、產(chǎn)品使用、產(chǎn)品廢棄后的回收、重用和處理等整個生命周期中對環(huán)境造成的總負荷為最小。

圖1? 機械工程類產(chǎn)品綠色設(shè)計流程框圖

（四）設(shè)計流程 。見上圖：圖1 機械工程類產(chǎn)品綠色設(shè)計流程框圖，為閉環(huán)設(shè)計。綠色設(shè)計中產(chǎn)品廢棄后并不是作為垃圾排人環(huán)境，而是考慮通過重用、修理、再加工、回收等手段重新應(yīng)用于新產(chǎn)品的制造過程，從而使理想的綠色產(chǎn)品可以接近實現(xiàn)對環(huán)境的零排放。

（五）設(shè)計目的。綠色設(shè)計的核心是3R，減量化（Reduce）、回收（Recycle）、重復(fù)使用（Reuse）。以滿足需求和適應(yīng)工作環(huán)境。

二、目前現(xiàn)狀

（一）新興技術(shù)，技術(shù)完善性不高。綠色設(shè)計作為一種新的設(shè)計方法，出現(xiàn)的時間并不長，還遠沒有達到完善的程度，很多具體的方法還有待研究。

（二）“綠色設(shè)計”是設(shè)計的綠色而不是生產(chǎn)過程中的偷工減料。綠色設(shè)計和節(jié)約制造成本有著本質(zhì)區(qū)別，并不是不按生產(chǎn)要求任意減少生產(chǎn)當(dāng)中存在污染環(huán)境的環(huán)節(jié)就是所謂的“綠色設(shè)計”，而是從機械工程分析的源頭上采用綠色設(shè)計的方法。

（三）綠色設(shè)計能否確落實處。能否確實的實現(xiàn)綠色設(shè)計的機械工程，還是“空頭支票”用來抬高產(chǎn)品價格的砝碼呢？筆者認為應(yīng)予之相關(guān)部門采取措施在綠色設(shè)計投入生產(chǎn)環(huán)節(jié)中進行相應(yīng)的監(jiān)督、對于成品鑒定。

（四）“綠色”概念只是一個口號，還未普及，有待推廣。綠色概念還未確實的普遍整個機械領(lǐng)域的，綠色設(shè)計理念如何推而廣之？還有待于做深部探討。

三、綠色設(shè)計方法

（一）生命周期設(shè)計。見下圖：圖2機械工程類產(chǎn)品綠色設(shè)計生命周期設(shè)計框圖，即綜合考慮調(diào)研、研制、設(shè)計、制造、銷售、使用、回收、處理等生命周期中各環(huán)節(jié)對環(huán)境及人的影響的設(shè)計方法。

圖2? 機械工程類產(chǎn)品綠色設(shè)計生命周期設(shè)計框圖

（二）并行工程設(shè)計。利用并行工程技術(shù)，綜合考慮產(chǎn)品綠色設(shè)計中的各因素，并在設(shè)計過程中隨時在各環(huán)節(jié)間進行信息交流和反饋，實現(xiàn)多因素、多目標(biāo)、閉環(huán)設(shè)計過程的全局最優(yōu)化。

（三）模塊化設(shè)計?？蓪崿F(xiàn)功能和結(jié)構(gòu)的集成，進而實現(xiàn)綠色產(chǎn)品的快速開發(fā)及易拆卸、易回收的要求。

四、綠色設(shè)計應(yīng)用的優(yōu)勢

（一）新興技術(shù)，潛力大。綠色設(shè)計作為技術(shù)應(yīng)用于機械工程中的時間不長，其發(fā)展?jié)摿χ髽I(yè)內(nèi)人士盡人皆知。

（二）綠色設(shè)計可提高機械工程應(yīng)用于實際企業(yè)競爭力。綠色設(shè)計的本質(zhì)特征之一是在不影響產(chǎn)品的功能、壽命、質(zhì)量等傳統(tǒng)指標(biāo)的前提下，通過技術(shù)和管理 兩個途徑，提高資源、能源利用率的一種先進設(shè)計方法。從經(jīng)濟學(xué)角度分析，綠色技術(shù)是降低產(chǎn)品成本，使技術(shù)或資源、能源相對增值的技術(shù)，即在同量資源、能源的前提下，綠色設(shè)計技術(shù)是力圖比傳統(tǒng)設(shè)計方法獲得更多更好產(chǎn)品、使生產(chǎn)過程由粗放型轉(zhuǎn)向節(jié)約型的先進設(shè)計技術(shù)。

（三）綠色設(shè)計可有效減少企業(yè)發(fā)展中的環(huán)境風(fēng)險。隨著社會對環(huán)保要求的不斷提高，很多大中型機械制造企業(yè)如果不考慮采用綠色設(shè)計，則隨時有著因環(huán)境問題被關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)的危機，使企業(yè)的發(fā)展存在嚴重的隱患。反之，如果企業(yè)采用以綠色設(shè)計為基礎(chǔ)的機械工程而實現(xiàn)綠色環(huán)保生產(chǎn)流程即可為企業(yè)創(chuàng)造一個持續(xù)、穩(wěn)定、高效發(fā)展的空間。

結(jié)論：隨著該設(shè)計理念應(yīng)用于機械工程當(dāng)中將帶來的優(yōu)勢表明，綠色設(shè)計可提高機電產(chǎn)品及企業(yè)競爭力，綠色設(shè)計的本質(zhì)特征之一是在不影響產(chǎn)品的功能、壽命、質(zhì)量等傳統(tǒng)指標(biāo)的前提下，通過技術(shù)和管理兩個途徑，提高資源、能源利用率的一種先進設(shè)計方法，必將迎來廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻：

[1] 《機械設(shè)計手冊》（新版）第六卷 第三十七篇 綠色產(chǎn)品設(shè)計.機械工業(yè)出版社

[2] 呂艷紅; 產(chǎn)品設(shè)計中的綠色設(shè)計[J]; 河北理工學(xué)院學(xué)報; 2003年02期; 49-52