基于全生命周期的機械產(chǎn)品綠色設(shè)計技術(shù)研究

高仲璟，陳作俊，王保松

（1.淄博柴油機總公司，山東 淄博 255077；2.淄博淄柴新能源有限公司，山東 淄博 255088）

1 引言

日益嚴峻的生態(tài)環(huán)境嚴重影響到人類生活質(zhì)量和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。全生命周期機械產(chǎn)品綠色設(shè)計的概念是從并行工程思想發(fā)展而來的，其目的是設(shè)計的機械產(chǎn)品對社會貢獻最大，而對制造商、用戶和環(huán)境的成本最小，它是一種在機械產(chǎn)品設(shè)計階段就考慮其整個生命周期內(nèi)價值的設(shè)計方法。全生命周期是指機械產(chǎn)品從原材料獲取、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、包裝運輸、流通銷售、使用維護，一直到報廢，回收處理、處置的整個過程都要考慮綠色性，通過機械產(chǎn)品、環(huán)境相互作用規(guī)律來考察機械產(chǎn)品生命周期中的綜合綠色性能。

2 機械產(chǎn)品綠色設(shè)計的內(nèi)涵

2.1 綠色設(shè)計的定義

綠色產(chǎn)品和綠色設(shè)計的概念最早出現(xiàn)在20世紀70年代美國的一份環(huán)境污染法規(guī)中。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，人們提出了多種定義，但迄今為止還沒有統(tǒng)一的權(quán)威定義。根據(jù)相關(guān)文獻中給出的綠色產(chǎn)品的定義，可以給綠色產(chǎn)品定義如下：綠色產(chǎn)品是指在其生命周期全過程中（包括原材料制備、設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用、回收再用或再生），能經(jīng)濟性地實現(xiàn)節(jié)約資源和能源，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極小，并且對勞動者（生產(chǎn)者和使用者）具有良好保護性的產(chǎn)品。綠色設(shè)計可以定義如下：綠色設(shè)計是以環(huán)境資源為核心概念的設(shè)計過程，即在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)，優(yōu)先考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性（可拆卸性、可回收性等），并且將其作為產(chǎn)品的設(shè)計目標，在滿足環(huán)境目標的同時，保證產(chǎn)品的物理目標（基本性能、使用壽命、質(zhì)量等）。

2.2 機械產(chǎn)品綠色設(shè)計的原則

綠色設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計相比，應(yīng)遵循以下幾個原則：功能先進實用原則；技術(shù)先進性原則；環(huán)境協(xié)調(diào)性原則；能量最佳利用原則；資源最佳利用原則；安全宜人性原則；污染極小化原則以及綜合效益最佳原則。

2.3 綠色產(chǎn)品的基本特征

根據(jù)綠色設(shè)計“節(jié)約能源、利用資源、減少污染，有利于環(huán)境保護”的指導(dǎo)思想，綠色產(chǎn)品應(yīng)具備以下特征：①最大限度地節(jié)約能源。綠色產(chǎn)品在其生命周期的各個階段所消耗的能源應(yīng)最少，使能源得到最有效的利用；②最大限度地利用材料資源。綠色產(chǎn)品應(yīng)盡可能減少材料的使用量和使用材料的種類（少用或不用有毒、有害材料），這就要求設(shè)計設(shè)備時應(yīng)在滿足使用性能要求的前提下，盡量簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)，合理使用材料，并可最大限度地實現(xiàn)設(shè)備材料的再利用；③最大限度地減少污染、保護環(huán)境。綠色產(chǎn)品從開發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造到使用維護乃至報廢后回收處理的各個過程中均應(yīng)對環(huán)境無負面影響或污染甚小。

3 機械產(chǎn)品全生命周期綠色設(shè)計技術(shù)分析

機械產(chǎn)品全生命周期綠色設(shè)計技術(shù)包括以下幾個方面：

3.1 綠色材料選擇

材料選擇是綠色設(shè)計不可缺少的組成部分，是產(chǎn)品開發(fā)過程中的最早最重要的設(shè)計決策，同時又是一種重要手段，它可以使產(chǎn)品對環(huán)境的影響達到最小。因此，綠色設(shè)計要求設(shè)計人員改變傳統(tǒng)的選材程序和步驟，選材時不僅要考慮產(chǎn)品的使用要求和性能，而且更要優(yōu)先考慮產(chǎn)品的環(huán)境性能，優(yōu)先考慮本身制備過程中低能耗、少污染且產(chǎn)品報廢后材料便于回收再生重用或易于降解的具有良好環(huán)境協(xié)調(diào)性的綠色材料。

3.2 綠色可拆卸性

傳統(tǒng)的設(shè)計方法一般只考慮零部件的裝配性，很少考慮產(chǎn)品的拆卸性，而綠色設(shè)計則要求把可拆卸性作為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的一項評價準則，使產(chǎn)品在報廢以后其零部件能夠高效地不加破壞地拆卸下來，從而有利于零部件的重新利用或進行材料循環(huán)再生，達到既節(jié)省又保護環(huán)境的目的。

3.3 綠色可回收性

產(chǎn)品的可回收性設(shè)計指在進行產(chǎn)品設(shè)計時充分考慮產(chǎn)品的各種材料組分的回收再用的可能性、回收處理方法（再生、降解等）、回收費用等與產(chǎn)品回收有關(guān)的一系列問題，從而達到節(jié)約材料、減少浪費，并對環(huán)境污染為最小的目的。

3.4 綠色成本分析

綠色設(shè)計中成本分析與傳統(tǒng)的成本分析截然不同。由于在產(chǎn)品的設(shè)計初期，就必須考慮產(chǎn)品的回收、再利用等性能，因此，在進行成本分析時，就必須考慮污染物的替代、產(chǎn)品拆卸、重復(fù)利用成本、特殊產(chǎn)品相應(yīng)的環(huán)境成本等。因此，進行綠色設(shè)計時，應(yīng)在作出每一設(shè)計選擇時進行成本分析，使產(chǎn)品更“綠色化”，達到追求環(huán)境效益與經(jīng)濟效益“雙贏”的目的。

3.5 綠色包裝設(shè)計

綠色包裝設(shè)計應(yīng)符合4R1D的標準——再填充、再利用、循環(huán)再造、減少包裝浪費、再降解，即設(shè)計上無害于人體健康、廢氣物不污染環(huán)境，且便于回收復(fù)用或再循環(huán)。

4 結(jié)束語

總之，機械產(chǎn)品在整個生命周期中的每個環(huán)節(jié)中都可能帶來污染，需要引起足夠的重視。我國機械產(chǎn)品雖然在不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平，但是，效益較差、產(chǎn)品質(zhì)量不高、國際市場競爭力弱等問題仍然相當(dāng)突出，同時資源和原材料消耗較大，對環(huán)境的污染較嚴重，可持續(xù)發(fā)展能力不強。環(huán)境問題已成為國際社會關(guān)注的焦點和熱點，保護環(huán)境已成為人們的共識。綠色設(shè)計作為一種新的設(shè)計方法將是21世紀機械產(chǎn)品設(shè)計的主要特點之一，誰能向市場提供綠色產(chǎn)品，誰就能在市場競爭中占有有利位置?？傊G色產(chǎn)品的興起是人類認識和解決環(huán)境問題的巨大進步，是商品生產(chǎn)的必然發(fā)展趨勢，必將對人類未來的生存和發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。

1 劉志峰、劉光復(fù).綠色產(chǎn)品與綠色設(shè)計［J］.機械設(shè)計，1997（12）：1～3

2 李方義等.產(chǎn)品綠色設(shè)計全生命周期評價方法研究現(xiàn)狀及展望［J］.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2006（1）：8～11