基于機械工程類產品綠色設計理論和應用的探究

李妍緣 時存 趙東輝 孫小芳

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

關鍵詞：機械工程;綠色設計;發展;環保

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

一、何謂綠色設計

（一）設計目標。設計目標中除考慮功能、性能、質量、成本等方面外，還必須考慮產品在整個生命周期過程中與環境和人的和諧性，

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

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

圖1? 機械工程類產品綠色設計流程框圖

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

（五）設計目的。綠色設計的核心是3R，減量化（Reduce）、回收（Recycle）、重復使用（Reuse）。以滿足需求和適應工作環境。

二、目前現狀

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

（二）“綠色設計”是設計的綠色而不是生產過程中的偷工減料。綠色設計和節約制造成本有著本質區別，并不是不按生產要求任意減少生產當中存在污染環境的環節就是所謂的“綠色設計”，而是從機械工程分析的源頭上采用綠色設計的方法。

（三）綠色設計能否確落實處。能否確實的實現綠色設計的機械工程，還是“空頭支票”用來抬高產品價格的砝碼呢？筆者認為應予之相關部門采取措施在綠色設計投入生產環節中進行相應的監督、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域的，綠色設計理念如何推而廣之？還有待于做深部探討。

三、綠色設計方法

（一）生命周期設計。見下圖：圖2機械工程類產品綠色設計生命周期設計框圖，即綜合考慮調研、研制、設計、制造、銷售、使用、回收、處理等生命周期中各環節對環境及人的影響的設計方法。

圖2? 機械工程類產品綠色設計生命周期設計框圖

（二）并行工程設計。利用并行工程技術，綜合考慮產品綠色設計中的各因素，并在設計過程中隨時在各環節間進行信息交流和反饋，實現多因素、多目標、閉環設計過程的全局最優化。

（三）模塊化設計。可實現功能和結構的集成，進而實現綠色產品的快速開發及易拆卸、易回收的要求。

四、綠色設計應用的優勢

（一）新興技術，潛力大。綠色設計作為技術應用于機械工程中的時間不長，其發展潛力之大業內人士盡人皆知。

（二）綠色設計可提高機械工程應用于實際企業競爭力。綠色設計的本質特征之一是在不影響產品的功能、壽命、質量等傳統指標的前提下，通過技術和管理 兩個途徑，提高資源、能源利用率的一種先進設計方法。從經濟學角度分析，綠色技術是降低產品成本，使技術或資源、能源相對增值的技術，即在同量資源、能源的前提下，綠色設計技術是力圖比傳統設計方法獲得更多更好產品、使生產過程由粗放型轉向節約型的先進設計技術。

（三）綠色設計可有效減少企業發展中的環境風險。隨著社會對環保要求的不斷提高，很多大中型機械制造企業如果不考慮采用綠色設計，則隨時有著因環境問題被關、停、并、轉的危機，使企業的發展存在嚴重的隱患。反之，如果企業采用以綠色設計為基礎的機械工程而實現綠色環保生產流程即可為企業創造一個持續、穩定、高效發展的空間。

結論：隨著該設計理念應用于機械工程當中將帶來的優勢表明，綠色設計可提高機電產品及企業競爭力，綠色設計的本質特征之一是在不影響產品的功能、壽命、質量等傳統指標的前提下，通過技術和管理兩個途徑，提高資源、能源利用率的一種先進設計方法，必將迎來廣闊的發展空間。

參考文獻：

[1] 《機械設計手冊》（新版）第六卷 第三十七篇 綠色產品設計.機械工業出版社

[2] 呂艷紅; 產品設計中的綠色設計[J]; 河北理工學院學報; 2003年02期; 49-52