綠色設計理念在機械設計制造中的融入

張廷棟

摘 要：所謂綠色設計理念，就是在設計產品的過程中將環境屬性作為重點考慮因素，降低產品生產、使用和回收過程中對環境的污染，實現產品重復利用。將這種理念應用于機械設計制造中，可以改變機械制造業高能耗、高污染的現狀，促進這一領域的可持續發展。本文對綠色設計理念進行概述，分析了這種理念在機械設計制造中的融入方法。

關鍵詞：綠色設計理念；機械設計制造；融入

傳統的機械設計制造中會產生大量氧化物、懸浮物等，對生態環境造成污染，在政府大力倡導可持續發展理念的背景下，這種設計方式顯然已經不能滿足實際需要。為了緩解資源與環境危機，人們提出了綠色設計理念，并將該理念應用于機械設計制造中，取得了不錯的成果。但是受到種種因素的限制，應用范圍還不夠廣，如何解決這一問題，是機械設計技術人員需要長期思考的問題。

1 綠色設計理念概述

1.1 綠色設計理念的含義

以往在發展工業經濟時，人們將目光放在經濟利益上，將生態環境作為代價，先污染、再治理，陷入一種惡性循環。綠色設計理念是在可持續發展背景下提出的，旨在改變工業生產中高能耗、高污染現狀，將資源利用率最大化，促進工業經濟的可持續發展。“3R原則”是綠色設計理念的核心，第一個R是Reduce，就是通過科學設計減少產品制造和使用過程中對環境的污染；第二個R是Recycle，就是要實現資源以及產品的循環利用；第三個R是Reuse，就是要實現產品的回收利用。總結來說，設計中遵循“3R原則”，就是要減少產品制造和生產過程中的能源消耗以及環境污染，實現產品的回收利用。這種理念提出以后，得到了各個領域的認可，應用越來越廣泛[1]。

1.2 綠色設計理念應用于機械設計制造中的重要意義

首先是提高機械設計制造行業的經濟效益，一是經過精密設計可以降低對原材料的消耗，二是產品可以回收、循環利用，降低材料消耗。發展工業經濟的目的就是獲取經濟利益，提高人民生活水平，這種設計理念剛好可以滿足這些需要。其次是可以實現環境效益，我國自改革開放以來，工業經濟迅速發展，取得了舉世矚目的成績，人民生活水平也明顯提升，但是生態環境的破壞程度也越來越嚴重，尤其是機械制造過程中，存在嚴重的能源損耗和環境污染問題。21世紀低碳與環保已經成為全球發展主題，各個領域發展過程中必須要將環境效益作為首要考慮因素。將綠色設計理念應用于機械設計制造中，可以兼顧經濟效益與生態效益，減少機械設計制造過程揮發物、懸浮物以及氧化物等有害物質的產生，同時還可以通過循環利用降低生產制造頻率，取得良好的生態效益[2]。

2 綠色設計理念在機械設計制造中的融入方法

2.1 綠色設計理念在機械材料選擇中的應用

材料的選擇是機械設計制造中的重要環節，將綠色設計理念應用于材料選擇中，需要注意以下幾個問題：首先，所選擇的材料要能夠滿足機械設計基本性能要求，這是最重要的，也是最基本的要求；其次，材料要具有可用性，一是結構上，二是形狀上，保證材料可以被應用于實際制造中；第三，要考察材料基本性能，要將機械設備的使用環境作為根本依據，要求材料具備良好的耐腐蝕、耐高溫性能。除了這些因素之外，還要從長遠的角度考慮這些材料是否有可能會對環境造成損害，如鉛、汞等有害物質是否超標。還要考慮這些材料的回收價值，機械產品廢棄以后，哪些材料或者說零件可以再次利用，哪些零件經過簡單的二次加工以后可以繼續使用，哪些需要報廢處理，這些都是選材環節需要思考的問題。

2.2 機械產品的綠色設計

機械產品的功能性以及生態性都是通過設計實現的，將綠色設計理念應用于機械產品設計中，要考慮到產品的生命周期，包括具體使用的要求、維護要求、拆卸要求以及回收要求等。一方面要考慮到產品性能和質量；另一方面要考慮產品制作和使用過程中的資源消耗情況和對環境污染的情況，要求設計者將這些因素綜合起來考慮，滿足綠色設計要求。產品設計方案中要明確以下幾個問題：一是對成本需求進行分析，在不影響產品功能的前提下，盡量選擇回收利用率高的材料，充分考慮產品的后期利用問題；二是設計方案中要明確機械產品拆裝問題，為后續維護、零件更換做好準備，避免出現資源浪費問題；三是設計方案的確定要將綠色機械設計數據庫作為依據，根據這些資源明確不同設計方法的優勢以及劣勢，做好設計方案優化工作[3]。

2.3 綠色制造的實現

設計方案確定以后，需要對方案進行反復實踐、檢驗，確認其可以滿足設計要求以后，方可進入實際制造環節。這一環節中，要求技術人員嚴格按照設計方案進行，合理利用材料，避免出現原材料浪費現象。要對制造進行全過程監督、評價，一是監督和評價材料使用情況是否與設計相符，二是對制造過程中產生的氧化物、懸浮物等進行監控，明確制造過程中是否按照計劃有效控制環境污染問題。如果評價結果不理想，就要重新審視制造過程，看哪一個環節沒有達到設計要求，并及時改進。產品投入使用以后，也要對性能、環境效益以及維護情況進行跟蹤評價，在保證使用安全的前提下延長其使用壽命。產品超過使用年限對其進行拆解，對沒有發生嚴重損壞的零件進行二次利用[4]。

3 總結

當前資源與環境危機是全世界各個國家共同面臨的問題，低碳與環保已經成為工業經濟發展中的主題。為了實現機械設計制造業的可持續發展，研究人員提出了綠色設計理念，將這種理念應用于選擇、設計以及制造的全過程，取得了理想效果。

參考文獻

[1]劉瑞素，郭蘭申.綠色設計和綠色制造是機械行業的發展趨勢[J].江蘇機械制造與自動化，2001，12（14）：8-9，13.

[2]田坤文.解析新時期背景下機械設計與制造中的綠色設計法[J].電子制作，2015，15（10）：191.

[3]郭云龍.機械制造與自動化中的節能設計理念分析[J].科技與創新，2015，11（13）：26，30.

[4]王秋里.基于可持續發展理念的煤礦機械綠色設計探析[J].科技創新與應用，2012，10（12）：2.

（作者單位：重慶化工設計研究院）