新時(shí)期機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的綠色設(shè)計(jì)法探析

陳楚金

江蘇省靖江中等專業(yè)學(xué)校 江蘇靖江 214500

在工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的新時(shí)期，有效實(shí)施機(jī)械制造和自動(dòng)化，對(duì)工業(yè)化的發(fā)展具有重要意義。但在實(shí)踐中，機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)能夠有效地減少資源消耗，因此，在未來(lái)機(jī)械生產(chǎn)和自動(dòng)化的發(fā)展必須始終滿足能源發(fā)展的需要，有效地實(shí)現(xiàn)工業(yè)發(fā)展的環(huán)保要求。把綠色設(shè)計(jì)理念在機(jī)械工程的發(fā)展中進(jìn)行有效的運(yùn)用，能夠更好地滿足社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為未來(lái)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供有利條件。

一、綠色設(shè)計(jì)概述

(一)綠色設(shè)計(jì)概念的含義

綠色設(shè)計(jì)主要關(guān)注的是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，在不對(duì)外部環(huán)境造成破壞和污染的情況下，更好地對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，有效提升材料的使用效率，減少浪費(fèi)資源。綠色設(shè)計(jì)的理念必須遵循在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)降低成本的原則，在確保產(chǎn)品質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)以及服務(wù)化的延伸模式的基礎(chǔ)上，盡可能降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，盡可能減少產(chǎn)品的使用次數(shù)，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)理念的基本目標(biāo)。

(二)綠色設(shè)計(jì)概念的原則

在運(yùn)用綠色設(shè)計(jì)概念的過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照以下原則：第一，在運(yùn)用綠色設(shè)計(jì)理念的過(guò)程中，必須始終堅(jiān)持系統(tǒng)性原則，確保各個(gè)環(huán)節(jié)和步驟都按照綠色設(shè)計(jì)理念進(jìn)行，以確保機(jī)械設(shè)計(jì)和制造過(guò)程的生態(tài)化。第二，綠色設(shè)計(jì)需要將動(dòng)態(tài)以及靜態(tài)評(píng)估進(jìn)行相結(jié)合，綠色設(shè)計(jì)需要隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)的變化進(jìn)行改變，綠色理念有利于推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展。第三，綠色設(shè)計(jì)理念需要以科學(xué)原則為基礎(chǔ)，綠色技術(shù)與科學(xué)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)合的設(shè)計(jì)，能夠有效地提升產(chǎn)品的活力以及功能。

(三)綠色設(shè)計(jì)理念的特點(diǎn)

綠色設(shè)計(jì)理念主要是在機(jī)械制造的過(guò)程中，減少噪聲污染和空氣污染對(duì)環(huán)境所造成的影響，因此應(yīng)采取切實(shí)措施減少機(jī)械制造過(guò)程中產(chǎn)生的污染物對(duì)環(huán)境的影響。綠色概念在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中的引入和應(yīng)用提供了減少影響的建議，并充分考慮了成本、生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量等因素。機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)同綠色理念的緊密結(jié)合對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。綠色理念的主要特點(diǎn)是注重機(jī)械產(chǎn)品的回收利用。將綠色理念應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，不僅可以回收產(chǎn)品和原材料，還可以減少機(jī)械制造過(guò)程中原材料的消耗，并將機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)成本降至最低。因此，綠色設(shè)計(jì)的概念應(yīng)與設(shè)計(jì)和機(jī)械工程緊密聯(lián)系，以有效降低機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

(四)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)法的必要性

這是社會(huì)發(fā)展的必然要求。現(xiàn)階段，環(huán)境污染的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展中必須要考慮的問(wèn)題。機(jī)械制造業(yè)在我國(guó)的工業(yè)發(fā)展中占據(jù)非常重要的地位，對(duì)推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有著非常關(guān)鍵的作用。同時(shí)，機(jī)械制造業(yè)在解決就業(yè)問(wèn)題方面也發(fā)揮了重要作用，但此行業(yè)也很容易出現(xiàn)為了獲得更大的經(jīng)濟(jì)利益，忽視環(huán)境保護(hù)的情況。因此，在制造業(yè)中加大綠色設(shè)計(jì)理念的推廣仍具有非常重要的意義。

(五)在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

首先，能夠有效地實(shí)現(xiàn)廢物回收的目標(biāo)。在一些機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造中合理運(yùn)用綠色理念，可以達(dá)到廢物回收利用和資源高效利用的效果。一般來(lái)說(shuō)，在傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，企業(yè)往往會(huì)產(chǎn)生大量無(wú)法再利用的廢物。造成這種情況的主要原因是企業(yè)在開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中沒(méi)有對(duì)環(huán)境保護(hù)給予應(yīng)有的重視，在企業(yè)生產(chǎn)中沒(méi)有有效利用報(bào)廢的設(shè)備，導(dǎo)致許多原材料無(wú)法再利用。綠色理念的有效應(yīng)用可以顯著改善這一問(wèn)題，并可以科學(xué)地應(yīng)用于機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造，以達(dá)到廢物回收的目的。其次，通過(guò)選擇這些方法，可以有效地保護(hù)自然環(huán)境，并從根本上控制成本。從宏觀上看，企業(yè)在發(fā)展過(guò)程中不可避免會(huì)產(chǎn)生制造過(guò)剩的浪費(fèi)，這類廢物具有很高的回收價(jià)值，經(jīng)過(guò)回收，可以進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。

二、我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的發(fā)展現(xiàn)狀

制造業(yè)在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中是屬于支柱性產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的推動(dòng)作用。隨著環(huán)保理念的引入，一些公司也開(kāi)始創(chuàng)新，但真正改變的公司仍然很少，也很少有公司可以進(jìn)行清潔生產(chǎn)。在制造機(jī)械的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的油煙、工業(yè)廢水、電磁波和噪聲，不僅污染環(huán)境，同時(shí)也危害勞動(dòng)者的身心健康。隨著機(jī)械制造業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展，必須加強(qiáng)研究、優(yōu)化綠色設(shè)計(jì)。

三、綠色設(shè)計(jì)理念在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中的具體應(yīng)用

(一)可拆卸產(chǎn)品設(shè)計(jì)

對(duì)于已經(jīng)報(bào)廢的機(jī)械，還有很多可利用之處。例如，有些零件仍然完好無(wú)損，如果機(jī)械制造的產(chǎn)品不能進(jìn)行拆卸，這些零件資源很容易出現(xiàn)浪費(fèi)情況，這與環(huán)境保護(hù)的理念不統(tǒng)一。必須充分地運(yùn)用綠色設(shè)計(jì)的理念，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可拆卸設(shè)計(jì)。產(chǎn)品具備了拆卸功能，不僅能夠?qū)Y源進(jìn)行有效的利用，而且也極大地提升了產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)谋憷浴Ｍ瑫r(shí)，在可拆卸設(shè)計(jì)中，需要確保拆卸的零件具備規(guī)則、有序和完整的特點(diǎn)，以便拆卸的零件可以實(shí)際用于其他產(chǎn)品的裝配，還應(yīng)確保簡(jiǎn)化分解過(guò)程，以便綠色回收過(guò)程和組件的回收能夠創(chuàng)造更大的價(jià)值和效益。設(shè)計(jì)人員必須選擇最佳可拆卸設(shè)計(jì)，并制訂各種方案，以最大限度地提高分解效率，使綠色回收更有效。

(二)在機(jī)械設(shè)計(jì)階段充分運(yùn)用節(jié)能技術(shù)

在機(jī)械制造中，設(shè)計(jì)工作是第一步。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要做好全面規(guī)劃工作，需要對(duì)能源損耗的部分進(jìn)行預(yù)測(cè)。

首先，在選擇發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)選擇低油耗、低噪聲和高性能的發(fā)動(dòng)機(jī)，以最大限度地降低總體能耗。

其次，在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，避免液壓系統(tǒng)損耗對(duì)環(huán)境的影響，在以前的設(shè)計(jì)和制造模型中，液壓系統(tǒng)可能存在泄漏問(wèn)題，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率，阻礙了企業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展。設(shè)計(jì)科學(xué)合理的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，能夠提升機(jī)械工程的整體水平，可以顯著改善液壓系統(tǒng)的環(huán)境性能，特別是在特定設(shè)計(jì)時(shí)期融入綠色概念。同時(shí)，在液壓系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)中，優(yōu)化了物理加工過(guò)程，豐富了加工過(guò)程，所以工作過(guò)程不會(huì)影響周圍的環(huán)境。多方面考慮各種回收因素，強(qiáng)化系統(tǒng)的各個(gè)組成部分，提高液壓系統(tǒng)的附加值。

再次，機(jī)械視覺(jué)環(huán)境的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)機(jī)械視覺(jué)時(shí)，必須考慮產(chǎn)品的形式和類型，而不是按照想象機(jī)械地設(shè)計(jì)產(chǎn)品。外包裝必須實(shí)用和符合現(xiàn)實(shí)情況，而不是只強(qiáng)調(diào)風(fēng)格以及層次。在綠色設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須使用更多的綠色元素和自然資源，避免人工加工或模擬，這將影響產(chǎn)品的整體視覺(jué)效果。通過(guò)簡(jiǎn)單的包裝設(shè)計(jì)，提高了整個(gè)產(chǎn)品的友好性和自然度。例如，充氣紙板可用于機(jī)械產(chǎn)品外包裝的設(shè)計(jì)，以減少運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)損失和對(duì)產(chǎn)品的不利影響，并通過(guò)運(yùn)輸后的卡片處理優(yōu)化資源的使用。同時(shí)，在視覺(jué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，機(jī)械產(chǎn)品的概念和技術(shù)應(yīng)根據(jù)自然形象進(jìn)行展示。

最后，機(jī)械接口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以保護(hù)環(huán)境為主。隨著人機(jī)交互水平的提高，現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品正朝著數(shù)字化方向發(fā)展。優(yōu)化接口方案對(duì)于提高環(huán)境保護(hù)效率也非常重要。設(shè)計(jì)師需要減少未知用戶界面引起的管理問(wèn)題，減少機(jī)械產(chǎn)品出現(xiàn)問(wèn)題和故障的可能性。機(jī)械的產(chǎn)品界面是根據(jù)簡(jiǎn)單的原則設(shè)計(jì)的，因此復(fù)雜而繁重的操作不會(huì)影響用戶體驗(yàn)。在實(shí)際的應(yīng)用程序場(chǎng)景中，合并頁(yè)面圖標(biāo)和其他相關(guān)的大小和顏色值。如果操作按鈕太小或顏色與其他按鈕混合，則可能會(huì)失敗。此外，產(chǎn)品界面的總體設(shè)計(jì)應(yīng)考慮用戶習(xí)慣，特別是具體的發(fā)電機(jī)控制器、數(shù)字接口設(shè)備、停止按鈕等，減少用戶的反應(yīng)時(shí)間，更好地控制機(jī)械在特殊情況下的工作效率。

(三)轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)理念

近年來(lái)，人們真正感受到綠色生產(chǎn)的迫切性和重要性。在過(guò)去，人們非常關(guān)注材料的成本效益和性能，而忽略了它們對(duì)環(huán)境的影響。在新時(shí)代，必須盡可能選擇綠色建材或污染較少的替代品，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中必須安裝相應(yīng)的凈化器，以減少污染排放，減少有害物質(zhì)對(duì)工作人員的損害。如果選擇綠色材料，很容易回收，減少對(duì)環(huán)境造成的破壞。

(四)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

目前，需要把機(jī)械設(shè)計(jì)和所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)作為一個(gè)整體進(jìn)行觀察，并以機(jī)械設(shè)計(jì)和制造所涉及的材料等設(shè)計(jì)要素為基礎(chǔ)，構(gòu)建綠色設(shè)計(jì)概念應(yīng)用系統(tǒng)。設(shè)計(jì)、生產(chǎn)流程、營(yíng)銷轉(zhuǎn)型技術(shù)(加快營(yíng)銷流程也可以減少“庫(kù)存”，以提高周轉(zhuǎn)率，并在減少庫(kù)存的基礎(chǔ)上提高資源利用率)。每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有具體的要求，即制定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，落實(shí)新的綠色應(yīng)用框架的規(guī)范和規(guī)定，以指標(biāo)的形式響應(yīng)評(píng)價(jià)制度的運(yùn)行機(jī)制。

(五)充分考慮機(jī)械的工作環(huán)境

綠色環(huán)保的理念首先將先進(jìn)技術(shù)集成到機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，其次是操作環(huán)境、廢水處理和機(jī)械效率。還必須考慮機(jī)械的未來(lái)使用及其工作環(huán)境，這種環(huán)境要求嚴(yán)格控制這種污染，并采取一些處理方法，這些必須從設(shè)計(jì)和生產(chǎn)機(jī)械中移除。

(六)做好產(chǎn)品成本分析

機(jī)械設(shè)計(jì)完成后，還需要做好對(duì)產(chǎn)品的分析工作。要做到這一點(diǎn)，需要綜合分析產(chǎn)品的回收、再利用以及拆卸等成本，才能選擇最佳環(huán)保產(chǎn)品，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不僅充分運(yùn)用了綠色設(shè)計(jì)理念，而且也確保了其利潤(rùn)與公眾利益的有效平衡，可以為制造業(yè)帶來(lái)真正的綠色設(shè)計(jì)。在我國(guó)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行方面，柴油消耗量約為3.6千克/千米，除操作方面的原因外，還存在柴油分子霧化不良以及燃燒不足的問(wèn)題。

(七)優(yōu)化加工工藝，提高節(jié)能效率

優(yōu)化加工技術(shù)能夠有效地解決在制造過(guò)程中的高功耗、高污染問(wèn)題。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，為了更好地符合環(huán)保節(jié)能理念，應(yīng)該限制使用低成本、污染性方面的生產(chǎn)工藝。生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械制造和生產(chǎn)自動(dòng)化有比較大的影響，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，有必要明確生產(chǎn)線的實(shí)際狀況。較短的生產(chǎn)線使實(shí)際生產(chǎn)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，造成了生產(chǎn)過(guò)程中的能量損失和一些資源的浪費(fèi)。然而，設(shè)計(jì)理念的不靈活往往導(dǎo)致資源的流失和整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的高成本。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須充分考慮實(shí)際工作的要求，對(duì)設(shè)計(jì)理念進(jìn)行調(diào)整，結(jié)合生產(chǎn)自動(dòng)化和生產(chǎn)節(jié)能的理念，改變?cè)械纳a(chǎn)方式，將更好地推動(dòng)機(jī)械制造和自動(dòng)化的發(fā)展。

(八)綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)

在設(shè)計(jì)綠色產(chǎn)品的過(guò)程中，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中應(yīng)包含材料的基本成分和特性、不同材料對(duì)環(huán)境的影響、產(chǎn)品的生命周期、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境保護(hù)和其他環(huán)境數(shù)據(jù)。材料劣化和循環(huán)條件、材料安裝成本和其他相關(guān)性能，以及組裝、銷售和使用過(guò)程中產(chǎn)生的一些基本條件。綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)在更新產(chǎn)品性能和選擇最佳產(chǎn)品方面起重要作用。同時(shí)，這種設(shè)計(jì)方法是計(jì)算機(jī)技術(shù)在新時(shí)代的有效應(yīng)用，也是綠色設(shè)計(jì)方法發(fā)展的主要趨勢(shì)之一。

(九)將綠色概念應(yīng)用于配套設(shè)計(jì)

綠色設(shè)計(jì)理念在機(jī)械工程行業(yè)的應(yīng)用必須深入機(jī)械設(shè)計(jì)制造的各個(gè)環(huán)節(jié)，建立相應(yīng)的配套設(shè)施。主管部門應(yīng)建立完善的支持政策和體系，更充分地調(diào)動(dòng)社會(huì)、商業(yè)和其他資源，確保綠色理念與機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的融合。此外，必須更加重視人才的培養(yǎng)，相關(guān)設(shè)計(jì)師必須不斷提高自身的綜合能力，將綠色理念滲透到機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中。在實(shí)際工作中，學(xué)校和企業(yè)應(yīng)共同努力，使更多的學(xué)生獲得理論知識(shí)，更好地在實(shí)踐中貫徹這一理念，培養(yǎng)更多的人才，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的更好發(fā)展。研發(fā)機(jī)構(gòu)也應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究，科學(xué)有效地展示綠色理念的作用，進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)運(yùn)作，為機(jī)械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

(十)液壓系統(tǒng)應(yīng)用

以前的設(shè)計(jì)和制造方法生產(chǎn)的液壓系統(tǒng)可能存在泄漏問(wèn)題，這會(huì)顯著影響生產(chǎn)和制造效率，阻礙企業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展，所以制訂了科學(xué)合理的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以保證機(jī)械設(shè)計(jì)制造的整體水平。這個(gè)方案可以極大地改善和進(jìn)一步提高液壓系統(tǒng)的環(huán)境性能，尤其是在特定設(shè)計(jì)時(shí)期融入綠色概念時(shí)。同時(shí)，在液壓系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)中，優(yōu)化了物理處理工藝，豐富了處理方法，使運(yùn)行過(guò)程中不影響周圍環(huán)境。并且根據(jù)國(guó)家及行業(yè)相關(guān)法律法規(guī)，多方面考量各種回收因素，極大地強(qiáng)化系統(tǒng)中各個(gè)零部件的提煉效果，持續(xù)增加液壓系統(tǒng)的附加值。

結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各國(guó)都面臨資源短缺和環(huán)境問(wèn)題。因此，在機(jī)械工程中引入綠色概念，提高產(chǎn)品使用效率，減少資源的不合理利用，減少環(huán)境污染，已成為確保機(jī)械系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，我國(guó)必須正確認(rèn)識(shí)到應(yīng)用綠色概念的重要性，并采取有效措施將其應(yīng)用于機(jī)械工程。在綠色機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要不斷發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，合理利用生態(tài)資源，將綠色設(shè)計(jì)理念引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，盡最大努力保護(hù)環(huán)境。