机械设计的新理念“绿色设计”

陈中玉 马 方

摘要:绿色设计是一种综合产品功能、性能、质量、寿命、成本和环境为一体的现代设计理念和方法。通过绿色设计可扩大产品周期、减少污染、防止资源浪费等。绿色设计在机械产品结构、选材、可拆卸等方面的运用,使设计出的机械产品完全满足绿色产品的要求。

关键词:绿色设计;机械产品;工业设计;传统设计

中图分类号:TH122文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)33-0157-02

绿色是生命之色,生命呼唤着绿色。它是和谐安全和幸福的象征,它是人们选购高科技产品的向导,它是知识经济的助动力。总之,从某种意义上说,绿色是现代人类文明的重要标志。当今世界,人们又把绿色作为人类与环境均有益无害的代名词。绿色生活浪潮正成为国际社会的热点。新世纪的开始,绿色消费已经席卷全球,它正在从世界先进工业国家走向发展中国家。尤其是绿色工业与人类生产生活更是密不可分。

绿色设计作为一种新的设计方法出现的时间并不长,还远没有达到完善的程度,很多具体的方法还有待研究,但作为一种新的设计理念,它的出现使人们看到了过去设计思想方法的不足,意识到了在过去长期的设计活动中,所忽视的产品设计与环境资源之间的关系和产品设计对环境、资源的影响。绿色设计理念的提出,是机械设计学科发展史上一个重要的里程碑,是机械设计理念的革命和飞跃。

一、绿色设计

传统设计面向对象的主体是人,过多地考虑到了人的使用因素,忽略了对环境的影响,在产品使用报废后,就成了废品。绿色设计是一种全新的设计理念,绿色设计又称为:生态设计(ED:Ecological Design)、环境设计(DFE:Design for Environment)、生命周期设计(LCD:Life Cycle Design)等,是一种综合产品功能、性能、质量、寿命、成本和环境于一体的现代设计理念和方法。绿色制造必须集成到产品和工艺设计与开发系统中去,其目的是使产品制造、使用和废弃过程对环境的不利影响降低到最小。绿色设计实际上包括两方面的内容:首先是分析产品在其生命周期过程中对环境的影响,从产品的构思开始,就应考虑产品的结构设计、零部件的选材、制造、使用、报废和回收利用过程中对环境、资源的影响,从而以最小的代价实现产品“从摇篮到再现”的循环;其次是根据分析结果改进设计,包括面向可拆卸的设计(Design for Disassably)和面向回收重用的设计(Design for Recycling),前者关注废弃产品的拆卸问题,后者主要关注原材料的回收重用问题。

二、绿色设计的特点

绿色设计的特点包括以下几个方面:

1.扩大了产品的生命周期;

2.绿色设计从源头上减少了废弃物的产生,有利于保护环境,维护生态系统平衡;

3.绿色设计可以防止地球上矿物资源财富的枯竭;

4.绿色设计将减少废弃物的数量及处理其棘手的问题,避免通常垃圾处理采用的填埋、焚烧法所造成的二次污染。

三、绿色设计与传统设计的区别

在传统设计过程中,设计人员通常主要是根据产品基本属性(功能、质量、寿命、成本)指标进行设计,其设计指导原则是:只要产品易于制造并满足所要求的功能与性能,而较少或基本没有考虑资源再生利用以及产品对生态环境的影响。这样设计生产制造出来的产品,在其使用寿命结束后回收利用率低,资源、能源浪费严重,特别是其中的有毒有害物质,会严重污染生态环境,影响生产发展的可持续性。而绿色设计在产品整个寿命周期中都把其绿色程度作为设计目标,即在其概念设计及粗略设计阶段,就充分考虑到产品在制造、销售、使用及报废后对环境的各种影响,与产品有关的各技术人员都应密切合作,信息共享,运用环境评价准则约束制造、装配、拆卸、回收等设计过程,并使之具有良好的经济性。

绿色设计必须遵循一定的系统化设计程序,其中包括:环境规章评价,环境污染鉴别,环境问题的提出,减少污染、满足用户要求的替代方案,替代方案的激素与商业评估等。绿色设计人员应该考虑这样的问题:制造过程中可能产生的废弃物是什么,有毒成分的可能替代物是什么,报废产品如何管理,设计对产品回收性有什么影响,零件材料对环境有何影响,用户怎样使用产品等等。

绿色设计所关系的目标除传统设计的基本目标外,还有两个:一防止影响环境的废弃物产生;二良好的材料管理。也就是说,避免废弃物产生,用再造加工技术或废弃物管理方法协调产品设计,是零件或材料在产品达到寿命周期时,以提高附加值回收并重复利用。

绿色设计通常有三个主要阶段,即:(1)跟踪材料流,确定材料输入与输出之间的平衡;(2)对特殊产品或产品种类分配环境费用,并确定相应的产品价值;(3)对设计过程进行系统性研究,而不是将注意力集中在产品本身。从产品的整体质量考虑,设计人员不应只根据物理目标设计产品,而应以产品为用户提供的服务或损害为主要依据。

由此可见,绿色设计的优越性在于:绿色设计要求设计人员在设计构思阶段就要把降低能耗、易于拆卸、再生利用和保护生态环境与保证产品的性能、质量、寿命、成本的要求列为同等的设计目标,并保证在生产过程中能够顺利实施。

四、绿色设计的内容和方法

1.绿色设计的主要内容包括:绿色产品设计的选材与管理;产品的可拆卸性设计;产品的可回收性设计。绿色设计要求把含有有害成分与无害成分的材料区分开来,不能混放在一起,对于达到寿命周期的产品,有用部分要充分回收利用,不可用部分要用一定的工艺方法进行处理,使其对环境的影响降到最低;另一方面绿色设计要综合考虑材料的回收可能性,回收价值的大小,回收的处理方法等,同时设计师要使所设计的结构易于拆卸,维护方便,并在产品报废后能够重新回收利用。此外,还有绿色产品的成本分析,绿色产品设计数据库等。

2.绿色设计的方法包括模块化设计、循环设计、组合设计、可拆卸设计和绿色包装设计等等。模块化设计是指在一定范围内的不同功能或相同功能的不同性能,不同规格的产品进行功能分析的基础上,划分并设计出一系列功能模块,通过模块的选择和组合可以构成不同的产品,满足不同的需求。模块化设计既可以很好地解决产品品种规格,产品设计制造周期和生产成本之间的矛盾,又可快速更新换代新产品,提高产品的质量,方便维修,有利于产品废弃后的拆卸与回收提供条件,从而为增强产品的竞争力提供必要条件。

循环设计既然是回收设计,也就是实现广义回收所采用的手段或方法,即在进行产品设计时,充分考虑产品零部件及材料的回收的可能性、回收价值的大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等与回收有关的一系列问题,以达到零部件及材料资源和能源的充分有效利用与环境污染最小的一种设计的思想和方法。

此外,还有组合设计、可拆卸设计、绿色包装设计等等,其基本内涵大致如上所述。

五、结语

绿色设计是21世纪全新的工业设计理念,是不可逆转的时代潮流。在工业设计中提出绿色设计绝非是偶然的,随意的,而是必然的、必要的,它是工业设计发展道路上的必经之路,是保证人类自身生存、实现可持续发展的必然选择;是新世纪绿色消费浪潮下的必然产物,是未来企业的立足之本,是消除绿色贸易壁垒的有效途径。为了能够正确地实施绿色设计,我们必须探索工业设计的新方法,并遵循一定的准则,只有这样才能够更好地把环境保护融入工业设计中。此外,还必须认识到绿色设计还处于发展过程中的形成阶段。为了完善它,我们需要更多的设计师去认识它、理解它、以解决其系统化过程所需解决的问题。

参考文献

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[4]林巨广.基于准则的绿色设计方法研究[J].机械设计,2001,(9).

作者简介:陈中玉(1981- ),男,辽宁盘锦人,盐城纺织职业技术学院助教;马方(1980- ),女,辽宁铁岭人,盐城纺织职业技术学院助教,硕士。