基于机械工程类产品绿色设计理论和应用的探究

李妍缘 时存 赵东辉 孙小芳

摘  要：绿色设计是20世纪90年代初国际上兴起的一种先进的设计思想，是在产品的整个生命周期内（设计、制造、运输、销售、使用或消费、废弃处理），着重考虑产品的环境属性（自然资源的利用、对环境和人的影响、可拆卸性、可回收性、可重复利用性等），并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，并行地考虑并保证产品应有的基本功能、使用寿命、经济性和质量等。本文将绿色设计在机械工程的应用特点、方法、优势及目前存在的问题进行分析和探讨。

关键词：机械工程;绿色设计;发展;环保

前言：随着经济的迅速增长给全球造成了资源短缺和环境污染的严重危机，威胁到人类未来的发展，迫使人们对发展观进行反思。随着时代车轮的前进，机械设计向着“轻、小、智、全及绿”即轻型、小巧灵便、智能化、绿色环保的方向发展。绿色设计与绿色制造是90年代初期提出的一种新的概念与制造模式，现已受到机械制造领域的日益关注和重视，并得到了较好的应用和推广，是现代产品设计与制造的发展趋势。绿色设计是在产品的整个生命周期内（设计、制造、运输、销售、使用或消费、废弃处理），着重考虑产品的环境属性（自然资源的利用、对环境和人的影響、可拆卸性、可回收性、可重复利用性等），并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，并行地考虑并保证产品应有的基本功能、使用寿命、经济性和质量等因此，机械产品要“绿色”发展，有必要将绿色设计在机械工程中应用前景进行分析。

一、何谓绿色设计

（一）设计目标。设计目标中除考虑功能、性能、质量、成本等方面外，还必须考虑产品在整个生命周期过程中与环境和人的和谐性，

（二）设计技术。除常规设计方法外，还必须人可拆卸设计、可回收设计、模块化设计等新的设计思想和方法。

（三）设计评价。全面考虑从原材料提炼、材料加工、部件制造、产品装配、产品包装、产品运输、产品使用、产品废弃后的回收、重用和处理等整个生命周期中对环境造成的总负荷为最小。

图1  机械工程类产品绿色设计流程框图

（四）设计流程 。见上图：图1 机械工程类产品绿色设计流程框图，为闭环设计。绿色设计中产品废弃后并不是作为垃圾排人环境，而是考虑通过重用、修理、再加工、回收等手段重新应用于新产品的制造过程，从而使理想的绿色产品可以接近实现对环境的零排放。

（五）设计目的。绿色设计的核心是3R，减量化（Reduce）、回收（Recycle）、重复使用（Reuse）。以满足需求和适应工作环境。

二、目前现状

（一）新兴技术，技术完善性不高。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。

（二）“绿色设计”是设计的绿色而不是生产过程中的偷工减料。绿色设计和节约制造成本有着本质区别，并不是不按生产要求任意减少生产当中存在污染环境的环节就是所谓的“绿色设计”，而是从机械工程分析的源头上采用绿色设计的方法。

（三）绿色设计能否确落实处。能否确实的实现绿色设计的机械工程，还是“空头支票”用来抬高产品价格的砝码呢？笔者认为应予之相关部门采取措施在绿色设计投入生产环节中进行相应的监督、对于成品鉴定。

（四）“绿色”概念只是一个口号，还未普及，有待推广。绿色概念还未确实的普遍整个机械领域的，绿色设计理念如何推而广之？还有待于做深部探讨。

三、绿色设计方法

（一）生命周期设计。见下图：图2机械工程类产品绿色设计生命周期设计框图，即综合考虑调研、研制、设计、制造、销售、使用、回收、处理等生命周期中各环节对环境及人的影响的设计方法。

图2  机械工程类产品绿色设计生命周期设计框图

（二）并行工程设计。利用并行工程技术，综合考虑产品绿色设计中的各因素，并在设计过程中随时在各环节间进行信息交流和反馈，实现多因素、多目标、闭环设计过程的全局最优化。

（三）模块化设计。可实现功能和结构的集成，进而实现绿色产品的快速开发及易拆卸、易回收的要求。

四、绿色设计应用的优势

（一）新兴技术，潜力大。绿色设计作为技术应用于机械工程中的时间不长，其发展潜力之大业内人士尽人皆知。

（二）绿色设计可提高机械工程应用于实际企业竞争力。绿色设计的本质特征之一是在不影响产品的功能、寿命、质量等传统指标的前提下，通过技术和管理 两个途径，提高资源、能源利用率的一种先进设计方法。从经济学角度分析，绿色技术是降低产品成本，使技术或资源、能源相对增值的技术，即在同量资源、能源的前提下，绿色设计技术是力图比传统设计方法获得更多更好产品、使生产过程由粗放型转向节约型的先进设计技术。

（三）绿色设计可有效减少企业发展中的环境风险。随着社会对环保要求的不断提高，很多大中型机械制造企业如果不考虑采用绿色设计，则随时有着因环境问题被关、停、并、转的危机，使企业的发展存在严重的隐患。反之，如果企业采用以绿色设计为基础的机械工程而实现绿色环保生产流程即可为企业创造一个持续、稳定、高效发展的空间。

结论：随着该设计理念应用于机械工程当中将带来的优势表明，绿色设计可提高机电产品及企业竞争力，绿色设计的本质特征之一是在不影响产品的功能、寿命、质量等传统指标的前提下，通过技术和管理两个途径，提高资源、能源利用率的一种先进设计方法，必将迎来广阔的发展空间。

参考文献：

[1] 《机械设计手册》（新版）第六卷 第三十七篇 绿色产品设计.机械工业出版社

[2] 吕艳红; 产品设计中的绿色设计[J]; 河北理工学院学报; 2003年02期; 49-52