浅谈绿色设计在工业设计中的应用

凌付平

摘要：进入21世纪，人类面临着环境恶化、资源匮乏、人口增长过快的重大挑战，其中资源和环境问题正严重的威胁着人类社会生存与发展，为了寻求从根本上解决制造业环境污染和对有限资源合理利用的有效方法，在工业设计中提出了“绿色设计”的概念，将可持续发展的目标融入到设计领域。

关键词：产品设计 绿色设计 绿色制造 可持续发展

1 绿色设计的发展及重要性

绿色设计的雏形出现于日本1991年推出的“绿色行业计划”中。随着环境日益恶化和资源日趋枯竭，制约着经济的发展，如何将资源合理利用并减少制造业对环境的污染，使人类和环境协调地发展，许多国家都提出了可持续发展的模式。在工业设计中越来越多地采用绿色设计的方案，对降低环境污染和提升资源利用率也在人们实际的应用中逐步显现，绿色设计渐渐成为了关注的焦点。

2 绿色设计的基本原则

绿色设计指的是在产品的设计、制造、销售、使用、维修、再回收的生命周期内，满足产品应有的性能、经济性和可靠性等的同时，兼顾考虑产品对资源的合理利用、环境影响，遵循资源合理分配、再生利用、先进技术三个基本原则。

3 如何实现绿色设计

绿色设计是以保护环境、节约资源为核心，将工业设计中众多局部设计方法融合到产品的整个生命周期中，以达到整体最优。如何实现绿色设计，以期达到绿色产品的预期目标，其设计的主要内容应包括：绿色资源设计；绿色可回收设计；绿色制造过程设计；绿色产品成本分析；以及其他与产品生命周期中与环境、经济、技术等有关的数据和知识。

3.1 绿色资源设计 绿色资源设计是指在工业设计选用原材料时首先考虑在满足性能的同时，优先选用环保性材料，避免选用对环境或人体产生不良特性的材料；优先使用资源丰富再生性强的材料；在设计中尽量采用新技术和新工艺，在制造中降低材料损耗，提升产品的高效节能性。典型的绿色资源设计例如变频无氟冰箱，传统的冰箱使用氟利昂作为制冷剂，对臭氧层造成破坏，所以主流的冰箱制造商设计出变频无氟冰箱，避免破坏环境的同时采用变频技术，减少无谓的能量消耗，节能效率提高40%左右。

3.2 绿色可回收设计 绿色可回收设计是通过可拆卸的模块化设计，将产品分成几个模块，方便装配、维修、拆卸、回收。传统的工业设计单一注重产品的性能， 很少考虑产品的回收利用性， 导致有些产品在后期难以拆解维修容易造成整机报废、回收利用率低，造成资源浪费。绿色可回收设计在产品设计阶段考虑产品零件的通用性、制造阶段的可装配性、使用周期内的可维修性、回收阶段的可拆卸性再生性和处理成本等问题， 在产品生命周期后期通过模块化的拆卸，将可再利用的零件转入其他产品使用，从而最大程度的提升资源利用率。目前汽车厂商尽可能的采用通用模块化设计，平台共用性较强，最大限度地使用新型材料，再生利用率达到40%左右，日本汽车制造商正联合材料和零件供应商以及拆解商共同开发新技术，力争在2025年使汽车再生利用率达到65%以上。

3.3 绿色制造过程设计 传统的设计人员需要进行大量计算、分析和比较，以决定最优方案，后期的制样分析测试、现场调试安装。绿色制造过程设计是在产品研发设计阶段，针对产品性能需求，将绿色设计融入到资料的采集、整理、归档，形成设计指南，采用辅助设计工具如CAD、CAE、CAPP等，形成绿色设计环境，计算机完成设计信息的检索和分析计算产生评测结果，再对图形数据进行编辑修改，完成产品的开发设计；制造过程中采用CAM辅助制造系统、FMS柔性制造系统，实现加工、物料流和信息流的自动化、采用先进制造工艺，减少资源浪费和环境污染。美国PTC公司旗下的辅助设计软件PRO-E，是目前主流的CAD/CAM/CAE软件之一，采用模块化方式完成设计至生产全过程的集成，采用并行工程设计，包含资源库、模型库、标准件库、草图绘制、三维零件建模、模拟装配、仿真分析、仿真加工、加工源程序输出等，实现设计、制造、加工全自动化。

3.4 绿色产品成本分析 随着各国政府对环境问题的重视，绿色产品的设计制造需要以政府为主导，进行绿色税费理论研究、制定征收优惠政策、鼓励绿色产品的发展，引导企业重视环境保护和资源利用率。制定绿色产品购买补贴政策，引导消费者的购买行为。鼓励发展回收再生机构， 通过合理的回收处理，促进资源再生利用。回收机构的有序健康发展会推动制造企业选用可拆卸设计，降低产品的维修成本，提升资源的再生利用。

4 结束语

降低环境污染和提升资源利用率是绿色设计的两大驱动力，通过将绿色设计的理念融入到工业设计中，体现对环境的保护和对资源合理利用的重视。利用绿色辅助设计平台、选用环保型资源、采用可拆卸式模块化设计、改用绿色制造工艺、提高产品和回收再生的经济性，提升资源的利用效率降低环境的污染风险。所以绿色设计理念已渐渐成为产品设计发展的主流方向之一，在工业产品的全生命周期内做到人与自然的协调发展，为人类创造良好的生存环境。

参考文献：

[1]刘志峰，刘光复.绿色设计[M].北京：机械工业出版社，1999.11.

[2]刘彬霞.汽车产品的绿色设计研究[D].江苏大学，2009.

[3]蔺国民，孙秦，等.机械产品绿色设计研究[J].机械设计与制造，2006（4）：166-167.

[4]楼锡银.面向可回收的绿色机械产品设计方法研究[J].机械制造，2009（534）：1-3.

[5]王淑旺，刘志峰，刘光复，等.机械产品回收关键技术研究[J].机械工程学报，2002（12）：76-79.

[6]田俊英.我国废旧机械产品回收与再制造业前景广阔[J].科技信息，2007（6）：230.