畜牧业机械的绿色设计

阿斯嘎

摘要：本文简要介绍了绿色设计技术的基本概念，提出了绿色设计技术在畜牧业机械设计中应用的关键技术。绿色设计技术的应用，提高了产品的绿色程度，实现畜牧业机械的可持续发展。

关键词：绿色设计；畜牧业机械；生命周期

随着我国农牧业产业化进程的加快和“退耕还林、退耕还草”进程的推进，农牧业机械装备将有很大的需求空间，而降低经济发展对资源和能源的消耗强度是发展中必须关注的问题；再者，随着全球环境问题的日益恶化，人们越来越重视对环境问题的研究，绿色设计成为现代设计技术的研究热点之一，也是机械产品可持续发展的基础。

绿色设计与并行设计相结合，实现畜牧业机械基于并行工程的绿色设计，即在产品概念设计阶段，就考虑产品的材料、制造、使用及废弃后的回收处理全过程，使各阶段交叉进行；并充分考虑节约能源、资源，减少环境污染，提高产品的绿色程度，实现畜牧业机械的可持续发展。

一、并行式绿色设计的基本概念及方法

传统产品设计方法是一种串行设计方法，主要考虑的是中试线满足客户的要求，能够基本完成或超额完成客户要求的功能、质量和生产成本，在此过程中，没有或很少考虑到产品的制造使用等全生命周期中各阶段对环境的影响。

绿色设计技术是一种闭路设计方法，从其定义中可以了解到，该设计方法考虑的是产品全生命周期各个阶段对环境的影响，产品废弃之后，必须考虑其对环境的影响减至最小，才能最大限度地提高资源的循环利用率。

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。绿色设计是以环境资源为核心概念的设计过程，即在产品的整个生命周期内，优先考虑产品的环境属性（可拆卸性、可回收性等），并将其作为产品的设计目标（基本性能、使用寿命、质量等）[1]。是一种综合了面向对象技术、并行工程、寿命周期设计等的一种设计方法，从产品全生命周期出发，考虑了产品生命周期各个阶段对环境的影响。产品全生命周期包括产品的设计、制造、流通、使用、维修及废弃。绿色设计内容包括：模块化、系列化设计，绿色材料的选择，可拆卸性设计，可回收性设计和产品的成本分析。

并行工程是对产品设计和相关过程（包括制造过程和支持过程）进行集成，开展并行设计的一种系统化方法。它以并行的、交互的、协同的工作方式进行产品及其相关过程的设计。在设计阶段从整体并行地考虑产品全生命周期的功能结构、工艺规划、可制造性、可装配性、可测试性、可维修性、可靠性以及报废处理等各方面的要求及相互关系，包括质量、成本、计划进度和客户需求等要求，并不断优化设计方案[2]。并行工程避免了串行设计中可能出现的干涉和反复。

绿色设计与并行设计相结合，以系统的、集成的、协同的方式设计产品，力求使产品绿色度增强，实现畜牧业机械的多因素、多目标、闭环设计过程的全局最优化。

二、畜牧业机械的绿色设计关键技术

对于企业来讲，通过实施绿色产品设计，促使企业重视资源的有效利用，节约资源降低成本，并缩短产品的加工周期。对于产品本身，绿色产品设计思想的贯彻实施，促进产品结构的创新和产品工艺的革新。

畜牧业机械绿色设计包含如下四部分关键技术。

（一）PDM系统

并行设计过程中，设计到许多软件工具，分别用于设计、测试、分析、仿真等。为了便于数据的管理，保证数据的一致性和完整性，必须把这些软件集成在PDM管理框架中，由管理框架对数据进行统一的控制和管理。

PDM的结构大致可分为四层，即用户层、应用功能层、应用服务层和系统服务层。PDM系统功能按照软件模块分为：电子数据仓库及文档管理，工作流和流程管理，产品结构管理，产品配置管理，设计检索与零件库，项目管理，系统集成，以及提供如电子协作功能、扫描和成像服务、查看和圈阅功能等。

PDM系统的应用不仅可以将产品的设计数据全面完整的保存下来，还可以缩短农牧机械产品上市时间，提高设计效率，改善设计和制造的质量，更好的保证产品数据的准确性、一致性和安全性，有利用引进新的产品开发模式和开发过程，是今后科研工作的重要技术支撑平台。

（二）虚拟样机技术

虚拟样机技术主要包含三方面的关键技术领域，它们是CAD建模、计算机仿真和基于虚拟现实的人机交互技术，三者相辅相成。

建立畜牧机械的虚拟样机，在模型的创建过程和完成后，都可以实现模型的有限元分析和运动学仿真分析，通过对模型的性能测试，验证设计方案的正确性，实现优化设计。

随着互联网的发展，建立协同仿真平台可以实现异地同时进行设计分析，实现知识与技术的共享，为畜牧机械的研发提供了更广阔的发展平台。

（三）产品数据信息及技术集成系统

农牧业机械产品的信息及技术的集成，将有关产品生命周期全过程中各类信息的获取、表达、传递和操作工具集成于一体的管理系统。通过互联网技术、绿色设计技术和农牧业机械产品数据管理系统，构成产品开发的数据共享平台，实现并行式绿色设计的畜牧业机械产品的开发。

（四）绿色产品评价系统

绿色产品设计的評价指标体系包括技术属性、经济属性和环境属性三个方面，该体系必须系统的反映绿色产品的三个基本属性，即绿色产品的技术先进性，绿色产品的环境协调性和绿色产品的经济合理性。

三、总结

随着我国草原畜牧业的发展，对畜牧业装备的需求不断加大，迫切要求畜牧机械设备设计研发的步伐的加快，及时响应市场的需求。畜牧业机械产品发展存在的主要问题是系列化程度低，产品零部件的通用性差，闲置产品的回收率低，废旧产品的回收再利用率低。

绿色设计在畜牧业机械产品的应用，不仅可缩短设计周期，提高产品质量、降低机械产品生命周期内综合成本，同时也增强畜牧业机械的绿色程度。

参考文献：

[1]傅志红，彭玉成.产品的绿色设计方法[J].机械设计与研究，2000.2：10-12

[2]丁涛，王芳.面向机械产品全生命周期的并行式绿色设计研究[J].轻工机械，2009.2 （1）：107