机械绿色设计制造中存在的问题及改进对策探讨

陈益民，黄冠明，李锡娟

（湖州机床厂有限公司，浙江 湖州 313000）

1 机械绿色设计制造的现状和国内外趋势

1.1 我国现状

改革开放以来，我国的经济飞速发展，但同时也出现了能源消耗大、环境受污染的现象。为此，国家推出了一系列工业绿色发展的规划和政策引导，如《工业绿色发展规划(2016～2020年)》、《绿色制造工程实施指南(2016～2020年)》等。同时，中国绿色制造联盟等组织相继成立，全方位推动了我国绿色制造的升级优化工作。家电行业走在绿色设计的前面，2016年就发布了《绿色设计产品评价技术规范 吸油烟机》等系列团体标准，引领行业把绿色设计和制造落到实处；机械行业也发布了标准《GB/T 31206-2014 机械产品绿色设计导则》，近期《机械行业绿色工厂评价导则》等细化的配套标准也在报批或发布中，行业细分标准《绿色设计产品评价技术规范 机械压力机》等正在健全中，整个机械行业绿色设计产品正在深入进行，但距发达国家还有明显差距。比如，每万元产值的能耗比美国、日本、德国等国高很多，节能理念也相对落后，绿色设计标准比《EN626-1：1994+A1：2008机械安全减小由机械排放的危害物质对健康的风险》等欧盟标准晚10年以上。

1.2 国内外趋势

20世纪80年代以后，全球经济发展迅速，但是，同时也给环境带来了许多问题，在这种背景下，绿色节能制造理念开始产生，并逐渐成为机械行业中重要的可持续发展设计理念。1990年，美国创办了《国际环境意识设计与制造杂志》。英国CFAD(The Center for Sustainable Design)则对生态设计、可持续产品设计等进行了集中研究，并开展了有关教育工作，发行了《可持续性产品设计》杂志。并且，发达国家依椐自己环保技术的优势，通过指令法规等形式形成贸易壁垒。很显然，绿色设计与制造的水平，关系到产品在国际示场的竞争力。随着燃煤火电对环境污染和气候变暧问题的日益突出，积极推进能源革命，大力发展可再生能源，加快绿色产品设计和制造，已成为各国发展经济的重大战略。

2 机械绿色设计制造中存在的问题

2.1 绿色节能生产理念未渗透到机械设计制造各生产环节中

机械设计制造行业包括设计、制造、流通、报废处理等部分，与其息息相关的生产企业链十分复杂，绿色设计制造是一盘棋，需要机械设计和制造及相关企业各个部分都参与其中，才能达到理想效果。但目前许多机械设计制造企业还未全方位实施ISO14000族标准，产品设计中对绿色产品的结构设计、模块化及方便拆卸式更换设计、精密成形制造技术、报废产品处理等全生命周期技术也用得不多。一次性包装箱、运输托盘还很多。

2.2 设计指南和评价体系不完善

随着我国不断地由制造大国向制造强国迈进，发达国家对尖端技术的保护壁垒越来越高，我国的机械绿色设计制造技术和节能技术只能依靠自己攻关研究。而绿色设计和节能技术研发是需要很长时间积淀和大量人力物力投入的。尽管近年我国在绿色设计制造上取得了很大进步，但绿色设计的指南和评价体系涉及的学科和内容非常多，产业链十分庞大，在供应链的配套数椐库不健全的情况下，要对产品绿色设计作出全面量化的评价是困难的，尤其是按订单生产的企业，会经常涉及临时供方，配套件能耗数椐更是无从查找，设计者对设计方案的绿色水平只能凭感觉而非数据说话，客观性和科学性就会受影响。

2.3 配套政策的细化不具体

机械产品的绿色设计制造进程，是一项量大面广的系统工程，与多项的国家政策密切相关，真正领会并切实推进绿色经济，需要对国家政策解读、分解、细化到每个企业，直至设计员易操作的程度。就像标准化体系中某些国家标准需要分解为行业标准，而大类的行业标准又需要分解为专业领域的标准，分解越具体，对企业的指导就越直观、易实施，毕竟大多数中小企业的研发是以产品使用性能为主的，在绿色设计方面力量相对薄弱。

2.4 相关人员不重视

现如今我国从事机械设计与制造的工作人员，大部分在校期间未学习过绿色设计的系统知识，再加上许多企业的考核体系中，没有或不重视绿色设计和制造的相关要求，因此，往往注重成本、经济效益的追求而不重视绿色设计制造水平的提高，造成产品可靠性、使用寿命、环境友好性综合水平不高，甚至明显落后于美国、日本、德国等国，产生资源浪费、能耗高等负面效应。

3 机械设计制造中应用绿色节能理念的改进对策

3.1 全面系统细化设计指南和评价体系

机械产品的绿色水平高低，设计是龙头，健全专业、系统的评价技术规范，是迅速提高绿色设计水平的优选方法，是针对本专业涵盖绿色理念、先进技术、验证方法的综合指导。可以通过行业标准或团体标准等形式，在行业内推荐，并且建议企业把绿色设计的水平作为设计质量的评价因素，纳入考核体系。

3.2 加强人员培训

我国机械产品的绿色设计与制造，是21世纪以后起步的，大多数设计员对绿色设计知识是不全面的，势必影响产品绿色设计的效果，因此，对在职设计员培训至关重要，可以通过行业平台分享或工程师继续教育的渠道，弥补相关知识的不足，也可把绿色设计制造的技术纳入设计手册、教材讲座供参考。

3.3 优化绿色节能设计方案

机械产品的绿色设计与制造，需要不断优化的绿色节能设计方案作支撑和突破提高。例如，不断淘汰能耗大的电机等配套件，升级推广更高效节能的功能件；应用伺服技术，采用伺服电机闭环控制，不仅是电机按工况变转速省电节能减排，还有控制精准、运行平稳、延长设备寿命等整机性能的优化，是全方位的节省资源、友好环境；精密成形技术具有少加工或不加工的特点，可大大缩短制造周期，减少原材料和能耗，在冷挤压零件等应用中效果良好；内高压成形技术，可大大减少加工量、零件轻量化、提高材料利用率，在管状零件的制造中优势明显；应用模块化设计可提高产品的通用零部件程度，降低制造成本；可重复使用的包装箱、包装托盘可提高资源回收率；在节能技术不断进步的今天，我们可以通过网络、行业资源共享平台，实时刷新、分享更优的节能方案，并推出行业绿色制造的标杆单位供大家学习。

3.4 积极合作创新并推广绿色环保材料

禁止使用对人体有害的材料，减少有害物质的排放是绿色设计产品的基本要求。因此，使用绿色环保材料，是机械绿色制造的必然选择，我们选用的材料，既要能够满足机械制造的各种使用性能，又要符合环保性的要求，这就要发挥行业协会的专业优势，以更宽的视野、更高层次的新材料国内外合作渠道，不断寻找综合性能更优的材料推荐给制造企业。禁用有害材料是绿色制造的一个方面，更主要的是与材料行业等产学研单位合作，创新出更好的新材料。

3.5 用简易便捷的自查模板推进绿色设计理念

机械设计的绿色制造，企业是主体，产品设计则是主体践行绿色制造要求的头道工序，设计质量是产品的先天质量。在当前市场竞争日趋激烈的环境下，由于成本、使用质量、交货期等因素，设计员能用于绿色设计的时间和精力很有限，这就要在设计方法上不断改进和创新。

例如，设计一款列表打钩式的自查模板，在产品设计中自我检查，就会在设计环节中渗透绿色设计理念。

3.6 创新制作工艺，加强绿色制造

机械绿色设计制造，离不开工艺技术的升级、换代和创新。例如，卡套式管接头接管对环境污染比焊接式管接头接管要小很多；零件旋压成形制造比切削制造节能；焊接梁振动时效去应力比炉温回火去应力经济。可以说，绿色设计制造进步是工艺创新提高的衍生品。

3.7 完善全生命周期评价应用软件，方便绿色设计验证性

目前，机械设计的各种设计软件很多，但全生命周期评价应用软件在机械行业还末达到方便、普及的程度，国外的软件与我国的国情不尽相同，有一个消化、吸收和再开发的过程，没有计算机辅助设计，要达到高水准的绿色设计是困难的。

4 结语

建立健全绿色低碳循环发展体系，促进经济社会全面绿色转型，是解决我国资源环境生态问题的基础之策。机械行业作为国民经济的支柱行业，是落实国家政策的重要分支，广大机械企业是绿色设计制造的主体，产品设计员是发展绿色经济的践行者。我们要响应国家可持续发展的号召，用新技术、新工艺、新材料、新评价体系，实行绿色设计制造，在满足人们对机械产品需求的基础上，节能减排，取得资源利用和回收最大化，实现机械制造绿色发展。