关于机电产品绿色设计与制造的思考

沈 威，吕亚伟

（浙江省机电设计研究院有限公司，浙江 杭州 310051）

0 引言

随着大数据时代的到来，人类生产已拥有更多的方法和手段，尤其是人工智能在工业的广泛应用，古老的机械工业开始焕发新生活力，越来越多机电产品在微电子技术、物联网等技术的相互结合下呈现出了高度智能化特征。但是在这其中也引发了一系列能源危机以及对生态环境的破坏性问题。如果人类不重视这些现象的管制而任由其发展下去，极有可能导致人类社会产生自取灭亡的严重性后果。因此现阶段各国十分重视环保问题，将绿化环保理念融入各行各业领域中，促进环境保护质量的进一步提升。在这其中，西方等发达国家已经取得了先进的环保成果，而我国许多地区仍旧存在着粗放式工业发展现象，具有极高的“三废”排气量，对生态环境带来极其不利的负面影响，甚至对我国机电产品打开国际市场的过程产生着十分重要的影响。而随着我国加入世界贸易组织，大力发展绿化环保、促进工业与绿化理念的相互融合，已经成为了一项重要的发展战略。尤其在机电产品领域的竞争氛围日益激烈发展的趋势下，如何在机电产品的设计与制造中融入绿色设计理念、以促进机电产品市场竞争力的有效提升，成为了摆在各大机电产品厂商面前的重要难题。

1 绿色设计概念及内容分析

设计本身的目的是为了在产品设计阶段融入合理的构想、功能、目的以及其他属性，从而在实现这些目标的同时促进产品的升级和发展。绿色设计也可以理解为在产品的整个生命周期内，需要重点体现出产品的可回收性、可维护性特征，这也是产品设计的重要目标，使所设计出来的产品在满足绿化环保目标的同时，能够体现出应有的产品质量标准与外观、性能要求。在绿色设计中，产品在设计、生产、使用、废弃回收等全过程阶段，均需要体现出关键的绿化方向。而以往的传统设计并未能够体现出这种特色，也未能够考虑到对产品回收的绿化发展方向。

1.1 绿色设计的主要内容

（1）材料选择

在设计任何类型的产品中，材料选择永远是重要因素，也是首要环节，更是绿化设计的关键部分[1]。在绿化设计的产品中，不仅要从设计阶段体现出应有的产品功能、性能等特征，还要在材料选择中保持应有的经济性、环境协调性优势。

（2）拆卸设计

产品在超过使用寿命或因为不可逆损坏而报废的情况下，需要及时回收报废产品，在这其中一般离不开产品的零件拆卸环节。而在绿化设计中，注重拆卸设计也属于其中的重要内容，即在产品设计阶段就考虑到产品的拆卸要求，能够明确哪些零件可以被拆卸、被收回利用，从而从拆卸设计中实现产品的高效回收利用需求，体现出相应的绿色环保理念。

（3）再循环设计

绿色设计的根本目标是为了有效减少环境污染问题的产生，提高资源的利用效率，而合理回收利用资源以实现再生循环利用则是其中的重要方向。因此在产品设计阶段就需要考虑到再循环设计的要求，能够从再循环设计中关注产品零件、材料的再回收利用过程。

（4）绿色包装设计

绿色包装已成为了绿色设计的重要内容，尤其在现代社会发展过程中，过度包装所产生的资源浪费问题已经成为了各国所重视的重要问题，在绿色包装中体现出绿色环保理念。而所谓的绿色包装指的是在满足产品包装基本功能的前提下体现出包装的绿化环保特征，以便于在顺应可持续发展战略中形成新设计理念。

2 绿色设计的原则分析

（1）先进性

在绿色设计原则中，先进性往往是其中的重要设计原则之一。只有在绿色设计过程中结合先进的科学技术以形成更为先进的产品，使产品更好地服务人类，对提升产品竞争力、推广绿色产品具有十分重要的作用。绿色设计过程中的先进性技术必须要体现出应有的安全性、经济性与可靠性优势，保障绿色设计产品能够在使用生命的全周期中体现出应有的环境协调性优势。

（2）创新性

绿色设计属于一种全新的产品设计理念，在设计过程中必然会面临前所未有的重要难题，而作为绿色产品的设计者，在这其中必须要善于思考如何解决这些问题，如何在绿色设计中体现出创新性优势，从而在大胆发挥产品设计想象力中提升产品的创新价值[2]。

（3）资源最优利用

人们所居住的地球具有极其丰富的资源，这些资源均是大自然的恩赐，也是留给人类的重要宝藏和财富。但是许多自然资源中均具有不可再生的特性，所以在绿色设计中还要能够体现出资源最优利用原则，能够尽可能地选择可再生资源以代替不可再生资源，确保所选择的资源最大化发挥利用价值与利用效率。

（4）环境协调性

在绿色产品设计过程中要充分考虑到产品全生命周期阶段所体现出来的环境协调性原则，即能够在所设计产品应用绿色技术过程中体现出应有的节能减排、保护环境等原则，保障产品不会形成对自然的污染问题，在产品的全生命周期阶段都要考虑到如何清理污染源，从根源问题上杜绝污染源的产生。

（5）综合效益最佳

综合效益是每一个企业所追求的重要目标，所以在绿色设计中还要能够考虑到综合效益最佳原则。如果一味追求绿色设计理念而忽略了产品的综合效益最佳原则，则很难维持企业的正常运作。所以在绿色设计中既要考虑到对环境保护的环境效益，也要考虑市场销售的经济效益，保持两者之间的协调发展才能够真正促进绿色设计道路走的更远、更为持久。

3 关于机电产品绿色设计与制造的思考和建议

机械产品制造是工业发展的重要产物，但是机械产品制造业引发了一系列环境保护问题。比如机电产品在生产、使用过程中可能会产生大量的废气废水或其他废弃固态物，这些废弃物的产生不仅不具备二次利用价值，甚至对周边环境带来严重污染问题，对人们的身体健康产生不利的影响。加上各类机电产品在设计与制造过程中出现了普遍的资源浪费现象，因此为了能够促进机电产品设计与制造的可持续发展，就必须要在这其中融入绿色设计与制造理念，有效减少机电产品设计与制造过程中所产生的环境污染问题。

（1）关注机电产品设计的原材料选择与管理

在机电产品的绿色设计过程中，必须要关注原材料选择与管理过程。在这其中所应用到的原材料需要满足可回收利用、可分解再生的基本要求，同时这些原材料还要符合环境保护需求，避免原材料对环境带来污染问题。且在现如今的机电产品设计过程中，所应用到的原材料多以钢铁合金类可回收利用原材料为主，然而也有一部分新型材料并不满足可回收利用要求，比如玻璃钢、工程塑料等原材料，不仅难以分解，甚至对自然环境可能会产生一定的污染。所以在机电产品绿色设计中，原材料的选择还要满足环保需求，能够在这其中积极研发更多新型环保材料，促进原材料的绿化价值得到进一步提升。另外还要能够加强原材料管理过程，比如部分原材料属于有害材料成分、另外一部分原材料属于无害材料成分，两种材料尽管可能都满足绿化环保需求，但是并不能将其混合存放，而是将其分开存放以强化材料管理过程[3]。对于那些已经超过产品使用寿命的机电产品，要能够将其中所存在的可回收利用材料进行充分回收利用，对于那些不具备回收利用价值的材料，要能够选择适宜的技术工艺方法开展处理工作，确保这些难以回收利用的材料对环境的负面影响降低至最小。

（2）加强产品可回收设计质量以减少污染问题

为了能够提高机电产品可回收设计质量，在设计阶段就需要考虑到所应用到的零件、材料是否满足可回收要求，在回收处理中所用到的技术工艺、方法以及过程等是否满足绿化环保需求，从而使之实现零件材料资源的最佳利用目标，最大化减少不必要能源损耗问题的产生。实质上，在许多机电产品的原材料生产过程中，均存在着不同程度的废弃、废液、废渣排放污染问题，对绿化环保工作带来极其沉重的负担。而在绿色设计理念中，要求能够从设计阶段研发新型清洁能源或材料，在保障机电产品正常使用功能与产品性能的前提下，尽可能地减少机电产品对自然环境所产生的污染问题。在这其中还要能够加强废弃物清洁处理工作质量，能够加强环保技术的研发与推广，使所设计的机电产品在真正投入市场、应用于实际工作中对环境所产生的危害影响减少至最低标准范围。另外值得一提的是在机电产品可回收设计过程中，还要加强绿色产品成本分析质量，能够从成本分析过程中充分考虑到各类对环境有害的材料是否具备相应的可替代环保材料，这些环保材料是否符合绿色设计的经济性设计需求等，避免所设计的机电产品在造价成本控制中出现脱节现象。

（3）做好机电产品的装配设计与可拆卸设计

对于现代社会而言，各类机电产品需要具备基本的产品功能与装配性能，而在融入绿化设计理念中，还要确保机电产品体现出优良的可拆卸性能。因为可拆卸设计已经成为了绿色设计中的重要内容和设计目标，能够在产品设计阶段体现出产品的可拆卸性特征，并将其作为机电产品结构设计的重要评价指标，使机电产品既能够方便拆卸维修，也能够在报废回收处理中对剩余可利用材料进行循环利用，从而实现节约能源与资源的目的，促进环保质量的进一步提升。一般情况下，要使机电产品设计体现出可拆卸设计要求，可以通过将以往的连接方式进行改良，应用螺栓连接、键连接等方式替换传统连接方式，确保产品的可拆卸性能，方便开展后期的拆卸回收再循环利用工作。

（4）提高机电产品绿色包装与外型设计质量

将绿色包装设计理念应用于机电产品设计领域中，需要考虑三个方向，即针对现有的机电产品包装方案进行优化、对现有的机电产品包装结构进行优化以及对包装材料进行合理选择，使包装材料满足易分解、可回收利用等需求目标。而在以往的机电产品设计中往往只关注产品功能与性能问题，未能够在机电产品包装方面做出相应的工作，因此而导致很多机电产品包装方案相对比较单一、缺乏时尚感和个性化特征，从而导致这种现象也很难满足绿色设计对包装设计的基本要求。所以在机电产品绿色包装设计中，还要能够合理运用色彩艺术手段，提供绿色视觉观感、为产品带来更为个性的外观和色彩，有利于提高机电产品市场竞争力，使之得以在更多地区推广应用，无疑对绿色环保理念的落实与推广具有十分重要的意义[4]。

（5）在提高故障诊断技术中减少机电产品维护频率

另外在绿色设计中，对于机电产品的维护维修工作也要充分体现出绿色设计理念。因为许多机电产品在使用一段时间后会出现不同程度的损坏、损耗现象，对机电产品正常功能的体现带来一定的负面影响，此时必须要尽快开展定期维修维护工作，以确保延长机电产品的使用寿命。这种现象原本在机电产品领域中属于比较常见的现象，但是在现如今的绿化环保理念下暴露出了诸多弊端问题，比如在频繁维修维护工作中存在着明显的资源浪费现象，同时并不是所有的维修维护都能够发挥产品的正常性能，很多时候维修维护反而会影响设备性能的发挥，尤其在设备使用的磨合期还未结束后进行维修，极有可能导致原有的设备性能出现下降。所以为了能够避免这些问题的产生，最好要能够加强对机电设备产品的故障诊断检测技术研发力度，能够通过提高故障诊断技术先进性中，使每一次维护维修过程中不需要拆卸设备就能够了解设备故障原因，从而可以使维修工作变得根据针对性，有效减少不必要的维修维护成本支出。而在信息技术的迅速发展中，各类信号诊断检测技术、神经网络技术、数据挖掘技术等应运而生，为设备维修工作带来了极为明显的便利性优势，确保每一次设备维护维修尽可能地减少资源浪费损耗现象，同时也可以有效减少机电产品维护频率，无疑对践行绿色环保理念体现出重要的技术应用价值[5]。

4 结语

随着社会发展与人类文明的进步，可持续发展已经成为了各国都重视的基本策略，推进绿色设计理念，将绿色设计理念融入机电产品设计生产领域里，在减少机电产品对环境所产生的破坏性作用过程中，实现厂商市场竞争力的有效提升，为企业可持续发展发挥应有的设计理念价值。