机械产品的绿色设计

【摘 要】人类社会面临的三大问题：资源、环境、人口。资源短缺，环境污染现象日益严重，人口的增长和老龄化，在这些因素的影响下经济和社会仍旧马不停蹄的发展着，这就迫使人们不得不考虑这些问题。在这样的背景下，人类社会之所以要采取相应的绿色设计方法和手段，最主要的目的就是提升资源的利用效率，有效保证产品在生产的过程之中不会对自然环境带来太多的损害，进而有效保证人类的可持续、健康发展。

【关键词】绿色设计 机械产品 能源环境 创新

1 绿色设计势在必行

全球人口的不断增加，从而使人们对物质生活越来越高的要求，大量的资源消耗，过量开采与利用效率低也造成了大量废弃物，恶化了人类生存环境，甚至威胁到人的身体健康。在上述种种的压力下，绿色设计、绿色制造、绿色产品等概念应运而生，并成为国内外先进制造技术的研究热点和主要内容。

2 绿色设计与传统设计的主要区别

在传统的机械设计过程之中，其最主要的设计目的就是对产品的使用性能进行评估，尽可能地在最大限度上发挥出该产品在短时间之内的效用。但是，利用传统的设计方法却难以有效发挥出其应有的环境保护的功效。与此同时，绿色设计则是充分考虑到了在设计生产过程之中的所有问题，是有效实现产品的可持续利用的过程。

3 绿色设计理念

进行绿色生产时，要保证在生产的过程之中，充分考虑到绿色生产的要求，要在整个生命周期之内，充分考虑到环境属性的要求，在保证产品质量的基础之上，有效满足环境的切实需求。在进行绿色生产的过程之中，要谨遵的绿色设计的关键理念就是保证节能减排和绿色环保的需求，尽可能地实现产品的可持续利用。

4 绿色设计的关键内容

（1）绿色材料及其选择管理。产品设计与材料使用密切相关。绿色材料有三个显著特征：①良好的使用性能；②较高的资源利用率；③对生态环境无副作用 （ 环境负荷值最小 ）。与此同时，在有效满足绿色生产的基础之上，还要遵循以下几个方面的绿色材料的生产基本原则：首先，要充分保证绿色的生产过程所选择的生产材料都是满足可持续发展的材料，以便于切实提升绿色材料的实际利用效率；其次，在进行材料的选择过程之中，要对生产材料的性质进行判断，保证材料的正常使用；最后，为了保证绿色生产的可持续需求，就需要在生产的过程之中，尽可能控制好材料的生产周期，并采用恰当的生产工艺，降低生产过程对环境所产生的危害。

（2）回收性能设计。为了有效满足机械生产材料的可持续利用，就需要进行相应的回收过程设计，这就要求在设计的过程之中，充分考虑到各种生产材料的性质要求，有针对性地提升生产材料的利用效率，保证对环境资源的保护效果。一般情况下，在进行相应的回收设计时，要尽可能地从以下几个方面进行考虑：首先，选择可以进行回收的材料，并对每一种材料的回收方法都进行标记；其次，要确定好相关的回收工艺方法；最后，要充分考虑到进行回收的经济问题，保证回收的合理性。与此同时，在进行回收的过程之中，也要遵守以下几个方面的准则：①可重用零件材料易于识别与分类；②产品结构易于拆卸、维修与调整；③被回收件清理的清洁化；④尽量选取可翻新的零件；⑤系列化、模块化的结构设计；⑥尽量减少材料种类。

（3）可拆卸性的设计。在进行机械的绿色设计的过程之中，为了保证相应产品的回收效果，还需要在设计时尽可能地保证设计的各个部分都可以比较方便的进行拆卸，以便于后续的回收工作的进行，并要保证拆卸的工作量在一定的范围之内。

（4）易于制造和装配的设计。机械产品的绿色结构设计，既要使产品更便于制造和装配，提高产品的质量和可维护率，充分减少零件数量，又要更利于减少制造和装配中所产生的环境污染，实现绿色生产。其设计准则为：①简化产品加工流程，减少加工工序，煤球生产过程中废料最少化，避免不安全因素；②优化产品性能，改进工艺，提高产品合格率；③减少生产过程中的污染物排放，如减少切削液的使用或采用干切削加工技术。

（5）绿色产品的设计知识库与数据库。绿色设计知识库和数据库是一个庞大而复杂的系统，由于绿色设计涉及产品整个生命周期，因而设计所需要的知识及数据是产品生命周期各阶段所得的数据和知识的有机融合与集成，包含产品生命周期中与经济、技术、环境、对策等有关的一切数据与知识，如各种的材料对环境的影响值，材料的成分，材料的自然降解周期，人工的降解时间、费用，制造、装配、销售、使用过程中所产生的附加物数量及对环境的影响值，环境评估准则所需要的各种判断标准、设计经验等。

（6）绿色产品的成本剖析。对绿色产品来说，只考虑其制造设计方案技术绿色性是不够的，还应该进一步对成本分析与核算，并会发现其与传统的成本核算截然不同。因为在产品设计的初期，就要考虑产品的回收、再利用等性能。所以，成本分析时，就要考虑污染物的替代、产品拆卸、反复利用成本、特殊产品相应的环保成本等。企业的价值增减直接取决于产品成本的高低，所以，在各项设计决策时都要进行绿色产品成本分析，以便设计出的产品 “绿色程度”高并且总成本低。

5 机械产品绿色设计的总发展趋势

机械产品的绿色设计从社会、经济和环境的复杂系统出发，采用科学技术手段，实现三者之间的有效协调平衡。其发展趋势主要表现为以下几个方面：（1）全球化特性；（2）社会化特性；（3）集成化特性；（4）并行化特性。希望我们的未来可以生活在更多的绿色当中，我们身边可以有更多真正意义的绿色产品。