機(jī)械設(shè)計(jì)的新理念“綠色設(shè)計(jì)”

陳中玉 馬 方

摘要:綠色設(shè)計(jì)是一種綜合產(chǎn)品功能、性能、質(zhì)量、壽命、成本和環(huán)境為一體的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念和方法。通過綠色設(shè)計(jì)可擴(kuò)大產(chǎn)品周期、減少污染、防止資源浪費(fèi)等。綠色設(shè)計(jì)在機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、選材、可拆卸等方面的運(yùn)用,使設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品完全滿足綠色產(chǎn)品的要求。

關(guān)鍵詞:綠色設(shè)計(jì);機(jī)械產(chǎn)品;工業(yè)設(shè)計(jì);傳統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號:TH122文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)33-0157-02

綠色是生命之色,生命呼喚著綠色。它是和諧安全和幸福的象征,它是人們選購高科技產(chǎn)品的向?qū)?它是知識經(jīng)濟(jì)的助動力。總之,從某種意義上說,綠色是現(xiàn)代人類文明的重要標(biāo)志。當(dāng)今世界,人們又把綠色作為人類與環(huán)境均有益無害的代名詞。綠色生活浪潮正成為國際社會的熱點(diǎn)。新世紀(jì)的開始,綠色消費(fèi)已經(jīng)席卷全球,它正在從世界先進(jìn)工業(yè)國家走向發(fā)展中國家。尤其是綠色工業(yè)與人類生產(chǎn)生活更是密不可分。

綠色設(shè)計(jì)作為一種新的設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)的時(shí)間并不長,還遠(yuǎn)沒有達(dá)到完善的程度,很多具體的方法還有待研究,但作為一種新的設(shè)計(jì)理念,它的出現(xiàn)使人們看到了過去設(shè)計(jì)思想方法的不足,意識到了在過去長期的設(shè)計(jì)活動中,所忽視的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境資源之間的關(guān)系和產(chǎn)品設(shè)計(jì)對環(huán)境、資源的影響。綠色設(shè)計(jì)理念的提出,是機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科發(fā)展史上一個(gè)重要的里程碑,是機(jī)械設(shè)計(jì)理念的革命和飛躍。

一、綠色設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)面向?qū)ο蟮闹黧w是人,過多地考慮到了人的使用因素,忽略了對環(huán)境的影響,在產(chǎn)品使用報(bào)廢后,就成了廢品。綠色設(shè)計(jì)是一種全新的設(shè)計(jì)理念,綠色設(shè)計(jì)又稱為:生態(tài)設(shè)計(jì)(ED:Ecological Design)、環(huán)境設(shè)計(jì)(DFE:Design for Environment)、生命周期設(shè)計(jì)(LCD:Life Cycle Design)等,是一種綜合產(chǎn)品功能、性能、質(zhì)量、壽命、成本和環(huán)境于一體的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念和方法。綠色制造必須集成到產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)與開發(fā)系統(tǒng)中去,其目的是使產(chǎn)品制造、使用和廢棄過程對環(huán)境的不利影響降低到最小。綠色設(shè)計(jì)實(shí)際上包括兩方面的內(nèi)容:首先是分析產(chǎn)品在其生命周期過程中對環(huán)境的影響,從產(chǎn)品的構(gòu)思開始,就應(yīng)考慮產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件的選材、制造、使用、報(bào)廢和回收利用過程中對環(huán)境、資源的影響,從而以最小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品“從搖籃到再現(xiàn)”的循環(huán);其次是根據(jù)分析結(jié)果改進(jìn)設(shè)計(jì),包括面向可拆卸的設(shè)計(jì)(Design for Disassably)和面向回收重用的設(shè)計(jì)(Design for Recycling),前者關(guān)注廢棄產(chǎn)品的拆卸問題,后者主要關(guān)注原材料的回收重用問題。

二、綠色設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

綠色設(shè)計(jì)的特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面:

1.擴(kuò)大了產(chǎn)品的生命周期;

2.綠色設(shè)計(jì)從源頭上減少了廢棄物的產(chǎn)生,有利于保護(hù)環(huán)境,維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡;

3.綠色設(shè)計(jì)可以防止地球上礦物資源財(cái)富的枯竭;

4.綠色設(shè)計(jì)將減少廢棄物的數(shù)量及處理其棘手的問題,避免通常垃圾處理采用的填埋、焚燒法所造成的二次污染。

三、綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的區(qū)別

在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)人員通常主要是根據(jù)產(chǎn)品基本屬性(功能、質(zhì)量、壽命、成本)指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),其設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則是:只要產(chǎn)品易于制造并滿足所要求的功能與性能,而較少或基本沒有考慮資源再生利用以及產(chǎn)品對生態(tài)環(huán)境的影響。這樣設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造出來的產(chǎn)品,在其使用壽命結(jié)束后回收利用率低,資源、能源浪費(fèi)嚴(yán)重,特別是其中的有毒有害物質(zhì),會嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境,影響生產(chǎn)發(fā)展的可持續(xù)性。而綠色設(shè)計(jì)在產(chǎn)品整個(gè)壽命周期中都把其綠色程度作為設(shè)計(jì)目標(biāo),即在其概念設(shè)計(jì)及粗略設(shè)計(jì)階段,就充分考慮到產(chǎn)品在制造、銷售、使用及報(bào)廢后對環(huán)境的各種影響,與產(chǎn)品有關(guān)的各技術(shù)人員都應(yīng)密切合作,信息共享,運(yùn)用環(huán)境評價(jià)準(zhǔn)則約束制造、裝配、拆卸、回收等設(shè)計(jì)過程,并使之具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

綠色設(shè)計(jì)必須遵循一定的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)程序,其中包括:環(huán)境規(guī)章評價(jià),環(huán)境污染鑒別,環(huán)境問題的提出,減少污染、滿足用戶要求的替代方案,替代方案的激素與商業(yè)評估等。綠色設(shè)計(jì)人員應(yīng)該考慮這樣的問題:制造過程中可能產(chǎn)生的廢棄物是什么,有毒成分的可能替代物是什么,報(bào)廢產(chǎn)品如何管理,設(shè)計(jì)對產(chǎn)品回收性有什么影響,零件材料對環(huán)境有何影響,用戶怎樣使用產(chǎn)品等等。

綠色設(shè)計(jì)所關(guān)系的目標(biāo)除傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)外,還有兩個(gè):一防止影響環(huán)境的廢棄物產(chǎn)生;二良好的材料管理。也就是說,避免廢棄物產(chǎn)生,用再造加工技術(shù)或廢棄物管理方法協(xié)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì),是零件或材料在產(chǎn)品達(dá)到壽命周期時(shí),以提高附加值回收并重復(fù)利用。

綠色設(shè)計(jì)通常有三個(gè)主要階段,即:(1)跟蹤材料流,確定材料輸入與輸出之間的平衡;(2)對特殊產(chǎn)品或產(chǎn)品種類分配環(huán)境費(fèi)用,并確定相應(yīng)的產(chǎn)品價(jià)值;(3)對設(shè)計(jì)過程進(jìn)行系統(tǒng)性研究,而不是將注意力集中在產(chǎn)品本身。從產(chǎn)品的整體質(zhì)量考慮,設(shè)計(jì)人員不應(yīng)只根據(jù)物理目標(biāo)設(shè)計(jì)產(chǎn)品,而應(yīng)以產(chǎn)品為用戶提供的服務(wù)或損害為主要依據(jù)。

由此可見,綠色設(shè)計(jì)的優(yōu)越性在于:綠色設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)構(gòu)思階段就要把降低能耗、易于拆卸、再生利用和保護(hù)生態(tài)環(huán)境與保證產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、壽命、成本的要求列為同等的設(shè)計(jì)目標(biāo),并保證在生產(chǎn)過程中能夠順利實(shí)施。

四、綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法

1.綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括:綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的選材與管理;產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計(jì);產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì)。綠色設(shè)計(jì)要求把含有有害成分與無害成分的材料區(qū)分開來,不能混放在一起,對于達(dá)到壽命周期的產(chǎn)品,有用部分要充分回收利用,不可用部分要用一定的工藝方法進(jìn)行處理,使其對環(huán)境的影響降到最低;另一方面綠色設(shè)計(jì)要綜合考慮材料的回收可能性,回收價(jià)值的大小,回收的處理方法等,同時(shí)設(shè)計(jì)師要使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)易于拆卸,維護(hù)方便,并在產(chǎn)品報(bào)廢后能夠重新回收利用。此外,還有綠色產(chǎn)品的成本分析,綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫等。

2.綠色設(shè)計(jì)的方法包括模塊化設(shè)計(jì)、循環(huán)設(shè)計(jì)、組合設(shè)計(jì)、可拆卸設(shè)計(jì)和綠色包裝設(shè)計(jì)等等。模塊化設(shè)計(jì)是指在一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能的不同性能,不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上,劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊,通過模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品,滿足不同的需求。模塊化設(shè)計(jì)既可以很好地解決產(chǎn)品品種規(guī)格,產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造周期和生產(chǎn)成本之間的矛盾,又可快速更新?lián)Q代新產(chǎn)品,提高產(chǎn)品的質(zhì)量,方便維修,有利于產(chǎn)品廢棄后的拆卸與回收提供條件,從而為增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力提供必要條件。

循環(huán)設(shè)計(jì)既然是回收設(shè)計(jì),也就是實(shí)現(xiàn)廣義回收所采用的手段或方法,即在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),充分考慮產(chǎn)品零部件及材料的回收的可能性、回收價(jià)值的大小、回收處理方法、回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等與回收有關(guān)的一系列問題,以達(dá)到零部件及材料資源和能源的充分有效利用與環(huán)境污染最小的一種設(shè)計(jì)的思想和方法。

此外,還有組合設(shè)計(jì)、可拆卸設(shè)計(jì)、綠色包裝設(shè)計(jì)等等,其基本內(nèi)涵大致如上所述。

五、結(jié)語

綠色設(shè)計(jì)是21世紀(jì)全新的工業(yè)設(shè)計(jì)理念,是不可逆轉(zhuǎn)的時(shí)代潮流。在工業(yè)設(shè)計(jì)中提出綠色設(shè)計(jì)絕非是偶然的,隨意的,而是必然的、必要的,它是工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展道路上的必經(jīng)之路,是保證人類自身生存、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇;是新世紀(jì)綠色消費(fèi)浪潮下的必然產(chǎn)物,是未來企業(yè)的立足之本,是消除綠色貿(mào)易壁壘的有效途徑。為了能夠正確地實(shí)施綠色設(shè)計(jì),我們必須探索工業(yè)設(shè)計(jì)的新方法,并遵循一定的準(zhǔn)則,只有這樣才能夠更好地把環(huán)境保護(hù)融入工業(yè)設(shè)計(jì)中。此外,還必須認(rèn)識到綠色設(shè)計(jì)還處于發(fā)展過程中的形成階段。為了完善它,我們需要更多的設(shè)計(jì)師去認(rèn)識它、理解它、以解決其系統(tǒng)化過程所需解決的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]劉飛,曹華軍.綠色制造的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國機(jī)械工程,2000,(1).

[2]劉志峰,劉光復(fù).綠色設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.

[3]易軍,劉峰,曹武軍.產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)與制造關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].湖北工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2004,(3).

[4]林巨廣.基于準(zhǔn)則的綠色設(shè)計(jì)方法研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì),2001,(9).

作者簡介:陳中玉(1981- ),男,遼寧盤錦人,鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院助教;馬方(1980- ),女,遼寧鐵嶺人,鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院助教,碩士。