淺談“低碳”時代下機械產(chǎn)品的綠色化

黃海龍，曹新聞

（中國礦業(yè)大學藝術(shù)與設(shè)計學院，江蘇徐州221116）

20世紀以來，工業(yè)技術(shù)的革命性發(fā)展，給人類社會帶來史無前例了巨變，同時也對自然資源和生態(tài)環(huán)境造成了巨大的破壞。進入21世紀，資源短缺、環(huán)境污染和氣候問題日益嚴重。哥本哈根會議以后，席卷全球的“低碳革命”正悄然興起，人類社會步入了“低碳時代”，即以“低能耗、低污染、低排放”為基礎(chǔ)的全新時代。

長期以來，我國機械產(chǎn)品是高耗產(chǎn)業(yè)，帶來了諸多社會與環(huán)境問題。機械產(chǎn)品唯有走綠色設(shè)計、綠色制造的路途，才符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，才能與“低碳”這個時代的最強音發(fā)出和諧共鳴。

1 機械產(chǎn)品綠色化的必要性及內(nèi)涵

機械產(chǎn)品制造業(yè)是將可用資源（包括能源）通過制造過程，轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的工業(yè)品或生活消費品的產(chǎn)業(yè)。其在將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的制造過程中，和產(chǎn)品的使用、處理過程中，同時產(chǎn)生了廢棄物，廢棄物是機械產(chǎn)品制造業(yè)業(yè)對環(huán)境污染的主要根源。

機械產(chǎn)品制造業(yè)量大面廣，對環(huán)境的總體影響很大。其一方面是創(chuàng)造人類財富的支柱產(chǎn)業(yè)，但同時又是環(huán)境污染的源頭之一。于是，以減少產(chǎn)品對環(huán)境破壞為目標的機械產(chǎn)品綠色化，便顯得十分必要。

機械產(chǎn)品綠色化，是解決機械產(chǎn)品環(huán)境污染問題的根本方法之一，是實施環(huán)境污染源頭控制的關(guān)鍵途徑之一。機械產(chǎn)品綠色化，實質(zhì)上是人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。

2 機械產(chǎn)品綠色化的重要途徑

2.1 綠色設(shè)計——機械產(chǎn)品綠色化的天然基因

綠色設(shè)計，也稱為生態(tài)設(shè)計、生命周期設(shè)計、環(huán)境意識設(shè)計等。綠色設(shè)計是這樣一種設(shè)計，即在產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性（可拆卸性、可回收性、可維護性、可重復利用性等），并將其作為設(shè)計目標，在滿足環(huán)境目標要求的同時，保證產(chǎn)品應有的功能、使用壽命、品質(zhì)等要求[1]。

綠色設(shè)計并不是要求我們設(shè)計師單純地去追求產(chǎn)品的環(huán)境效益，綠色設(shè)計建立于傳統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，同樣追求產(chǎn)品的功能、品質(zhì)、壽命等，綠色設(shè)計是傳統(tǒng)設(shè)計的補充和完善。實行綠色設(shè)計的關(guān)鍵，是熟悉機械產(chǎn)品生命周期的每一個階段，再針對每個特定階段進行設(shè)計，綜合考慮材料、資源、污染等。

（1）必須考慮延長機械產(chǎn)品的可使用周期。隨著技術(shù)的發(fā)展，為了降低成本，市場上的一些機械產(chǎn)品耐用性太低。產(chǎn)品不同部分、不同零件的耐用性不同，損壞速度不同，又由于不能及時買到替換零件，最后只能丟棄整個產(chǎn)品。伴隨著資源的日益減少，延長機械產(chǎn)品的可使用周期，延長機械產(chǎn)品的壽命，對于保護自然資源有著重要作用。

所以在設(shè)計時，要考慮到易損部件和易耗品的替換、拆卸、組裝的便利性。同時，為了再制造的設(shè)計在發(fā)展中國家的興起，也是延長機械產(chǎn)品生命的一個重要途徑。用性能更加優(yōu)良、技術(shù)更加先進的部件，去替換舊有部件的同時，將舊產(chǎn)品的材料循環(huán)再利用，延長了整機的使用壽命，又使社會自然資源得到了合理的配置利用。

（2）必須考慮使用環(huán)保材料。環(huán)保材料的類型主要包括可再生材料、再利用材料、再循環(huán)材料、可回收材料、可降解材料、無害材料等。機械產(chǎn)品在生活中應用面廣、使用頻率高，衣食住行無處不活躍著機械產(chǎn)品的身影。這就需要我們設(shè)計師:

一是盡量不用或少用有毒、有害的材料（如重金屬），避免有害成分；

二是多采用新型環(huán)保材料，譬如生物可降解材料，可再循環(huán)材料等；

三是使用天然可再生材料，降低材料的資源依賴性。

另外，還要追求產(chǎn)品生產(chǎn)過程的廢料最小化，如在鈑金件模具的設(shè)計時，要通過優(yōu)化沖壓程序、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使鈑金件在沖壓生產(chǎn)過程中對金屬材料的利用率達到最高，廢料降至最少；再如數(shù)控加工時，要綜合考慮工件特征，通過各種辦法提高金屬材料的利用率，將浪費降至最低。

（3）必須考慮機械產(chǎn)品的污染最小化。傳統(tǒng)機械產(chǎn)品，如汽車，是最嚴重的污染源之一。近年來全世界汽車數(shù)量激增，帶來了空氣、水和噪聲污染，這與低碳生活是嚴重相左的。設(shè)計師要解決這類問題，唯有走綠色設(shè)計之路。通過科技的發(fā)展、技術(shù)的進步，生產(chǎn)出清潔環(huán)保的汽車，如使用電能或者天然氣的汽車。

在設(shè)計綠色化機械產(chǎn)品時，要考慮產(chǎn)品報廢后資源的回收再利用。必須明確從制造資源到廢棄物最終命運如何安排，包括產(chǎn)品流程設(shè)計的所有活動。

總的來說，綠色設(shè)計思想，是機械產(chǎn)品綠色化的天然基因，只有在設(shè)計的初期，綜合考慮機械產(chǎn)品全生命周期，并統(tǒng)籌安排設(shè)計過程，才能達到綠色設(shè)計的目的。

2.2 綠色制造——機械產(chǎn)品綠色化的后天環(huán)境

（1）綠色制造的定義及內(nèi)涵。綠色制造，綜合考慮環(huán)境影響和資源效益，其目標是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的負面影響最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化[4]。

制造系統(tǒng)中導致環(huán)境污染的根本原因，是資源消耗和廢棄物的產(chǎn)生，綠色制造涉及的領(lǐng)域：制造問題，包括產(chǎn)品生命周期全過程；環(huán)境保護問題；資源優(yōu)化配置問題。

（2）綠色制造的實現(xiàn)途徑——工藝、材料、包裝。在綠色制造的思想下，產(chǎn)生了區(qū)別于傳統(tǒng)加工制造工藝的綠色制造工藝，綠色制造工藝是指在機械產(chǎn)品加工過程中，盡量節(jié)約能源、減少污染。綠色制造工藝主要還應從技術(shù)入手，盡量研究和采用物料和能源消耗少、廢棄物少、對環(huán)境污染小的工藝方案?？萍既藛T對現(xiàn)有生產(chǎn)制造工藝進行了許多項優(yōu)化和改進：如現(xiàn)在比較成熟的精確成形、干式切削、準干式切削、生產(chǎn)廢物再利用、快速原型制造等都是綠色工藝的新技術(shù)。

在機械產(chǎn)品原材料制備、產(chǎn)品制造加工、使用、回收處理的每一個過程中，材料都在直接地影響著環(huán)境。因此，面向機械產(chǎn)品綠色制造的材料的選擇，是綠色制造的重點之一，將直接影響產(chǎn)品全生命周期的資源環(huán)境特性。具體來說，選擇材料的途徑主要有：選用新型環(huán)保材料；選用原料豐富、低成本、少污染的材料替代昂貴、污染大的材料；選用無毒無害材料；選用可回收利用材料；減少所用材料種類；選用再生材料等。

機械產(chǎn)品的綠色包裝，是綠色制造思想在實際中的另一具體體現(xiàn)。綠色包裝保護了環(huán)境，節(jié)約了資源，與低碳的思想不謀而合。良好的綠色包裝，應體現(xiàn)在以下方面：

包裝減量化；包裝應易于重復利用；包裝廢棄物可以降解腐化；包裝材料對人體和生物無毒無害。機械產(chǎn)品的包裝應盡量做到以上幾點。

（3）生產(chǎn)企業(yè)的重視。綠色制造思想，不僅在要得到設(shè)計師的重視，還應得到企業(yè)的重視。企業(yè)生產(chǎn)要依據(jù)ISO14001環(huán)境管理體系的要求，建立、實施和完善環(huán)境管理體系；制定企業(yè)內(nèi)部環(huán)境目標，并進行考評；加強固體廢棄物的回收再利用管理，減少污水、煙氣、噪聲等對環(huán)境的影響。開展節(jié)能降耗活動，合理利用能源資源。

總之，綠色制造對于機械產(chǎn)品的綠色化，具有重要意義。我國機械工業(yè)應在：建立并遵守環(huán)境保護體系，重視綠色意識教育；注重綠色設(shè)計，實施綠色制造工藝技術(shù)；創(chuàng)新技術(shù)工藝，發(fā)揮環(huán)保效益等處下足功夫。綠色制造是綠色設(shè)計成果的最終顯現(xiàn)過程，我們一定要在綠色設(shè)計的基礎(chǔ)上，開拓綠色制造的渠道，為我國機械產(chǎn)業(yè)低碳經(jīng)濟的發(fā)展轉(zhuǎn)型貢獻力量。

3 結(jié)束語

通過以上闡述，不難發(fā)現(xiàn)，機械產(chǎn)品在其產(chǎn)品全生命周期的各個階段，都可能帶來環(huán)境污染，這必須引起我們足夠的重視。在當今大力倡導低碳經(jīng)濟的時代，基于綠色設(shè)計、綠色制造思想的機械產(chǎn)品綠色化，是一種以保護生態(tài)和合理配置資源為目標的現(xiàn)代設(shè)計制造模式。我國機械行業(yè)的從業(yè)人員，應該加強低碳經(jīng)濟意識，重視綠色設(shè)計與綠色制造的應用，開發(fā)更多綠色設(shè)計、綠色制造的工藝技術(shù)，以促進我國機械工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，增強我國機械行業(yè)的綜合實力，造福社會。

[1]劉志峰，劉光復.綠色設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[2]劉愛敏，李法新.基于機械產(chǎn)品全生命周期的綠色設(shè)計[J].機電工程技術(shù)，2006，35(6)：23-25.

[3]王茂輝.淺析機械工業(yè)中的綠色制造技術(shù)[J].商場現(xiàn)代化，2008,（36）：370.

[4]劉 飛，曹華軍，等.綠色制造的理論及技術(shù)[M].北京：科學出版社，2005.