綠色設(shè)計與制造在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

摘 要：簡述綠色設(shè)計、綠色制造的意義，并介紹如何在汽車設(shè)計、制造及再制造、回收及其他方面實現(xiàn)綠色化過程。

關(guān)鍵詞：汽車 綠色設(shè)計 綠色制造 綠色回收

中圖分類號：U469 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（a）-00-02

綠色設(shè)計（Green Design）出現(xiàn)于20世紀80年代，并逐漸形成一股國際設(shè)計潮流。它反映了人們對環(huán)境及生態(tài)破壞的反思，也體現(xiàn)了設(shè)計者道德和社會責(zé)任心的回歸。綠色制造（Green Manufacturing）是一種全面考慮環(huán)境影響與資源效益的制造模式，它使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、報廢以及回收再制造的整個產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境和生態(tài)的破壞程度降低到最低，最大程度利用資源，并使企業(yè)經(jīng)濟、社會效益最大化。

目前，在我國的制造業(yè)中，綠色設(shè)計、綠色制造受到重視的程度還不夠，許多企業(yè)仍然走的是高投入、高消耗、高污染的老路子，只注重生產(chǎn)成本，追求利潤最大化，而忽略了整個產(chǎn)品生命周期造成的環(huán)境污染。近年來，國際標準化組織（ISO）提出了關(guān)于環(huán)境管理的140000系列標準，推動了綠色制造研究的發(fā)展[1]。全球的綠色設(shè)計制造巨大浪潮，正在興起。現(xiàn)在，不斷涌現(xiàn)出有關(guān)綠色的理念，諸如綠色設(shè)計、綠色制造等。

1 綠色設(shè)計在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

綠色設(shè)計，是一種全新的設(shè)計理念和設(shè)計技術(shù)。在產(chǎn)品設(shè)計、制造、包裝、運輸、報廢以及回收再制造設(shè)計中，充分考慮資源和環(huán)境因素，努力追求企業(yè)經(jīng)濟和社會效益的同時，充分利用資源，并減少環(huán)境污染，如圖1。

1.1 材料選擇

（1）在汽車設(shè)計過程中，應(yīng)該優(yōu)先選擇綠色材料，如汽車頂棚，可以用GMT板格加針織面料組合，比PU復(fù)合板材加針織面料組合等更環(huán)保更先進。汽車門板及柱板等注塑件，采用不含有任何鉛、貢等成分的原材料。

（2）應(yīng)優(yōu)先使用可回收、可再生、易降解的材料，如采用可回收鋁材、鋼材和熱塑性塑料等[2]。

（3）優(yōu)先選用能耗低、污染少的材料。雖然大量使用鋁和碳纖維結(jié)構(gòu)可以使汽車輕量化，從而達到節(jié)油減排的目的，但其制造過程將產(chǎn)生比鋼鐵更多的二氧化碳。

（4）盡量選擇低毒、低排放、無害和無輻射特性的材料。一些材料即經(jīng)過加工、合成等技術(shù)手段可以控制有毒、有害物質(zhì)的積聚和緩慢釋放。如汽車設(shè)計應(yīng)盡量選擇無鹵塑料。

此外，汽車設(shè)計除了從選擇以上綠色材料外，還可以在設(shè)計過程中盡量減少材料種類的選用，以便更有效地回收再利用。

1.2 汽車應(yīng)進行可拆卸易回收設(shè)計

設(shè)計汽車時，設(shè)計的結(jié)構(gòu)應(yīng)易于拆卸，汽車部件間的連接易破壞，報廢后的材料分類后易于回收，部件盡量多用相同材料，并對材料的成分進行標識，以便高效回收。同時在滿足功能及使用要求的前提下，盡可能設(shè)計最簡單的結(jié)構(gòu)外形，使用同規(guī)格或標準化零件，盡可能使產(chǎn)品零件數(shù)量最少。

1.3 汽車的節(jié)能設(shè)計

汽車節(jié)能即提高汽車燃油經(jīng)濟性。從技術(shù)上講，可以從提高發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性，降低整車運行阻力和完善發(fā)動機與汽車傳動系統(tǒng)的匹配等方面著手，此外駕駛員的技術(shù)水平也一定程度影響燃油消耗。

制造商在對汽車進行優(yōu)化設(shè)計的同時，也在不斷地探索和開發(fā)替代燃料，研發(fā)新發(fā)動機，采用技術(shù)更高、油耗更低、混合動力的發(fā)動機以及燃料電池、太陽能電動汽車等先進技術(shù)，實現(xiàn)節(jié)能減排的最終目的。

1.4 汽車的模塊設(shè)計

對汽車進行模塊設(shè)計，可以使汽車各總成實現(xiàn)整體設(shè)計、高效調(diào)整并快速裝配，并使汽車設(shè)計實現(xiàn)程序化。在生產(chǎn)過程中，汽車相關(guān)模塊被分為前后、左右兩側(cè)、頂部和地板等部分，可組成某種特定車型，并做適當(dāng)?shù)膮?shù)調(diào)整，可以構(gòu)成不同的汽車產(chǎn)品。這樣的模塊化設(shè)計可使汽車零部件的品種更多、質(zhì)量更高，自動化水平以及裝配質(zhì)量也得到提高，使汽車生產(chǎn)周期縮短，汽車廠商在日增激烈的市場競爭中也能夠占據(jù)更有利的地位。

這種綠色設(shè)計思想，不但可以縮短研發(fā)和制造周期，增加產(chǎn)品系列，快速應(yīng)對市場的變化；而且還可以減少對環(huán)境的不利影響，方便重用、升級、維修和產(chǎn)品廢棄后的拆卸、回收處理[3]。

2 汽車的綠色制造、再制造

汽車整個產(chǎn)品生命周期中，應(yīng)用綠色制造、再制造技術(shù)，既可以保證滿足汽車的功能、質(zhì)量、成本，對環(huán)境不污染或污染最小化，符合環(huán)境保護要求，同時也提高了資源的利用效率，能源消耗最低，這是一種現(xiàn)代制造模式[4]，如圖2。在制造工藝方面，可通過優(yōu)化毛坯制造技術(shù)、優(yōu)化下料技術(shù)、少無切屑加工技術(shù)、干式加工技術(shù)、新型特種加工技術(shù)等減少材料消耗[5]。

汽車綠色再制造，不僅可以將報廢汽車拆解后，把可利用的零部件回收或進行加工再制造，而且還可以使汽車生命周期各階段（生產(chǎn)、設(shè)計、制造、銷售、使用、維修、報廢、回收）的材料得到充分利用，如圖3。在維修更換下的汽車零配件，進行修復(fù)、再利用，不能修復(fù)的進行分類回收、重熔，成為各種原材料，徹底實現(xiàn)綠色

過程。

3 汽車產(chǎn)品的綠色回收

汽車綠色回收處理，包含兩個過程，即汽車零部件生產(chǎn)過程和和汽車生命周期終結(jié)。

汽車在生產(chǎn)制造、裝配下線、運輸、使用時，要注意對流失的物料和產(chǎn)生的廢料（如更換零配件、常規(guī)保養(yǎng)產(chǎn)生的廢機油等）進行回收，返回到流程中或經(jīng)回收處理后作為原料或其他生產(chǎn)材料再利用，建成從原材料使用到廢物回收利用的閉合循環(huán)，使與汽車有關(guān)的企業(yè)在生產(chǎn)過程中對環(huán)境破壞程度最小。

圖4 汽車生命周期終結(jié)時的綠色回收

汽車在生命周期終結(jié)后，經(jīng)過對廢料的再加工處理，使之能夠滿足其原來的使用要求或者用于其他用途，如圖4。若不回收處理，將造成資源浪費并導(dǎo)致環(huán)境污染。在德國，政府于1991年公布了有關(guān)報廢車處理的政府令。在荷蘭，1998年通過立法，售出車報廢后由汽車廠無償回收，再由汽車廠（含進口業(yè)者）建立廢車處理準備金，具體來源可用提高售價以及附加費方式解決。

汽車回收處理與生態(tài)環(huán)境是密切相關(guān)的，從汽車設(shè)計開始就要重視對環(huán)境的影響，在汽車生命周期各個階段都得充分考慮。汽車壽命終結(jié)后，可以有多種不同的處理方案。各對各方案進行分析與評估，確定出最低的處理成本但回收價值最高的方案。汽車綠色回收決策過程，如圖5所示。

圖5 汽車綠色回收決策過程

另外，我們還可以對汽車進行綠色包裝（簡化包裝、選擇無毒、可回收或易于降解的材料）；在汽車儲存及運輸過程，減小產(chǎn)品的體積、防止跑、冒、滴、漏等措施以實現(xiàn)綠色運輸；大力推進綠色售后維修店的建設(shè)及嚴格的環(huán)保管理，不斷提高汽車維修產(chǎn)生的廢棄物的的綜合利用率，等等。

4 結(jié)語

汽車實施綠色設(shè)計與制造，會明顯提高經(jīng)濟及社會效益，并將促成一些新型的產(chǎn)業(yè)：如綠色汽車產(chǎn)品拆卸回收再利用企業(yè)及專門技術(shù)產(chǎn)業(yè)[6]。但關(guān)鍵是對汽車從設(shè)計到報廢這一生命周期每一環(huán)節(jié)對環(huán)境影響做出科學(xué)合理的評價，并且要對汽車整個生命周期中所涉及的企業(yè)建立綠色汽車產(chǎn)品的評價體系。隨著中國汽車保有量的增加，能源危機、環(huán)境惡化，各國對能源、環(huán)境等問題越來越關(guān)注。汽車的綠色設(shè)計與制造是可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

參考文獻

[1]劉瑞素，郭蘭申，王陽.綠色設(shè)計和綠色制造是鑄造業(yè)的發(fā)展趨勢[J].江蘇機械制造與設(shè)備，2001（4）：8.

[2]石晶玉，何鎮(zhèn)明，石紅玉.綠色鑄造粘結(jié)劑—動物蛋白質(zhì)粘結(jié)劑[J].汽車工藝與材料，2000（4）：22.

[3]張穎沽.論電子產(chǎn)品的綠色設(shè)計[J].陜西工學(xué)院學(xué)報，1999（16）：40.

[4]劉光復(fù)，劉志峰.綠色設(shè)計與綠色制造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[5]劉志峰，劉光復(fù)，李綱.綠色設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.

[6]黃志斌，劉志峰.當(dāng)代生態(tài)哲學(xué)及綠色設(shè)計方法論[M].合肥：安徽人民出版社，2004.