淺談綠色設計在工業(yè)設計中的應用

凌付平

摘要：進入21世紀，人類面臨著環(huán)境惡化、資源匱乏、人口增長過快的重大挑戰(zhàn)，其中資源和環(huán)境問題正嚴重的威脅著人類社會生存與發(fā)展，為了尋求從根本上解決制造業(yè)環(huán)境污染和對有限資源合理利用的有效方法，在工業(yè)設計中提出了“綠色設計”的概念，將可持續(xù)發(fā)展的目標融入到設計領域。

關鍵詞：產(chǎn)品設計 綠色設計 綠色制造 可持續(xù)發(fā)展

1 綠色設計的發(fā)展及重要性

綠色設計的雛形出現(xiàn)于日本1991年推出的“綠色行業(yè)計劃”中。隨著環(huán)境日益惡化和資源日趨枯竭，制約著經(jīng)濟的發(fā)展，如何將資源合理利用并減少制造業(yè)對環(huán)境的污染，使人類和環(huán)境協(xié)調(diào)地發(fā)展，許多國家都提出了可持續(xù)發(fā)展的模式。在工業(yè)設計中越來越多地采用綠色設計的方案，對降低環(huán)境污染和提升資源利用率也在人們實際的應用中逐步顯現(xiàn)，綠色設計漸漸成為了關注的焦點。

2 綠色設計的基本原則

綠色設計指的是在產(chǎn)品的設計、制造、銷售、使用、維修、再回收的生命周期內(nèi)，滿足產(chǎn)品應有的性能、經(jīng)濟性和可靠性等的同時，兼顧考慮產(chǎn)品對資源的合理利用、環(huán)境影響，遵循資源合理分配、再生利用、先進技術(shù)三個基本原則。

3 如何實現(xiàn)綠色設計

綠色設計是以保護環(huán)境、節(jié)約資源為核心，將工業(yè)設計中眾多局部設計方法融合到產(chǎn)品的整個生命周期中，以達到整體最優(yōu)。如何實現(xiàn)綠色設計，以期達到綠色產(chǎn)品的預期目標，其設計的主要內(nèi)容應包括：綠色資源設計；綠色可回收設計；綠色制造過程設計；綠色產(chǎn)品成本分析；以及其他與產(chǎn)品生命周期中與環(huán)境、經(jīng)濟、技術(shù)等有關的數(shù)據(jù)和知識。

3.1 綠色資源設計 綠色資源設計是指在工業(yè)設計選用原材料時首先考慮在滿足性能的同時，優(yōu)先選用環(huán)保性材料，避免選用對環(huán)境或人體產(chǎn)生不良特性的材料；優(yōu)先使用資源豐富再生性強的材料；在設計中盡量采用新技術(shù)和新工藝，在制造中降低材料損耗，提升產(chǎn)品的高效節(jié)能性。典型的綠色資源設計例如變頻無氟冰箱，傳統(tǒng)的冰箱使用氟利昂作為制冷劑，對臭氧層造成破壞，所以主流的冰箱制造商設計出變頻無氟冰箱，避免破壞環(huán)境的同時采用變頻技術(shù)，減少無謂的能量消耗，節(jié)能效率提高40%左右。

3.2 綠色可回收設計 綠色可回收設計是通過可拆卸的模塊化設計，將產(chǎn)品分成幾個模塊，方便裝配、維修、拆卸、回收。傳統(tǒng)的工業(yè)設計單一注重產(chǎn)品的性能， 很少考慮產(chǎn)品的回收利用性， 導致有些產(chǎn)品在后期難以拆解維修容易造成整機報廢、回收利用率低，造成資源浪費。綠色可回收設計在產(chǎn)品設計階段考慮產(chǎn)品零件的通用性、制造階段的可裝配性、使用周期內(nèi)的可維修性、回收階段的可拆卸性再生性和處理成本等問題， 在產(chǎn)品生命周期后期通過模塊化的拆卸，將可再利用的零件轉(zhuǎn)入其他產(chǎn)品使用，從而最大程度的提升資源利用率。目前汽車廠商盡可能的采用通用模塊化設計，平臺共用性較強，最大限度地使用新型材料，再生利用率達到40%左右，日本汽車制造商正聯(lián)合材料和零件供應商以及拆解商共同開發(fā)新技術(shù)，力爭在2025年使汽車再生利用率達到65%以上。

3.3 綠色制造過程設計 傳統(tǒng)的設計人員需要進行大量計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案，后期的制樣分析測試、現(xiàn)場調(diào)試安裝。綠色制造過程設計是在產(chǎn)品研發(fā)設計階段，針對產(chǎn)品性能需求，將綠色設計融入到資料的采集、整理、歸檔，形成設計指南，采用輔助設計工具如CAD、CAE、CAPP等，形成綠色設計環(huán)境，計算機完成設計信息的檢索和分析計算產(chǎn)生評測結(jié)果，再對圖形數(shù)據(jù)進行編輯修改，完成產(chǎn)品的開發(fā)設計；制造過程中采用CAM輔助制造系統(tǒng)、FMS柔性制造系統(tǒng)，實現(xiàn)加工、物料流和信息流的自動化、采用先進制造工藝，減少資源浪費和環(huán)境污染。美國PTC公司旗下的輔助設計軟件PRO-E，是目前主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，采用模塊化方式完成設計至生產(chǎn)全過程的集成，采用并行工程設計，包含資源庫、模型庫、標準件庫、草圖繪制、三維零件建模、模擬裝配、仿真分析、仿真加工、加工源程序輸出等，實現(xiàn)設計、制造、加工全自動化。

3.4 綠色產(chǎn)品成本分析 隨著各國政府對環(huán)境問題的重視，綠色產(chǎn)品的設計制造需要以政府為主導，進行綠色稅費理論研究、制定征收優(yōu)惠政策、鼓勵綠色產(chǎn)品的發(fā)展，引導企業(yè)重視環(huán)境保護和資源利用率。制定綠色產(chǎn)品購買補貼政策，引導消費者的購買行為。鼓勵發(fā)展回收再生機構(gòu)， 通過合理的回收處理，促進資源再生利用?；厥諜C構(gòu)的有序健康發(fā)展會推動制造企業(yè)選用可拆卸設計，降低產(chǎn)品的維修成本，提升資源的再生利用。

4 結(jié)束語

降低環(huán)境污染和提升資源利用率是綠色設計的兩大驅(qū)動力，通過將綠色設計的理念融入到工業(yè)設計中，體現(xiàn)對環(huán)境的保護和對資源合理利用的重視。利用綠色輔助設計平臺、選用環(huán)保型資源、采用可拆卸式模塊化設計、改用綠色制造工藝、提高產(chǎn)品和回收再生的經(jīng)濟性，提升資源的利用效率降低環(huán)境的污染風險。所以綠色設計理念已漸漸成為產(chǎn)品設計發(fā)展的主流方向之一，在工業(yè)產(chǎn)品的全生命周期內(nèi)做到人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展，為人類創(chuàng)造良好的生存環(huán)境。

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