綠色設(shè)計(jì)理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的融入

張廷棟

摘 要：所謂綠色設(shè)計(jì)理念，就是在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過(guò)程中將環(huán)境屬性作為重點(diǎn)考慮因素，降低產(chǎn)品生產(chǎn)、使用和回收過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品重復(fù)利用。將這種理念應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以改變機(jī)械制造業(yè)高能耗、高污染的現(xiàn)狀，促進(jìn)這一領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。本文對(duì)綠色設(shè)計(jì)理念進(jìn)行概述，分析了這種理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的融入方法。

關(guān)鍵詞：綠色設(shè)計(jì)理念；機(jī)械設(shè)計(jì)制造；融入

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造中會(huì)產(chǎn)生大量氧化物、懸浮物等，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染，在政府大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展理念的背景下，這種設(shè)計(jì)方式顯然已經(jīng)不能滿足實(shí)際需要。為了緩解資源與環(huán)境危機(jī)，人們提出了綠色設(shè)計(jì)理念，并將該理念應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，取得了不錯(cuò)的成果。但是受到種種因素的限制，應(yīng)用范圍還不夠廣，如何解決這一問(wèn)題，是機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)人員需要長(zhǎng)期思考的問(wèn)題。

1 綠色設(shè)計(jì)理念概述

1.1 綠色設(shè)計(jì)理念的含義

以往在發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)，人們將目光放在經(jīng)濟(jì)利益上，將生態(tài)環(huán)境作為代價(jià)，先污染、再治理，陷入一種惡性循環(huán)。綠色設(shè)計(jì)理念是在可持續(xù)發(fā)展背景下提出的，旨在改變工業(yè)生產(chǎn)中高能耗、高污染現(xiàn)狀，將資源利用率最大化，促進(jìn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。“3R原則”是綠色設(shè)計(jì)理念的核心，第一個(gè)R是Reduce，就是通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)減少產(chǎn)品制造和使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染；第二個(gè)R是Recycle，就是要實(shí)現(xiàn)資源以及產(chǎn)品的循環(huán)利用；第三個(gè)R是Reuse，就是要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的回收利用?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)中遵循“3R原則”，就是要減少產(chǎn)品制造和生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗以及環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的回收利用。這種理念提出以后，得到了各個(gè)領(lǐng)域的認(rèn)可，應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1]。

1.2 綠色設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的重要意義

首先是提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，一是經(jīng)過(guò)精密設(shè)計(jì)可以降低對(duì)原材料的消耗，二是產(chǎn)品可以回收、循環(huán)利用，降低材料消耗。發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟(jì)的目的就是獲取經(jīng)濟(jì)利益，提高人民生活水平，這種設(shè)計(jì)理念剛好可以滿足這些需要。其次是可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益，我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，工業(yè)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，取得了舉世矚目的成績(jī)，人民生活水平也明顯提升，但是生態(tài)環(huán)境的破壞程度也越來(lái)越嚴(yán)重，尤其是機(jī)械制造過(guò)程中，存在嚴(yán)重的能源損耗和環(huán)境污染問(wèn)題。21世紀(jì)低碳與環(huán)保已經(jīng)成為全球發(fā)展主題，各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展過(guò)程中必須要將環(huán)境效益作為首要考慮因素。將綠色設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以兼顧經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益，減少機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程揮發(fā)物、懸浮物以及氧化物等有害物質(zhì)的產(chǎn)生，同時(shí)還可以通過(guò)循環(huán)利用降低生產(chǎn)制造頻率，取得良好的生態(tài)效益[2]。

2 綠色設(shè)計(jì)理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的融入方法

2.1 綠色設(shè)計(jì)理念在機(jī)械材料選擇中的應(yīng)用

材料的選擇是機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的重要環(huán)節(jié)，將綠色設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于材料選擇中，需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：首先，所選擇的材料要能夠滿足機(jī)械設(shè)計(jì)基本性能要求，這是最重要的，也是最基本的要求；其次，材料要具有可用性，一是結(jié)構(gòu)上，二是形狀上，保證材料可以被應(yīng)用于實(shí)際制造中；第三，要考察材料基本性能，要將機(jī)械設(shè)備的使用環(huán)境作為根本依據(jù)，要求材料具備良好的耐腐蝕、耐高溫性能。除了這些因素之外，還要從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度考慮這些材料是否有可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成損害，如鉛、汞等有害物質(zhì)是否超標(biāo)。還要考慮這些材料的回收價(jià)值，機(jī)械產(chǎn)品廢棄以后，哪些材料或者說(shuō)零件可以再次利用，哪些零件經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的二次加工以后可以繼續(xù)使用，哪些需要報(bào)廢處理，這些都是選材環(huán)節(jié)需要思考的問(wèn)題。

2.2 機(jī)械產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)

機(jī)械產(chǎn)品的功能性以及生態(tài)性都是通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，將綠色設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，要考慮到產(chǎn)品的生命周期，包括具體使用的要求、維護(hù)要求、拆卸要求以及回收要求等。一方面要考慮到產(chǎn)品性能和質(zhì)量；另一方面要考慮產(chǎn)品制作和使用過(guò)程中的資源消耗情況和對(duì)環(huán)境污染的情況，要求設(shè)計(jì)者將這些因素綜合起來(lái)考慮，滿足綠色設(shè)計(jì)要求。產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案中要明確以下幾個(gè)問(wèn)題：一是對(duì)成本需求進(jìn)行分析，在不影響產(chǎn)品功能的前提下，盡量選擇回收利用率高的材料，充分考慮產(chǎn)品的后期利用問(wèn)題；二是設(shè)計(jì)方案中要明確機(jī)械產(chǎn)品拆裝問(wèn)題，為后續(xù)維護(hù)、零件更換做好準(zhǔn)備，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)問(wèn)題；三是設(shè)計(jì)方案的確定要將綠色機(jī)械設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)作為依據(jù)，根據(jù)這些資源明確不同設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)以及劣勢(shì)，做好設(shè)計(jì)方案優(yōu)化工作[3]。

2.3 綠色制造的實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)方案確定以后，需要對(duì)方案進(jìn)行反復(fù)實(shí)踐、檢驗(yàn)，確認(rèn)其可以滿足設(shè)計(jì)要求以后，方可進(jìn)入實(shí)際制造環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)中，要求技術(shù)人員嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，合理利用材料，避免出現(xiàn)原材料浪費(fèi)現(xiàn)象。要對(duì)制造進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)督、評(píng)價(jià)，一是監(jiān)督和評(píng)價(jià)材料使用情況是否與設(shè)計(jì)相符，二是對(duì)制造過(guò)程中產(chǎn)生的氧化物、懸浮物等進(jìn)行監(jiān)控，明確制造過(guò)程中是否按照計(jì)劃有效控制環(huán)境污染問(wèn)題。如果評(píng)價(jià)結(jié)果不理想，就要重新審視制造過(guò)程，看哪一個(gè)環(huán)節(jié)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并及時(shí)改進(jìn)。產(chǎn)品投入使用以后，也要對(duì)性能、環(huán)境效益以及維護(hù)情況進(jìn)行跟蹤評(píng)價(jià)，在保證使用安全的前提下延長(zhǎng)其使用壽命。產(chǎn)品超過(guò)使用年限對(duì)其進(jìn)行拆解，對(duì)沒(méi)有發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞的零件進(jìn)行二次利用[4]。

3 總結(jié)

當(dāng)前資源與環(huán)境危機(jī)是全世界各個(gè)國(guó)家共同面臨的問(wèn)題，低碳與環(huán)保已經(jīng)成為工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的主題。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，研究人員提出了綠色設(shè)計(jì)理念，將這種理念應(yīng)用于選擇、設(shè)計(jì)以及制造的全過(guò)程，取得了理想效果。

參考文獻(xiàn)

[1]劉瑞素，郭蘭申.綠色設(shè)計(jì)和綠色制造是機(jī)械行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)[J].江蘇機(jī)械制造與自動(dòng)化，2001，12（14）：8-9，13.

[2]田坤文.解析新時(shí)期背景下機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的綠色設(shè)計(jì)法[J].電子制作，2015，15（10）：191.

[3]郭云龍.機(jī)械制造與自動(dòng)化中的節(jié)能設(shè)計(jì)理念分析[J].科技與創(chuàng)新，2015，11（13）：26，30.

[4]王秋里.基于可持續(xù)發(fā)展理念的煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，10（12）：2.

（作者單位：重慶化工設(shè)計(jì)研究院）