綠色理念在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用

黃 旭

（江蘇省設(shè)備成套有限公司，江蘇南京210009）

0 引言

所謂的綠色發(fā)展，實際上就是新時代下企業(yè)的發(fā)展策略。在市場經(jīng)濟的利益誘惑下，為了追求經(jīng)濟效益，不少企業(yè)都選擇性地忽視了社會效益，進而以能源的消耗來換取經(jīng)濟效益，使得環(huán)境污染變得越來越嚴(yán)重，能源資源也變得越來越緊張。因此，從某種意義上說，綠色發(fā)展模式是適應(yīng)社會轉(zhuǎn)型期的發(fā)展戰(zhàn)略，是時代發(fā)展的必然需求。

傳統(tǒng)的機械設(shè)計環(huán)節(jié)容易受到技術(shù)和設(shè)計理念的影響，導(dǎo)致所涉及的機械制造嚴(yán)重缺乏環(huán)保意識，這種情況下，不僅容易造成資源的浪費，還會嚴(yán)重影響到企業(yè)的循環(huán)可持續(xù)發(fā)展；而再生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量工業(yè)廢品對于環(huán)境而言，也是一個非常大的壓力。

隨著生活節(jié)奏越來越快，人們對于生活的追求不再僅僅滿足于物質(zhì)上的享受，更是將發(fā)展的眼光聚焦到了社會的發(fā)展中。而機械制造作為我國社會經(jīng)濟發(fā)展的支柱型行業(yè)，其發(fā)展不僅與社會經(jīng)濟的發(fā)展息息相關(guān)，更是與社會的轉(zhuǎn)型息息相關(guān)。機械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須引入先進、科學(xué)的綠色理念，才能有效提高其經(jīng)濟效益和社會效益，使其能與時代發(fā)展的步伐相適應(yīng)。

1 綠色設(shè)計理念的基本闡述

1.1 基本含義

機械制造的出現(xiàn)，對于社會的發(fā)展而言有著非常大的影響，不僅在一定程度上解放了生產(chǎn)力，還提高了生產(chǎn)效率，跟上了時代發(fā)展的步伐。機械設(shè)計作為機械生產(chǎn)的第一步，設(shè)計的水平將直接決定機械的性能，其主要是結(jié)合產(chǎn)品的使用要求來對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、零件材料等各方面的內(nèi)容進行分析和精密的計算，進而設(shè)計出符合生產(chǎn)實際使用需求的機械產(chǎn)品。所謂的綠色設(shè)計（Green Design），實際上也可稱之為生態(tài)設(shè)計（Ecological Design）、環(huán)境設(shè)計（Design for Environment）、環(huán)境意識設(shè)計（Environment Conscious Design）。

在整個產(chǎn)品的生產(chǎn)周期中，為有效提高生產(chǎn)效率，機械產(chǎn)品的設(shè)計不僅需要考查產(chǎn)品的環(huán)境屬性（例如可拆卸性、可回收性等），以達(dá)到節(jié)約資源的目的，并將其作為設(shè)計目標(biāo)，還需要在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時保證產(chǎn)品應(yīng)有的功能、使用壽命、質(zhì)量等要求。因此，綠色設(shè)計原則又可稱之為“3R”原則，即節(jié)約、減耗、循環(huán)再利用（Reduce、Reuse、Recycle）。而在設(shè)計過程中，如果能夠?qū)⒕G色設(shè)計理念貫穿于整個產(chǎn)品生命周期的全過程，就能有效提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和使用效率。在考慮產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、成本等問題后，還需要將產(chǎn)品對資源及環(huán)境的影響充分考慮進去，以盡可能地優(yōu)化產(chǎn)品性能，提高其可循環(huán)使用率，在提高經(jīng)濟效益的同時，最大限度地降低產(chǎn)品制造過程中的資源消耗量以及對環(huán)境的危害程度。

綠色設(shè)計理念的存在，重點不在于產(chǎn)品的即時效果，而在于產(chǎn)品在未來的可持續(xù)發(fā)展。因此對于機械設(shè)計而言，將綠色設(shè)計理念融入其中也是一個提倡無廢物、可回收、高效率的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的實施過程?？梢姡G色設(shè)計的核心內(nèi)容實際上就是一個降低損耗，減少生產(chǎn)過程中對周邊環(huán)境產(chǎn)生的污染，提高產(chǎn)品的回收與循環(huán)利用率的過程。

1.2 特點分析

1.2.1 環(huán)保性

根據(jù)機械制造的特點可知，機械制造過程存在著非常大的環(huán)境污染問題，其中包括了噪聲污染、空氣污染等等。隨著人們生活水平的不斷提高，生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴大，機械制造業(yè)對環(huán)境的污染也越來越大。為此，社會各界開始提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，綠色經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展已成為我國現(xiàn)代社會發(fā)展的主要方向。而根據(jù)綠色理念的內(nèi)涵可知，節(jié)約資源、減少廢棄物品排放是其中一個重點，為此，在機械設(shè)計制造中融入綠色理念的重點首先在于堅持環(huán)保性的原則，只有充分考慮到環(huán)境的協(xié)調(diào)性，將生態(tài)環(huán)保等問題與生產(chǎn)問題相結(jié)合，才能有針對性地采用有效的節(jié)能技術(shù)，減少能耗，降低對環(huán)境的污染程度。

1.2.2 經(jīng)濟性

對于機械制造而言，其出現(xiàn)的本質(zhì)實際上就是解放生產(chǎn)力的過程，而這也是提高經(jīng)濟效益的重要手段。將綠色理念融入到機械設(shè)計中可發(fā)現(xiàn)，綠色循環(huán)可持續(xù)發(fā)展理念的另一重點就是提高對資源的利用率。根據(jù)投入與產(chǎn)出的比例可得，有效提高資源利用率，必然更加有利于成本控制，進而能提高機械制造的經(jīng)濟效益?？梢?，對于綠色理念的應(yīng)用，經(jīng)濟性是其不可忽視的重要特點。

2 機械設(shè)計制造領(lǐng)域引入綠色理念的價值及優(yōu)勢

2.1 綠色理念在機械設(shè)計領(lǐng)域的價值

綠色理念既是企業(yè)順應(yīng)時代發(fā)展的必然要求，也是時代發(fā)展的必然產(chǎn)物。而作為解放人類勞動力的機械設(shè)計制造業(yè)而言，其本身的目的就在于提高生產(chǎn)效率，加快生產(chǎn)發(fā)展。在提高生產(chǎn)速度的過程中引入綠色理念，是一種能夠在保障發(fā)展速度的同時保證質(zhì)量、減少資源浪費的重要措施。

通過分析制造業(yè)的生產(chǎn)過程可知，制造業(yè)是一個耗能比較大的產(chǎn)業(yè)，其所消耗的大多為不可再生資源，而自然資源并不是取之不盡、用之不竭的，為有效保證國民經(jīng)濟的健康可持續(xù)發(fā)展，就必須站在長遠(yuǎn)發(fā)展的角度考慮機械設(shè)計制造的發(fā)展，將綠色理念融入其中。

綠色理念提倡：對于產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物、產(chǎn)品報廢之后的垃圾物質(zhì)都盡可能地進行再次回收利用，從而徹底避免資源浪費。

由上述分析可知，在當(dāng)今社會發(fā)展過程中提出的綠色發(fā)展理念，實際上就是一個綠色環(huán)保生產(chǎn)的要求，是在能源資源越來越枯竭、環(huán)境污染越來越嚴(yán)重的背景下社會發(fā)展的必然要求。

2.2 綠色理念的設(shè)計優(yōu)勢

傳統(tǒng)的機械制造注重產(chǎn)品的生產(chǎn)產(chǎn)量，而在新時代發(fā)展背景下的綠色發(fā)展理念則主要將機械設(shè)計的重點放在了資源的節(jié)約和環(huán)境的保護上，目的在于實現(xiàn)機械設(shè)計的可持續(xù)發(fā)展。

近年來，為有效提高綠色機械設(shè)計的效率，我國學(xué)者對此展開了比較多的深入研究，他們將綠色機械設(shè)計理念總結(jié)為自然環(huán)境設(shè)計、生態(tài)設(shè)計以及環(huán)境意識設(shè)計等，而研究目標(biāo)基本上都集中在對機械制造所需要的自然資源進行高效的循環(huán)再利用方面，以減少對環(huán)境的影響，提高經(jīng)濟效益。

在綠色發(fā)展理念的影響下，機械設(shè)計理念的關(guān)鍵在于提高資源利用率和回收利用率方面，通過節(jié)約資源來達(dá)到提高經(jīng)濟效益的目的。但傳統(tǒng)的機械設(shè)計出發(fā)點基本都是產(chǎn)品的功能及壽命，先進行市場分析，然后再進行圖紙的設(shè)計以及方案的制定。在這一過程中，必定會經(jīng)歷反復(fù)的修改，最終才能投入生產(chǎn)，這無形之中就延長了設(shè)計與制造的周期，進而加大了生產(chǎn)的成本。而另一方面，由于傳統(tǒng)機械設(shè)計中忽視了對產(chǎn)品循環(huán)使用的設(shè)計，忽視了部件的可拆卸性，進而導(dǎo)致產(chǎn)品部件拆卸存在困難，因此對于傳統(tǒng)的機械是難以回收甚至不能回收的，這無形之中就加大了資源和能源的浪費?？梢姡G色機械設(shè)計的理念在資源節(jié)約和環(huán)境保護方面還是具有一定的優(yōu)勢的。

3 綠色理念在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用

3.1 綠色材料的選擇

就傳統(tǒng)機械設(shè)計制造來看，企業(yè)關(guān)注的重點在于如何獲得更好的經(jīng)濟效益，以至于企業(yè)在選擇材料方面眼光比較短淺，大多是一些迎合市場需要的材料，沒有考慮到材料是否會對環(huán)境產(chǎn)生危害，而那些含有有害物質(zhì)的材料一般價格都比較實在，符合機械設(shè)計制造企業(yè)的需要，一旦這些帶有有害物質(zhì)的材料被應(yīng)用到機械設(shè)計制造中，不僅會對人的健康造成威脅，同時還會對環(huán)境造成危害。

為此，在機械設(shè)計制造中，為了更好地實現(xiàn)機械設(shè)計的綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展，在材料選擇上，必須選擇那些綠色、環(huán)保、對人以及環(huán)境無危害的材料，只有在確保材料無質(zhì)量問題的基礎(chǔ)上，才可以生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品，獲得市場的認(rèn)可。

總之，在材料的選擇上，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定，對材料的性能進行檢測，確保材料不含有有害物質(zhì)；其次，要確保材料質(zhì)量過關(guān)，要善于利用機械設(shè)計制造過程中使用的材料，對于一些可回收利用的材料要善于循環(huán)再利用，從而節(jié)約材料，實現(xiàn)真正意義上的綠色發(fā)展。

3.2 產(chǎn)品的綠色設(shè)計

就當(dāng)前的機械產(chǎn)品設(shè)計來說，綠色設(shè)計理念根本沒有引起足夠的重視，設(shè)計人員在進行產(chǎn)品設(shè)計的時候依然是按照傳統(tǒng)的設(shè)計方法和理念進行的，進而造成了產(chǎn)品的綠色性能較差。為此，在機械產(chǎn)品設(shè)計中，設(shè)計人員必須秉承綠色設(shè)計理念，將其有效、完整地應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計中。

首先，在產(chǎn)品設(shè)計中，不僅要考慮到產(chǎn)品的環(huán)境因素，同時還要考慮到產(chǎn)品的質(zhì)量和功能，不斷提高產(chǎn)品的利用效率，減少資源和能源的消耗。

其次，對于機械產(chǎn)品，其拆卸是一道重要的工序，采用傳統(tǒng)設(shè)計方法的機械產(chǎn)品在拆卸過程中勢必會對其各個部件造成一些損傷，為此，在產(chǎn)品設(shè)計中，針對產(chǎn)品的拆卸環(huán)節(jié)，必須考慮到整個拆卸過程中產(chǎn)品各個部件的完整性，確保部件的循環(huán)再利用，進而減少資源的浪費。

另外，在綠色理念中，回收再利用有著重大的戰(zhàn)略意義，可以節(jié)約能源消耗，減少不必要的浪費。然而，就當(dāng)前的機械產(chǎn)品來看，許多產(chǎn)品雖然可以回收再利用，卻往往被人們所忽略，鑒于此，在產(chǎn)品設(shè)計中，設(shè)計人員還必須重視產(chǎn)品的回收再利用，進而提高產(chǎn)品的可回收利用性。

3.3 實現(xiàn)綠色制造

在機械設(shè)計制造領(lǐng)域，制造是一個重要的環(huán)節(jié)，它關(guān)系到了產(chǎn)品的受歡迎度，而在這一環(huán)節(jié)中，企業(yè)為了提高產(chǎn)品的關(guān)注度，往往會增加一些外在的東西來增加產(chǎn)品的外在價值。但機械產(chǎn)品的關(guān)鍵還是在于它的內(nèi)在價值，這些外在的東西不僅不會增加產(chǎn)品的使用價值，還會增加制造成本。

另外，在機械產(chǎn)品制造過程中，不僅會對環(huán)境產(chǎn)生污染，同時由于各方面因素的影響，各種資源的消耗不斷增加，機械制造效益卻得不到保障。

為此，在機械產(chǎn)品制造中，要堅持“綠色經(jīng)濟、節(jié)約經(jīng)濟、環(huán)保經(jīng)濟”的理念，提高綠色制造工藝水平，全面落實綠色制造，同時還要加強機械制造工藝過程中的管理，規(guī)范機械制造工藝行為，確保原材料在具備良好環(huán)境適用性的基礎(chǔ)上還要能充分滿足生產(chǎn)工藝的要求，從而降低能源的消耗，提高能源的利用效率，減少對環(huán)境的污染。

3.4 注重產(chǎn)品的可回收性設(shè)計

在進行機械設(shè)計制造時，產(chǎn)品的回收是不得不考慮的問題。產(chǎn)品經(jīng)過更新?lián)Q代后勢必會面臨回收的問題，此時應(yīng)當(dāng)從產(chǎn)品的各個零部件開始著手，考慮其材料在回收中可能收回的成本大小，并且要考慮具體的工藝和方法等與回收相關(guān)的問題。要在機械設(shè)計制造中盡可能發(fā)揮產(chǎn)品不同零部件及材料的有效價值，降低其在回收過程中可能對環(huán)境造成的污染。

3.5 以綠色理念為基礎(chǔ)的配套措施

首先，政府部門必須制定切實可行的綠色機械設(shè)計扶持政策，推廣綠色設(shè)計理念。

其次，必須加強綠色設(shè)計技術(shù)研究與開發(fā)的投入力度，采取校企合作的模式，促進綠色設(shè)計技術(shù)研究成果轉(zhuǎn)化效率的有效提升，發(fā)揮出綠色理念在機械設(shè)計制造中的積極作用。而機械制造企業(yè)必須充分認(rèn)識到綠色理念的重要性，才能將綠色理念的作用最大限度地發(fā)揮出來。

最后，相關(guān)部門必須根據(jù)綠色設(shè)計技術(shù)的特點，制定完善推廣和應(yīng)用策略，才能發(fā)揮綠色設(shè)計理念在社會經(jīng)濟發(fā)展過程中的積極作用，確保機械設(shè)計制造行業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展。

3.6 綠色理念的機械設(shè)計應(yīng)用

從目前來看，綠色設(shè)計理念在機械設(shè)計制造領(lǐng)域的應(yīng)用包括多種形式，但大部分綠色設(shè)計方案主要集中于可拆卸性設(shè)計、模塊化設(shè)計以及生命周期設(shè)計三個不同的方面。

（1）可拆卸性設(shè)計是指在遵循一定規(guī)律的前提下進行拆卸，目的是在保證產(chǎn)品功能不受影響的前提下實現(xiàn)產(chǎn)品的維護和再利用。

（2）模塊化設(shè)計是指將不同的產(chǎn)品模塊重新組合，構(gòu)成新的系統(tǒng)，通過充分考慮產(chǎn)品的功能與模塊設(shè)計，使其實現(xiàn)零部件的回收與再利用，以更好地促進產(chǎn)品的升級轉(zhuǎn)型。

（3）生命周期設(shè)計所涉及的因素是產(chǎn)品性能、成本以及環(huán)境保護等，主要包括產(chǎn)品回收/再利用成本、污染物處理以及產(chǎn)品代替等問題。生命周期設(shè)計首先需要建立綠色機械設(shè)計資料數(shù)據(jù)庫，并儲存好設(shè)計制造過程中的全部數(shù)據(jù)，一來方便日后使用這些設(shè)計數(shù)據(jù)，二來可以從理論的角度為綠色設(shè)計提供支持。

社會各界也有必要認(rèn)識、了解綠色設(shè)計理念，并支持綠色設(shè)計理念在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用。綠色設(shè)計理念與機械設(shè)計制造的結(jié)合不但需要一定的方法和技術(shù)，而且也需要人們在政策、措施、人才等方面給予大力支持。

（1）政府要從政策措施上支持綠色設(shè)計理念在機械設(shè)計制造領(lǐng)域的應(yīng)用，引導(dǎo)公民樹立綠色環(huán)保意識，并對綠色機械設(shè)計制造過程進行監(jiān)督。

（2）要更新設(shè)計理念，創(chuàng)新技術(shù)，使綠色機械設(shè)計方案更優(yōu)、更科學(xué)。

（3）重視培養(yǎng)更多的綠色設(shè)計人才，提高設(shè)計人員綜合素質(zhì)，使其樹立綠色設(shè)計理念，促進綠色理念在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用。

4 基于綠色制造理念的機械制造工藝發(fā)展的措施

4.1 制造過程中秉持綠色可持續(xù)發(fā)展的理念

從外資企業(yè)的投資來看，大多數(shù)外資企業(yè)在我國都是從事制造行業(yè)，這也是將污染從國外轉(zhuǎn)移到我國的一種普遍做法，但是某些地方為了帶動區(qū)域型經(jīng)濟增長及解決就業(yè)問題，對這些外資企業(yè)生產(chǎn)過程中造成的污染重視程度并不高，這也是導(dǎo)致當(dāng)下環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的一個重要原因。因此，我國無論是針對外資制造業(yè)還是國產(chǎn)制造業(yè)，都不能僅憑經(jīng)濟指標(biāo)對其進行審核，而是要結(jié)合該企業(yè)的真實情況，要求其將綠色可持續(xù)發(fā)展的理念融入生產(chǎn)發(fā)展，并嚴(yán)格落實到生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益、社會效益以及生態(tài)效益的統(tǒng)一。

4.2 加大綠色制造行業(yè)人才的培養(yǎng)

一方面，在高?；蚵殬I(yè)院校，大多都是按照傳統(tǒng)制造行業(yè)的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)來培養(yǎng)學(xué)生的，學(xué)生對于綠色制造理念、綠色制造的工藝類型、如何能夠更好地進行綠色制造這幾個方面的內(nèi)容都不熟悉，當(dāng)他們走上工作崗位的時候，仍然只能投身到傳統(tǒng)制造行業(yè)中。因此，高校和職業(yè)院校要創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)理念，有針對性地加強綠色制造人才的培養(yǎng)力度，使學(xué)生能夠形成正確的綠色制造觀念，強化學(xué)生的綠色制造能力。

另一方面，機械制造企業(yè)要加強對綠色制造的重視，摒棄傳統(tǒng)的發(fā)展理念，鼓勵和支持企業(yè)的普通員工以及科研人員加大對綠色制造過程中原材料或者工藝的創(chuàng)新，組織和開展機械制造綠色化最新技術(shù)相關(guān)方面的培訓(xùn)，這樣不僅能夠增強企業(yè)自身的核心競爭力，對于規(guī)范我國機械制造業(yè)綠色化發(fā)展、建設(shè)良好的生態(tài)環(huán)境也具有重要意義。

5 結(jié)語

機械制造行業(yè)作為我國經(jīng)濟社會發(fā)展的一個重要支柱，對于我國經(jīng)濟發(fā)展的重要性不言而喻。當(dāng)下，機械制造行業(yè)只有秉持綠色可持續(xù)發(fā)展的理念，加強綠色原材料在制造生產(chǎn)中的應(yīng)用，壯大綠色制造相關(guān)的人才隊伍和儲備，才能不斷提高企業(yè)的核心競爭力，有效提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，減少對生態(tài)環(huán)境的污染，這也是我國機械制造行業(yè)的發(fā)展方向。