淺析綠色設(shè)計在機(jī)械設(shè)計制造中的應(yīng)用

王清源 徐環(huán)宇 李洋洋

摘 要：綠色設(shè)計理念是近幾年新興的一種新的設(shè)計理念，并在機(jī)械設(shè)計制造中得到了廣泛的應(yīng)用。一方面，綠色設(shè)計理念可以緩解環(huán)境污染問題，改善環(huán)境質(zhì)量；另一方面還能夠?qū)崿F(xiàn)提高產(chǎn)品的質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)競爭力。本文將深入闡釋如何實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計的措施，以便更好地為社會以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展服務(wù)。

關(guān)鍵詞：綠色設(shè)計；機(jī)械設(shè)計制造；

Application of Green Design Theory in the Mechanical Design and Manufature

WANG Qingyuan CUI Fuming CHEN Wei

（ Zhengzhou University， Zhengzhou 450000）

Abstract： Green design is the new design concept in recent years， and it has been wildly used in the Mechanical Design and Manufature. On the one side， green design can help us to alleviate environmental pollution； On the other side， it can also improve the quality of the product and enhance the competitiveness of the corporation. In this paper， the auther will explain how to implement green design measures， so as to serve social and economic development.

Keywords： green design； mechanical design and manufacture；

引言

在機(jī)械設(shè)計制造初期，人們片面地追求經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率，忽略了對環(huán)境的保護(hù)， 至于導(dǎo)致了大量的資源浪費(fèi)，以犧牲環(huán)境為代價來獲取眼前的利益。環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻使得人們認(rèn)識到了環(huán)境保護(hù)的重要性，綠色設(shè)計理念也受到了重視。綠色設(shè)計理念是以節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境為宗旨的設(shè)計理念和方法，它強(qiáng)調(diào)保護(hù)自然生態(tài)，充分利用資源，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。綠色設(shè)計要求設(shè)計者必須將眼光放得更長遠(yuǎn)將當(dāng)前利益和長遠(yuǎn)利益相結(jié)合傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計追求的都是眼前的利益。

綠色設(shè)計的概念

綠色設(shè)計是指機(jī)械產(chǎn)品在產(chǎn)品設(shè)計、選材、生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、使用到報廢處理的整個生命周期的全部過程中，充分的考慮產(chǎn)品對環(huán)境和資源的影響，既考慮功能、質(zhì)量、開發(fā)周期和成本，同時也將可拆卸性、可回收性、可制造性等作為機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計目標(biāo)，積極選擇與環(huán)境友好的材料、機(jī)械結(jié)構(gòu)和制造工藝，在使用過程中能耗最低，不產(chǎn)生或少產(chǎn)生毒副作用，使機(jī)械產(chǎn)品及其制造、使用和報廢后，對環(huán)境和資源的消耗影響減到最低。

其基本的設(shè)計原則有：

（1） 生態(tài)效益最好原則綠色設(shè)計強(qiáng)調(diào)不論是在產(chǎn)品制造過程中，還是在產(chǎn)品使用過程中，都要求產(chǎn)品對周圍環(huán)境“零污染”。這就要求在設(shè)計過程中盡量選擇低污染的材料及零部件，避免選用有毒、有害和有輻射性的材料；設(shè)計能源消耗少的產(chǎn)品，減少對材料和資源的需求，保護(hù)地球的礦物資源。

（2） 經(jīng)濟(jì)效益最好原則設(shè)計的機(jī)械零件既要功能滿足客戶要求，又要成本低廉。設(shè)計上保證合理的原理方案，選用正確的材料；制造上考慮零件的加工工藝性和裝配工藝性。

（3） 安全可靠原則安全可靠是機(jī)械產(chǎn)品品質(zhì)的保證，必須確定零件在強(qiáng)度、剛度、耐磨性、穩(wěn)定性及熱平衡性上滿足設(shè)計要求。

綠色設(shè)計的意義

在機(jī)械制造生產(chǎn)過程中，機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中會對環(huán)境產(chǎn)生一些危害，如有害氣體的排放等，而應(yīng)用綠色設(shè)計理念，在“健康、可持續(xù)” 原則下進(jìn)行機(jī)械設(shè)計制造，可以有效地降低有害物質(zhì)的排放，減少對環(huán)境的破壞，進(jìn)而促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

機(jī)械產(chǎn)品的綠色創(chuàng)新設(shè)計不僅可以提高自身的學(xué)術(shù)水平，更主要是可以獲取較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。主要的意義有：

（1）綠色設(shè)計的理念及產(chǎn)品，使得人們在生活當(dāng)中不但要追求物質(zhì)文明，而且要追求生態(tài)文明，是走可持續(xù)發(fā)展道路的重要方面。機(jī)械產(chǎn)品的綠色設(shè)計可將生態(tài)環(huán)境經(jīng)濟(jì)社會聯(lián)結(jié)為一個協(xié)調(diào)發(fā)展的有機(jī)整體，使環(huán)境和資源既能滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，而且還能滿足人類長遠(yuǎn)生存的需要。

（2）綠色設(shè)計對產(chǎn)品的生命周期全過程進(jìn)行主動控制，將廢物減量化、資源化和無害化，大大提高了產(chǎn)品的綠色程度，提高企業(yè)的市場競爭能力。

（3）使企業(yè)追求的效益目標(biāo)從原來的單一經(jīng)濟(jì)效益轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的協(xié)調(diào)優(yōu)化，從而兼顧了環(huán)境效益和可持續(xù)發(fā)展效益。

綠色設(shè)計的發(fā)展與應(yīng)用

（1）綠色材料

綠色材料主要是指在綠色制造的過程中，盡可能的選擇一些污染比較小或者無污染的材料進(jìn)行使用，而且這些材料應(yīng)該要有回收利用的價值，這樣才能達(dá)到綠色制造的基本要求。所以，我國應(yīng)該對這種能夠多次使用或者回收使用的污染小的材料進(jìn)行合理的研發(fā)，使得這些材料能夠滿足我國制造業(yè)的需求。同時，要對綠色材料開發(fā)的成本進(jìn)行控制，不能夠盲目的對綠色進(jìn)行研發(fā)而忽略了原始的成本。

（2）綠色設(shè)計

綠色設(shè)計應(yīng)該充分的對制造產(chǎn)品進(jìn)行綜合考慮，比如，產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)品的壽命、產(chǎn)品和環(huán)境的關(guān)系等方面。綠色設(shè)計使用的方法一般要包含以下幾種產(chǎn)品設(shè)計特性：綠色性、集成性以及并行性等，在綠色技術(shù)全部設(shè)計的過程都應(yīng)該對產(chǎn)品周期關(guān)聯(lián)方面的原因進(jìn)行充分考慮，在對產(chǎn)品的設(shè)計中要對產(chǎn)品各方面的功能進(jìn)行合理改進(jìn)，從而達(dá)到產(chǎn)品最優(yōu)化的效果。

（3）綠色制造

綠色制造是指在對產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，有效的減少環(huán)境污染和節(jié)約資源。對綠色制造的合理使用要對節(jié)能環(huán)保的技術(shù)方面進(jìn)行考慮，進(jìn)一步對怎么樣降低產(chǎn)品的污染進(jìn)行研究，還需要對怎么樣降低材料的使用、怎么樣減少廢棄材料的產(chǎn)生、怎樣減少對環(huán)境的影響等等進(jìn)行充分的考慮。綠色制造的最終目標(biāo)是要將產(chǎn)品的整個流水線以及其生命周期內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)面影響最小，但是資源的利用率要達(dá)到最高。簡單的說，綠色的機(jī)械制造就是要保證高質(zhì)量、低成本、高度的可靠性以及完善的功能等各個方面都要達(dá)到一定程度的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）綠色循環(huán)

綠色循環(huán)主要是指把一個在生產(chǎn)中廢棄的材料，通過合理有效的加工，讓其能夠在下一個產(chǎn)品生產(chǎn)中進(jìn)行合理有效的運(yùn)用，這種技術(shù)和資源循環(huán)利用的形式類似。所以在對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計的時候，就應(yīng)該對產(chǎn)品的原材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的分析，對再次使用技術(shù)進(jìn)行合理有效的使用，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能升級的目標(biāo)。

結(jié)語

隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品已成為多學(xué)科交叉的科技密集性產(chǎn)品， 功能日益增多，它涉及信息、制造、計算機(jī)、控制、人工智能等各個領(lǐng)域，技術(shù)含量越來越高，市場競爭日益激烈，特別是中國融入國際市場后，對機(jī)械產(chǎn)品的綠色化會有更高的要求。機(jī)械產(chǎn)品采用綠色設(shè)計方法后所具有的特性說明，綠色設(shè)計具有非常良好的應(yīng)用前景，可以達(dá)到機(jī)械產(chǎn)品整個生命周期的最優(yōu)化控制。雖然綠色設(shè)計方法在不斷完善和發(fā)展的，但要真正要實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的綠色設(shè)計，還需要社會各界人士廣泛參與進(jìn)行更多的試驗(yàn)與探索。

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