畜牧業(yè)機械的綠色設計

阿斯嘎

摘要：本文簡要介紹了綠色設計技術的基本概念，提出了綠色設計技術在畜牧業(yè)機械設計中應用的關鍵技術。綠色設計技術的應用，提高了產品的綠色程度，實現(xiàn)畜牧業(yè)機械的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：綠色設計；畜牧業(yè)機械；生命周期

隨著我國農牧業(yè)產業(yè)化進程的加快和“退耕還林、退耕還草”進程的推進，農牧業(yè)機械裝備將有很大的需求空間，而降低經濟發(fā)展對資源和能源的消耗強度是發(fā)展中必須關注的問題；再者，隨著全球環(huán)境問題的日益惡化，人們越來越重視對環(huán)境問題的研究，綠色設計成為現(xiàn)代設計技術的研究熱點之一，也是機械產品可持續(xù)發(fā)展的基礎。

綠色設計與并行設計相結合，實現(xiàn)畜牧業(yè)機械基于并行工程的綠色設計，即在產品概念設計階段，就考慮產品的材料、制造、使用及廢棄后的回收處理全過程，使各階段交叉進行；并充分考慮節(jié)約能源、資源，減少環(huán)境污染，提高產品的綠色程度，實現(xiàn)畜牧業(yè)機械的可持續(xù)發(fā)展。

一、并行式綠色設計的基本概念及方法

傳統(tǒng)產品設計方法是一種串行設計方法，主要考慮的是中試線滿足客戶的要求，能夠基本完成或超額完成客戶要求的功能、質量和生產成本，在此過程中，沒有或很少考慮到產品的制造使用等全生命周期中各階段對環(huán)境的影響。

綠色設計技術是一種閉路設計方法，從其定義中可以了解到，該設計方法考慮的是產品全生命周期各個階段對環(huán)境的影響，產品廢棄之后，必須考慮其對環(huán)境的影響減至最小，才能最大限度地提高資源的循環(huán)利用率。

綠色設計是20世紀90年代初國際上興起的一種先進的設計思想。綠色設計是以環(huán)境資源為核心概念的設計過程，即在產品的整個生命周期內，優(yōu)先考慮產品的環(huán)境屬性（可拆卸性、可回收性等），并將其作為產品的設計目標（基本性能、使用壽命、質量等）[1]。是一種綜合了面向對象技術、并行工程、壽命周期設計等的一種設計方法，從產品全生命周期出發(fā)，考慮了產品生命周期各個階段對環(huán)境的影響。產品全生命周期包括產品的設計、制造、流通、使用、維修及廢棄。綠色設計內容包括：模塊化、系列化設計，綠色材料的選擇，可拆卸性設計，可回收性設計和產品的成本分析。

并行工程是對產品設計和相關過程（包括制造過程和支持過程）進行集成，開展并行設計的一種系統(tǒng)化方法。它以并行的、交互的、協(xié)同的工作方式進行產品及其相關過程的設計。在設計階段從整體并行地考慮產品全生命周期的功能結構、工藝規(guī)劃、可制造性、可裝配性、可測試性、可維修性、可靠性以及報廢處理等各方面的要求及相互關系，包括質量、成本、計劃進度和客戶需求等要求，并不斷優(yōu)化設計方案[2]。并行工程避免了串行設計中可能出現(xiàn)的干涉和反復。

綠色設計與并行設計相結合，以系統(tǒng)的、集成的、協(xié)同的方式設計產品，力求使產品綠色度增強，實現(xiàn)畜牧業(yè)機械的多因素、多目標、閉環(huán)設計過程的全局最優(yōu)化。

二、畜牧業(yè)機械的綠色設計關鍵技術

對于企業(yè)來講，通過實施綠色產品設計，促使企業(yè)重視資源的有效利用，節(jié)約資源降低成本，并縮短產品的加工周期。對于產品本身，綠色產品設計思想的貫徹實施，促進產品結構的創(chuàng)新和產品工藝的革新。

畜牧業(yè)機械綠色設計包含如下四部分關鍵技術。

（一）PDM系統(tǒng)

并行設計過程中，設計到許多軟件工具，分別用于設計、測試、分析、仿真等。為了便于數(shù)據(jù)的管理，保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，必須把這些軟件集成在PDM管理框架中，由管理框架對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的控制和管理。

PDM的結構大致可分為四層，即用戶層、應用功能層、應用服務層和系統(tǒng)服務層。PDM系統(tǒng)功能按照軟件模塊分為：電子數(shù)據(jù)倉庫及文檔管理，工作流和流程管理，產品結構管理，產品配置管理，設計檢索與零件庫，項目管理，系統(tǒng)集成，以及提供如電子協(xié)作功能、掃描和成像服務、查看和圈閱功能等。

PDM系統(tǒng)的應用不僅可以將產品的設計數(shù)據(jù)全面完整的保存下來，還可以縮短農牧機械產品上市時間，提高設計效率，改善設計和制造的質量，更好的保證產品數(shù)據(jù)的準確性、一致性和安全性，有利用引進新的產品開發(fā)模式和開發(fā)過程，是今后科研工作的重要技術支撐平臺。

（二）虛擬樣機技術

虛擬樣機技術主要包含三方面的關鍵技術領域，它們是CAD建模、計算機仿真和基于虛擬現(xiàn)實的人機交互技術，三者相輔相成。

建立畜牧機械的虛擬樣機，在模型的創(chuàng)建過程和完成后，都可以實現(xiàn)模型的有限元分析和運動學仿真分析，通過對模型的性能測試，驗證設計方案的正確性，實現(xiàn)優(yōu)化設計。

隨著互聯(lián)網的發(fā)展，建立協(xié)同仿真平臺可以實現(xiàn)異地同時進行設計分析，實現(xiàn)知識與技術的共享，為畜牧機械的研發(fā)提供了更廣闊的發(fā)展平臺。

（三）產品數(shù)據(jù)信息及技術集成系統(tǒng)

農牧業(yè)機械產品的信息及技術的集成，將有關產品生命周期全過程中各類信息的獲取、表達、傳遞和操作工具集成于一體的管理系統(tǒng)。通過互聯(lián)網技術、綠色設計技術和農牧業(yè)機械產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，構成產品開發(fā)的數(shù)據(jù)共享平臺，實現(xiàn)并行式綠色設計的畜牧業(yè)機械產品的開發(fā)。

（四）綠色產品評價系統(tǒng)

綠色產品設計的評價指標體系包括技術屬性、經濟屬性和環(huán)境屬性三個方面，該體系必須系統(tǒng)的反映綠色產品的三個基本屬性，即綠色產品的技術先進性，綠色產品的環(huán)境協(xié)調性和綠色產品的經濟合理性。

三、總結

隨著我國草原畜牧業(yè)的發(fā)展，對畜牧業(yè)裝備的需求不斷加大，迫切要求畜牧機械設備設計研發(fā)的步伐的加快，及時響應市場的需求。畜牧業(yè)機械產品發(fā)展存在的主要問題是系列化程度低，產品零部件的通用性差，閑置產品的回收率低，廢舊產品的回收再利用率低。

綠色設計在畜牧業(yè)機械產品的應用，不僅可縮短設計周期，提高產品質量、降低機械產品生命周期內綜合成本，同時也增強畜牧業(yè)機械的綠色程度。

參考文獻：

[1]傅志紅，彭玉成.產品的綠色設計方法[J].機械設計與研究，2000.2：10-12

[2]丁濤，王芳.面向機械產品全生命周期的并行式綠色設計研究[J].輕工機械，2009.2 （1）：107