基于綠色理念在機械設(shè)計制造中的實踐分析

黃明輝

（福建正得鑫貿(mào)易有限公司，福建 福州 350003）

0 引言

在以綠色理念進(jìn)行機械設(shè)計與制造時，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)清潔化、廢物資源化、能源低碳化等特點，通過采用綠色技術(shù)完善機械設(shè)計內(nèi)容，推廣綠色設(shè)計和綠色采購，開發(fā)生產(chǎn)綠色產(chǎn)品，采用先進(jìn)適用的清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)和高效末端治理裝備，建立資源回收循環(huán)利用機制，推動用能機構(gòu)優(yōu)化，實現(xiàn)機械設(shè)計與制造企業(yè)的綠色發(fā)展。

1 綠色理念概述

綠色設(shè)計的核心思想是生態(tài)觀，追求的最高理想是保護生態(tài)環(huán)境，也是尋求積極和進(jìn)步的保護主義設(shè)計，即強調(diào)以保護主義風(fēng)格為出發(fā)點和立足點，在設(shè)計中倡導(dǎo)更富有風(fēng)格化，更加優(yōu)良的加工品質(zhì)，和更加具有耐久性的造型風(fēng)格。首先，機械設(shè)計制造是一個相對完整的加工制造領(lǐng)域，在這個領(lǐng)域中從最基礎(chǔ)的機械設(shè)計到加工與生產(chǎn)階段，每一個環(huán)節(jié)都對綠色設(shè)計理念提出了一定的需要，為最終形成一個合格的產(chǎn)品，應(yīng)根據(jù)機械設(shè)計內(nèi)部原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀等進(jìn)行把控，進(jìn)而將內(nèi)部整體以及運作方式與綠色理念相結(jié)合。其次，綠色理念可有效幫助設(shè)計人員精準(zhǔn)地把握出機械設(shè)計制造的內(nèi)部數(shù)據(jù)，并綜合考慮到整體的產(chǎn)品質(zhì)量，在目前利益與長遠(yuǎn)利益相結(jié)合的情況下，可根據(jù)綠色理念不斷達(dá)到機械設(shè)計制造的標(biāo)準(zhǔn)化與可持續(xù)性發(fā)展性[1]。最后，在機械設(shè)計制造行業(yè)中，為促進(jìn)綠色理念發(fā)揮成效，應(yīng)突出其中的實用價值也就是指技術(shù)性，同時也要符合人文關(guān)懷，彰顯我國現(xiàn)代化設(shè)計核心理念。以此，在設(shè)計中通過科學(xué)合理的設(shè)計理念結(jié)合人機工程學(xué)、設(shè)計心理學(xué)等多學(xué)科知識的應(yīng)用，營造出舒適安全的機械設(shè)計環(huán)境。例如，在我國臨工、柳工和中聯(lián)重科等工程機械生產(chǎn)企業(yè)中，紛紛成立回收與再制造部門，實現(xiàn)了低資源浪費和廢物產(chǎn)出，既是一種高收益的回報，也是一種綠色設(shè)計，這種綠色設(shè)計將技術(shù)美中的人文關(guān)懷體現(xiàn)得淋漓盡致。

2 將綠色理念運用在機械設(shè)計制造中的優(yōu)勢

2.1 推動技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展

在符合科學(xué)發(fā)展觀點和可持續(xù)性發(fā)展要求時，為有效推動技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，應(yīng)充分利用綠色理念進(jìn)行機械設(shè)計與制造。首先，綠色設(shè)計理念的核心觀念是指，在發(fā)揮經(jīng)濟效益的同時節(jié)約成本，提高對環(huán)境的保護。同時，應(yīng)以可持續(xù)設(shè)計以及低碳設(shè)計為原則，使用綠色材料、嘗試模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化。在進(jìn)行機械產(chǎn)品設(shè)計時，其設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)綠色理念尋找最佳的設(shè)計辦法，并進(jìn)行反復(fù)試驗，在按照設(shè)計生產(chǎn)成品結(jié)構(gòu)結(jié)合綠色理念進(jìn)行制造時，可充分節(jié)約資源，降低損耗。其次，在以最新的技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行機械制造時，可根據(jù)綠色理念研發(fā)出具有科學(xué)性、有效性的技術(shù)，并以此提高機械設(shè)計與制造效率，確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新升級，確保環(huán)境與綠色相結(jié)合后產(chǎn)生的最大效能[2]。

2.2 實現(xiàn)廢棄物循環(huán)回收利用

在綠色理念的推動下，可有效實現(xiàn)廢棄物循環(huán)再回收的效果。應(yīng)充分結(jié)合綠色理念實現(xiàn)機械回收與化學(xué)回收的工藝效果，從而促進(jìn)更多有機材料循環(huán)利用。例如，在使用新型綠色材料進(jìn)行制造時，應(yīng)考慮到材料的回收與再利用效能，可從產(chǎn)業(yè)規(guī)模合理布局、提高產(chǎn)品競爭力，突出技改升級等方面給予企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展帶來便利，推動企業(yè)智能化改造、設(shè)備更新，為企業(yè)發(fā)展提振信心，進(jìn)而發(fā)揮回收再利用效能，促進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展，進(jìn)而帶動機械生產(chǎn)配套服務(wù)發(fā)展。 此外，在自身生產(chǎn)工藝中，增加以循環(huán)原則生產(chǎn)的可持續(xù)原料的使用比例，以此增加企業(yè)經(jīng)濟利潤，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護效果，提高行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。與此同時，還可以利用機械循環(huán)達(dá)到化學(xué)循環(huán)的效果。

2.3 減少原材料與能源的消耗

在進(jìn)行機械設(shè)計時，需要使用大量的能源材料如金屬材料，其中金屬材料主要有碳鋼、不銹鋼等，在不斷消耗這些材料時不僅對生態(tài)環(huán)境造成了破壞，也導(dǎo)致利潤下滑的情況出現(xiàn)。因此，在進(jìn)行機械設(shè)計與制造中，應(yīng)要求節(jié)約原材料與能源，淘汰有毒原材料，減降所有廢棄物的數(shù)量與毒性；對于產(chǎn)品，要求減少從原材料提煉到產(chǎn)品最終處置的全生命周期的不利影響；對服務(wù)，要求將環(huán)境因素納入設(shè)計與所提供的服務(wù)中。以此，有效發(fā)揮綠色設(shè)計引領(lǐng)作用，不斷減少原材料與能源的消耗，提高企業(yè)綠色設(shè)計鏈條，并彰顯企業(yè)綠色亮點，以工業(yè)產(chǎn)品綠色設(shè)計，逐步將機械設(shè)計與市場機制相結(jié)合，促進(jìn)生產(chǎn)方式、消費模式、能源再生發(fā)展要求，積極向綠色低碳轉(zhuǎn)型。同時，在利用綠色理念進(jìn)行機械制造設(shè)計時，可采取高質(zhì)量的材料進(jìn)行并有效把控成本，應(yīng)促進(jìn)材料達(dá)到循環(huán)使用的效果，在促進(jìn)機械設(shè)備的使用壽命時也可以使能源得到最大化的利用[3]。

3 綠色理念在機械設(shè)計制造中的實踐分析

3.1 材料選取中的應(yīng)用

在進(jìn)行機械設(shè)計制造時，其材料的選取是非常重要的環(huán)節(jié)。在以綠色理念進(jìn)行設(shè)計時，其材料的選取應(yīng)滿足綠色設(shè)計要求，并符合機械功能需求。例如，可將粉末材料替代為銅材，進(jìn)而改進(jìn)造孔、噴漆等相關(guān)技術(shù)，有效減少了能耗與環(huán)境污染。首先，綠色材料在制造、使用、回收、循環(huán)中具有資源利用高、環(huán)境污染小等優(yōu)勢特點，因此設(shè)計人員在進(jìn)行選擇時應(yīng)根據(jù)材料特點遵循原則如優(yōu)先選擇再生材料；可拆卸可回收的材料；能源消耗低的材料；污染小的材料；不會對環(huán)境產(chǎn)生破壞的材料，進(jìn)而以材料選擇原則促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。其次，企業(yè)應(yīng)不斷提高設(shè)計人員的綠色環(huán)保理念，促使設(shè)計人員在選擇材料時充分考慮到環(huán)境保護特點，并選擇與環(huán)境兼容性較強的材料以及零部件進(jìn)行機械設(shè)計與制造工作[4]。

3.2 設(shè)計方案的應(yīng)用

在以綠色理念進(jìn)行機械設(shè)計與制造時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計方案進(jìn)行分析。首先，設(shè)計人員在設(shè)計方案時，應(yīng)考慮到綠色材料的生命周期，并以可拆卸性設(shè)計、模塊化設(shè)計為基礎(chǔ)，基于環(huán)境保護原理在符合機械產(chǎn)品制造成品以及需求時應(yīng)考慮到產(chǎn)品的回收、利用等問題。其次，在注重綠色設(shè)計、可持續(xù)設(shè)計以及低碳設(shè)計時，應(yīng)充分結(jié)合綠色材料、嘗試模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。例如，美國卡特彼勒公司對裝載機添加獨立式駐車加熱器的設(shè)計，使裝載機在寒冷氣候下未啟動引擎時能夠?qū)ψ魏筒僮髋撎崆吧郎?，操作員進(jìn)入操作艙時不必受寒冷之苦，即可以馬上展開作業(yè)。將高級轎車的功能移植到大型工程機械中，雖然比較復(fù)雜，但是這種細(xì)節(jié)設(shè)計正是人文關(guān)懷與綠色化理念的體現(xiàn)。同時在我國臨工、柳工和中聯(lián)重科等工程機械生產(chǎn)企業(yè)也紛紛成立回收與再制造部門，實現(xiàn)了低資源浪費和廢物產(chǎn)出，既是一種高收益的回報，也是一種綠色設(shè)計，這種綠色設(shè)計將技術(shù)美中的人文關(guān)懷體現(xiàn)得淋漓盡致。

3.3 配套設(shè)施的應(yīng)用

綠色設(shè)計理念目前已經(jīng)深入落實到機械設(shè)計與制造當(dāng)中，為有效發(fā)揮配套設(shè)施的應(yīng)用應(yīng)采取校企合作的方式，促進(jìn)機械設(shè)計制造專業(yè)的學(xué)生充分了解綠色設(shè)計理念，并以理論與實踐并行，加大研發(fā)力度，使綠色理念有效地應(yīng)用在機械設(shè)計制造領(lǐng)域中，并以此實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。

3.4 視覺環(huán)境中的綠色設(shè)計

近幾年來，我國在眾多市政基礎(chǔ)設(shè)置建設(shè)中呈現(xiàn)出了前所未有的發(fā)展趨勢，其中我國工程機械市場銷售額也有明顯的增長。在機械設(shè)計制造中，其視覺環(huán)境中的綠色設(shè)計可從綠色包裝技術(shù)進(jìn)行。首先，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)工程機械整體結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化進(jìn)行設(shè)計，并從中形成獨具自身特色的設(shè)計內(nèi)容。其次，設(shè)計人員可在有效的周期范圍內(nèi)，對包裝材料進(jìn)行循環(huán)與再回收，并以降解程度、生產(chǎn)成本、視覺效益等方面進(jìn)行綜合考量[5]。

3.5 液壓系統(tǒng)中的綠色設(shè)計

在液壓系統(tǒng)中應(yīng)結(jié)合綠色設(shè)計原則進(jìn)行。首先，在少用短缺或稀有的原材料時，應(yīng)盡量尋求其代用的材料，其代用材料可為廢料、余料或可回收的材料。其次，在遵循能量損耗原則時，應(yīng)保證其產(chǎn)品的耐用性，并賦予產(chǎn)品合理的使用壽命，進(jìn)而努力減少液壓系統(tǒng)在使用過程中的能源消耗。與此同時，在不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能時，在設(shè)計中應(yīng)去除多余的包裝，并減輕產(chǎn)品的重量，在綠色設(shè)計原則下可減少零部件數(shù)目等，進(jìn)而充分采取模塊化設(shè)計理念，提高產(chǎn)品各功能模塊的組成效果，并利于裝配、拆卸、再回收處理。最后，在進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)考慮到整體效益最佳原則，為有效提高材料的資源利用效率，可選擇能源消耗低且污染較少的材料，在這種材料進(jìn)行使用時可達(dá)到再生效果，進(jìn)而在有關(guān)于產(chǎn)品的組成信息時提高對材料的循環(huán)與利用[6]。

3.6 產(chǎn)品制造中的綠色理念

目前，在綠色理念的帶動下，生產(chǎn)企業(yè)提出了修舊如新、變廢為寶理念，其通過制造以綠色化理念與科學(xué)技術(shù)讓廢舊產(chǎn)品重新煥發(fā)活力，實施“制造+智造”強區(qū)戰(zhàn)略，重點發(fā)展礦山機械、工程機械、汽車部件、風(fēng)電部件等高端鑄件及石材產(chǎn)品精深加工等新材料產(chǎn)業(yè)，加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級步伐，促進(jìn)長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展。以此不僅符合當(dāng)下綠色發(fā)展的新理念，更催生了新的經(jīng)濟增長點，有效實現(xiàn)了綜合性能穩(wěn)定、回收方便、復(fù)用率高、無毒、無腐蝕、無污染，助推企業(yè)高效、綠色發(fā)展的產(chǎn)品制造內(nèi)容。

4 結(jié)語

綜上所述，在綠色理念的推動下，其機械設(shè)計應(yīng)根據(jù)環(huán)保、綠色為原則，不斷促進(jìn)原材料的循環(huán)利用效果。與此同時，為真正發(fā)揮創(chuàng)新設(shè)計理念，應(yīng)將機械結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容不斷完善，從而使設(shè)計人員在發(fā)展的同時最大限度節(jié)約我們寶貴的資源，進(jìn)而提高目前城市生態(tài)環(huán)保效益，為人與機械設(shè)備、產(chǎn)品協(xié)調(diào)發(fā)展的設(shè)計提供有價值的參考。