輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的綠色設(shè)計(jì)理念探究

黎 靚

（江西省化學(xué)工業(yè)高級(jí)技工學(xué)校，江西 南昌 330036）

0 引言

輕工業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，占據(jù)著相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)比重。隨著全球環(huán)境污染的日益加劇，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為全人類共同關(guān)注的話題。在這一背景下，輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中必須積極引入綠色設(shè)計(jì)理念，緊跟生態(tài)保護(hù)的大趨勢。從本質(zhì)上來講，綠色設(shè)計(jì)理念主要體現(xiàn)在輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的模塊化特征以及生命周期特征上，更加追求機(jī)械性能的提升?；诖?，我們應(yīng)該透徹了解綠色設(shè)計(jì)理念的內(nèi)涵，以及在輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法，從而為我國輕工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)開辟一條可持續(xù)發(fā)展之路，下面就針對這些問題展開探究。

1 輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中綠色設(shè)計(jì)理念的內(nèi)涵

近年來，人們深刻感受到環(huán)境污染給日常生活和身體健康帶來的負(fù)面影響，自然資源的無度開發(fā)以及各種污染源的過度排放，引發(fā)了全球性的環(huán)境危機(jī)。如果對自然資源不加節(jié)制地消耗，不但加速全球資源的枯竭，也嚴(yán)重破壞了生態(tài)鏈，致使人類和自然的關(guān)系達(dá)到了前所未有的緊張狀態(tài)。在這個(gè)過程中，輕工業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)和制造難辭其咎。

所謂綠色設(shè)計(jì)理念，其書面概念泛指“可持續(xù)生產(chǎn)”的設(shè)計(jì)，也可以稱之為環(huán)保設(shè)計(jì)、生態(tài)設(shè)計(jì)或生命周期設(shè)計(jì)。綠色設(shè)計(jì)理念強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中的環(huán)境屬性，包括可拆卸回收、便于維護(hù)和重復(fù)利用、低污染、無公害和低能耗等，并將這些環(huán)境屬性作為產(chǎn)品的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，在符合環(huán)境屬性的同時(shí)，確保產(chǎn)品的基本功能、使用性能、使用壽命以及質(zhì)量等等。將綠色設(shè)計(jì)理念融入到輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，機(jī)械設(shè)備必須滿足三個(gè)要求：機(jī)械設(shè)備在制造過程中節(jié)約資源；機(jī)械設(shè)備在使用過程中便于維護(hù)、節(jié)省能源和低污染；機(jī)械設(shè)備在達(dá)到使用壽命或報(bào)廢后，其部件便于回收和再利用。

將綠色設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中所產(chǎn)生的綜合效應(yīng)，也是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式無法比擬的。首先，在輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中滲透綠色設(shè)計(jì)理念，可以有效保護(hù)地球有限的自然資源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)合理的持續(xù)利用目標(biāo)；其次，綠色化輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)可以在源頭上控制和減少工業(yè)廢物，解決垃圾處理的矛盾；最后，設(shè)計(jì)人員在輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)之始初就應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)思路，可以將綠色理念覆蓋于機(jī)械設(shè)備的整個(gè)生命周期，這不僅是一個(gè)從“搖籃到在線”的過程，也能夠創(chuàng)造不可估量的環(huán)保價(jià)值[1]。

2 綠色設(shè)計(jì)理念在輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的實(shí)踐路徑

2.1 輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)該采用綠色材料

在輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)理念是一項(xiàng)復(fù)雜而龐大的工作，其中第一個(gè)步驟也是最為關(guān)鍵的步驟，就是輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)該采用綠色材料。眾所周知，輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)采用的材料是否綠色環(huán)保，直接決定著設(shè)備產(chǎn)品最終的綠色程度和環(huán)保效益。基于此，相關(guān)人員在輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中滲透綠色設(shè)計(jì)理念時(shí)，首先應(yīng)該把好材料關(guān)，盡量選取綠色程度較高的材料，從源頭上保障綠色化輕工業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的生成。經(jīng)過深入的分析研討，綠色材料應(yīng)該具備的3 個(gè)基本特點(diǎn)：材料本身應(yīng)該具備低成本、低污染和低能耗的特征；材料在輕工業(yè)機(jī)械加工過程中不會(huì)釋放或釋放較少的污染物；材料日后可以實(shí)現(xiàn)回收再利用。比如紡織機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)，其設(shè)備外殼應(yīng)該盡量選用不銹鋼材料，如果做不到，也可對外殼進(jìn)行電鍍處理，優(yōu)選環(huán)境污染程度低的鎳磷鍍；在設(shè)計(jì)紡織機(jī)械的傳動(dòng)部分時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該優(yōu)先采用耐磨性能優(yōu)越的高分子材料，這樣既可以提升設(shè)備的使用性能，也能延長傳動(dòng)部位的使用壽命，從而達(dá)成節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)初衷。

2.2 輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)該引入標(biāo)準(zhǔn)化綠色設(shè)計(jì)思路

當(dāng)前輕工業(yè)機(jī)械設(shè)備的更新?lián)Q代速度之快令人咂舌，這種現(xiàn)象主要是經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和工業(yè)產(chǎn)品快速更新所造成的。在傳統(tǒng)的輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，由于缺乏綠色設(shè)計(jì)理念，機(jī)械設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，每當(dāng)機(jī)械設(shè)備需要更新?lián)Q代，機(jī)械設(shè)備中的大部分零部件經(jīng)過重新設(shè)計(jì)都發(fā)生了較大的改變，致使很多狀況良好的零部件無法再利用，這無形中加重了資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染[2]。想要改善這種不良局面，相關(guān)人員在輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)該積極引入標(biāo)準(zhǔn)化綠色設(shè)計(jì)思路，一方面，可以提升機(jī)械零部件的通用性和重復(fù)利用率、節(jié)約寶貴的自然資源、減少報(bào)廢零件對環(huán)境的危害；另一方面，也能顯著提高輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)和研發(fā)效率，從而促進(jìn)我國輕工業(yè)的和諧發(fā)展，比如在更新紡織機(jī)械時(shí)，相關(guān)人員只需要對其核心部位進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)即可，其他零部件可以保持原有設(shè)計(jì)，或者根據(jù)需求進(jìn)行重組，以最大程度地發(fā)揮原有零部件的利用價(jià)值，不但可以順利達(dá)成節(jié)能降耗目標(biāo)，也能促進(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的規(guī)范化操作，從而實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)理念在輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的合理應(yīng)用。

2.3 輕工業(yè)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該滲透綠色設(shè)計(jì)理念

輕工業(yè)機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)理念的主要場景，其應(yīng)用成效也與機(jī)械設(shè)備后期使用過程中的綠色程度息息相關(guān)?；诖?，相關(guān)人員在設(shè)計(jì)輕工業(yè)機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)滲透綠色設(shè)計(jì)理念，不僅要落實(shí)設(shè)計(jì)階段的綠色措施，還要綜合考慮機(jī)械后期使用可能引發(fā)的環(huán)保問題，從而進(jìn)一步彰顯將綠色設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。以紡織機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，以往紡織機(jī)械給棉部分采用的大多是開放式設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)形式的缺陷是非常突出的：機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)過程中會(huì)釋放大量污染物，既污染生產(chǎn)環(huán)境，也會(huì)給操作工的健康造成不利影響。針對這個(gè)問題，相關(guān)人員可以將紡織機(jī)械給棉部分開放式設(shè)計(jì)優(yōu)化為封閉式設(shè)計(jì)，既可以減少設(shè)備后期使用產(chǎn)生的污染物，也能保障作業(yè)人員的健康，從而發(fā)揮綠色設(shè)計(jì)理念在輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用的實(shí)際效用。

2.4 輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)該采用綠色環(huán)保包裝

對輕工業(yè)機(jī)械包裝進(jìn)行綠色化設(shè)計(jì)，也是相關(guān)人員在應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)理念時(shí)必須考慮的問題，畢竟機(jī)械設(shè)備本身后期要用于生產(chǎn)加工，但其包裝基本沒有用途?；诖?，相關(guān)人員在輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中引入綠色設(shè)計(jì)理念時(shí)，除了要關(guān)注機(jī)械主體的綠色設(shè)計(jì)，也不能忽略機(jī)械包裝的綠色化設(shè)計(jì)。比如，在設(shè)計(jì)紡織機(jī)械包裝時(shí)，綠色設(shè)計(jì)理念可以從兩方面來著手：第一，選擇綠色環(huán)保、無污染和可回收利用的包裝材料，如可降解材料，這樣既可以提升包裝材料的利用率，也能減少機(jī)械包裝廢棄后對環(huán)境產(chǎn)生的污染；第二，優(yōu)化機(jī)械包裝材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，盡量應(yīng)用簡單化設(shè)計(jì)減少包裝材料的用量，這樣既可以減少資源能耗，也能降低廢棄包裝材料的污染程度，從而落實(shí)輕工業(yè)機(jī)械包裝方面的綠色化設(shè)計(jì)。

2.5 輕工業(yè)機(jī)械應(yīng)該增加可拆卸性設(shè)計(jì)

可拆卸性設(shè)計(jì)是綠色環(huán)保設(shè)計(jì)理念的重要組成部分，也是實(shí)現(xiàn)輕工業(yè)機(jī)械循環(huán)利用的基礎(chǔ)條件。在以往的輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，沒有做到可拆卸，不但加重了機(jī)械設(shè)備后期的維護(hù)難度，也嚴(yán)重縮短了機(jī)械的生命周期。面對這些弊端，相關(guān)人員必須拓展綠色設(shè)計(jì)思路，在輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中增加可拆卸性設(shè)計(jì)，一方面可以提高機(jī)械部件之間的兼容性；另一方面也能為機(jī)械維修排障創(chuàng)造便利條件，從而進(jìn)一步促進(jìn)輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)綠色化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。比如，在為紡織機(jī)械增加可拆卸性設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)人員就可以利用三維設(shè)計(jì)技術(shù)對設(shè)備的拆卸信息進(jìn)行智能化分析和建模，確定可拆卸結(jié)構(gòu)的方向范圍與拆卸方案，生成設(shè)備構(gòu)件可拆卸制約矩陣，不但可以科學(xué)考察紡織機(jī)械可拆卸設(shè)計(jì)的可行性，也能實(shí)現(xiàn)對設(shè)備子部件進(jìn)行子裝配體的聚類，從而達(dá)成綠色設(shè)計(jì)理念在輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用目標(biāo)[3]。

3 結(jié)語

將綠色設(shè)計(jì)理念引入輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可以獲得理想的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，也是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的集中體現(xiàn)?；诖?，相關(guān)人員應(yīng)該透徹掌握輕工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中綠色設(shè)計(jì)理念的內(nèi)涵，并采用多樣化的先進(jìn)技術(shù)，將綠色設(shè)計(jì)理念貫穿于輕工業(yè)機(jī)械的整個(gè)生命周期，從而引領(lǐng)綠色理念全面走向輕工業(yè)市場，共同構(gòu)建生態(tài)化的美好家園。