關(guān)于機(jī)電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)與制造的思考

沈 威，呂亞偉

（浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310051）

0 引言

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，人類生產(chǎn)已擁有更多的方法和手段，尤其是人工智能在工業(yè)的廣泛應(yīng)用，古老的機(jī)械工業(yè)開始煥發(fā)新生活力，越來越多機(jī)電產(chǎn)品在微電子技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的相互結(jié)合下呈現(xiàn)出了高度智能化特征。但是在這其中也引發(fā)了一系列能源危機(jī)以及對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞性問題。如果人類不重視這些現(xiàn)象的管制而任由其發(fā)展下去，極有可能導(dǎo)致人類社會(huì)產(chǎn)生自取滅亡的嚴(yán)重性后果。因此現(xiàn)階段各國(guó)十分重視環(huán)保問題，將綠化環(huán)保理念融入各行各業(yè)領(lǐng)域中，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)質(zhì)量的進(jìn)一步提升。在這其中，西方等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)取得了先進(jìn)的環(huán)保成果，而我國(guó)許多地區(qū)仍舊存在著粗放式工業(yè)發(fā)展現(xiàn)象，具有極高的“三廢”排氣量，對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來極其不利的負(fù)面影響，甚至對(duì)我國(guó)機(jī)電產(chǎn)品打開國(guó)際市場(chǎng)的過程產(chǎn)生著十分重要的影響。而隨著我國(guó)加入世界貿(mào)易組織，大力發(fā)展綠化環(huán)保、促進(jìn)工業(yè)與綠化理念的相互融合，已經(jīng)成為了一項(xiàng)重要的發(fā)展戰(zhàn)略。尤其在機(jī)電產(chǎn)品領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)氛圍日益激烈發(fā)展的趨勢(shì)下，如何在機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造中融入綠色設(shè)計(jì)理念、以促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效提升，成為了擺在各大機(jī)電產(chǎn)品廠商面前的重要難題。

1 綠色設(shè)計(jì)概念及內(nèi)容分析

設(shè)計(jì)本身的目的是為了在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段融入合理的構(gòu)想、功能、目的以及其他屬性，從而在實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的同時(shí)促進(jìn)產(chǎn)品的升級(jí)和發(fā)展。綠色設(shè)計(jì)也可以理解為在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)，需要重點(diǎn)體現(xiàn)出產(chǎn)品的可回收性、可維護(hù)性特征，這也是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)，使所設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品在滿足綠化環(huán)保目標(biāo)的同時(shí)，能夠體現(xiàn)出應(yīng)有的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與外觀、性能要求。在綠色設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、廢棄回收等全過程階段，均需要體現(xiàn)出關(guān)鍵的綠化方向。而以往的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)并未能夠體現(xiàn)出這種特色，也未能夠考慮到對(duì)產(chǎn)品回收的綠化發(fā)展方向。

1.1 綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

（1）材料選擇

在設(shè)計(jì)任何類型的產(chǎn)品中，材料選擇永遠(yuǎn)是重要因素，也是首要環(huán)節(jié)，更是綠化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分[1]。在綠化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中，不僅要從設(shè)計(jì)階段體現(xiàn)出應(yīng)有的產(chǎn)品功能、性能等特征，還要在材料選擇中保持應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境協(xié)調(diào)性優(yōu)勢(shì)。

（2）拆卸設(shè)計(jì)

產(chǎn)品在超過使用壽命或因?yàn)椴豢赡鎿p壞而報(bào)廢的情況下，需要及時(shí)回收?qǐng)?bào)廢產(chǎn)品，在這其中一般離不開產(chǎn)品的零件拆卸環(huán)節(jié)。而在綠化設(shè)計(jì)中，注重拆卸設(shè)計(jì)也屬于其中的重要內(nèi)容，即在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就考慮到產(chǎn)品的拆卸要求，能夠明確哪些零件可以被拆卸、被收回利用，從而從拆卸設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高效回收利用需求，體現(xiàn)出相應(yīng)的綠色環(huán)保理念。

（3）再循環(huán)設(shè)計(jì)

綠色設(shè)計(jì)的根本目標(biāo)是為了有效減少環(huán)境污染問題的產(chǎn)生，提高資源的利用效率，而合理回收利用資源以實(shí)現(xiàn)再生循環(huán)利用則是其中的重要方向。因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就需要考慮到再循環(huán)設(shè)計(jì)的要求，能夠從再循環(huán)設(shè)計(jì)中關(guān)注產(chǎn)品零件、材料的再回收利用過程。

（4）綠色包裝設(shè)計(jì)

綠色包裝已成為了綠色設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，尤其在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展過程中，過度包裝所產(chǎn)生的資源浪費(fèi)問題已經(jīng)成為了各國(guó)所重視的重要問題，在綠色包裝中體現(xiàn)出綠色環(huán)保理念。而所謂的綠色包裝指的是在滿足產(chǎn)品包裝基本功能的前提下體現(xiàn)出包裝的綠化環(huán)保特征，以便于在順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中形成新設(shè)計(jì)理念。

2 綠色設(shè)計(jì)的原則分析

（1）先進(jìn)性

在綠色設(shè)計(jì)原則中，先進(jìn)性往往是其中的重要設(shè)計(jì)原則之一。只有在綠色設(shè)計(jì)過程中結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)以形成更為先進(jìn)的產(chǎn)品，使產(chǎn)品更好地服務(wù)人類，對(duì)提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力、推廣綠色產(chǎn)品具有十分重要的作用。綠色設(shè)計(jì)過程中的先進(jìn)性技術(shù)必須要體現(xiàn)出應(yīng)有的安全性、經(jīng)濟(jì)性與可靠性優(yōu)勢(shì)，保障綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品能夠在使用生命的全周期中體現(xiàn)出應(yīng)有的環(huán)境協(xié)調(diào)性優(yōu)勢(shì)。

（2）創(chuàng)新性

綠色設(shè)計(jì)屬于一種全新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念，在設(shè)計(jì)過程中必然會(huì)面臨前所未有的重要難題，而作為綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者，在這其中必須要善于思考如何解決這些問題，如何在綠色設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出創(chuàng)新性優(yōu)勢(shì)，從而在大膽發(fā)揮產(chǎn)品設(shè)計(jì)想象力中提升產(chǎn)品的創(chuàng)新價(jià)值[2]。

（3）資源最優(yōu)利用

人們所居住的地球具有極其豐富的資源，這些資源均是大自然的恩賜，也是留給人類的重要寶藏和財(cái)富。但是許多自然資源中均具有不可再生的特性，所以在綠色設(shè)計(jì)中還要能夠體現(xiàn)出資源最優(yōu)利用原則，能夠盡可能地選擇可再生資源以代替不可再生資源，確保所選擇的資源最大化發(fā)揮利用價(jià)值與利用效率。

（4）環(huán)境協(xié)調(diào)性

在綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中要充分考慮到產(chǎn)品全生命周期階段所體現(xiàn)出來的環(huán)境協(xié)調(diào)性原則，即能夠在所設(shè)計(jì)產(chǎn)品應(yīng)用綠色技術(shù)過程中體現(xiàn)出應(yīng)有的節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境等原則，保障產(chǎn)品不會(huì)形成對(duì)自然的污染問題，在產(chǎn)品的全生命周期階段都要考慮到如何清理污染源，從根源問題上杜絕污染源的產(chǎn)生。

（5）綜合效益最佳

綜合效益是每一個(gè)企業(yè)所追求的重要目標(biāo)，所以在綠色設(shè)計(jì)中還要能夠考慮到綜合效益最佳原則。如果一味追求綠色設(shè)計(jì)理念而忽略了產(chǎn)品的綜合效益最佳原則，則很難維持企業(yè)的正常運(yùn)作。所以在綠色設(shè)計(jì)中既要考慮到對(duì)環(huán)境保護(hù)的環(huán)境效益，也要考慮市場(chǎng)銷售的經(jīng)濟(jì)效益，保持兩者之間的協(xié)調(diào)發(fā)展才能夠真正促進(jìn)綠色設(shè)計(jì)道路走的更遠(yuǎn)、更為持久。

3 關(guān)于機(jī)電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)與制造的思考和建議

機(jī)械產(chǎn)品制造是工業(yè)發(fā)展的重要產(chǎn)物，但是機(jī)械產(chǎn)品制造業(yè)引發(fā)了一系列環(huán)境保護(hù)問題。比如機(jī)電產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用過程中可能會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣廢水或其他廢棄固態(tài)物，這些廢棄物的產(chǎn)生不僅不具備二次利用價(jià)值，甚至對(duì)周邊環(huán)境帶來嚴(yán)重污染問題，對(duì)人們的身體健康產(chǎn)生不利的影響。加上各類機(jī)電產(chǎn)品在設(shè)計(jì)與制造過程中出現(xiàn)了普遍的資源浪費(fèi)現(xiàn)象，因此為了能夠促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的可持續(xù)發(fā)展，就必須要在這其中融入綠色設(shè)計(jì)與制造理念，有效減少機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過程中所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題。

（1）關(guān)注機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原材料選擇與管理

在機(jī)電產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)過程中，必須要關(guān)注原材料選擇與管理過程。在這其中所應(yīng)用到的原材料需要滿足可回收利用、可分解再生的基本要求，同時(shí)這些原材料還要符合環(huán)境保護(hù)需求，避免原材料對(duì)環(huán)境帶來污染問題。且在現(xiàn)如今的機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，所應(yīng)用到的原材料多以鋼鐵合金類可回收利用原材料為主，然而也有一部分新型材料并不滿足可回收利用要求，比如玻璃鋼、工程塑料等原材料，不僅難以分解，甚至對(duì)自然環(huán)境可能會(huì)產(chǎn)生一定的污染。所以在機(jī)電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)中，原材料的選擇還要滿足環(huán)保需求，能夠在這其中積極研發(fā)更多新型環(huán)保材料，促進(jìn)原材料的綠化價(jià)值得到進(jìn)一步提升。另外還要能夠加強(qiáng)原材料管理過程，比如部分原材料屬于有害材料成分、另外一部分原材料屬于無害材料成分，兩種材料盡管可能都滿足綠化環(huán)保需求，但是并不能將其混合存放，而是將其分開存放以強(qiáng)化材料管理過程[3]。對(duì)于那些已經(jīng)超過產(chǎn)品使用壽命的機(jī)電產(chǎn)品，要能夠?qū)⑵渲兴嬖诘目苫厥绽貌牧线M(jìn)行充分回收利用，對(duì)于那些不具備回收利用價(jià)值的材料，要能夠選擇適宜的技術(shù)工藝方法開展處理工作，確保這些難以回收利用的材料對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響降低至最小。

（2）加強(qiáng)產(chǎn)品可回收設(shè)計(jì)質(zhì)量以減少污染問題

為了能夠提高機(jī)電產(chǎn)品可回收設(shè)計(jì)質(zhì)量，在設(shè)計(jì)階段就需要考慮到所應(yīng)用到的零件、材料是否滿足可回收要求，在回收處理中所用到的技術(shù)工藝、方法以及過程等是否滿足綠化環(huán)保需求，從而使之實(shí)現(xiàn)零件材料資源的最佳利用目標(biāo)，最大化減少不必要能源損耗問題的產(chǎn)生。實(shí)質(zhì)上，在許多機(jī)電產(chǎn)品的原材料生產(chǎn)過程中，均存在著不同程度的廢棄、廢液、廢渣排放污染問題，對(duì)綠化環(huán)保工作帶來極其沉重的負(fù)擔(dān)。而在綠色設(shè)計(jì)理念中，要求能夠從設(shè)計(jì)階段研發(fā)新型清潔能源或材料，在保障機(jī)電產(chǎn)品正常使用功能與產(chǎn)品性能的前提下，盡可能地減少機(jī)電產(chǎn)品對(duì)自然環(huán)境所產(chǎn)生的污染問題。在這其中還要能夠加強(qiáng)廢棄物清潔處理工作質(zhì)量，能夠加強(qiáng)環(huán)保技術(shù)的研發(fā)與推廣，使所設(shè)計(jì)的機(jī)電產(chǎn)品在真正投入市場(chǎng)、應(yīng)用于實(shí)際工作中對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的危害影響減少至最低標(biāo)準(zhǔn)范圍。另外值得一提的是在機(jī)電產(chǎn)品可回收設(shè)計(jì)過程中，還要加強(qiáng)綠色產(chǎn)品成本分析質(zhì)量，能夠從成本分析過程中充分考慮到各類對(duì)環(huán)境有害的材料是否具備相應(yīng)的可替代環(huán)保材料，這些環(huán)保材料是否符合綠色設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)需求等，避免所設(shè)計(jì)的機(jī)電產(chǎn)品在造價(jià)成本控制中出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象。

（3）做好機(jī)電產(chǎn)品的裝配設(shè)計(jì)與可拆卸設(shè)計(jì)

對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)而言，各類機(jī)電產(chǎn)品需要具備基本的產(chǎn)品功能與裝配性能，而在融入綠化設(shè)計(jì)理念中，還要確保機(jī)電產(chǎn)品體現(xiàn)出優(yōu)良的可拆卸性能。因?yàn)榭刹鹦对O(shè)計(jì)已經(jīng)成為了綠色設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容和設(shè)計(jì)目標(biāo)，能夠在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段體現(xiàn)出產(chǎn)品的可拆卸性特征，并將其作為機(jī)電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，使機(jī)電產(chǎn)品既能夠方便拆卸維修，也能夠在報(bào)廢回收處理中對(duì)剩余可利用材料進(jìn)行循環(huán)利用，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源與資源的目的，促進(jìn)環(huán)保質(zhì)量的進(jìn)一步提升。一般情況下，要使機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)體現(xiàn)出可拆卸設(shè)計(jì)要求，可以通過將以往的連接方式進(jìn)行改良，應(yīng)用螺栓連接、鍵連接等方式替換傳統(tǒng)連接方式，確保產(chǎn)品的可拆卸性能，方便開展后期的拆卸回收再循環(huán)利用工作。

（4）提高機(jī)電產(chǎn)品綠色包裝與外型設(shè)計(jì)質(zhì)量

將綠色包裝設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，需要考慮三個(gè)方向，即針對(duì)現(xiàn)有的機(jī)電產(chǎn)品包裝方案進(jìn)行優(yōu)化、對(duì)現(xiàn)有的機(jī)電產(chǎn)品包裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以及對(duì)包裝材料進(jìn)行合理選擇，使包裝材料滿足易分解、可回收利用等需求目標(biāo)。而在以往的機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)中往往只關(guān)注產(chǎn)品功能與性能問題，未能夠在機(jī)電產(chǎn)品包裝方面做出相應(yīng)的工作，因此而導(dǎo)致很多機(jī)電產(chǎn)品包裝方案相對(duì)比較單一、缺乏時(shí)尚感和個(gè)性化特征，從而導(dǎo)致這種現(xiàn)象也很難滿足綠色設(shè)計(jì)對(duì)包裝設(shè)計(jì)的基本要求。所以在機(jī)電產(chǎn)品綠色包裝設(shè)計(jì)中，還要能夠合理運(yùn)用色彩藝術(shù)手段，提供綠色視覺觀感、為產(chǎn)品帶來更為個(gè)性的外觀和色彩，有利于提高機(jī)電產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，使之得以在更多地區(qū)推廣應(yīng)用，無疑對(duì)綠色環(huán)保理念的落實(shí)與推廣具有十分重要的意義[4]。

（5）在提高故障診斷技術(shù)中減少機(jī)電產(chǎn)品維護(hù)頻率

另外在綠色設(shè)計(jì)中，對(duì)于機(jī)電產(chǎn)品的維護(hù)維修工作也要充分體現(xiàn)出綠色設(shè)計(jì)理念。因?yàn)樵S多機(jī)電產(chǎn)品在使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞、損耗現(xiàn)象，對(duì)機(jī)電產(chǎn)品正常功能的體現(xiàn)帶來一定的負(fù)面影響，此時(shí)必須要盡快開展定期維修維護(hù)工作，以確保延長(zhǎng)機(jī)電產(chǎn)品的使用壽命。這種現(xiàn)象原本在機(jī)電產(chǎn)品領(lǐng)域中屬于比較常見的現(xiàn)象，但是在現(xiàn)如今的綠化環(huán)保理念下暴露出了諸多弊端問題，比如在頻繁維修維護(hù)工作中存在著明顯的資源浪費(fèi)現(xiàn)象，同時(shí)并不是所有的維修維護(hù)都能夠發(fā)揮產(chǎn)品的正常性能，很多時(shí)候維修維護(hù)反而會(huì)影響設(shè)備性能的發(fā)揮，尤其在設(shè)備使用的磨合期還未結(jié)束后進(jìn)行維修，極有可能導(dǎo)致原有的設(shè)備性能出現(xiàn)下降。所以為了能夠避免這些問題的產(chǎn)生，最好要能夠加強(qiáng)對(duì)機(jī)電設(shè)備產(chǎn)品的故障診斷檢測(cè)技術(shù)研發(fā)力度，能夠通過提高故障診斷技術(shù)先進(jìn)性中，使每一次維護(hù)維修過程中不需要拆卸設(shè)備就能夠了解設(shè)備故障原因，從而可以使維修工作變得根據(jù)針對(duì)性，有效減少不必要的維修維護(hù)成本支出。而在信息技術(shù)的迅速發(fā)展中，各類信號(hào)診斷檢測(cè)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等應(yīng)運(yùn)而生，為設(shè)備維修工作帶來了極為明顯的便利性優(yōu)勢(shì)，確保每一次設(shè)備維護(hù)維修盡可能地減少資源浪費(fèi)損耗現(xiàn)象，同時(shí)也可以有效減少機(jī)電產(chǎn)品維護(hù)頻率，無疑對(duì)踐行綠色環(huán)保理念體現(xiàn)出重要的技術(shù)應(yīng)用價(jià)值[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)發(fā)展與人類文明的進(jìn)步，可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為了各國(guó)都重視的基本策略，推進(jìn)綠色設(shè)計(jì)理念，將綠色設(shè)計(jì)理念融入機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)領(lǐng)域里，在減少機(jī)電產(chǎn)品對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的破壞性作用過程中，實(shí)現(xiàn)廠商市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效提升，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮應(yīng)有的設(shè)計(jì)理念價(jià)值。