王建業(yè)

(深圳市普羅技科技有限公司，廣東 深圳 518000)

1 機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的概念

機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)是一種基于產(chǎn)品整個(gè)生命周期，并以產(chǎn)品的環(huán)境資源屬性為核心的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念和方法，在設(shè)計(jì)中，除考慮產(chǎn)品的功能、性能、壽命、成本等技術(shù)和經(jīng)濟(jì)屬性外，還要重點(diǎn)考慮產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用、廢棄和回收的過程中，對(duì)環(huán)境和資源的影響。 其基本的內(nèi)涵有：

（1）在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過程中，產(chǎn)品的基本技術(shù)性能屬性與環(huán)境資源屬性、經(jīng)濟(jì)屬性并重，且環(huán)境資源屬性優(yōu)先。

（2）在設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮產(chǎn)品在使用廢棄后的可拆性和回收利用性。

（3）提出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)企業(yè)在環(huán)境保護(hù)、節(jié)約資源方面應(yīng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任。即對(duì)大宗工業(yè)產(chǎn)品，企業(yè)不但要生產(chǎn)產(chǎn)品，同時(shí)，還應(yīng)在可能的范圍內(nèi)，承擔(dān)產(chǎn)品回收和再利用的義務(wù)。

（4）它是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)理念的發(fā)展和創(chuàng)新，體現(xiàn)了人類對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)學(xué)科認(rèn)識(shí)的深化。

所以，綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本區(qū)別在于：綠色設(shè)計(jì)要考慮產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，從產(chǎn)品的構(gòu)思開始，在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件的選材、制造、使用、報(bào)廢和回收利用過程中對(duì)環(huán)境、資源的影響。

2 綠色設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

（1）設(shè)計(jì)目標(biāo)。設(shè)計(jì)目標(biāo)中除考慮功能、性能、質(zhì)量、成本等方面外，還必須考慮機(jī)械化產(chǎn)品在整個(gè)生命周期過程中與環(huán)境和人的友好性。

（2）設(shè)計(jì)技術(shù)。除常規(guī)設(shè)計(jì)方法外，還必須人可拆卸設(shè)計(jì)、可回收設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)等新的設(shè)計(jì)思想和方法。

（3）設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。全面考慮從原材料提煉、材料加工、部件制造、產(chǎn)品裝配、產(chǎn)品包裝、產(chǎn)品運(yùn)輸、產(chǎn)品使用、產(chǎn)品廢棄后的回收、重用和處理等整個(gè)周期中對(duì)環(huán)境造成的總負(fù)荷為最小。

（4）設(shè)計(jì)流程。是并行閉環(huán)設(shè)計(jì)。綠色設(shè)計(jì)中產(chǎn)品廢棄后并不是作為垃圾排人環(huán)境，而是考慮通過重用、修理、再加工、回收等手段重新應(yīng)用于新產(chǎn)品的制造過程，從而使理想的綠色產(chǎn)品可以接近實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的零排放。

（5）設(shè)計(jì)目的。兼顧需求和環(huán)境。

3 綠色設(shè)計(jì)的原則

（1）生態(tài)效益最好原則綠色設(shè)計(jì)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(duì)周圍環(huán)境“零污染”。這就要求在設(shè)計(jì)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(jì)能源消耗少的產(chǎn)品，減少對(duì)材料和資源的需求，保護(hù)地球的礦物資源。噪聲也是一種環(huán)境污染，影響到人體健康。隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)環(huán)境要求越來越苛刻，低噪聲設(shè)計(jì)日趨重要。從設(shè)計(jì)上就考慮產(chǎn)品的生態(tài)平衡性，應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)理念，是一種從源頭上控制污染的有效策略。

（2）經(jīng)濟(jì)效益最好原則設(shè)計(jì)的機(jī)械零件既要功能滿足客戶要求，又要成本低廉?？紤]經(jīng)濟(jì)最佳性必須從設(shè)計(jì)和制造兩個(gè)方面上入手。設(shè)計(jì)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(jì)要求。對(duì)于重型機(jī)械，一般要求有自鎖裝置和保險(xiǎn)裝置，以確保操作員人身安全。

（4）人機(jī)工程學(xué)原則綠色設(shè)計(jì)倡導(dǎo)“以人為本”，進(jìn)行人性化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的良好保護(hù)。通過研究組成人機(jī)系統(tǒng)的人和機(jī)器的相互關(guān)系，以提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率，并使“人一機(jī)器一環(huán)境”相互協(xié)調(diào)，以求達(dá)到人的能力與作業(yè)活動(dòng)要求相適應(yīng)，創(chuàng)造高效、舒適、安全的勞動(dòng)條件。機(jī)器外觀造型應(yīng)比例協(xié)調(diào)、大方，給人以時(shí)代感和美感，色彩要和產(chǎn)品功能相適應(yīng)。如醫(yī)療器械要用淺色，給人以衛(wèi)生、安靜感；冰箱、制冷器要用冷色，給人以清涼感。綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本區(qū)別在于：綠色設(shè)計(jì)要考慮產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，從產(chǎn)品的構(gòu)思開始，在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件的選材、制造、使用、報(bào)廢和回收利用過程中對(duì)環(huán)境、資源的影響，希望以最小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品“從搖籃到再現(xiàn)”的循環(huán)。綠色設(shè)計(jì)綜合考慮環(huán)境因素和資源利用率等。

4 綠色設(shè)計(jì)的方法

（1）逆向設(shè)計(jì)法逆向設(shè)計(jì)是相對(duì)正向設(shè)計(jì)而言，其基礎(chǔ)是應(yīng)用逆向思維，利用事物的對(duì)立面。如對(duì)立、對(duì)立并存、對(duì)立綜合等，從原理逆向、大小逆向和屬性逆向等方面進(jìn)行綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)。①簡化。簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。如減少部件的數(shù)量，以便于裝備、拆卸、減少緊固件數(shù)量等；簡化拆卸過程。如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用易于拆卸的連接方式，減少緊固件數(shù)量等；簡化回收工藝：廢舊產(chǎn)品的回收工藝技術(shù)應(yīng)簡單可行。②極小化。朝極小化方向思考：如產(chǎn)品的輕、薄、短、小化。③極大化。朝極大化方向思考：如采用新技術(shù)、新原理、新材料等構(gòu)思功能極大化的結(jié)構(gòu)簡單、材料少、體積小、重量輕、可靠性高、壽命長的產(chǎn)品。④廢舊產(chǎn)品的回收利用。利用新構(gòu)思、新技術(shù)、回收利用廢舊產(chǎn)品?；厥召Y源、減少環(huán)境污染，如對(duì)全塑汽車的回收利用。

（2）組合法將兩個(gè)或兩個(gè)以上的技術(shù)要素通過巧妙的組合，獲得創(chuàng)新綠色產(chǎn)品的方法。①料組合。如A綠色材料+B綠色材料→C綠色材料。②工藝組合。如標(biāo)賣內(nèi)噴涂絳子激光處理新工藝。③技術(shù)組合。如以無污染、資源廣泛的純水作為液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)，加快研制適用于純水的液壓元件與系統(tǒng)。④模塊組合。不同功能模塊的有機(jī)組合，構(gòu)成不同的產(chǎn)品，如集成罰。模塊組合有利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代，維修、廢棄產(chǎn)品的拆卸回收。

（3）移植法運(yùn)用其它領(lǐng)域綠色設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論、方法和技術(shù)，研究本領(lǐng)域綠色設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)中存在的問題，開發(fā)具有綠色特點(diǎn)的新產(chǎn)品。①原理移植。如將太陽能炊具的集熱原理移植到雨傘上，研制成雨天擋雨，晴天能燒水或做飯的新型多功能傘。②結(jié)構(gòu)移植。如將機(jī)床滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌的摩擦面置于滾子間，則得到牽引力小，傳動(dòng)效率高，潤滑系統(tǒng)簡單，維修方便的滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌。這種新型導(dǎo)軌是平面滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)方式的一種移植。③材料移植。如將工業(yè)陶瓷用于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，可大幅度提高熱效率，降低燃料消耗，是材料的創(chuàng)造性移植。④方法移植。如突變論→材料的突變論→新型綠色材料。

（4）選擇綠色材料是構(gòu)成綠色產(chǎn)品的基礎(chǔ)，綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)選擇綠色材料。選擇的綠色材料應(yīng)是能耗低、成本低、來源廣泛、污染小、易回收、可降解的材料。

5 結(jié)語

總之，綠色設(shè)計(jì)理念的提出，是人類在探索實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展途徑過程中的一個(gè)重要成果，是機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科發(fā)展歷史上一個(gè)重要的里程碑，是機(jī)械設(shè)計(jì)理念的一次革命和飛躍，為機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)指明道路

[1]申永勝.機(jī)械原理[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.

[2]劉光復(fù).綠色設(shè)計(jì)與綠色制造[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.

[3]張春林.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.