（菏澤市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，山東 菏澤 274000）

綠色設(shè)計(jì)理念在食品機(jī)械中的應(yīng)用研究

黃 艷

（菏澤市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，山東 菏澤 274000）

綠色崛起已成為業(yè)內(nèi)對(duì)食品機(jī)械行業(yè)迫切的呼聲，綠色設(shè)計(jì)將成為食品機(jī)械行業(yè)今后的努力方向。本文就綠色設(shè)計(jì)在食品機(jī)械中的應(yīng)用做了簡(jiǎn)要探討。

環(huán)境；綠色設(shè)計(jì)；食品機(jī)械

綠色設(shè)計(jì)（Green Design, GD），就是設(shè)計(jì)和制造生命周期環(huán)境影響為最小的產(chǎn)品，也可以被認(rèn)為是以綠色技術(shù)為原則所進(jìn)行的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。概括來說，綠色設(shè)計(jì)就是在產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性，即可拆卸性、可回收性、可維護(hù)性、可重復(fù)利用性等，并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，保證產(chǎn)品應(yīng)有的功能、使用壽命、質(zhì)量等。相對(duì)地，食品機(jī)械的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)很少考慮環(huán)境屬性以及與食品安全的關(guān)系，其產(chǎn)業(yè)鏈一般只考慮到設(shè)計(jì)、制造和使用環(huán)節(jié)。而綠色設(shè)計(jì)則是從系統(tǒng)工程和綠色理念出發(fā)，不僅考慮食品和包裝機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、使用，而且還考慮到報(bào)廢、處置等環(huán)節(jié)，能有效的從根本上防止污染，受大眾所歡迎。綠色設(shè)計(jì)的前提，是對(duì)綠色技術(shù)的掌握，只有運(yùn)用了綠色技術(shù)，才能減少環(huán)境污染，節(jié)約資源和能源的消耗。綠色技術(shù)的運(yùn)用體現(xiàn)在產(chǎn)品的全生命周期各個(gè)階段，從概念形成到生產(chǎn)制造、使用，再到廢棄后的回收、重用及處理處置等，都能體現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)的理念。

1 綠色設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

1.1 機(jī)械材料的綠色設(shè)計(jì)

綠色設(shè)計(jì)在食品機(jī)械材料環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)在材料的選取上。經(jīng)食品機(jī)械加工的食物是讓消費(fèi)者食用的，食物品質(zhì)的好壞直接關(guān)系到人們的身體健康，所以在設(shè)計(jì)時(shí)確保所選取的食品機(jī)械材料是安全的、綠色的。符合綠色概念，比如低耗能、低污染、低成本、易于加工、易處理、易回收、耐腐蝕、無毒，另外為了清潔衛(wèi)生，不允許結(jié)構(gòu)中有清洗不到的死角，要選取便于拆裝、清洗的材料，以避免微生物在死角生長(zhǎng)繁殖。

1.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的綠色設(shè)計(jì)

1.2.1 易于制造和裝配的設(shè)計(jì)

可 制 造 性 設(shè) 計(jì)（Design for Manufacturing, DFM），指的是如何利用手頭現(xiàn)有設(shè)備和工藝能力把產(chǎn)品從原理設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)出來，側(cè)重于制造工藝，如沖壓、機(jī)加、注塑、鑄造等；可裝配性設(shè)計(jì)（Design for assembly, DFA），側(cè)重于裝配，不但考慮能制造出來，還考慮裝配過程中便捷性的設(shè)計(jì)，結(jié)合生產(chǎn)需要，盡量避免出現(xiàn)不方便生產(chǎn)的設(shè)計(jì)。二者設(shè)計(jì)目的都一樣，即在產(chǎn)品研發(fā)階段，就把過程設(shè)計(jì)考慮進(jìn)來，通過方案的比對(duì)和優(yōu)化，提高制造和裝配的便利性，經(jīng)濟(jì)性。

綠色產(chǎn)品的DFM/DFA，會(huì)使產(chǎn)品更加易于制造和裝配，提升設(shè)備的生產(chǎn)品質(zhì)和可維護(hù)性，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命，節(jié)省不必要的工序、工具和人力，減少零件數(shù)量，降低成本，避免重復(fù)的設(shè)計(jì)修改，縮短開發(fā)周期，以環(huán)保為目標(biāo)，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，讓人們吃上放心的食品，從而贏得顧客，提高市場(chǎng)占有率。提供可行性方案來建立企業(yè)未來產(chǎn)品的發(fā)展戰(zhàn)略，使企業(yè)最終實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1.2.2 可拆卸性設(shè)計(jì)

目前在食品機(jī)械設(shè)計(jì)中，可拆卸性設(shè)計(jì)尚沒有受到太大重視，當(dāng)食品機(jī)械毀損不能使用，由于無法拆卸被迫丟棄，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染的現(xiàn)象比比皆是。近年來，廢棄物處置費(fèi)用也在逐年增加，易于銷毀的特性成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的空缺。因此食品機(jī)械設(shè)計(jì)中，充分考慮可拆卸性設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

可拆卸性設(shè)計(jì)具有多方面的好處。首先，操作人員可以對(duì)食品機(jī)械進(jìn)行拆卸，便于較好的維修和全方位的清洗，保證食品機(jī)械的安全衛(wèi)生。其次，還可以促進(jìn)資源再利用，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，在設(shè)備無法進(jìn)行維修面臨淘汰時(shí)，可以進(jìn)行選擇性再利用；亦或進(jìn)行部件的翻新，更換損壞部件，讓機(jī)械設(shè)備重新運(yùn)轉(zhuǎn)。再次，對(duì)于無法再利用的部分，可以環(huán)保安全無污染的處置掉。通過以上這些可拆卸性設(shè)計(jì)，可以更加完善食品加工業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

1.3 動(dòng)力的綠色設(shè)計(jì)

任何生產(chǎn)都離不開動(dòng)力，食品機(jī)械的動(dòng)力來源主要是燃油，污染嚴(yán)重，主要體現(xiàn)在噪聲、廢氣、漏油幾方面的污染。其中食品機(jī)械排放的廢氣，對(duì)綠色食品影響頗大，當(dāng)食品在設(shè)備中進(jìn)行加工時(shí)會(huì)受到排放廢氣的影響，廢氣中的碳?xì)浠衔镏苯咏档褪称返钠焚|(zhì)。因此建議對(duì)食品機(jī)械動(dòng)力進(jìn)行合理的選擇。

當(dāng)前的動(dòng)力供應(yīng)方式還比較單一，綠色設(shè)計(jì)在食品機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)中的體現(xiàn)就是利用電力代替石油作為食品機(jī)械的動(dòng)力。選擇以電力為動(dòng)力，將減少各種污染，提高食品質(zhì)量，保證人體健康。除電力這項(xiàng)動(dòng)力供應(yīng)方式外，此外，我們勢(shì)必要加快研發(fā)步伐，開發(fā)利用植物油、太陽(yáng)能、天然氣和氫氣等能源，使之可以在食品機(jī)械中迅速得到應(yīng)用。

1.4 液壓系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)

液壓系統(tǒng)是食品機(jī)械進(jìn)行傳動(dòng)所依靠的主要系統(tǒng)，但該系統(tǒng)存在不少問題，像噪聲污染和漏油污染等問題，其根本原因是消耗一次性能源石油，耗能大，污染嚴(yán)重，這些污染直接影響食品品質(zhì)，阻礙食品工業(yè)的發(fā)展。我們可以增設(shè)聲控系統(tǒng)解決噪聲污染，可以用水或植物油代替礦物油，來解決漏油污染的問題。因此，對(duì)于液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要多角度看問題，加快對(duì)水壓、植物油等生態(tài)液壓系統(tǒng)的研究，加大投入，盡快使用，改善現(xiàn)存的問題。如此一來，液壓系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)能節(jié)約成本，減少石油消耗和漏油污染，保護(hù)環(huán)境，為我國(guó)現(xiàn)代食品工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供長(zhǎng)效機(jī)制。

2 并行式綠色設(shè)計(jì)方法

2.1 基本特點(diǎn)

在食品機(jī)械開發(fā)設(shè)計(jì)中，以集成并行的綠色理念設(shè)計(jì)食品機(jī)械及其相關(guān)過程，技術(shù)開發(fā)人員力求在設(shè)計(jì)初期就考慮食品機(jī)械生命周期全過程的各項(xiàng)因素（如用戶需求、質(zhì)量、成本、進(jìn)度、拆卸與回收的設(shè)計(jì)體系等），使食品機(jī)械實(shí)施最優(yōu)化設(shè)計(jì)，這就是所謂的并行式綠色設(shè)計(jì)模式。它具有以下基本特點(diǎn)：

2.1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)的一致性

在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，綠色設(shè)計(jì)的考慮是多角度多方位的，涉及到食品機(jī)械的功能、質(zhì)量、成本、服務(wù)與環(huán)境等各個(gè)方面的特性，圍繞的目標(biāo)只有一個(gè)，那就是綠色、環(huán)保、健康。讓食品機(jī)械在滿足各種使用功能的同時(shí)，又能滿足在進(jìn)行食品生產(chǎn)時(shí)的環(huán)保要求。

2.1.2 設(shè)計(jì)過程的協(xié)同性

食品機(jī)械的開發(fā)設(shè)計(jì)是從初期就開始考慮的，設(shè)計(jì)過程中所要分析的是食品機(jī)械的整個(gè)生命周期，這是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，從機(jī)械雛形設(shè)計(jì)到技術(shù)設(shè)計(jì)，

到工藝設(shè)計(jì)，到生產(chǎn)制造，再到使用維護(hù)，最后到廢棄處置等各個(gè)階段，都要進(jìn)行詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)。應(yīng)用并行式設(shè)計(jì)方法，在食品機(jī)械開發(fā)設(shè)計(jì)的各階段交叉、輪換進(jìn)行，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)、協(xié)調(diào)與其過程不合理的地方，進(jìn)而改進(jìn)、評(píng)估和決策。

2.1.3 設(shè)計(jì)信息的集成性

對(duì)于食品機(jī)械的設(shè)計(jì)，初期要充分分析影響食品機(jī)械的各項(xiàng)因素，然后收集信息，進(jìn)行分析，進(jìn)行設(shè)計(jì)。應(yīng)用并行式工程技術(shù)，信息的發(fā)布要及時(shí)準(zhǔn)確，實(shí)施信息預(yù)發(fā)布，對(duì)各種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)等信息進(jìn)行反饋。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支持下，工作人員能及時(shí)接受或發(fā)送正確的信息，使設(shè)計(jì)工作順利進(jìn)行。

2.1.4 設(shè)計(jì)人員的多樣性

食品機(jī)械的設(shè)計(jì)并不是一個(gè)人就能完成的，相對(duì)食品機(jī)械傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，并行式綠色設(shè)計(jì)涉及到更多的技術(shù)環(huán)節(jié)和技術(shù)人員，需要大批設(shè)計(jì)人員，與各類技術(shù)人員保持默契，協(xié)同配合作業(yè)。同時(shí)不僅要求設(shè)計(jì)人員具有較高的業(yè)務(wù)素質(zhì)水平，更要求他們具有較強(qiáng)的食品機(jī)械環(huán)境意識(shí)，需要他們綜合考慮設(shè)計(jì)產(chǎn)品的綠色屬性，即產(chǎn)品使用的綠色度。這在國(guó)際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)ISO14000于1996年1月份正式頒布和實(shí)施以后，會(huì)成為衡量產(chǎn)品性能的一個(gè)重要因素。

2.2 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 食品機(jī)械數(shù)據(jù)管理技術(shù)

數(shù)據(jù)管理技術(shù)是并行式綠色技術(shù)中較為關(guān)鍵的技術(shù)。在食品機(jī)械運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)中，會(huì)生成大量的數(shù)據(jù)和信息，如綠色資源、綠色設(shè)計(jì)模式、工程規(guī)范、技術(shù)文檔、圖紙、食品機(jī)械結(jié)構(gòu)模型、食品機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)果、食品機(jī)械訂單要求等，這時(shí)候就需要對(duì)各種數(shù)據(jù)加以運(yùn)用，進(jìn)行管理和處理，最終實(shí)現(xiàn)信息傳遞和管理技術(shù)的應(yīng)用和推廣，為實(shí)現(xiàn)并行式綠色設(shè)計(jì)的食品機(jī)械開發(fā)過程提供有力的數(shù)據(jù)支持。

2.2.2 信息與技術(shù)的集成技術(shù)

并行式綠色設(shè)計(jì)的最終實(shí)施，離不開食品機(jī)械的信息與技術(shù)這個(gè)廣泛的基礎(chǔ)。當(dāng)今，隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、綠色設(shè)計(jì)技術(shù)、食品機(jī)械數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)都有所發(fā)展，由這些可以構(gòu)成食品機(jī)械開發(fā)的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，在這一集成平臺(tái)上，可以進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度、質(zhì)量控制、成本核算和項(xiàng)目評(píng)估等一系列管理和運(yùn)用。不僅如此，設(shè)計(jì)人員還可以通過集成平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)、修改和維護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)并行式綠色設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化和集成化應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)

綠色設(shè)計(jì)是一種基于生態(tài)學(xué)的設(shè)計(jì)，建立綠色理念，順應(yīng)時(shí)代要求，可以促進(jìn)企業(yè)乃至整個(gè)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。但是尚存在一些問題，一方面，為使大眾能普遍負(fù)擔(dān)起綠色產(chǎn)品的消費(fèi)，在產(chǎn)品全生命周期的研發(fā)中，如何降低各階段成本是目前最為關(guān)鍵的問題；另一方面，我國(guó)現(xiàn)有食品機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)性規(guī)范已不適應(yīng)全球化的發(fā)展要求，在很大程度上缺乏先進(jìn)適用的、符合國(guó)際通行要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，特別是綠色制造工藝作為一個(gè)新概念，尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義和技術(shù)方法。所以我們急需制定食品機(jī)械綠色設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法體系，實(shí)現(xiàn)機(jī)械合理配套，有效利用資源，保護(hù)環(huán)境，提升加工食品的質(zhì)量安全。

[1]艾飛．基于綠色設(shè)計(jì)原則的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念[D]．武漢理工大學(xué)，2012．

TD21

A

黃艷（1975-），女，山東菏澤人，工程師，在職在讀碩士研究生，研究方向：食品工業(yè)、輕工建材等新型材料。

國(guó)家質(zhì)檢總局科技計(jì)劃項(xiàng)目2013zjjg069