機械設計的新理念“綠色設計”

陳中玉 馬 方

摘要:綠色設計是一種綜合產品功能、性能、質量、壽命、成本和環境為一體的現代設計理念和方法。通過綠色設計可擴大產品周期、減少污染、防止資源浪費等。綠色設計在機械產品結構、選材、可拆卸等方面的運用,使設計出的機械產品完全滿足綠色產品的要求。

關鍵詞:綠色設計;機械產品;工業設計;傳統設計

中圖分類號:TH122文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)33-0157-02

綠色是生命之色,生命呼喚著綠色。它是和諧安全和幸福的象征,它是人們選購高科技產品的向導,它是知識經濟的助動力。總之,從某種意義上說,綠色是現代人類文明的重要標志。當今世界,人們又把綠色作為人類與環境均有益無害的代名詞。綠色生活浪潮正成為國際社會的熱點。新世紀的開始,綠色消費已經席卷全球,它正在從世界先進工業國家走向發展中國家。尤其是綠色工業與人類生產生活更是密不可分。

綠色設計作為一種新的設計方法出現的時間并不長,還遠沒有達到完善的程度,很多具體的方法還有待研究,但作為一種新的設計理念,它的出現使人們看到了過去設計思想方法的不足,意識到了在過去長期的設計活動中,所忽視的產品設計與環境資源之間的關系和產品設計對環境、資源的影響。綠色設計理念的提出,是機械設計學科發展史上一個重要的里程碑,是機械設計理念的革命和飛躍。

一、綠色設計

傳統設計面向對象的主體是人,過多地考慮到了人的使用因素,忽略了對環境的影響,在產品使用報廢后,就成了廢品。綠色設計是一種全新的設計理念,綠色設計又稱為:生態設計(ED:Ecological Design)、環境設計(DFE:Design for Environment)、生命周期設計(LCD:Life Cycle Design)等,是一種綜合產品功能、性能、質量、壽命、成本和環境于一體的現代設計理念和方法。綠色制造必須集成到產品和工藝設計與開發系統中去,其目的是使產品制造、使用和廢棄過程對環境的不利影響降低到最小。綠色設計實際上包括兩方面的內容:首先是分析產品在其生命周期過程中對環境的影響,從產品的構思開始,就應考慮產品的結構設計、零部件的選材、制造、使用、報廢和回收利用過程中對環境、資源的影響,從而以最小的代價實現產品“從搖籃到再現”的循環;其次是根據分析結果改進設計,包括面向可拆卸的設計(Design for Disassably)和面向回收重用的設計(Design for Recycling),前者關注廢棄產品的拆卸問題,后者主要關注原材料的回收重用問題。

二、綠色設計的特點

綠色設計的特點包括以下幾個方面:

1.擴大了產品的生命周期;

2.綠色設計從源頭上減少了廢棄物的產生,有利于保護環境,維護生態系統平衡;

3.綠色設計可以防止地球上礦物資源財富的枯竭;

4.綠色設計將減少廢棄物的數量及處理其棘手的問題,避免通常垃圾處理采用的填埋、焚燒法所造成的二次污染。

三、綠色設計與傳統設計的區別

在傳統設計過程中,設計人員通常主要是根據產品基本屬性(功能、質量、壽命、成本)指標進行設計,其設計指導原則是:只要產品易于制造并滿足所要求的功能與性能,而較少或基本沒有考慮資源再生利用以及產品對生態環境的影響。這樣設計生產制造出來的產品,在其使用壽命結束后回收利用率低,資源、能源浪費嚴重,特別是其中的有毒有害物質,會嚴重污染生態環境,影響生產發展的可持續性。而綠色設計在產品整個壽命周期中都把其綠色程度作為設計目標,即在其概念設計及粗略設計階段,就充分考慮到產品在制造、銷售、使用及報廢后對環境的各種影響,與產品有關的各技術人員都應密切合作,信息共享,運用環境評價準則約束制造、裝配、拆卸、回收等設計過程,并使之具有良好的經濟性。

綠色設計必須遵循一定的系統化設計程序,其中包括:環境規章評價,環境污染鑒別,環境問題的提出,減少污染、滿足用戶要求的替代方案,替代方案的激素與商業評估等。綠色設計人員應該考慮這樣的問題:制造過程中可能產生的廢棄物是什么,有毒成分的可能替代物是什么,報廢產品如何管理,設計對產品回收性有什么影響,零件材料對環境有何影響,用戶怎樣使用產品等等。

綠色設計所關系的目標除傳統設計的基本目標外,還有兩個:一防止影響環境的廢棄物產生;二良好的材料管理。也就是說,避免廢棄物產生,用再造加工技術或廢棄物管理方法協調產品設計,是零件或材料在產品達到壽命周期時,以提高附加值回收并重復利用。

綠色設計通常有三個主要階段,即:(1)跟蹤材料流,確定材料輸入與輸出之間的平衡;(2)對特殊產品或產品種類分配環境費用,并確定相應的產品價值;(3)對設計過程進行系統性研究,而不是將注意力集中在產品本身。從產品的整體質量考慮,設計人員不應只根據物理目標設計產品,而應以產品為用戶提供的服務或損害為主要依據。

由此可見,綠色設計的優越性在于:綠色設計要求設計人員在設計構思階段就要把降低能耗、易于拆卸、再生利用和保護生態環境與保證產品的性能、質量、壽命、成本的要求列為同等的設計目標,并保證在生產過程中能夠順利實施。

四、綠色設計的內容和方法

1.綠色設計的主要內容包括:綠色產品設計的選材與管理;產品的可拆卸性設計;產品的可回收性設計。綠色設計要求把含有有害成分與無害成分的材料區分開來,不能混放在一起,對于達到壽命周期的產品,有用部分要充分回收利用,不可用部分要用一定的工藝方法進行處理,使其對環境的影響降到最低;另一方面綠色設計要綜合考慮材料的回收可能性,回收價值的大小,回收的處理方法等,同時設計師要使所設計的結構易于拆卸,維護方便,并在產品報廢后能夠重新回收利用。此外,還有綠色產品的成本分析,綠色產品設計數據庫等。

2.綠色設計的方法包括模塊化設計、循環設計、組合設計、可拆卸設計和綠色包裝設計等等。模塊化設計是指在一定范圍內的不同功能或相同功能的不同性能,不同規格的產品進行功能分析的基礎上,劃分并設計出一系列功能模塊,通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產品,滿足不同的需求。模塊化設計既可以很好地解決產品品種規格,產品設計制造周期和生產成本之間的矛盾,又可快速更新換代新產品,提高產品的質量,方便維修,有利于產品廢棄后的拆卸與回收提供條件,從而為增強產品的競爭力提供必要條件。

循環設計既然是回收設計,也就是實現廣義回收所采用的手段或方法,即在進行產品設計時,充分考慮產品零部件及材料的回收的可能性、回收價值的大小、回收處理方法、回收處理結構工藝性等與回收有關的一系列問題,以達到零部件及材料資源和能源的充分有效利用與環境污染最小的一種設計的思想和方法。

此外,還有組合設計、可拆卸設計、綠色包裝設計等等,其基本內涵大致如上所述。

五、結語

綠色設計是21世紀全新的工業設計理念,是不可逆轉的時代潮流。在工業設計中提出綠色設計絕非是偶然的,隨意的,而是必然的、必要的,它是工業設計發展道路上的必經之路,是保證人類自身生存、實現可持續發展的必然選擇;是新世紀綠色消費浪潮下的必然產物,是未來企業的立足之本,是消除綠色貿易壁壘的有效途徑。為了能夠正確地實施綠色設計,我們必須探索工業設計的新方法,并遵循一定的準則,只有這樣才能夠更好地把環境保護融入工業設計中。此外,還必須認識到綠色設計還處于發展過程中的形成階段。為了完善它,我們需要更多的設計師去認識它、理解它、以解決其系統化過程所需解決的問題。

參考文獻

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作者簡介:陳中玉(1981- ),男,遼寧盤錦人,鹽城紡織職業技術學院助教;馬方(1980- ),女,遼寧鐵嶺人,鹽城紡織職業技術學院助教,碩士。