機電產品綠色設計的研究

禹 韜，徐小明，張曉璐，肖圣龍，蘇長勝

（廣東工業大學機電工程學院，廣東廣州 510006）

0 引言

工業革命以來，工業設計改變了人們原有的生活方式和生活環境。然而，進入二十世紀以來，地球上資源和能源的消耗加劇，生態環境遭受了極大的破壞。在這種情況下，設計師們開始進行反思：如何才能緩解資源、環境、工業生產之間的矛盾。由此，產生了綠色設計。綠色設計對人類社會的持續發展、經濟的繁榮穩定、生態環境等相關因素有著必然的聯系和深刻的意義，體現了設計師職業道德和社會責任心的回歸。

1 綠色設計的概念

設計是為了實現一定的要求，將與產品相關的信息（構想、屬性、狀態、舉動、功能、性能）逐漸詳細化的決策和實現過程。綠色設計作為一個新興的設計概念，目前國內外還沒有一個統一、公認的定義。根據相關文獻，綠色設計可以定義如下：綠色設計過程的核心是環境資源，在產品的整個生命周期內，優先考慮產品的環境屬性（可維護性、可回收性等），并將其作為產品的設計目標，在滿足環境目標的同時保證產品的物理目標（基本功能、使用壽命、質量、外觀等）[1]。綠色設計包含了產品從概念形成到生產制造、使用乃至廢棄后的回收、再用及處理的各個階段，涉及產品的整個生命周期。

傳統設計主要是基于從自然界獲取有用資源來改善人們的生活質量這樣一種“資源無窮論”的觀點，但人們在現代工業社會的發展中已逐漸認識到環境與資源的重要性[2]。綠色設計與傳統設計之間的比較如表1所示。

2 綠色設計的內涵

2.1 綠色設計的內容

在綠色產品的整個設計過程中，綠色設計的內容主要包括以下四個方面：綠色產品材料的選擇；面向拆卸的設計；面向再循環的設計；綠色包裝設計[3-4]。

第一，綠色產品材料的選擇。材料的選擇是任何設計的一個重要環節，綠色設計也不例外。綠色產品不僅要求滿足基本功能、使用性能以及經濟性要求，還要求具有很好的環境協調性。所以，在設計階段就必須對產品材料進行認真選擇。

表1 綠色設計與傳統設計的關系

第二，面向拆卸的設計。廢棄產品的回收再利用往往會牽涉到零件的拆卸，拆卸是零件回收的前提。可拆性設計在產品設計階段就將維護及回收的拆卸要求作為設計目標，即設計時已明確了將來哪些部件要被拆卸和回收。通過對產品有效的拆卸，使產品的零部件能夠以不同形式得到高效的循環利用。

第三，面向再循環的設計。減少環境污染和節省資源是綠色設計的根本目標，而合理地回收和再生利用無疑有利于這一目標的實現。再循環設計在產品的設計階段就考慮到廢棄產品的處理，如何實現零件材料的回收、再利用，是一種基于環境的設計思想和方法。

第四，綠色包裝設計。隨著環境保護浪潮的沖擊，綠色包裝是國際環保發展趨勢的需要。綠色包裝是指對生態環境和人類健康無害，能重復使用和再生，符合可持續發展的包裝。綠色包裝設計就是在考慮滿足包裝產品基本功能的前提下，充分考慮包裝產品的環境屬性。綠色包裝設計是一種環境友好型設計，是一種新型的設計理念。

2.2 綠色設計的基本原則

綠色設計是一種新型的設計方法，其目標是維持人與生態環境之間的平衡，減少人類與環境之間的沖突。與傳統設計相比，綠色設計具有以下基本原則[5-7]。

（1）技術先進性原則。技術先進性反映當前科學技術的先進成果，設計者在設計的過程中運用先進的技術能夠更好地服務于人類。技術先進性是綠色設計的根本前提，綠色設計強調采用先進的技術保證安全、經濟、可靠地實現產品的性能，保證產品生命周期全過程具有很好的環境協調性。

（2）技術創新性原則。綠色設計面對的是以前沒有遇到過的新問題，設計者需要善于思考、敢于想象、大膽創新。

（3）功能先進實用原則。功能先進實用是任何設計所追求的基本原則，綠色設計同樣如此，綠色設計的最終目標是向顧客提供功能先進實用的產品。

（4）資源最優利用原則。地球上的許多自然資源都是不可再生的，終究會有枯竭的一天。資源最優利用原則主要包括兩個方面的內容：第一，在資源的選擇上應盡量考慮可再生資源；第二，在設計時應盡可能保證所選用的資源能最大限度地被利用。

（5）環境協調性原則。綠色設計強調在設計中通過在產品生命周期的各階段應用各種先進的綠色技術使所設計的產品具有節能減排、保護環境和人體健康等特性，爭取實現產品的“零污染”[8]。因此，在設計的任何一個階段都必須考慮如何消除污染源，從根本上防止污染、保護環境。

（6）綜合效益最佳原則。任何一個企業所追求的都是經濟效益，不可能去考慮不能給自身帶來效益的產品。一個產品或者設計方案最終需要走向市場面向顧客，這樣才能實現自身的經濟價值。綠色設計與傳統設計不同，不僅需要考慮產品的經濟效益，而且還要從產品的環境屬性出發，考慮設計所帶來的生態效益和社會效益。綠色設計需要綜合考慮各種效益，選取一個最佳方案。

2.3 綠色設計的基本特征

（1）綠色設計有利于減少污染、保護環境。在設計的最初階段就考慮廢棄產品的處理（回收性、拆卸性），設計者盡量從源頭上減少工業廢棄物的產生，從而保護生態環境、爭取實現人類社會的可持續性發展。

（2）綠色設計有利于減緩資源的枯竭。綠色設計需要充分考慮到資源的充分利用，設計出來的產品要求以盡量少的能耗實現其功能。

（3）綠色設計是并行閉環設計。傳統設計是“從搖籃到墳墓”(Cradle-to-Grave)的設計，考慮的是產品功能、質量、使用壽命，不考慮產品的生產、使用過程中以及廢棄時對環境的影響，是一個開環過程；而綠色設計是“從搖籃到搖籃的設計”(Cradle-to-Cradle)，其生命周期除傳統設計生命周期各階段外，還包括產品廢棄后的拆卸回收、處理，是一個閉路循環[1]。如圖1所示。

圖1 閉環式的產品生命周期

3 綠色設計的實施步驟

綠色設計是多學科交叉的一種設計方法，只有將各種設計方法、技術及工具有效地融合在一起，才能更好地實施產品綠色設計，而制定系統化的設計流程是達到這一目標的有效途徑。綠色設計的過程是針對整個生命周期進行的，是對傳統設計的發展與完善。綠色設計的通過以下步驟實施：啟動一個綠色設計項目、選擇一個合適的產品作為設計目標、建立綠色設計戰略、產生和選擇產品改進的想法、細化概念、產品推向市場、綠色設計的評估[9-12]。

4 前景與展望

進入21世紀以來，環境污染、資源枯竭等問題日益嚴重。人類開始不斷地進行反思，想盡辦法實現人與自然的和諧發展，走可持續發展的道路。綠色設計是人類可持續發展的一個重要組成部分。綠色設計的興起，促使世界各大公司紛紛開發和改進產品，把符合綠色標志的產品推向市場。只有這樣，各大公司才能在市場競爭中占據有利位置。可以預見，綠色設計、綠色產品將在未來的時間內更加成熟起來而風靡全球。

［1］許彧青.綠色設計［M］.北京：北京理工大學出版社，2007.

［2］于隨然，陶璟.產品全生命周期設計與評價［M］.北京：科學出版社，2012.

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［5］高仲璟，陳作俊，王保松.基于全生命周期的機械產品綠色設計技術研究［J］.科學之友，2011（05）：148-149.

［6］范若琛，劉曉敘.機械產品綠色設計機構體系研究［J］.機械管理開發，2011（03）：44-46.

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［9］范若琛，劉曉敘.機械產品綠色設計機構體系研究［J］.機械管理開發，2011（3）：44-46.

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