綠色設計與制造在汽車行業中的應用

摘 要：簡述綠色設計、綠色制造的意義，并介紹如何在汽車設計、制造及再制造、回收及其他方面實現綠色化過程。

關鍵詞：汽車 綠色設計 綠色制造 綠色回收

中圖分類號：U469 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（a）-00-02

綠色設計（Green Design）出現于20世紀80年代，并逐漸形成一股國際設計潮流。它反映了人們對環境及生態破壞的反思，也體現了設計者道德和社會責任心的回歸。綠色制造（Green Manufacturing）是一種全面考慮環境影響與資源效益的制造模式，它使產品從設計、制造、包裝、運輸、報廢以及回收再制造的整個產品生命周期中，對環境和生態的破壞程度降低到最低，最大程度利用資源，并使企業經濟、社會效益最大化。

目前，在我國的制造業中，綠色設計、綠色制造受到重視的程度還不夠，許多企業仍然走的是高投入、高消耗、高污染的老路子，只注重生產成本，追求利潤最大化，而忽略了整個產品生命周期造成的環境污染。近年來，國際標準化組織（ISO）提出了關于環境管理的140000系列標準，推動了綠色制造研究的發展[1]。全球的綠色設計制造巨大浪潮，正在興起。現在，不斷涌現出有關綠色的理念，諸如綠色設計、綠色制造等。

1 綠色設計在汽車行業中的應用

綠色設計，是一種全新的設計理念和設計技術。在產品設計、制造、包裝、運輸、報廢以及回收再制造設計中，充分考慮資源和環境因素，努力追求企業經濟和社會效益的同時，充分利用資源，并減少環境污染，如圖1。

1.1 材料選擇

（1）在汽車設計過程中，應該優先選擇綠色材料，如汽車頂棚，可以用GMT板格加針織面料組合，比PU復合板材加針織面料組合等更環保更先進。汽車門板及柱板等注塑件，采用不含有任何鉛、貢等成分的原材料。

（2）應優先使用可回收、可再生、易降解的材料，如采用可回收鋁材、鋼材和熱塑性塑料等[2]。

（3）優先選用能耗低、污染少的材料。雖然大量使用鋁和碳纖維結構可以使汽車輕量化，從而達到節油減排的目的，但其制造過程將產生比鋼鐵更多的二氧化碳。

（4）盡量選擇低毒、低排放、無害和無輻射特性的材料。一些材料即經過加工、合成等技術手段可以控制有毒、有害物質的積聚和緩慢釋放。如汽車設計應盡量選擇無鹵塑料。

此外，汽車設計除了從選擇以上綠色材料外，還可以在設計過程中盡量減少材料種類的選用，以便更有效地回收再利用。

1.2 汽車應進行可拆卸易回收設計

設計汽車時，設計的結構應易于拆卸，汽車部件間的連接易破壞，報廢后的材料分類后易于回收，部件盡量多用相同材料，并對材料的成分進行標識，以便高效回收。同時在滿足功能及使用要求的前提下，盡可能設計最簡單的結構外形，使用同規格或標準化零件，盡可能使產品零件數量最少。

1.3 汽車的節能設計

汽車節能即提高汽車燃油經濟性。從技術上講，可以從提高發動機的燃油經濟性，降低整車運行阻力和完善發動機與汽車傳動系統的匹配等方面著手，此外駕駛員的技術水平也一定程度影響燃油消耗。

制造商在對汽車進行優化設計的同時，也在不斷地探索和開發替代燃料，研發新發動機，采用技術更高、油耗更低、混合動力的發動機以及燃料電池、太陽能電動汽車等先進技術，實現節能減排的最終目的。

1.4 汽車的模塊設計

對汽車進行模塊設計，可以使汽車各總成實現整體設計、高效調整并快速裝配，并使汽車設計實現程序化。在生產過程中，汽車相關模塊被分為前后、左右兩側、頂部和地板等部分，可組成某種特定車型，并做適當的參數調整，可以構成不同的汽車產品。這樣的模塊化設計可使汽車零部件的品種更多、質量更高，自動化水平以及裝配質量也得到提高，使汽車生產周期縮短，汽車廠商在日增激烈的市場競爭中也能夠占據更有利的地位。

這種綠色設計思想，不但可以縮短研發和制造周期，增加產品系列，快速應對市場的變化；而且還可以減少對環境的不利影響，方便重用、升級、維修和產品廢棄后的拆卸、回收處理[3]。

2 汽車的綠色制造、再制造

汽車整個產品生命周期中，應用綠色制造、再制造技術，既可以保證滿足汽車的功能、質量、成本，對環境不污染或污染最小化，符合環境保護要求，同時也提高了資源的利用效率，能源消耗最低，這是一種現代制造模式[4]，如圖2。在制造工藝方面，可通過優化毛坯制造技術、優化下料技術、少無切屑加工技術、干式加工技術、新型特種加工技術等減少材料消耗[5]。

汽車綠色再制造，不僅可以將報廢汽車拆解后，把可利用的零部件回收或進行加工再制造，而且還可以使汽車生命周期各階段（生產、設計、制造、銷售、使用、維修、報廢、回收）的材料得到充分利用，如圖3。在維修更換下的汽車零配件，進行修復、再利用，不能修復的進行分類回收、重熔，成為各種原材料，徹底實現綠色

過程。

3 汽車產品的綠色回收

汽車綠色回收處理，包含兩個過程，即汽車零部件生產過程和和汽車生命周期終結。

汽車在生產制造、裝配下線、運輸、使用時，要注意對流失的物料和產生的廢料（如更換零配件、常規保養產生的廢機油等）進行回收，返回到流程中或經回收處理后作為原料或其他生產材料再利用，建成從原材料使用到廢物回收利用的閉合循環，使與汽車有關的企業在生產過程中對環境破壞程度最小。

圖4 汽車生命周期終結時的綠色回收

汽車在生命周期終結后，經過對廢料的再加工處理，使之能夠滿足其原來的使用要求或者用于其他用途，如圖4。若不回收處理，將造成資源浪費并導致環境污染。在德國，政府于1991年公布了有關報廢車處理的政府令。在荷蘭，1998年通過立法，售出車報廢后由汽車廠無償回收，再由汽車廠（含進口業者）建立廢車處理準備金，具體來源可用提高售價以及附加費方式解決。

汽車回收處理與生態環境是密切相關的，從汽車設計開始就要重視對環境的影響，在汽車生命周期各個階段都得充分考慮。汽車壽命終結后，可以有多種不同的處理方案。各對各方案進行分析與評估，確定出最低的處理成本但回收價值最高的方案。汽車綠色回收決策過程，如圖5所示。

圖5 汽車綠色回收決策過程

另外，我們還可以對汽車進行綠色包裝（簡化包裝、選擇無毒、可回收或易于降解的材料）；在汽車儲存及運輸過程，減小產品的體積、防止跑、冒、滴、漏等措施以實現綠色運輸；大力推進綠色售后維修店的建設及嚴格的環保管理，不斷提高汽車維修產生的廢棄物的的綜合利用率，等等。

4 結語

汽車實施綠色設計與制造，會明顯提高經濟及社會效益，并將促成一些新型的產業：如綠色汽車產品拆卸回收再利用企業及專門技術產業[6]。但關鍵是對汽車從設計到報廢這一生命周期每一環節對環境影響做出科學合理的評價，并且要對汽車整個生命周期中所涉及的企業建立綠色汽車產品的評價體系。隨著中國汽車保有量的增加，能源危機、環境惡化，各國對能源、環境等問題越來越關注。汽車的綠色設計與制造是可持續發展的必然選擇。

參考文獻

[1]劉瑞素，郭蘭申，王陽.綠色設計和綠色制造是鑄造業的發展趨勢[J].江蘇機械制造與設備，2001（4）：8.

[2]石晶玉，何鎮明，石紅玉.綠色鑄造粘結劑—動物蛋白質粘結劑[J].汽車工藝與材料，2000（4）：22.

[3]張穎沽.論電子產品的綠色設計[J].陜西工學院學報，1999（16）：40.

[4]劉光復，劉志峰.綠色設計與綠色制造[M].北京：機械工業出版社，2001.

[5]劉志峰，劉光復，李綱.綠色設計[M].北京：機械工業出版社，1999.

[6]黃志斌，劉志峰.當代生態哲學及綠色設計方法論[M].合肥：安徽人民出版社，2004.