輕工機械的綠色設計分析

1 背景

在過去的二百多年里，世界獲得了飛速的發展，其發展基本是以大量消耗資源、能源（尤其是一次性資源、能源）為代價來取得的。隨著世界人口的日益增漲和人們對物質生活的要求越來越高，這種高投入、高輸出發展模式能否持續下去、還能持續多久，已成為國際社會的重點研究課題。與此同時，資源、能源的大量開采與低效利用，也造成了大量的廢棄物進入自然環境，惡化了人類及其它動、植物賴以生存和生活的環境，并對人的身體健康乃至生命安全構成了威脅。由于傳統中只偏重產品功能，某些產品在生產制造過程中引入了有害成分，如農藥、揮發性有機溶劑甚至放射性物質等。這使人們在享受其功能的同時，也付出健康的代價。

采用以資源、能源的高效利用為特色的集約型發展模式，積極地在產品目標、產品設計與制造模式、人類的消費方式等方面進行探索，是實現可持續發展，為人們提供健康、舒適的綠色生活的根本出路。其中，綠色設計是實現上述理想的起點和最重要的一環。

2 綠色設計的內函

2.1 綠色設計的定義

綠色設計是這樣一種設計，即在產品的整個生命周期內（設計、制造、運輸、銷售、使用或消費、廢棄處理），著重考慮產品的環境屬性（自然資源的利用、對環境和人的影響、可拆卸性、可回收性、可重復利用性等），并將其作為設計目標，在滿足環境目標要求的同時，并行地考慮并保證產品應有的基本功能、使用壽命、經濟性和質量等。

2.2 綠色設計的特點

（1）設計目標：除考慮功能、性能、質量、成本等方面外，還必須考慮產品在整個生命周期過程中與環境和人的友好性；

（2）設計技術：除常規設計方法外，還必須人可拆卸設計、可回收設計、模塊化設計等新的設計思想和方法；

（3）設計評價：全面考慮從原材料提煉、材料加工、部件制造、產品裝配、產品包裝、產品運輸、產品使用、產品廢棄后的回收、重用和處理等整個生命周期中對環境造成的總負荷為最小；

（4）設計流程：綠色設計中產品廢棄后并不是作為垃圾排人環境，而是考慮通過重用、修理、再加工、回收等手段重新應用于新產品的制造過程，從而使理想的綠色產品可以接近實現對環境的零排放。

（5）設計目的：兼顧需求和環境。

2.3 綠色設計的關鍵技術

（1）綠色材料設計：包括在環境中易光降解或生物降解材料的設計技術和天然材料的開發應用；

（2）材料選擇與管理：盡量減少材料種類、盡量少用有毒有害材料和貴重稀缺材料、盡量做好材料分類管理和廢棄及邊角料的回收利用；

（3）產品的可拆卸、易回收設計：盡量采用模塊化設計、采用易于拆卸的連接方法、盡量減少材料表面的涂渡處理等；

（4）綠色工藝流程設計：通過流程簡化、原料及生產制造過程輔料和副產品的綜合利用與回收再生，實現低排放甚至零排放；

（5）綠色用能方案的設計：盡量采用可再生能源，提高能源利用率，加強能源的綜合利用及余熱回收；

（6）環境與社會成本評估：包括環境污染治理成本、環境恢復成本、廢棄物社會處理成本、造成人體健康損害的醫療成本等；

（7）廢棄物再生、處理及其資源化：包括廢棄物的減量化、無害化，廢棄物的再生重用技術、廢棄物的深加工資源化技術等；

（8）綠色設計數據庫、知識庫及綠色設計集成工具等：包括材料性能數據庫、材料環境負荷數據庫、能源生產及利用環境負荷數據庫、國內外法律法規及標準、量化評估指標體系、計算機輔助綠色設計工具等。

2.4 典型綠色設計方法

（1）生命周期設計：即綜合考慮調研、研制、設計、制造、銷售、使用、回收、處理等生命周期中各環節對環境及人的影響的設計方法；

（2）并行工程設計：利用并行工程技術，綜合考慮產品綠色設計中的各因素，并在設計過程中隨時在各環節間進行信息交流和反饋，實現多因素、多目標、閉環設計過程的全局最優化；

（3）模塊化設計：由此可實現功能和結構的集成，進而實現綠色產品的快速開發及易拆卸、易回收的要求。

3 輕工機械進行綠色設計所需的特殊性工作分析

輕工機械涵蓋的行業眾多，各種機械所處理物料的類型千差萬別。因此，要實現輕工機械的綠色設計，除前述綠色設計所需的基本關鍵技術之外，還需如下一些基礎性工作：

（1）紙漿、塑料、乳品、玻璃等物料的物性數據研究和物性數據庫建設；

（2）鐘表、五金、照明電器等用戶直接消費型輕工機械，應充分運用人機工程學的研究成果，實現方便、美觀、保健兼顧的目標；

（3）及時了解輕工行業與環境相關的法律法規及標準信息，把握其發展動態，隨時應對社會對輕工產品、輕工行業越來越高的環保要求所導致的對輕工機械綠色設計要求的提高；

（4）輕工機械生產、使用過程中系列數據的獲取與整理；

（5）開發造紙、釀造、乳品、皮革等行業廢液及廢氣的回收處理、再生和資源化新技術和新設備。

4 綠色設計在輕工機械設計中的應用前景展望

4.1 輕工機械綠色設計可提高輕工機械產品及企業競爭力

綠色設計的本質特征之一是在不影響產品的功能、壽命、質量等傳統指標的前提下，通過技術和管理兩個途徑，提高資源、能源利用率的一種先進設計方法。從經濟學的意義上講，綠色技術是一種降低產品成本，使技術或資源、能源相對增值的技術，即在同量資源、能源的前提下，綠色設計技術是力圖比傳統設計方法獲得更多更好產品、使生產過程由粗放型轉向集約型的充滿生命力的先進設計技術。隨著中國融人世界市場，輕工機械產品的市場競爭將會日趨激烈，綠色設計技術則是提高產品及企業競爭力的有力武器。

4.2 輕工機械的綠色設計可有效減少企業發展中的環境風險

隨著社會對環保要求的不斷提高，造紙、制糖、皮革、釀造、洗滌等一系列廢棄物處理任務較重的輕工企業，如果不采用綠色設計的高性能機械，則隨時有著因環境問題被關、停、并、轉的危險，使企業的發展存在嚴重的隱患。反之，如果企業采用以綠色設計為基礎的輕工機械而實現清潔生產測可為企業創造一個持續、穩定、高效發展的空間。

此外，采用綠色設計的輕工機械還由于低噪聲、人機界面友好等，也可為現場工作人員提供良好的工作環境，提高工作效率。

綜上，輕工機械采用綠色設計技術之后所擁有的一系列優勢表明，輕工機械的綠色設計具有良好的應用前景。