淺談綠色設計在工業設計中的應用

凌付平

摘要：進入21世紀，人類面臨著環境惡化、資源匱乏、人口增長過快的重大挑戰，其中資源和環境問題正嚴重的威脅著人類社會生存與發展，為了尋求從根本上解決制造業環境污染和對有限資源合理利用的有效方法，在工業設計中提出了“綠色設計”的概念，將可持續發展的目標融入到設計領域。

關鍵詞：產品設計 綠色設計 綠色制造 可持續發展

1 綠色設計的發展及重要性

綠色設計的雛形出現于日本1991年推出的“綠色行業計劃”中。隨著環境日益惡化和資源日趨枯竭，制約著經濟的發展，如何將資源合理利用并減少制造業對環境的污染，使人類和環境協調地發展，許多國家都提出了可持續發展的模式。在工業設計中越來越多地采用綠色設計的方案，對降低環境污染和提升資源利用率也在人們實際的應用中逐步顯現，綠色設計漸漸成為了關注的焦點。

2 綠色設計的基本原則

綠色設計指的是在產品的設計、制造、銷售、使用、維修、再回收的生命周期內，滿足產品應有的性能、經濟性和可靠性等的同時，兼顧考慮產品對資源的合理利用、環境影響，遵循資源合理分配、再生利用、先進技術三個基本原則。

3 如何實現綠色設計

綠色設計是以保護環境、節約資源為核心，將工業設計中眾多局部設計方法融合到產品的整個生命周期中，以達到整體最優。如何實現綠色設計，以期達到綠色產品的預期目標，其設計的主要內容應包括：綠色資源設計；綠色可回收設計；綠色制造過程設計；綠色產品成本分析；以及其他與產品生命周期中與環境、經濟、技術等有關的數據和知識。

3.1 綠色資源設計 綠色資源設計是指在工業設計選用原材料時首先考慮在滿足性能的同時，優先選用環保性材料，避免選用對環境或人體產生不良特性的材料；優先使用資源豐富再生性強的材料；在設計中盡量采用新技術和新工藝，在制造中降低材料損耗，提升產品的高效節能性。典型的綠色資源設計例如變頻無氟冰箱，傳統的冰箱使用氟利昂作為制冷劑，對臭氧層造成破壞，所以主流的冰箱制造商設計出變頻無氟冰箱，避免破壞環境的同時采用變頻技術，減少無謂的能量消耗，節能效率提高40%左右。

3.2 綠色可回收設計 綠色可回收設計是通過可拆卸的模塊化設計，將產品分成幾個模塊，方便裝配、維修、拆卸、回收。傳統的工業設計單一注重產品的性能， 很少考慮產品的回收利用性， 導致有些產品在后期難以拆解維修容易造成整機報廢、回收利用率低，造成資源浪費。綠色可回收設計在產品設計階段考慮產品零件的通用性、制造階段的可裝配性、使用周期內的可維修性、回收階段的可拆卸性再生性和處理成本等問題， 在產品生命周期后期通過模塊化的拆卸，將可再利用的零件轉入其他產品使用，從而最大程度的提升資源利用率。目前汽車廠商盡可能的采用通用模塊化設計，平臺共用性較強，最大限度地使用新型材料，再生利用率達到40%左右，日本汽車制造商正聯合材料和零件供應商以及拆解商共同開發新技術，力爭在2025年使汽車再生利用率達到65%以上。

3.3 綠色制造過程設計 傳統的設計人員需要進行大量計算、分析和比較，以決定最優方案，后期的制樣分析測試、現場調試安裝。綠色制造過程設計是在產品研發設計階段，針對產品性能需求，將綠色設計融入到資料的采集、整理、歸檔，形成設計指南，采用輔助設計工具如CAD、CAE、CAPP等，形成綠色設計環境，計算機完成設計信息的檢索和分析計算產生評測結果，再對圖形數據進行編輯修改，完成產品的開發設計；制造過程中采用CAM輔助制造系統、FMS柔性制造系統，實現加工、物料流和信息流的自動化、采用先進制造工藝，減少資源浪費和環境污染。美國PTC公司旗下的輔助設計軟件PRO-E，是目前主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，采用模塊化方式完成設計至生產全過程的集成，采用并行工程設計，包含資源庫、模型庫、標準件庫、草圖繪制、三維零件建模、模擬裝配、仿真分析、仿真加工、加工源程序輸出等，實現設計、制造、加工全自動化。

3.4 綠色產品成本分析 隨著各國政府對環境問題的重視，綠色產品的設計制造需要以政府為主導，進行綠色稅費理論研究、制定征收優惠政策、鼓勵綠色產品的發展，引導企業重視環境保護和資源利用率。制定綠色產品購買補貼政策，引導消費者的購買行為。鼓勵發展回收再生機構， 通過合理的回收處理，促進資源再生利用。回收機構的有序健康發展會推動制造企業選用可拆卸設計，降低產品的維修成本，提升資源的再生利用。

4 結束語

降低環境污染和提升資源利用率是綠色設計的兩大驅動力，通過將綠色設計的理念融入到工業設計中，體現對環境的保護和對資源合理利用的重視。利用綠色輔助設計平臺、選用環保型資源、采用可拆卸式模塊化設計、改用綠色制造工藝、提高產品和回收再生的經濟性，提升資源的利用效率降低環境的污染風險。所以綠色設計理念已漸漸成為產品設計發展的主流方向之一，在工業產品的全生命周期內做到人與自然的協調發展，為人類創造良好的生存環境。

參考文獻：

[1]劉志峰，劉光復.綠色設計[M].北京：機械工業出版社，1999.11.

[2]劉彬霞.汽車產品的綠色設計研究[D].江蘇大學，2009.

[3]藺國民，孫秦，等.機械產品綠色設計研究[J].機械設計與制造，2006（4）：166-167.

[4]樓錫銀.面向可回收的綠色機械產品設計方法研究[J].機械制造，2009（534）：1-3.

[5]王淑旺，劉志峰，劉光復，等.機械產品回收關鍵技術研究[J].機械工程學報，2002（12）：76-79.

[6]田俊英.我國廢舊機械產品回收與再制造業前景廣闊[J].科技信息，2007（6）：230.