綠色理念在機械設計制造中的應用

黃 旭

（江蘇省設備成套有限公司，江蘇南京210009）

0 引言

所謂的綠色發展，實際上就是新時代下企業的發展策略。在市場經濟的利益誘惑下，為了追求經濟效益，不少企業都選擇性地忽視了社會效益，進而以能源的消耗來換取經濟效益，使得環境污染變得越來越嚴重，能源資源也變得越來越緊張。因此，從某種意義上說，綠色發展模式是適應社會轉型期的發展戰略，是時代發展的必然需求。

傳統的機械設計環節容易受到技術和設計理念的影響，導致所涉及的機械制造嚴重缺乏環保意識，這種情況下，不僅容易造成資源的浪費，還會嚴重影響到企業的循環可持續發展；而再生產過程中產生的大量工業廢品對于環境而言，也是一個非常大的壓力。

隨著生活節奏越來越快，人們對于生活的追求不再僅僅滿足于物質上的享受，更是將發展的眼光聚焦到了社會的發展中。而機械制造作為我國社會經濟發展的支柱型行業，其發展不僅與社會經濟的發展息息相關，更是與社會的轉型息息相關。機械制造業的可持續發展，必須引入先進、科學的綠色理念，才能有效提高其經濟效益和社會效益，使其能與時代發展的步伐相適應。

1 綠色設計理念的基本闡述

1.1 基本含義

機械制造的出現，對于社會的發展而言有著非常大的影響，不僅在一定程度上解放了生產力，還提高了生產效率，跟上了時代發展的步伐。機械設計作為機械生產的第一步，設計的水平將直接決定機械的性能，其主要是結合產品的使用要求來對產品的結構、零件材料等各方面的內容進行分析和精密的計算，進而設計出符合生產實際使用需求的機械產品。所謂的綠色設計（Green Design），實際上也可稱之為生態設計（Ecological Design）、環境設計（Design for Environment）、環境意識設計（Environment Conscious Design）。

在整個產品的生產周期中，為有效提高生產效率，機械產品的設計不僅需要考查產品的環境屬性（例如可拆卸性、可回收性等），以達到節約資源的目的，并將其作為設計目標，還需要在滿足環境目標要求的同時保證產品應有的功能、使用壽命、質量等要求。因此，綠色設計原則又可稱之為“3R”原則，即節約、減耗、循環再利用（Reduce、Reuse、Recycle）。而在設計過程中，如果能夠將綠色設計理念貫穿于整個產品生命周期的全過程，就能有效提高產品的生產效率和使用效率。在考慮產品的質量、性能、成本等問題后，還需要將產品對資源及環境的影響充分考慮進去，以盡可能地優化產品性能，提高其可循環使用率，在提高經濟效益的同時，最大限度地降低產品制造過程中的資源消耗量以及對環境的危害程度。

綠色設計理念的存在，重點不在于產品的即時效果，而在于產品在未來的可持續發展。因此對于機械設計而言，將綠色設計理念融入其中也是一個提倡無廢物、可回收、高效率的產品設計技術的實施過程。可見，綠色設計的核心內容實際上就是一個降低損耗，減少生產過程中對周邊環境產生的污染，提高產品的回收與循環利用率的過程。

1.2 特點分析

1.2.1 環保性

根據機械制造的特點可知，機械制造過程存在著非常大的環境污染問題，其中包括了噪聲污染、空氣污染等等。隨著人們生活水平的不斷提高，生產規模逐漸擴大，機械制造業對環境的污染也越來越大。為此，社會各界開始提出可持續發展戰略，綠色經濟可持續發展已成為我國現代社會發展的主要方向。而根據綠色理念的內涵可知，節約資源、減少廢棄物品排放是其中一個重點，為此，在機械設計制造中融入綠色理念的重點首先在于堅持環保性的原則，只有充分考慮到環境的協調性，將生態環保等問題與生產問題相結合，才能有針對性地采用有效的節能技術，減少能耗，降低對環境的污染程度。

1.2.2 經濟性

對于機械制造而言，其出現的本質實際上就是解放生產力的過程，而這也是提高經濟效益的重要手段。將綠色理念融入到機械設計中可發現，綠色循環可持續發展理念的另一重點就是提高對資源的利用率。根據投入與產出的比例可得，有效提高資源利用率，必然更加有利于成本控制，進而能提高機械制造的經濟效益。可見，對于綠色理念的應用，經濟性是其不可忽視的重要特點。

2 機械設計制造領域引入綠色理念的價值及優勢

2.1 綠色理念在機械設計領域的價值

綠色理念既是企業順應時代發展的必然要求，也是時代發展的必然產物。而作為解放人類勞動力的機械設計制造業而言，其本身的目的就在于提高生產效率，加快生產發展。在提高生產速度的過程中引入綠色理念，是一種能夠在保障發展速度的同時保證質量、減少資源浪費的重要措施。

通過分析制造業的生產過程可知，制造業是一個耗能比較大的產業，其所消耗的大多為不可再生資源，而自然資源并不是取之不盡、用之不竭的，為有效保證國民經濟的健康可持續發展，就必須站在長遠發展的角度考慮機械設計制造的發展，將綠色理念融入其中。

綠色理念提倡：對于產品生產過程中產生的廢棄物、產品報廢之后的垃圾物質都盡可能地進行再次回收利用，從而徹底避免資源浪費。

由上述分析可知，在當今社會發展過程中提出的綠色發展理念，實際上就是一個綠色環保生產的要求，是在能源資源越來越枯竭、環境污染越來越嚴重的背景下社會發展的必然要求。

2.2 綠色理念的設計優勢

傳統的機械制造注重產品的生產產量，而在新時代發展背景下的綠色發展理念則主要將機械設計的重點放在了資源的節約和環境的保護上，目的在于實現機械設計的可持續發展。

近年來，為有效提高綠色機械設計的效率，我國學者對此展開了比較多的深入研究，他們將綠色機械設計理念總結為自然環境設計、生態設計以及環境意識設計等，而研究目標基本上都集中在對機械制造所需要的自然資源進行高效的循環再利用方面，以減少對環境的影響，提高經濟效益。

在綠色發展理念的影響下，機械設計理念的關鍵在于提高資源利用率和回收利用率方面，通過節約資源來達到提高經濟效益的目的。但傳統的機械設計出發點基本都是產品的功能及壽命，先進行市場分析，然后再進行圖紙的設計以及方案的制定。在這一過程中，必定會經歷反復的修改，最終才能投入生產，這無形之中就延長了設計與制造的周期，進而加大了生產的成本。而另一方面，由于傳統機械設計中忽視了對產品循環使用的設計，忽視了部件的可拆卸性，進而導致產品部件拆卸存在困難，因此對于傳統的機械是難以回收甚至不能回收的，這無形之中就加大了資源和能源的浪費。可見，綠色機械設計的理念在資源節約和環境保護方面還是具有一定的優勢的。

3 綠色理念在機械設計制造中的應用

3.1 綠色材料的選擇

就傳統機械設計制造來看，企業關注的重點在于如何獲得更好的經濟效益，以至于企業在選擇材料方面眼光比較短淺，大多是一些迎合市場需要的材料，沒有考慮到材料是否會對環境產生危害，而那些含有有害物質的材料一般價格都比較實在，符合機械設計制造企業的需要，一旦這些帶有有害物質的材料被應用到機械設計制造中，不僅會對人的健康造成威脅，同時還會對環境造成危害。

為此，在機械設計制造中，為了更好地實現機械設計的綠色發展、可持續發展，在材料選擇上，必須選擇那些綠色、環保、對人以及環境無危害的材料，只有在確保材料無質量問題的基礎上，才可以生產出更好的產品，獲得市場的認可。

總之，在材料的選擇上，必須嚴格按照相關規定，對材料的性能進行檢測，確保材料不含有有害物質；其次，要確保材料質量過關，要善于利用機械設計制造過程中使用的材料，對于一些可回收利用的材料要善于循環再利用，從而節約材料，實現真正意義上的綠色發展。

3.2 產品的綠色設計

就當前的機械產品設計來說，綠色設計理念根本沒有引起足夠的重視，設計人員在進行產品設計的時候依然是按照傳統的設計方法和理念進行的，進而造成了產品的綠色性能較差。為此，在機械產品設計中，設計人員必須秉承綠色設計理念，將其有效、完整地應用于產品設計中。

首先，在產品設計中，不僅要考慮到產品的環境因素，同時還要考慮到產品的質量和功能，不斷提高產品的利用效率，減少資源和能源的消耗。

其次，對于機械產品，其拆卸是一道重要的工序，采用傳統設計方法的機械產品在拆卸過程中勢必會對其各個部件造成一些損傷，為此，在產品設計中，針對產品的拆卸環節，必須考慮到整個拆卸過程中產品各個部件的完整性，確保部件的循環再利用，進而減少資源的浪費。

另外，在綠色理念中，回收再利用有著重大的戰略意義，可以節約能源消耗，減少不必要的浪費。然而，就當前的機械產品來看，許多產品雖然可以回收再利用，卻往往被人們所忽略，鑒于此，在產品設計中，設計人員還必須重視產品的回收再利用，進而提高產品的可回收利用性。

3.3 實現綠色制造

在機械設計制造領域，制造是一個重要的環節，它關系到了產品的受歡迎度，而在這一環節中，企業為了提高產品的關注度，往往會增加一些外在的東西來增加產品的外在價值。但機械產品的關鍵還是在于它的內在價值，這些外在的東西不僅不會增加產品的使用價值，還會增加制造成本。

另外，在機械產品制造過程中，不僅會對環境產生污染，同時由于各方面因素的影響，各種資源的消耗不斷增加，機械制造效益卻得不到保障。

為此，在機械產品制造中，要堅持“綠色經濟、節約經濟、環保經濟”的理念，提高綠色制造工藝水平，全面落實綠色制造，同時還要加強機械制造工藝過程中的管理，規范機械制造工藝行為，確保原材料在具備良好環境適用性的基礎上還要能充分滿足生產工藝的要求，從而降低能源的消耗，提高能源的利用效率，減少對環境的污染。

3.4 注重產品的可回收性設計

在進行機械設計制造時，產品的回收是不得不考慮的問題。產品經過更新換代后勢必會面臨回收的問題，此時應當從產品的各個零部件開始著手，考慮其材料在回收中可能收回的成本大小，并且要考慮具體的工藝和方法等與回收相關的問題。要在機械設計制造中盡可能發揮產品不同零部件及材料的有效價值，降低其在回收過程中可能對環境造成的污染。

3.5 以綠色理念為基礎的配套措施

首先，政府部門必須制定切實可行的綠色機械設計扶持政策，推廣綠色設計理念。

其次，必須加強綠色設計技術研究與開發的投入力度，采取校企合作的模式，促進綠色設計技術研究成果轉化效率的有效提升，發揮出綠色理念在機械設計制造中的積極作用。而機械制造企業必須充分認識到綠色理念的重要性，才能將綠色理念的作用最大限度地發揮出來。

最后，相關部門必須根據綠色設計技術的特點，制定完善推廣和應用策略，才能發揮綠色設計理念在社會經濟發展過程中的積極作用，確保機械設計制造行業的長期穩定發展。

3.6 綠色理念的機械設計應用

從目前來看，綠色設計理念在機械設計制造領域的應用包括多種形式，但大部分綠色設計方案主要集中于可拆卸性設計、模塊化設計以及生命周期設計三個不同的方面。

（1）可拆卸性設計是指在遵循一定規律的前提下進行拆卸，目的是在保證產品功能不受影響的前提下實現產品的維護和再利用。

（2）模塊化設計是指將不同的產品模塊重新組合，構成新的系統，通過充分考慮產品的功能與模塊設計，使其實現零部件的回收與再利用，以更好地促進產品的升級轉型。

（3）生命周期設計所涉及的因素是產品性能、成本以及環境保護等，主要包括產品回收/再利用成本、污染物處理以及產品代替等問題。生命周期設計首先需要建立綠色機械設計資料數據庫，并儲存好設計制造過程中的全部數據，一來方便日后使用這些設計數據，二來可以從理論的角度為綠色設計提供支持。

社會各界也有必要認識、了解綠色設計理念，并支持綠色設計理念在機械設計制造中的應用。綠色設計理念與機械設計制造的結合不但需要一定的方法和技術，而且也需要人們在政策、措施、人才等方面給予大力支持。

（1）政府要從政策措施上支持綠色設計理念在機械設計制造領域的應用，引導公民樹立綠色環保意識，并對綠色機械設計制造過程進行監督。

（2）要更新設計理念，創新技術，使綠色機械設計方案更優、更科學。

（3）重視培養更多的綠色設計人才，提高設計人員綜合素質，使其樹立綠色設計理念，促進綠色理念在機械設計制造中的應用。

4 基于綠色制造理念的機械制造工藝發展的措施

4.1 制造過程中秉持綠色可持續發展的理念

從外資企業的投資來看，大多數外資企業在我國都是從事制造行業，這也是將污染從國外轉移到我國的一種普遍做法，但是某些地方為了帶動區域型經濟增長及解決就業問題，對這些外資企業生產過程中造成的污染重視程度并不高，這也是導致當下環境問題日益嚴峻的一個重要原因。因此，我國無論是針對外資制造業還是國產制造業，都不能僅憑經濟指標對其進行審核，而是要結合該企業的真實情況，要求其將綠色可持續發展的理念融入生產發展，并嚴格落實到生產的各個環節，實現企業經濟效益、社會效益以及生態效益的統一。

4.2 加大綠色制造行業人才的培養

一方面，在高校或職業院校，大多都是按照傳統制造行業的相關要求和標準來培養學生的，學生對于綠色制造理念、綠色制造的工藝類型、如何能夠更好地進行綠色制造這幾個方面的內容都不熟悉，當他們走上工作崗位的時候，仍然只能投身到傳統制造行業中。因此，高校和職業院校要創新教學內容和教學理念，有針對性地加強綠色制造人才的培養力度，使學生能夠形成正確的綠色制造觀念，強化學生的綠色制造能力。

另一方面，機械制造企業要加強對綠色制造的重視，摒棄傳統的發展理念，鼓勵和支持企業的普通員工以及科研人員加大對綠色制造過程中原材料或者工藝的創新，組織和開展機械制造綠色化最新技術相關方面的培訓，這樣不僅能夠增強企業自身的核心競爭力，對于規范我國機械制造業綠色化發展、建設良好的生態環境也具有重要意義。

5 結語

機械制造行業作為我國經濟社會發展的一個重要支柱，對于我國經濟發展的重要性不言而喻。當下，機械制造行業只有秉持綠色可持續發展的理念，加強綠色原材料在制造生產中的應用，壯大綠色制造相關的人才隊伍和儲備，才能不斷提高企業的核心競爭力，有效提高企業的經濟效益，減少對生態環境的污染，這也是我國機械制造行業的發展方向。