畜牧業機械的綠色設計

阿斯嘎

摘要：本文簡要介紹了綠色設計技術的基本概念，提出了綠色設計技術在畜牧業機械設計中應用的關鍵技術。綠色設計技術的應用，提高了產品的綠色程度，實現畜牧業機械的可持續發展。

關鍵詞：綠色設計；畜牧業機械；生命周期

隨著我國農牧業產業化進程的加快和“退耕還林、退耕還草”進程的推進，農牧業機械裝備將有很大的需求空間，而降低經濟發展對資源和能源的消耗強度是發展中必須關注的問題；再者，隨著全球環境問題的日益惡化，人們越來越重視對環境問題的研究，綠色設計成為現代設計技術的研究熱點之一，也是機械產品可持續發展的基礎。

綠色設計與并行設計相結合，實現畜牧業機械基于并行工程的綠色設計，即在產品概念設計階段，就考慮產品的材料、制造、使用及廢棄后的回收處理全過程，使各階段交叉進行；并充分考慮節約能源、資源，減少環境污染，提高產品的綠色程度，實現畜牧業機械的可持續發展。

一、并行式綠色設計的基本概念及方法

傳統產品設計方法是一種串行設計方法，主要考慮的是中試線滿足客戶的要求，能夠基本完成或超額完成客戶要求的功能、質量和生產成本，在此過程中，沒有或很少考慮到產品的制造使用等全生命周期中各階段對環境的影響。

綠色設計技術是一種閉路設計方法，從其定義中可以了解到，該設計方法考慮的是產品全生命周期各個階段對環境的影響，產品廢棄之后，必須考慮其對環境的影響減至最小，才能最大限度地提高資源的循環利用率。

綠色設計是20世紀90年代初國際上興起的一種先進的設計思想。綠色設計是以環境資源為核心概念的設計過程，即在產品的整個生命周期內，優先考慮產品的環境屬性（可拆卸性、可回收性等），并將其作為產品的設計目標（基本性能、使用壽命、質量等）[1]。是一種綜合了面向對象技術、并行工程、壽命周期設計等的一種設計方法，從產品全生命周期出發，考慮了產品生命周期各個階段對環境的影響。產品全生命周期包括產品的設計、制造、流通、使用、維修及廢棄。綠色設計內容包括：模塊化、系列化設計，綠色材料的選擇，可拆卸性設計，可回收性設計和產品的成本分析。

并行工程是對產品設計和相關過程（包括制造過程和支持過程）進行集成，開展并行設計的一種系統化方法。它以并行的、交互的、協同的工作方式進行產品及其相關過程的設計。在設計階段從整體并行地考慮產品全生命周期的功能結構、工藝規劃、可制造性、可裝配性、可測試性、可維修性、可靠性以及報廢處理等各方面的要求及相互關系，包括質量、成本、計劃進度和客戶需求等要求，并不斷優化設計方案[2]。并行工程避免了串行設計中可能出現的干涉和反復。

綠色設計與并行設計相結合，以系統的、集成的、協同的方式設計產品，力求使產品綠色度增強，實現畜牧業機械的多因素、多目標、閉環設計過程的全局最優化。

二、畜牧業機械的綠色設計關鍵技術

對于企業來講，通過實施綠色產品設計，促使企業重視資源的有效利用，節約資源降低成本，并縮短產品的加工周期。對于產品本身，綠色產品設計思想的貫徹實施，促進產品結構的創新和產品工藝的革新。

畜牧業機械綠色設計包含如下四部分關鍵技術。

（一）PDM系統

并行設計過程中，設計到許多軟件工具，分別用于設計、測試、分析、仿真等。為了便于數據的管理，保證數據的一致性和完整性，必須把這些軟件集成在PDM管理框架中，由管理框架對數據進行統一的控制和管理。

PDM的結構大致可分為四層，即用戶層、應用功能層、應用服務層和系統服務層。PDM系統功能按照軟件模塊分為：電子數據倉庫及文檔管理，工作流和流程管理，產品結構管理，產品配置管理，設計檢索與零件庫，項目管理，系統集成，以及提供如電子協作功能、掃描和成像服務、查看和圈閱功能等。

PDM系統的應用不僅可以將產品的設計數據全面完整的保存下來，還可以縮短農牧機械產品上市時間，提高設計效率，改善設計和制造的質量，更好的保證產品數據的準確性、一致性和安全性，有利用引進新的產品開發模式和開發過程，是今后科研工作的重要技術支撐平臺。

（二）虛擬樣機技術

虛擬樣機技術主要包含三方面的關鍵技術領域，它們是CAD建模、計算機仿真和基于虛擬現實的人機交互技術，三者相輔相成。

建立畜牧機械的虛擬樣機，在模型的創建過程和完成后，都可以實現模型的有限元分析和運動學仿真分析，通過對模型的性能測試，驗證設計方案的正確性，實現優化設計。

隨著互聯網的發展，建立協同仿真平臺可以實現異地同時進行設計分析，實現知識與技術的共享，為畜牧機械的研發提供了更廣闊的發展平臺。

（三）產品數據信息及技術集成系統

農牧業機械產品的信息及技術的集成，將有關產品生命周期全過程中各類信息的獲取、表達、傳遞和操作工具集成于一體的管理系統。通過互聯網技術、綠色設計技術和農牧業機械產品數據管理系統，構成產品開發的數據共享平臺，實現并行式綠色設計的畜牧業機械產品的開發。

（四）綠色產品評價系統

綠色產品設計的評價指標體系包括技術屬性、經濟屬性和環境屬性三個方面，該體系必須系統的反映綠色產品的三個基本屬性，即綠色產品的技術先進性，綠色產品的環境協調性和綠色產品的經濟合理性。

三、總結

隨著我國草原畜牧業的發展，對畜牧業裝備的需求不斷加大，迫切要求畜牧機械設備設計研發的步伐的加快，及時響應市場的需求。畜牧業機械產品發展存在的主要問題是系列化程度低，產品零部件的通用性差，閑置產品的回收率低，廢舊產品的回收再利用率低。

綠色設計在畜牧業機械產品的應用，不僅可縮短設計周期，提高產品質量、降低機械產品生命周期內綜合成本，同時也增強畜牧業機械的綠色程度。

參考文獻：

[1]傅志紅，彭玉成.產品的綠色設計方法[J].機械設計與研究，2000.2：10-12

[2]丁濤，王芳.面向機械產品全生命周期的并行式綠色設計研究[J].輕工機械，2009.2 （1）：107