機械綠色設計制造中存在的問題及改進對策探討

陳益民，黃冠明，李錫娟

（湖州機床廠有限公司，浙江 湖州 313000）

1 機械綠色設計制造的現狀和國內外趨勢

1.1 我國現狀

改革開放以來，我國的經濟飛速發展，但同時也出現了能源消耗大、環境受污染的現象。為此，國家推出了一系列工業綠色發展的規劃和政策引導，如《工業綠色發展規劃(2016～2020年)》、《綠色制造工程實施指南(2016～2020年)》等。同時，中國綠色制造聯盟等組織相繼成立，全方位推動了我國綠色制造的升級優化工作。家電行業走在綠色設計的前面，2016年就發布了《綠色設計產品評價技術規范 吸油煙機》等系列團體標準，引領行業把綠色設計和制造落到實處；機械行業也發布了標準《GB/T 31206-2014 機械產品綠色設計導則》，近期《機械行業綠色工廠評價導則》等細化的配套標準也在報批或發布中，行業細分標準《綠色設計產品評價技術規范 機械壓力機》等正在健全中，整個機械行業綠色設計產品正在深入進行，但距發達國家還有明顯差距。比如，每萬元產值的能耗比美國、日本、德國等國高很多，節能理念也相對落后，綠色設計標準比《EN626-1：1994+A1：2008機械安全減小由機械排放的危害物質對健康的風險》等歐盟標準晚10年以上。

1.2 國內外趨勢

20世紀80年代以后，全球經濟發展迅速，但是，同時也給環境帶來了許多問題，在這種背景下，綠色節能制造理念開始產生，并逐漸成為機械行業中重要的可持續發展設計理念。1990年，美國創辦了《國際環境意識設計與制造雜志》。英國CFAD(The Center for Sustainable Design)則對生態設計、可持續產品設計等進行了集中研究，并開展了有關教育工作，發行了《可持續性產品設計》雜志。并且，發達國家依椐自己環保技術的優勢，通過指令法規等形式形成貿易壁壘。很顯然，綠色設計與制造的水平，關系到產品在國際示場的競爭力。隨著燃煤火電對環境污染和氣候變曖問題的日益突出，積極推進能源革命，大力發展可再生能源，加快綠色產品設計和制造，已成為各國發展經濟的重大戰略。

2 機械綠色設計制造中存在的問題

2.1 綠色節能生產理念未滲透到機械設計制造各生產環節中

機械設計制造行業包括設計、制造、流通、報廢處理等部分，與其息息相關的生產企業鏈十分復雜，綠色設計制造是一盤棋，需要機械設計和制造及相關企業各個部分都參與其中，才能達到理想效果。但目前許多機械設計制造企業還未全方位實施ISO14000族標準，產品設計中對綠色產品的結構設計、模塊化及方便拆卸式更換設計、精密成形制造技術、報廢產品處理等全生命周期技術也用得不多。一次性包裝箱、運輸托盤還很多。

2.2 設計指南和評價體系不完善

隨著我國不斷地由制造大國向制造強國邁進，發達國家對尖端技術的保護壁壘越來越高，我國的機械綠色設計制造技術和節能技術只能依靠自己攻關研究。而綠色設計和節能技術研發是需要很長時間積淀和大量人力物力投入的。盡管近年我國在綠色設計制造上取得了很大進步，但綠色設計的指南和評價體系涉及的學科和內容非常多，產業鏈十分龐大，在供應鏈的配套數椐庫不健全的情況下，要對產品綠色設計作出全面量化的評價是困難的，尤其是按訂單生產的企業，會經常涉及臨時供方，配套件能耗數椐更是無從查找，設計者對設計方案的綠色水平只能憑感覺而非數據說話，客觀性和科學性就會受影響。

2.3 配套政策的細化不具體

機械產品的綠色設計制造進程，是一項量大面廣的系統工程，與多項的國家政策密切相關，真正領會并切實推進綠色經濟，需要對國家政策解讀、分解、細化到每個企業，直至設計員易操作的程度。就像標準化體系中某些國家標準需要分解為行業標準，而大類的行業標準又需要分解為專業領域的標準，分解越具體，對企業的指導就越直觀、易實施，畢竟大多數中小企業的研發是以產品使用性能為主的，在綠色設計方面力量相對薄弱。

2.4 相關人員不重視

現如今我國從事機械設計與制造的工作人員，大部分在校期間未學習過綠色設計的系統知識，再加上許多企業的考核體系中，沒有或不重視綠色設計和制造的相關要求，因此，往往注重成本、經濟效益的追求而不重視綠色設計制造水平的提高，造成產品可靠性、使用壽命、環境友好性綜合水平不高，甚至明顯落后于美國、日本、德國等國，產生資源浪費、能耗高等負面效應。

3 機械設計制造中應用綠色節能理念的改進對策

3.1 全面系統細化設計指南和評價體系

機械產品的綠色水平高低，設計是龍頭，健全專業、系統的評價技術規范，是迅速提高綠色設計水平的優選方法，是針對本專業涵蓋綠色理念、先進技術、驗證方法的綜合指導。可以通過行業標準或團體標準等形式，在行業內推薦，并且建議企業把綠色設計的水平作為設計質量的評價因素，納入考核體系。

3.2 加強人員培訓

我國機械產品的綠色設計與制造，是21世紀以后起步的，大多數設計員對綠色設計知識是不全面的，勢必影響產品綠色設計的效果，因此，對在職設計員培訓至關重要，可以通過行業平臺分享或工程師繼續教育的渠道，彌補相關知識的不足，也可把綠色設計制造的技術納入設計手冊、教材講座供參考。

3.3 優化綠色節能設計方案

機械產品的綠色設計與制造，需要不斷優化的綠色節能設計方案作支撐和突破提高。例如，不斷淘汰能耗大的電機等配套件，升級推廣更高效節能的功能件；應用伺服技術，采用伺服電機閉環控制，不僅是電機按工況變轉速省電節能減排，還有控制精準、運行平穩、延長設備壽命等整機性能的優化，是全方位的節省資源、友好環境；精密成形技術具有少加工或不加工的特點，可大大縮短制造周期，減少原材料和能耗，在冷擠壓零件等應用中效果良好；內高壓成形技術，可大大減少加工量、零件輕量化、提高材料利用率，在管狀零件的制造中優勢明顯；應用模塊化設計可提高產品的通用零部件程度，降低制造成本；可重復使用的包裝箱、包裝托盤可提高資源回收率；在節能技術不斷進步的今天，我們可以通過網絡、行業資源共享平臺，實時刷新、分享更優的節能方案，并推出行業綠色制造的標桿單位供大家學習。

3.4 積極合作創新并推廣綠色環保材料

禁止使用對人體有害的材料，減少有害物質的排放是綠色設計產品的基本要求。因此，使用綠色環保材料，是機械綠色制造的必然選擇，我們選用的材料，既要能夠滿足機械制造的各種使用性能，又要符合環保性的要求，這就要發揮行業協會的專業優勢，以更寬的視野、更高層次的新材料國內外合作渠道，不斷尋找綜合性能更優的材料推薦給制造企業。禁用有害材料是綠色制造的一個方面，更主要的是與材料行業等產學研單位合作，創新出更好的新材料。

3.5 用簡易便捷的自查模板推進綠色設計理念

機械設計的綠色制造，企業是主體，產品設計則是主體踐行綠色制造要求的頭道工序，設計質量是產品的先天質量。在當前市場競爭日趨激烈的環境下，由于成本、使用質量、交貨期等因素，設計員能用于綠色設計的時間和精力很有限，這就要在設計方法上不斷改進和創新。

例如，設計一款列表打鉤式的自查模板，在產品設計中自我檢查，就會在設計環節中滲透綠色設計理念。

3.6 創新制作工藝，加強綠色制造

機械綠色設計制造，離不開工藝技術的升級、換代和創新。例如，卡套式管接頭接管對環境污染比焊接式管接頭接管要小很多；零件旋壓成形制造比切削制造節能；焊接梁振動時效去應力比爐溫回火去應力經濟。可以說，綠色設計制造進步是工藝創新提高的衍生品。

3.7 完善全生命周期評價應用軟件，方便綠色設計驗證性

目前，機械設計的各種設計軟件很多，但全生命周期評價應用軟件在機械行業還末達到方便、普及的程度，國外的軟件與我國的國情不盡相同，有一個消化、吸收和再開發的過程，沒有計算機輔助設計，要達到高水準的綠色設計是困難的。

4 結語

建立健全綠色低碳循環發展體系，促進經濟社會全面綠色轉型，是解決我國資源環境生態問題的基礎之策。機械行業作為國民經濟的支柱行業，是落實國家政策的重要分支，廣大機械企業是綠色設計制造的主體，產品設計員是發展綠色經濟的踐行者。我們要響應國家可持續發展的號召，用新技術、新工藝、新材料、新評價體系，實行綠色設計制造，在滿足人們對機械產品需求的基礎上，節能減排，取得資源利用和回收最大化，實現機械制造綠色發展。