绿色理念在机械设计制造中的应用

黄 旭

（江苏省设备成套有限公司，江苏南京210009）

0 引言

所谓的绿色发展，实际上就是新时代下企业的发展策略。在市场经济的利益诱惑下，为了追求经济效益，不少企业都选择性地忽视了社会效益，进而以能源的消耗来换取经济效益，使得环境污染变得越来越严重，能源资源也变得越来越紧张。因此，从某种意义上说，绿色发展模式是适应社会转型期的发展战略，是时代发展的必然需求。

传统的机械设计环节容易受到技术和设计理念的影响，导致所涉及的机械制造严重缺乏环保意识，这种情况下，不仅容易造成资源的浪费，还会严重影响到企业的循环可持续发展；而再生产过程中产生的大量工业废品对于环境而言，也是一个非常大的压力。

随着生活节奏越来越快，人们对于生活的追求不再仅仅满足于物质上的享受，更是将发展的眼光聚焦到了社会的发展中。而机械制造作为我国社会经济发展的支柱型行业，其发展不仅与社会经济的发展息息相关，更是与社会的转型息息相关。机械制造业的可持续发展，必须引入先进、科学的绿色理念，才能有效提高其经济效益和社会效益，使其能与时代发展的步伐相适应。

1 绿色设计理念的基本阐述

1.1 基本含义

机械制造的出现，对于社会的发展而言有着非常大的影响，不仅在一定程度上解放了生产力，还提高了生产效率，跟上了时代发展的步伐。机械设计作为机械生产的第一步，设计的水平将直接决定机械的性能，其主要是结合产品的使用要求来对产品的结构、零件材料等各方面的内容进行分析和精密的计算，进而设计出符合生产实际使用需求的机械产品。所谓的绿色设计（Green Design），实际上也可称之为生态设计（Ecological Design）、环境设计（Design for Environment）、环境意识设计（Environment Conscious Design）。

在整个产品的生产周期中，为有效提高生产效率，机械产品的设计不仅需要考查产品的环境属性（例如可拆卸性、可回收性等），以达到节约资源的目的，并将其作为设计目标，还需要在满足环境目标要求的同时保证产品应有的功能、使用寿命、质量等要求。因此，绿色设计原则又可称之为“3R”原则，即节约、减耗、循环再利用（Reduce、Reuse、Recycle）。而在设计过程中，如果能够将绿色设计理念贯穿于整个产品生命周期的全过程，就能有效提高产品的生产效率和使用效率。在考虑产品的质量、性能、成本等问题后，还需要将产品对资源及环境的影响充分考虑进去，以尽可能地优化产品性能，提高其可循环使用率，在提高经济效益的同时，最大限度地降低产品制造过程中的资源消耗量以及对环境的危害程度。

绿色设计理念的存在，重点不在于产品的即时效果，而在于产品在未来的可持续发展。因此对于机械设计而言，将绿色设计理念融入其中也是一个提倡无废物、可回收、高效率的产品设计技术的实施过程。可见，绿色设计的核心内容实际上就是一个降低损耗，减少生产过程中对周边环境产生的污染，提高产品的回收与循环利用率的过程。

1.2 特点分析

1.2.1 环保性

根据机械制造的特点可知，机械制造过程存在着非常大的环境污染问题，其中包括了噪声污染、空气污染等等。随着人们生活水平的不断提高，生产规模逐渐扩大，机械制造业对环境的污染也越来越大。为此，社会各界开始提出可持续发展战略，绿色经济可持续发展已成为我国现代社会发展的主要方向。而根据绿色理念的内涵可知，节约资源、减少废弃物品排放是其中一个重点，为此，在机械设计制造中融入绿色理念的重点首先在于坚持环保性的原则，只有充分考虑到环境的协调性，将生态环保等问题与生产问题相结合，才能有针对性地采用有效的节能技术，减少能耗，降低对环境的污染程度。

1.2.2 经济性

对于机械制造而言，其出现的本质实际上就是解放生产力的过程，而这也是提高经济效益的重要手段。将绿色理念融入到机械设计中可发现，绿色循环可持续发展理念的另一重点就是提高对资源的利用率。根据投入与产出的比例可得，有效提高资源利用率，必然更加有利于成本控制，进而能提高机械制造的经济效益。可见，对于绿色理念的应用，经济性是其不可忽视的重要特点。

2 机械设计制造领域引入绿色理念的价值及优势

2.1 绿色理念在机械设计领域的价值

绿色理念既是企业顺应时代发展的必然要求，也是时代发展的必然产物。而作为解放人类劳动力的机械设计制造业而言，其本身的目的就在于提高生产效率，加快生产发展。在提高生产速度的过程中引入绿色理念，是一种能够在保障发展速度的同时保证质量、减少资源浪费的重要措施。

通过分析制造业的生产过程可知，制造业是一个耗能比较大的产业，其所消耗的大多为不可再生资源，而自然资源并不是取之不尽、用之不竭的，为有效保证国民经济的健康可持续发展，就必须站在长远发展的角度考虑机械设计制造的发展，将绿色理念融入其中。

绿色理念提倡：对于产品生产过程中产生的废弃物、产品报废之后的垃圾物质都尽可能地进行再次回收利用，从而彻底避免资源浪费。

由上述分析可知，在当今社会发展过程中提出的绿色发展理念，实际上就是一个绿色环保生产的要求，是在能源资源越来越枯竭、环境污染越来越严重的背景下社会发展的必然要求。

2.2 绿色理念的设计优势

传统的机械制造注重产品的生产产量，而在新时代发展背景下的绿色发展理念则主要将机械设计的重点放在了资源的节约和环境的保护上，目的在于实现机械设计的可持续发展。

近年来，为有效提高绿色机械设计的效率，我国学者对此展开了比较多的深入研究，他们将绿色机械设计理念总结为自然环境设计、生态设计以及环境意识设计等，而研究目标基本上都集中在对机械制造所需要的自然资源进行高效的循环再利用方面，以减少对环境的影响，提高经济效益。

在绿色发展理念的影响下，机械设计理念的关键在于提高资源利用率和回收利用率方面，通过节约资源来达到提高经济效益的目的。但传统的机械设计出发点基本都是产品的功能及寿命，先进行市场分析，然后再进行图纸的设计以及方案的制定。在这一过程中，必定会经历反复的修改，最终才能投入生产，这无形之中就延长了设计与制造的周期，进而加大了生产的成本。而另一方面，由于传统机械设计中忽视了对产品循环使用的设计，忽视了部件的可拆卸性，进而导致产品部件拆卸存在困难，因此对于传统的机械是难以回收甚至不能回收的，这无形之中就加大了资源和能源的浪费。可见，绿色机械设计的理念在资源节约和环境保护方面还是具有一定的优势的。

3 绿色理念在机械设计制造中的应用

3.1 绿色材料的选择

就传统机械设计制造来看，企业关注的重点在于如何获得更好的经济效益，以至于企业在选择材料方面眼光比较短浅，大多是一些迎合市场需要的材料，没有考虑到材料是否会对环境产生危害，而那些含有有害物质的材料一般价格都比较实在，符合机械设计制造企业的需要，一旦这些带有有害物质的材料被应用到机械设计制造中，不仅会对人的健康造成威胁，同时还会对环境造成危害。

为此，在机械设计制造中，为了更好地实现机械设计的绿色发展、可持续发展，在材料选择上，必须选择那些绿色、环保、对人以及环境无危害的材料，只有在确保材料无质量问题的基础上，才可以生产出更好的产品，获得市场的认可。

总之，在材料的选择上，必须严格按照相关规定，对材料的性能进行检测，确保材料不含有有害物质；其次，要确保材料质量过关，要善于利用机械设计制造过程中使用的材料，对于一些可回收利用的材料要善于循环再利用，从而节约材料，实现真正意义上的绿色发展。

3.2 产品的绿色设计

就当前的机械产品设计来说，绿色设计理念根本没有引起足够的重视，设计人员在进行产品设计的时候依然是按照传统的设计方法和理念进行的，进而造成了产品的绿色性能较差。为此，在机械产品设计中，设计人员必须秉承绿色设计理念，将其有效、完整地应用于产品设计中。

首先，在产品设计中，不仅要考虑到产品的环境因素，同时还要考虑到产品的质量和功能，不断提高产品的利用效率，减少资源和能源的消耗。

其次，对于机械产品，其拆卸是一道重要的工序，采用传统设计方法的机械产品在拆卸过程中势必会对其各个部件造成一些损伤，为此，在产品设计中，针对产品的拆卸环节，必须考虑到整个拆卸过程中产品各个部件的完整性，确保部件的循环再利用，进而减少资源的浪费。

另外，在绿色理念中，回收再利用有着重大的战略意义，可以节约能源消耗，减少不必要的浪费。然而，就当前的机械产品来看，许多产品虽然可以回收再利用，却往往被人们所忽略，鉴于此，在产品设计中，设计人员还必须重视产品的回收再利用，进而提高产品的可回收利用性。

3.3 实现绿色制造

在机械设计制造领域，制造是一个重要的环节，它关系到了产品的受欢迎度，而在这一环节中，企业为了提高产品的关注度，往往会增加一些外在的东西来增加产品的外在价值。但机械产品的关键还是在于它的内在价值，这些外在的东西不仅不会增加产品的使用价值，还会增加制造成本。

另外，在机械产品制造过程中，不仅会对环境产生污染，同时由于各方面因素的影响，各种资源的消耗不断增加，机械制造效益却得不到保障。

为此，在机械产品制造中，要坚持“绿色经济、节约经济、环保经济”的理念，提高绿色制造工艺水平，全面落实绿色制造，同时还要加强机械制造工艺过程中的管理，规范机械制造工艺行为，确保原材料在具备良好环境适用性的基础上还要能充分满足生产工艺的要求，从而降低能源的消耗，提高能源的利用效率，减少对环境的污染。

3.4 注重产品的可回收性设计

在进行机械设计制造时，产品的回收是不得不考虑的问题。产品经过更新换代后势必会面临回收的问题，此时应当从产品的各个零部件开始着手，考虑其材料在回收中可能收回的成本大小，并且要考虑具体的工艺和方法等与回收相关的问题。要在机械设计制造中尽可能发挥产品不同零部件及材料的有效价值，降低其在回收过程中可能对环境造成的污染。

3.5 以绿色理念为基础的配套措施

首先，政府部门必须制定切实可行的绿色机械设计扶持政策，推广绿色设计理念。

其次，必须加强绿色设计技术研究与开发的投入力度，采取校企合作的模式，促进绿色设计技术研究成果转化效率的有效提升，发挥出绿色理念在机械设计制造中的积极作用。而机械制造企业必须充分认识到绿色理念的重要性，才能将绿色理念的作用最大限度地发挥出来。

最后，相关部门必须根据绿色设计技术的特点，制定完善推广和应用策略，才能发挥绿色设计理念在社会经济发展过程中的积极作用，确保机械设计制造行业的长期稳定发展。

3.6 绿色理念的机械设计应用

从目前来看，绿色设计理念在机械设计制造领域的应用包括多种形式，但大部分绿色设计方案主要集中于可拆卸性设计、模块化设计以及生命周期设计三个不同的方面。

（1）可拆卸性设计是指在遵循一定规律的前提下进行拆卸，目的是在保证产品功能不受影响的前提下实现产品的维护和再利用。

（2）模块化设计是指将不同的产品模块重新组合，构成新的系统，通过充分考虑产品的功能与模块设计，使其实现零部件的回收与再利用，以更好地促进产品的升级转型。

（3）生命周期设计所涉及的因素是产品性能、成本以及环境保护等，主要包括产品回收/再利用成本、污染物处理以及产品代替等问题。生命周期设计首先需要建立绿色机械设计资料数据库，并储存好设计制造过程中的全部数据，一来方便日后使用这些设计数据，二来可以从理论的角度为绿色设计提供支持。

社会各界也有必要认识、了解绿色设计理念，并支持绿色设计理念在机械设计制造中的应用。绿色设计理念与机械设计制造的结合不但需要一定的方法和技术，而且也需要人们在政策、措施、人才等方面给予大力支持。

（1）政府要从政策措施上支持绿色设计理念在机械设计制造领域的应用，引导公民树立绿色环保意识，并对绿色机械设计制造过程进行监督。

（2）要更新设计理念，创新技术，使绿色机械设计方案更优、更科学。

（3）重视培养更多的绿色设计人才，提高设计人员综合素质，使其树立绿色设计理念，促进绿色理念在机械设计制造中的应用。

4 基于绿色制造理念的机械制造工艺发展的措施

4.1 制造过程中秉持绿色可持续发展的理念

从外资企业的投资来看，大多数外资企业在我国都是从事制造行业，这也是将污染从国外转移到我国的一种普遍做法，但是某些地方为了带动区域型经济增长及解决就业问题，对这些外资企业生产过程中造成的污染重视程度并不高，这也是导致当下环境问题日益严峻的一个重要原因。因此，我国无论是针对外资制造业还是国产制造业，都不能仅凭经济指标对其进行审核，而是要结合该企业的真实情况，要求其将绿色可持续发展的理念融入生产发展，并严格落实到生产的各个环节，实现企业经济效益、社会效益以及生态效益的统一。

4.2 加大绿色制造行业人才的培养

一方面，在高校或职业院校，大多都是按照传统制造行业的相关要求和标准来培养学生的，学生对于绿色制造理念、绿色制造的工艺类型、如何能够更好地进行绿色制造这几个方面的内容都不熟悉，当他们走上工作岗位的时候，仍然只能投身到传统制造行业中。因此，高校和职业院校要创新教学内容和教学理念，有针对性地加强绿色制造人才的培养力度，使学生能够形成正确的绿色制造观念，强化学生的绿色制造能力。

另一方面，机械制造企业要加强对绿色制造的重视，摒弃传统的发展理念，鼓励和支持企业的普通员工以及科研人员加大对绿色制造过程中原材料或者工艺的创新，组织和开展机械制造绿色化最新技术相关方面的培训，这样不仅能够增强企业自身的核心竞争力，对于规范我国机械制造业绿色化发展、建设良好的生态环境也具有重要意义。

5 结语

机械制造行业作为我国经济社会发展的一个重要支柱，对于我国经济发展的重要性不言而喻。当下，机械制造行业只有秉持绿色可持续发展的理念，加强绿色原材料在制造生产中的应用，壮大绿色制造相关的人才队伍和储备，才能不断提高企业的核心竞争力，有效提高企业的经济效益，减少对生态环境的污染，这也是我国机械制造行业的发展方向。