劉美仙

（福建工業(yè)學(xué)校，福建 福州 350002）

0 引言

在機(jī)械生產(chǎn)制造領(lǐng)域，綠色理念目前已經(jīng)成為最基礎(chǔ)的一項(xiàng)理念，該理念的滲透使機(jī)械制造業(yè)呈現(xiàn)健康、可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)，綠色化是機(jī)械制造業(yè)未來發(fā)展的主要方向。但是，在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中產(chǎn)業(yè)鏈上下更關(guān)注設(shè)計(jì)、制造和使用質(zhì)量，許多企業(yè)都未考慮機(jī)械設(shè)計(jì)與制造可能給環(huán)境造成的影響。綠色設(shè)計(jì)則立足于綠色發(fā)展理念與系統(tǒng)功能，強(qiáng)調(diào)各類機(jī)械在設(shè)計(jì)和制造過程中落實(shí)環(huán)境保護(hù)手段，從源頭上防治污染。綠色發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，除了要關(guān)注機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造和使用外，甚至要考慮機(jī)械使用后期的報(bào)廢和處置。本文以機(jī)械設(shè)計(jì)與制造等環(huán)節(jié)為研究要點(diǎn)，圍繞綠色設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用展開探討。

1 綠色設(shè)計(jì)理念簡(jiǎn)介

1.1 綠色設(shè)計(jì)理念的內(nèi)涵

綠色設(shè)計(jì)與制造是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的主要發(fā)展方向，機(jī)械制造業(yè)能為社會(huì)各行業(yè)領(lǐng)域提供必需的機(jī)械設(shè)備，在社會(huì)領(lǐng)域是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的源頭之一。機(jī)械制造的生產(chǎn)能耗在工業(yè)總能耗中的占比較高，許多高能耗機(jī)械在使用期間還會(huì)消耗大量能源，并且會(huì)產(chǎn)生較重的污染，因此在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)理念，將綠色理念貫穿于機(jī)械設(shè)備的全生命周期，有利于推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。綠色設(shè)計(jì)要求在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中充分考慮機(jī)械全生命周期對(duì)環(huán)境的影響、資源消耗等因素，以降低能耗、污染為目標(biāo)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，強(qiáng)調(diào)在設(shè)計(jì)、制造中加強(qiáng)綠色材料的利用，要求具備再回收利用的優(yōu)勢(shì)。

1.2 綠色設(shè)計(jì)理念的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

⑴ 優(yōu)化綠色節(jié)能設(shè)計(jì)方案

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，設(shè)計(jì)方案屬于后期制造的藍(lán)圖，在機(jī)械設(shè)計(jì)中融入綠色節(jié)能理念，要在控制機(jī)械設(shè)計(jì)與制造成本的基礎(chǔ)上，減少材料和能源浪費(fèi)。設(shè)計(jì)人員要站在可持續(xù)發(fā)展的角度，立體且全面地衡量機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性、節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性，重視機(jī)械設(shè)備在使用過程中對(duì)能源的高效利用，降低生產(chǎn)過程中廢棄物的排放。

⑵ 優(yōu)選綠色節(jié)能環(huán)保材料

綠色設(shè)計(jì)理念下，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，機(jī)械設(shè)備要保證各行業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的順利進(jìn)行，滿足各行業(yè)生產(chǎn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的真實(shí)需求。機(jī)械設(shè)備在制造、設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，要表現(xiàn)出較強(qiáng)抗腐蝕、耐高溫的特性，機(jī)械制造過程必須實(shí)現(xiàn)無(wú)毒無(wú)害生產(chǎn)，機(jī)械使用后要方便回收利用。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)理念的必要性

2.1 社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必要要求

在社會(huì)不斷進(jìn)步的過程中，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造擁有更廣闊的發(fā)展空間，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展水平還需提升，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。我國(guó)要想在改善生態(tài)環(huán)境的同時(shí)減少能源消耗，就要重視在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中滲透綠色設(shè)計(jì)理念，

2.2 提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段

當(dāng)前，雖然我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量，這一背景下機(jī)械制造行業(yè)得到長(zhǎng)足進(jìn)步。經(jīng)濟(jì)全球化背景下，國(guó)內(nèi)各類機(jī)械產(chǎn)品大量產(chǎn)品開始進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，在面對(duì)國(guó)際市場(chǎng)對(duì)綠色產(chǎn)品的需求，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方式存在的弊端開始顯現(xiàn)，供需失衡使得我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展面臨阻礙，不利于我國(guó)在參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的過程中占據(jù)有利地位，迫切需要我國(guó)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方式，綠色設(shè)計(jì)理念的滲透為其提供了新的發(fā)展方向。

2.3 產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的客觀需求

在日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，各企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，建立較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，要不斷提高自身競(jìng)爭(zhēng)力。在目前的國(guó)際市場(chǎng)中，現(xiàn)代科技已經(jīng)全面向綠色化的方向發(fā)展，逐漸成為我國(guó)內(nèi)各行業(yè)尋求突破創(chuàng)新的新方向。機(jī)械制造業(yè)作為典型的高污染、高能耗產(chǎn)業(yè)，要想順應(yīng)時(shí)代潮流實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須將綠色化的發(fā)展理念滲透到行業(yè)產(chǎn)業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，只有這樣才能滿足產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的客觀需求。

2.4 國(guó)家愈發(fā)重視環(huán)境保護(hù)

我國(guó)機(jī)械制造業(yè)仍然在使用傳統(tǒng)技術(shù)的方式，以犧牲環(huán)境的方式尋求新的發(fā)展機(jī)會(huì)。新時(shí)期，社會(huì)各產(chǎn)業(yè)開始深入貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，但是機(jī)械制造領(lǐng)域許多企業(yè)仍然在使用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造方式，導(dǎo)致大量自然資源浪費(fèi)，不利于在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境中站穩(wěn)腳跟。為進(jìn)一步加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展效果提供保障，提高企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的穩(wěn)定性，就要在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中將綠色設(shè)計(jì)作為新的追求，加快推進(jìn)全球化發(fā)展的進(jìn)程。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中綠色設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 綠色材料

綠色材料是綠色設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的前提，直接決定了機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量與性能。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，企業(yè)要盡量選擇低污染甚至無(wú)污染的材料，機(jī)械原材料還要具備再回收利用的價(jià)值，確保機(jī)械設(shè)計(jì)與制造能滿足綠色設(shè)計(jì)的要求。因此，機(jī)械制造業(yè)要加大研發(fā)綠色材料的力度，在綠色材料的研發(fā)過程中充分考慮材料對(duì)環(huán)境的影響，確保綠色材料的性能、技術(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到相關(guān)要求。企業(yè)要考慮自身經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益，合理設(shè)定綠色環(huán)保目標(biāo)，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過程中，優(yōu)先選擇綠色材料。

綠色設(shè)計(jì)理念指導(dǎo)下，企業(yè)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，要考慮材料是否會(huì)給生態(tài)環(huán)境、人體健康帶來不良影響，綜合考慮材料在生產(chǎn)加工、運(yùn)行使用、回收利用等環(huán)境的影響，如果材料對(duì)環(huán)境與人體健康存在潛在危害，要盡量減少此類材料的使用。

3.2 動(dòng)力裝置

動(dòng)力裝置是機(jī)械設(shè)備的核心，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，綠色設(shè)計(jì)要重視對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)展開優(yōu)化設(shè)計(jì)，如通過對(duì)噴油器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，保證燃料充分燃燒、減少有害氣體排放；重視新能源的利用，加大力度研發(fā)以電能、太陽(yáng)能、天然氣等清潔能源為驅(qū)動(dòng)能源的動(dòng)力系統(tǒng)；在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的過程中，加強(qiáng)對(duì)廢氣凈化技術(shù)的研究，如廢氣再循環(huán)技術(shù)、催化凈化技術(shù)等，降低機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的污染，減少能耗。在機(jī)械動(dòng)力裝置的綠色設(shè)計(jì)中，企業(yè)要始終遵循環(huán)保、實(shí)效、節(jié)能等原則，保證機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性與經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、性能等保持一致。

3.3 產(chǎn)品界面

機(jī)械設(shè)備的操作界面直接影響著機(jī)械設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行，能幫助操作人員實(shí)時(shí)了解機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在操作失誤的情況下可能引起機(jī)械故障，影響機(jī)械設(shè)備的使用壽命，加劇能源消耗。因此，在機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)品界面設(shè)計(jì)中，要適當(dāng)滲透綠色設(shè)計(jì)理念，從心理學(xué)、生理學(xué)等角度進(jìn)行系統(tǒng)性設(shè)計(jì)。產(chǎn)品界面設(shè)計(jì)要保證功能完善、整體統(tǒng)一，產(chǎn)品界面要表現(xiàn)出較高的可識(shí)別性，便于操作人員的理解；操作界面上還要做好引導(dǎo)性設(shè)計(jì)，縮短操作人員操作反應(yīng)的時(shí)間，避免因?yàn)椴僮鞑患皶r(shí)引起額外能耗，提高機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率。

3.4 液壓系統(tǒng)

機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)中，液壓系統(tǒng)屬于重要傳動(dòng)部件，液壓系統(tǒng)對(duì)環(huán)境可能造成的影響，主要為液壓油泄漏，運(yùn)行時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)可能產(chǎn)生較大噪聲污染，且傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行可能存在較高的能耗問題。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，要將液壓系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)作為關(guān)注重點(diǎn)。企業(yè)在傳動(dòng)系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)中，要做好對(duì)系統(tǒng)的密封設(shè)計(jì)，選擇合理的液壓元件參數(shù)，做好對(duì)液壓系統(tǒng)密封結(jié)構(gòu)的改造。機(jī)械設(shè)備在使用過程中，液壓系統(tǒng)面臨的油液泄漏故障無(wú)法完全避免，因此還要重視無(wú)毒液壓油的研發(fā)和使用，深入研究廢棄液壓油的回收利用技術(shù)，減少因?yàn)榻橘|(zhì)泄漏引發(fā)的環(huán)境污染問題。企業(yè)還要重視對(duì)液壓系統(tǒng)展開集成設(shè)計(jì)，盡量減少液壓系統(tǒng)中裝配零件的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化組合。噪聲污染與油液污染相比，會(huì)損害人體健康，因此還要在機(jī)械設(shè)計(jì)中，考慮降低液壓系統(tǒng)運(yùn)行的污染同時(shí)嚴(yán)格控制噪聲，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)慕翟氪胧?/p>

3.5 可拆卸設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，一種機(jī)械設(shè)備由多種材料組成，材料的多種組合要具備較強(qiáng)可拆卸性，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)各類零部件的回收利用，避免因?yàn)椴豢刹鹦秾?dǎo)致的浪費(fèi)，降低機(jī)械設(shè)備后期回收利用的難度。企業(yè)在機(jī)械設(shè)計(jì)中，要將可拆卸作為機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過對(duì)機(jī)械零部件的傳統(tǒng)連接方式進(jìn)行調(diào)整，將機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成易于拆卸的方式。一方面，設(shè)計(jì)人員可以利用原本成熟的零部件連接方式，如螺栓連接，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品零部件的可拆卸；另一方面，設(shè)計(jì)人員可以操作計(jì)算機(jī)設(shè)備建立機(jī)械產(chǎn)品可拆卸性的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)不同設(shè)計(jì)方案的機(jī)械可拆卸性進(jìn)行評(píng)價(jià)，保證各項(xiàng)設(shè)計(jì)方案的要求在可拆卸上達(dá)到綠色設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中綠色設(shè)計(jì)理念應(yīng)用的優(yōu)化建議

4.1 科學(xué)應(yīng)用密封技術(shù)，避免機(jī)械泄漏

傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備泄漏故障頻發(fā)，可能引發(fā)嚴(yán)重的污染、浪費(fèi)問題，這與我國(guó)提倡的可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展理念相悖。機(jī)械泄漏流出的物質(zhì)還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件侵蝕，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備老化速度加快，影響機(jī)械運(yùn)行效率與使用壽命，給正常的工業(yè)生產(chǎn)造成影響，帶來的維修、保養(yǎng)、成本增加等問題。因此，要從源頭上杜絕機(jī)械泄漏問題的發(fā)生，在機(jī)械綠色設(shè)計(jì)中重視機(jī)械密封技術(shù)的使用。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，設(shè)計(jì)人員要額外關(guān)注機(jī)械設(shè)備容易泄漏的部位，針對(duì)這些部位做好密封設(shè)計(jì)工作，提前對(duì)易泄漏部位進(jìn)行密封處理，并采取一定的警報(bào)設(shè)計(jì)方案，便于降低機(jī)械泄漏故障的發(fā)生率，或者在發(fā)生泄漏故障后及時(shí)報(bào)警，提醒維修人員處理。機(jī)械設(shè)備在使用過程中，養(yǎng)護(hù)也是非常重要的內(nèi)容，在機(jī)械綠色設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員還要根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)、密封特性、故障特點(diǎn)等，在設(shè)計(jì)方案中明確機(jī)械養(yǎng)護(hù)措施，為后期機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。

4.2 落實(shí)降噪除塵設(shè)計(jì)，保證機(jī)械運(yùn)行穩(wěn)定

機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中，可能因?yàn)檎駝?dòng)產(chǎn)生噪聲污染和機(jī)械故障。機(jī)械綠色設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要考慮怎樣減少設(shè)備振動(dòng)的問題，合理選擇具有減震性能的材料和設(shè)備，通過對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行調(diào)整，在保證產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上降低機(jī)械運(yùn)行可能產(chǎn)生的振動(dòng)。設(shè)計(jì)人員要考慮降低機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲，降低噪聲污染，關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓器等節(jié)點(diǎn)的降噪設(shè)計(jì)，采用一定的隔聲、消音、減振技術(shù)。工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備所處運(yùn)行環(huán)境普遍復(fù)雜，作業(yè)環(huán)境中可能產(chǎn)生大量灰塵，這些灰塵進(jìn)入空氣后會(huì)造成嚴(yán)重污染，因此，設(shè)計(jì)人員要做好機(jī)械設(shè)備的除塵設(shè)計(jì)，采用相應(yīng)的除塵技術(shù)，一方面降低揚(yáng)塵污染，另一方面減少因揚(yáng)塵導(dǎo)致的機(jī)械磨損加劇的問題。

4.3 完善產(chǎn)品配套設(shè)計(jì)，深入貫徹綠色理念

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，綠色設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用需要設(shè)計(jì)人員深入貫徹綠色理念，綠色設(shè)計(jì)不能局限于機(jī)械主體設(shè)計(jì)，還要完善產(chǎn)品的配套設(shè)計(jì)。企業(yè)要針對(duì)綠色設(shè)計(jì)建立相應(yīng)的支持制度和管理體系，充分調(diào)動(dòng)社會(huì)資源，促進(jìn)綠色理念和機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的深度融合。企業(yè)還要加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)，做好人才引進(jìn)與培養(yǎng)工作，不斷提高設(shè)計(jì)人員的綜合能力，更新設(shè)計(jì)人員的理念，力求設(shè)計(jì)人員在機(jī)械設(shè)計(jì)中主動(dòng)融入綠色設(shè)計(jì)理念。在具體設(shè)計(jì)中，企業(yè)要聯(lián)合高校做好人才引進(jìn)工作，通過引進(jìn)優(yōu)秀的機(jī)械設(shè)計(jì)人才，更好地支持機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的工作開展。企業(yè)還要加強(qiáng)與研發(fā)機(jī)構(gòu)的合作，借鑒研發(fā)機(jī)構(gòu)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)理念的經(jīng)驗(yàn)，不斷夯實(shí)自身在機(jī)械綠色設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)，為機(jī)械制造業(yè)以及社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好條件。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，綠色設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，是時(shí)代進(jìn)步的必然選擇。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造是影響工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心工作，相關(guān)企業(yè)在轉(zhuǎn)型發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展的過程中，要主動(dòng)樹立綠色發(fā)展理念，重視將綠色設(shè)計(jì)理念融入于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)。