黃海龍，曹新聞

（中國礦業(yè)大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院，江蘇徐州221116）

20世紀(jì)以來，工業(yè)技術(shù)的革命性發(fā)展，給人類社會(huì)帶來史無前例了巨變，同時(shí)也對(duì)自然資源和生態(tài)環(huán)境造成了巨大的破壞。進(jìn)入21世紀(jì)，資源短缺、環(huán)境污染和氣候問題日益嚴(yán)重。哥本哈根會(huì)議以后，席卷全球的“低碳革命”正悄然興起，人類社會(huì)步入了“低碳時(shí)代”，即以“低能耗、低污染、低排放”為基礎(chǔ)的全新時(shí)代。

長(zhǎng)期以來，我國機(jī)械產(chǎn)品是高耗產(chǎn)業(yè)，帶來了諸多社會(huì)與環(huán)境問題。機(jī)械產(chǎn)品唯有走綠色設(shè)計(jì)、綠色制造的路途，才符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，才能與“低碳”這個(gè)時(shí)代的最強(qiáng)音發(fā)出和諧共鳴。

1 機(jī)械產(chǎn)品綠色化的必要性及內(nèi)涵

機(jī)械產(chǎn)品制造業(yè)是將可用資源（包括能源）通過制造過程，轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的工業(yè)品或生活消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。其在將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的制造過程中，和產(chǎn)品的使用、處理過程中，同時(shí)產(chǎn)生了廢棄物，廢棄物是機(jī)械產(chǎn)品制造業(yè)業(yè)對(duì)環(huán)境污染的主要根源。

機(jī)械產(chǎn)品制造業(yè)量大面廣，對(duì)環(huán)境的總體影響很大。其一方面是創(chuàng)造人類財(cái)富的支柱產(chǎn)業(yè)，但同時(shí)又是環(huán)境污染的源頭之一。于是，以減少產(chǎn)品對(duì)環(huán)境破壞為目標(biāo)的機(jī)械產(chǎn)品綠色化，便顯得十分必要。

機(jī)械產(chǎn)品綠色化，是解決機(jī)械產(chǎn)品環(huán)境污染問題的根本方法之一，是實(shí)施環(huán)境污染源頭控制的關(guān)鍵途徑之一。機(jī)械產(chǎn)品綠色化，實(shí)質(zhì)上是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。

2 機(jī)械產(chǎn)品綠色化的重要途徑

2.1 綠色設(shè)計(jì)——機(jī)械產(chǎn)品綠色化的天然基因

綠色設(shè)計(jì)，也稱為生態(tài)設(shè)計(jì)、生命周期設(shè)計(jì)、環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)等。綠色設(shè)計(jì)是這樣一種設(shè)計(jì)，即在產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性（可拆卸性、可回收性、可維護(hù)性、可重復(fù)利用性等），并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，保證產(chǎn)品應(yīng)有的功能、使用壽命、品質(zhì)等要求[1]。

綠色設(shè)計(jì)并不是要求我們?cè)O(shè)計(jì)師單純地去追求產(chǎn)品的環(huán)境效益，綠色設(shè)計(jì)建立于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，同樣追求產(chǎn)品的功能、品質(zhì)、壽命等，綠色設(shè)計(jì)是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的補(bǔ)充和完善。實(shí)行綠色設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，是熟悉機(jī)械產(chǎn)品生命周期的每一個(gè)階段，再針對(duì)每個(gè)特定階段進(jìn)行設(shè)計(jì)，綜合考慮材料、資源、污染等。

（1）必須考慮延長(zhǎng)機(jī)械產(chǎn)品的可使用周期。隨著技術(shù)的發(fā)展，為了降低成本，市場(chǎng)上的一些機(jī)械產(chǎn)品耐用性太低。產(chǎn)品不同部分、不同零件的耐用性不同，損壞速度不同，又由于不能及時(shí)買到替換零件，最后只能丟棄整個(gè)產(chǎn)品。伴隨著資源的日益減少，延長(zhǎng)機(jī)械產(chǎn)品的可使用周期，延長(zhǎng)機(jī)械產(chǎn)品的壽命，對(duì)于保護(hù)自然資源有著重要作用。

所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到易損部件和易耗品的替換、拆卸、組裝的便利性。同時(shí)，為了再制造的設(shè)計(jì)在發(fā)展中國家的興起，也是延長(zhǎng)機(jī)械產(chǎn)品生命的一個(gè)重要途徑。用性能更加優(yōu)良、技術(shù)更加先進(jìn)的部件，去替換舊有部件的同時(shí)，將舊產(chǎn)品的材料循環(huán)再利用，延長(zhǎng)了整機(jī)的使用壽命，又使社會(huì)自然資源得到了合理的配置利用。

（2）必須考慮使用環(huán)保材料。環(huán)保材料的類型主要包括可再生材料、再利用材料、再循環(huán)材料、可回收材料、可降解材料、無害材料等。機(jī)械產(chǎn)品在生活中應(yīng)用面廣、使用頻率高，衣食住行無處不活躍著機(jī)械產(chǎn)品的身影。這就需要我們?cè)O(shè)計(jì)師:

一是盡量不用或少用有毒、有害的材料（如重金屬），避免有害成分；

二是多采用新型環(huán)保材料，譬如生物可降解材料，可再循環(huán)材料等；

三是使用天然可再生材料，降低材料的資源依賴性。

另外，還要追求產(chǎn)品生產(chǎn)過程的廢料最小化，如在鈑金件模具的設(shè)計(jì)時(shí)，要通過優(yōu)化沖壓程序、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使鈑金件在沖壓生產(chǎn)過程中對(duì)金屬材料的利用率達(dá)到最高，廢料降至最少；再如數(shù)控加工時(shí)，要綜合考慮工件特征，通過各種辦法提高金屬材料的利用率，將浪費(fèi)降至最低。

（3）必須考慮機(jī)械產(chǎn)品的污染最小化。傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品，如汽車，是最嚴(yán)重的污染源之一。近年來全世界汽車數(shù)量激增，帶來了空氣、水和噪聲污染，這與低碳生活是嚴(yán)重相左的。設(shè)計(jì)師要解決這類問題，唯有走綠色設(shè)計(jì)之路。通過科技的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)出清潔環(huán)保的汽車，如使用電能或者天然氣的汽車。

在設(shè)計(jì)綠色化機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，要考慮產(chǎn)品報(bào)廢后資源的回收再利用。必須明確從制造資源到廢棄物最終命運(yùn)如何安排，包括產(chǎn)品流程設(shè)計(jì)的所有活動(dòng)。

總的來說，綠色設(shè)計(jì)思想，是機(jī)械產(chǎn)品綠色化的天然基因，只有在設(shè)計(jì)的初期，綜合考慮機(jī)械產(chǎn)品全生命周期，并統(tǒng)籌安排設(shè)計(jì)過程，才能達(dá)到綠色設(shè)計(jì)的目的。

2.2 綠色制造——機(jī)械產(chǎn)品綠色化的后天環(huán)境

（1）綠色制造的定義及內(nèi)涵。綠色制造，綜合考慮環(huán)境影響和資源效益，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化[4]。

制造系統(tǒng)中導(dǎo)致環(huán)境污染的根本原因，是資源消耗和廢棄物的產(chǎn)生，綠色制造涉及的領(lǐng)域：制造問題，包括產(chǎn)品生命周期全過程；環(huán)境保護(hù)問題；資源優(yōu)化配置問題。

（2）綠色制造的實(shí)現(xiàn)途徑——工藝、材料、包裝。在綠色制造的思想下，產(chǎn)生了區(qū)別于傳統(tǒng)加工制造工藝的綠色制造工藝，綠色制造工藝是指在機(jī)械產(chǎn)品加工過程中，盡量節(jié)約能源、減少污染。綠色制造工藝主要還應(yīng)從技術(shù)入手，盡量研究和采用物料和能源消耗少、廢棄物少、對(duì)環(huán)境污染小的工藝方案?？萍既藛T對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)制造工藝進(jìn)行了許多項(xiàng)優(yōu)化和改進(jìn)：如現(xiàn)在比較成熟的精確成形、干式切削、準(zhǔn)干式切削、生產(chǎn)廢物再利用、快速原型制造等都是綠色工藝的新技術(shù)。

在機(jī)械產(chǎn)品原材料制備、產(chǎn)品制造加工、使用、回收處理的每一個(gè)過程中，材料都在直接地影響著環(huán)境。因此，面向機(jī)械產(chǎn)品綠色制造的材料的選擇，是綠色制造的重點(diǎn)之一，將直接影響產(chǎn)品全生命周期的資源環(huán)境特性。具體來說，選擇材料的途徑主要有：選用新型環(huán)保材料；選用原料豐富、低成本、少污染的材料替代昂貴、污染大的材料；選用無毒無害材料；選用可回收利用材料；減少所用材料種類；選用再生材料等。

機(jī)械產(chǎn)品的綠色包裝，是綠色制造思想在實(shí)際中的另一具體體現(xiàn)。綠色包裝保護(hù)了環(huán)境，節(jié)約了資源，與低碳的思想不謀而合。良好的綠色包裝，應(yīng)體現(xiàn)在以下方面：

包裝減量化；包裝應(yīng)易于重復(fù)利用；包裝廢棄物可以降解腐化；包裝材料對(duì)人體和生物無毒無害。機(jī)械產(chǎn)品的包裝應(yīng)盡量做到以上幾點(diǎn)。

（3）生產(chǎn)企業(yè)的重視。綠色制造思想，不僅在要得到設(shè)計(jì)師的重視，還應(yīng)得到企業(yè)的重視。企業(yè)生產(chǎn)要依據(jù)ISO14001環(huán)境管理體系的要求，建立、實(shí)施和完善環(huán)境管理體系；制定企業(yè)內(nèi)部環(huán)境目標(biāo)，并進(jìn)行考評(píng)；加強(qiáng)固體廢棄物的回收再利用管理，減少污水、煙氣、噪聲等對(duì)環(huán)境的影響。開展節(jié)能降耗活動(dòng)，合理利用能源資源。

總之，綠色制造對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的綠色化，具有重要意義。我國機(jī)械工業(yè)應(yīng)在：建立并遵守環(huán)境保護(hù)體系，重視綠色意識(shí)教育；注重綠色設(shè)計(jì)，實(shí)施綠色制造工藝技術(shù)；創(chuàng)新技術(shù)工藝，發(fā)揮環(huán)保效益等處下足功夫。綠色制造是綠色設(shè)計(jì)成果的最終顯現(xiàn)過程，我們一定要在綠色設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，開拓綠色制造的渠道，為我國機(jī)械產(chǎn)業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。

3 結(jié)束語

通過以上闡述，不難發(fā)現(xiàn)，機(jī)械產(chǎn)品在其產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)階段，都可能帶來環(huán)境污染，這必須引起我們足夠的重視。在當(dāng)今大力倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，基于綠色設(shè)計(jì)、綠色制造思想的機(jī)械產(chǎn)品綠色化，是一種以保護(hù)生態(tài)和合理配置資源為目標(biāo)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造模式。我國機(jī)械行業(yè)的從業(yè)人員，應(yīng)該加強(qiáng)低碳經(jīng)濟(jì)意識(shí)，重視綠色設(shè)計(jì)與綠色制造的應(yīng)用，開發(fā)更多綠色設(shè)計(jì)、綠色制造的工藝技術(shù)，以促進(jìn)我國機(jī)械工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，增強(qiáng)我國機(jī)械行業(yè)的綜合實(shí)力，造福社會(huì)。

[1]劉志峰，劉光復(fù).綠色設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2]劉愛敏，李法新.基于機(jī)械產(chǎn)品全生命周期的綠色設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2006，35(6)：23-25.

[3]王茂輝.淺析機(jī)械工業(yè)中的綠色制造技術(shù)[J].商場(chǎng)現(xiàn)代化，2008,（36）：370.

[4]劉 飛，曹華軍，等.綠色制造的理論及技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2005.