張紅江，賈金香

（中國礦業(yè)大學 文昌校區(qū)，江蘇 徐州 221000）

0 引言

經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對自然環(huán)境的保護造成了一定的弊端，這樣就會造成嚴重的自然環(huán)境破壞，直接引起水土流失。隨著最近幾年環(huán)境問題日益加劇，人們逐漸開始認識到環(huán)境保護的功效。所以，我國也提出了可持續(xù)的發(fā)展戰(zhàn)略方針，希望通過一系列的戰(zhàn)略，能夠?qū)崿F(xiàn)資源的合理利用，并且還能有效的保護生態(tài)環(huán)境。在這樣的情況下，國家與社會資源保障部門等組織都在大力推動環(huán)境保護的實施。這樣，在工業(yè)產(chǎn)品的制造與設計方面，也就提出了綠色設計與制造的概念，從而讓綠色設計與制造在機電產(chǎn)品生產(chǎn)過程中應用得非常的廣泛，同時，對于保護生態(tài)環(huán)境也提出了科學的參考意見。

1 機電產(chǎn)品綠色設計與制造的意義

在機電產(chǎn)品生產(chǎn)與制造，乃至于后期的使用過程中，都會存在部分工業(yè)廢料與工業(yè)垃圾。但是這一部分垃圾的出現(xiàn)，就可能嚴重的影響到環(huán)境，甚至還會阻礙周邊居民的日常生活。尤其是在我國正式進入世界貿(mào)易組織之后，在面臨同等環(huán)境下的競爭以及外貿(mào)侵襲的前提下，我們所需要考慮的就是一套機電產(chǎn)品設計與制造質(zhì)量水平，同時在兼顧現(xiàn)有技術水平和生產(chǎn)條件下，如何才能夠?qū)崿F(xiàn)綠色生產(chǎn)，這對于工業(yè)產(chǎn)品的設計與制造是非常關鍵的一個問題。所以，我國還需要給予重點的關注。在科學技術水平不斷發(fā)展的今天，在全球綠色設計與制造不斷成型的大趨勢之下，國內(nèi)的各個企業(yè)與科研機構，也需要跟隨時代的步伐，能夠在自主研發(fā)的大前提下，不斷的向先進的國家學習先進的科學理念和相關的經(jīng)驗，這樣才能夠減少生產(chǎn)過程之中出現(xiàn)的工業(yè)廢料，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)境的合理保護，進而在一定程度上降低環(huán)境污染帶來的負面影響，這樣在滿足我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的同時，也是目前機電產(chǎn)品制造與發(fā)展的主流趨勢之一[1]。

2 機電產(chǎn)品綠色設計思想

綠色產(chǎn)品，是基于綠色生產(chǎn)技術以及綠色機械設備生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，其主要是與傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品進行相互的比較，從而獲取一個概念。目前，在使用的過程中還沒有得到大范圍的認證與推廣。在進行綠色產(chǎn)品加工生產(chǎn)的時候，綠色產(chǎn)品面臨的主要問題就是環(huán)境污染，其綠色環(huán)保主要表現(xiàn)在設計、使用以及制造等多個方面，如現(xiàn)代的綠色產(chǎn)品包含了綠色相機、綠色汽車、綠色建筑等一系列的綠色產(chǎn)品。

開展機電產(chǎn)品本身的綠色設計，主要是為了替身給產(chǎn)品的回收性和重用性，能夠降低資源的實際消耗量。

在開展機電產(chǎn)品綠色設計的時候，其本身需要面臨全生命周期，如圖1所示。為了能夠?qū)崿F(xiàn)綠色性能的保持，就需要在各個生命周期階段之中考慮到可能出現(xiàn)的環(huán)境問題，這樣才可以滿足綠色機電產(chǎn)品真正意義上的制造，最終與綠色設計思想的實際需求相互配合起來。

圖1 綠色機電產(chǎn)品生命周期Fig.1 Life cycle of green electromechanical products

基于機電產(chǎn)品綠色設計思想，還應該考慮到以下方面。

2.1 專注國家強制性的認證制度

在選擇材料方面，應該對于可降解的、安全沒有任何毒副作用的以及回收再利用的材料加以了解。

2.2 適當?shù)难娱L產(chǎn)品的使用壽命

在科技進步發(fā)展的前提下，通過調(diào)整和改變產(chǎn)品性能要求之后，新的科技成果在帶來體驗的時候，會逐漸的縮短更新?lián)Q代的周期，這樣必定會面臨更多的資源浪費，同時也會引起能源的大量消耗。因此，提升產(chǎn)品使用周期之后，如，智能升級設計，這樣就可以拓展產(chǎn)品本身的使用周期，從而實現(xiàn)能源和材料的大幅度節(jié)約，滿足使用需求。

2.3 實現(xiàn)保養(yǎng)回收機構的建立健全

對于機電產(chǎn)品而言，應該針對售后服務做好及時的處理，如升級、保養(yǎng)與維修，這樣也可以滿足使用周期的提升。目前，每一個家庭都會存在廢舊機電產(chǎn)品，如果處理不當，就會直接形成垃圾。對于社會來說，也面臨物質(zhì)浪費的問題，作為生產(chǎn)企業(yè)，就需要負責產(chǎn)品的整個生命周期，這樣才可以回收處理的有效開展，防范出現(xiàn)不必要的資源浪費，同時也能加快產(chǎn)品的循環(huán)與再利用[2]。

3 機電產(chǎn)品綠色設計與制造的方法

基于環(huán)保意識，在機電產(chǎn)品綠色設計與制造中，就需要考慮到下述各個方面的內(nèi)容。

3.1 綠色材料的選擇

考慮到產(chǎn)品的設計，在綠色材料選擇的時候，就需要分析生產(chǎn)的實際需求、產(chǎn)品本身的功能以及消費者的要求，并且，綠色材料還應該迎合人與環(huán)境的和諧發(fā)展。有學者曾經(jīng)說過，在開發(fā)、使用以及處理材料的時候，難免會出現(xiàn)材料影響環(huán)境的局面，所以，就應該考慮到?jīng)]有任何副作用材料的使用。在加工中，優(yōu)先考慮容易加工的，同時還不會造成太大的浪費與污染的材料。另外，適當?shù)慕档彤a(chǎn)品材料的種類，這樣也有利于后續(xù)的回收與拆卸等一系列的處理。通過綠色材料的分析，其綠色設計與制造，才是選擇綠色材料的基本前提。如圖2所示的綠色環(huán)境協(xié)調(diào)性材料。

圖2 綠色環(huán)境協(xié)調(diào)性材料Fig.2 Green environment coordination materials

3.2 產(chǎn)品結構的拆卸設計

一般來說，機電產(chǎn)品是由不同成分的材料共同組成，其本身的結構復雜，同時零部件種類較多。在淘汰與廢棄產(chǎn)品之后，如何進行產(chǎn)品的有效拆卸與分類，回收可以利用的材料或者是零件，就成為機電產(chǎn)品設計之中需要重點考慮的一個問題。

針對拆卸式的產(chǎn)品回收與再生，其需要良好的產(chǎn)品拆卸性能，這是需要重點進行分析的一個設計問題。一般來說，在產(chǎn)品設計階段，應該了解其實際的結構，能夠認識到拆卸本身的難易度，也就是說，拆卸設計應該囊括兩個主要的方面，即破壞性與非破壞性。目前，非破壞性拆卸是重點關注的一個方面。

一直以來，裝都不是現(xiàn)代制造行業(yè)重點進行考慮的問題，拆才是值得深思熟慮的一大因素。在產(chǎn)品使用壽命到盡頭之后，如果拆卸非常麻煩，就可能會對回收重用帶來直接的影響；就算是通過一系列的功夫，將其拆卸完畢，不僅浪費的人力物力，同時也會對經(jīng)濟型帶來一定的影響。在開發(fā)與設計機電產(chǎn)品的初期，利用可拆卸設計，就是需要合理的進行量化和研究，這樣就可以讓工藝減少零件數(shù)量，并且還可以提升其工藝性能，將成本與時間都控制在一個允許的范圍之內(nèi)。另外，在維護與回收產(chǎn)品的時候，還應該將可拆卸設計本身的作用完美的發(fā)揮出來。在維護產(chǎn)品中，需要了解零件本身的拆卸是否會出現(xiàn)損壞，是否需要重新來進行安裝。在壽命到盡頭之后，回收的過程中，需要實現(xiàn)材料和零部件彼此的快速分離，這樣才能夠滿足回收與優(yōu)化利用，同時也可以防范環(huán)境帶來的污染[3]。

在實際的拆卸環(huán)節(jié)，應該重點的分析：第一，零部件不能是已經(jīng)出現(xiàn)損壞的，這樣才能符合可靠性的要求，同時也能滿足循環(huán)使用的需求。第二，不斷的優(yōu)化產(chǎn)品結構設計，能夠控制好產(chǎn)品的拆卸難度，并且控制好拆卸的時間，將回收的過程優(yōu)化，這樣也可以提升回收率。在產(chǎn)品設計過程中，還需要注重不能與原則產(chǎn)生相互的沖突，并且需要根據(jù)實際情況，來考慮到各種影響因素，如功能、場合、結構等方面，這樣才可以滿足設計的優(yōu)化，對于目前的拆卸設計準則，具體見圖3所示。

圖3 可拆卸性原則Fig.3 Principles of disassembly

3.3 產(chǎn)品制造工藝的優(yōu)化

在具體的工藝過程中，需要改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀以及相對位置，這樣才能夠讓其逐漸成為半成品，或者是成品。在投入正式生產(chǎn)之前，首先應該考慮到工藝的設計，需要確保各個工序設備、裝配工藝等具體的內(nèi)容。傳統(tǒng)的工藝，在產(chǎn)品質(zhì)量得以保障的前提下，就應該進一步提升生產(chǎn)率。而綠色制造就是傳統(tǒng)工藝很好的發(fā)展與補充[4]。

針對綠色工藝規(guī)劃，需要考慮到整體性的加工設計規(guī)劃，這樣才可以改善各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)綠色協(xié)調(diào)性的合理優(yōu)化，進而滿足產(chǎn)品經(jīng)濟效益需求。

3.4 產(chǎn)品包裝的設計

在包裝發(fā)展史中，人類放置物品會選擇不同的方式與不同的器皿。之前，我們會利用樹葉來進行食物的包裹，現(xiàn)階段，則直接利用材料進行處理，使得包裝逐漸成為我們不能夠缺少的一種形式。

綠色包裝，也就是環(huán)境友好型與生態(tài)型的保障，需要考慮到全生命周期之中不會帶來任何的傷害，并且還可以實現(xiàn)降解與再生利用，迎合可持續(xù)發(fā)展。在功能方面，產(chǎn)品表現(xiàn)在于：第一，減量化，在符合保護、物流以及銷售前提下，盡量控制材料的耗費。第二，可以再生或者是循環(huán)利用，這樣能夠滿足多次利用的要求。第三，可以實現(xiàn)降解，對于不能夠回收包裝的，利用降解等技術，也可以滿足環(huán)境凈化的最終需求[5]。

4 結束語

總而言之，在工業(yè)革命以來，人們原本的生活環(huán)境以及生活方式出現(xiàn)了巨大的變化。尤其是進入20世紀之后，人類面臨能源枯竭、資源，生態(tài)環(huán)境遭遇嚴重破壞等現(xiàn)實問題。在我國，尤其是改革開放以來，上述問題日益突出，在粗放型的經(jīng)濟增長模式下，國內(nèi)的能源利用率在全球的范圍內(nèi)都偏低，但是環(huán)境污染卻是相對嚴重的，所以，機電產(chǎn)品制造業(yè)的資源能源消耗比重相對較大，同時，也是主要的環(huán)境污染來源之一。所以，在進行機電產(chǎn)品設計的時候，基于傳統(tǒng)的設計基礎，還需要對產(chǎn)品的綠色性能加以考慮，能夠?qū)嵤┚G色設計，這樣就能夠有效的緩解機電產(chǎn)品帶來的環(huán)境問題。