導語：如何才能寫好一篇綠色設計與制造，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：綠色船舶；設計；制造

1 引言

制造業在為人類提供巨大財富的同時， 也在不斷地產生污染物， 對環境造成嚴重的影響。船舶在制造過程中也存在材料選用不當而造成資源的浪費，以及對空氣、土壤和水體等環境的污染問題。因此，在20世紀90年代中期出現了“綠色船舶”的概念。

2 綠色船舶的內涵

“綠色船舶”概念的核心內容是在其全壽命周期中（包括設計、制造、營運、報廢拆解），通過采用先進技術，能經濟地滿足用戶功能和使用性能的要求，并節省資源和能源，減少或消除環境污染，且對勞動者（生產者和使用者）具有良好保護的船舶。

綠色船舶的綠色度主要取決于設計人員的環境意識、以人為本的設計理念和營運過程中的管理力度。當前綠色船舶在設計、建造和運營過程中主要體現在以下幾方面：

設計中，廣泛采用綠色無污染材料、標準化和模塊化零部件或單元；充分考慮加工制造過程中材料利用率，同時還須考慮船舶產品在營運壽命終止后，報廢、拆解不會對環境造成負面影響，以及部分材料、零部件和設備能夠再生利用；盡量簡化工藝，優化配置， 提高整個制造系統的運行效率，使原材料和能源的消耗最少；減少不可再生資源和短缺資源的使用量， 盡量采用各種替代物資和技術。

制造中，采用綠色制造工藝，即從技術入手，盡量采用物料和能源消耗少、廢棄物少、對環境污染小的工藝方案和工藝路線。目前最有效的綠色制造工藝包括：綠色加工工藝、綠色焊接工藝和綠色涂裝工藝。其中，綠色加工工藝包括凈成形制造、干式加工、工藝模擬技術、網絡技術、虛擬現實技術與敏捷制造等；綠色焊接工藝即選擇使用節能焊機，采用高效、無弧光、無粉塵污染的焊接材料和方法；綠色涂裝工藝即通過合理選擇涂料，減少涂料品種，簡化工序，提高工時效率，采用移動式涂裝系統和環保型分段涂裝房，實現環保型涂裝作業的目標。

運營中，減少發動機氮氧化物、硫氧化物等溫室氣體的排放；防止燃料油、有害液體的泄漏；合理進行垃圾、污水處理；嚴格控制艙底油的卸載等。

通過對綠色船舶的內涵的探討，我們可以得出，綠色船舶產品是指在其全壽命周期中（包括設計、制造、營運、報廢拆解），通過采用先進技術， 能經濟地滿足用戶功能和使用性能的要求， 并節省資源和能源， 減少或消除環境污染，且對勞動者（生產者和使用者） 具有良好保護的產品。

而船舶綠色制造技術是一種在船舶設計、制造中融入“綠色”理念，在保證船舶產品的功能、質量、成本的前提下，綜合考慮環境影響和資源效率的現代制造技術。綠色造船技術使船舶產品在設計、制造、管理過程中對環境的污染小，資源利用率高，能源消耗低，符合可持續發展的要求。綠色造船技術是融設計、生產、管理于一體的綜合制造技術。

3 綠色船舶的設計

開展綠色造船，設計是先導。傳統的船舶設計僅從結構和功能、外觀造型、加工制造、生產管理等角度考慮，設計概念是以市場需求為基礎，技術方案也是重點考慮設計與制造兩個領域的問題，設計過程中缺乏環境保護的意識。因此，設計人員必須具備良好的環境意識。

3.1 船舶優化設計

3.1.1 船型優化設計

優化船體結構功能，如對萬噸級散貨船充分考慮環保的要求，在總體設計中大膽地將傳統設計中的燃油艙從雙層底搬到頂邊艙，并在舷側設置隔離空艙，這樣可有效地減少燃油泄漏的可能性。優化主尺度和型線，涉及空船質量、穩性、阻力、艙容等技術指標。它不但影響船舶的裝載量、航速、能耗等經濟指標，而且從根本上影響船舶的安全性能。通過優化主尺度和型線，使船舶在制造和未來的營運中，實現節能、環保和提高經濟效益。

3.1.2 消除冗余功能設計

在設計階段，從系統導向型的合同設計、初步設計到區域導向型的詳細設計、生產設計，強化設計的節約意識，樹立簡約化的 設計理念，全過程地推行功能成本分析。對船舶設備選型、管系布置、電纜走向等專業設計進行優化分析，全面消除不必要的冗余功能，降低制造成本和資源消耗。

3.1.3 動力節能設計

船舶動力節能設計體現在以下幾個方面：一是探尋船舶新型動力能源，用其他能源輔助或取代石油作為動力能源，如太陽能、風能及波浪能等；二是改進推進效率的節能方式，例如柴電聯合動力推進方式，使能效轉換效率最大化；三是利用主機廢氣節能技術、應用新型燃油添加劑、采用燃油電噴技術；四是綜合使用電子技術和網絡技術，通過對動力裝置和船舶各參數實時監控，使其處于最佳運行狀態，最大限度降低能耗和排放。

3.2 從設計源頭提高鋼材利用率

運用船舶設計軟件的套料功能，合理調整船體零件套料排列，在板材零件的開孔中套補板零件等其他零件，以提高整板的利用率和生產效率；通過利用船體設計軟件中的材料管理程序，從余料數據庫中調取合適的余料進行再次套料，以提高余料的利用率。

3.2.1 材料的選擇原則

在船舶全壽命周期中，對環境影響最大的，一是制造過程中的焊接、涂裝作業； 二是船舶拆解后廢棄的艙室絕緣材料。 因此材料的選擇對船舶的綠色性能具有重要的影響，在材料選擇時應注意下述幾點：

（1） 選用便于回收、生產過程簡便、易于加工的材料，產生的廢料不污染環境；

（2） 選用無毒無害材料，避免生產過程對人體健康造成危害和對環境造成污染；

（3） 選用可再生的材料；

（4） 選用較少種類的材料，簡化設計，盡可能少用復合材料；

（5） 選用工藝性能優良的材料，以降低零件加工的難度與廢品率，節約加工過程的能源消耗。

3.2.2 各類材料的選擇重點

（1） 焊接材料。焊絲（焊條） 的添加助焊藥劑，在電弧高溫燃燒下，隨焊接煙塵一起向空氣中擴散，對操作人員和環境構成危害。因此，設計人員在生產設計上，應首先選用高效焊接工藝和低毒低煙焊絲（焊條）。

（2） 艙室絕緣材料。由于具有防火、隔音、保溫等優良性能和可加工性， 礦棉、玻璃棉被用于船舶艙室的內裝。在船舶營運壽命結束后的拆解過程中，這些保溫材料由于沒有再生利用價值而被大量拋棄。礦棉、玻璃棉的不可降解性，使這些廢棄的材料直接導致周圍的水質和土質的惡化。因此，選用保溫材料，不僅要考慮其技術性能，還應考慮環保性能，研制一種高效、環保的絕緣材料也將成為完善綠色造船技術的一項重要工作。隨著硅質納米孔絕熱保溫材料、聚酰亞胺泡沫材料等新型節能環保絕熱保溫材料的開發與應用，傳統艙室絕緣材料將逐步被替代。

（3） 涂裝材料。船舶涂裝工藝分為鋼板預處理（在鋼材預處理車間完成） 和二次除銹涂裝（在涂裝房內進行）。先進造船國家一般較少進行二次除銹涂裝，這不僅減少了資源浪費，而且生產效率大大提高。我國在引入區域造船方法的同時，也在嘗試減少二次除銹涂裝，采用跟蹤補涂技術。傳統溶劑型涂料因其對人體的危害和對空氣的污染已無法滿足綠色造船的要求，取而代之的應是一些無污染、省資源、省能源的綠色涂料。如水性涂料、粉末涂料和輻射固化涂料等。另外，船舶外板水線以下涂料，應具有只驅趕而并不殺滅海洋生物的性能，是既能防止海洋生物附著， 但又不污染海洋的綠色環保涂料。

3.3 標準化、模塊化設計

隨著科學技術的進步，各國對海洋保護意識日益提高，對船舶結構、性能提出更高的要求。由此，船舶更新換代的周期越來越短。為了避免由此造成的不良后果， 船舶在設計時， 有必要采用標準化、模塊化的設計。

（1）通過標準化、模塊化設計，可以簡化船體結構。采用功能多樣化與復合化的零件以及簡單的連接方法，使整體裝置的零件數減少；合理地設計產品中零件、支撐、載荷的布置，確定適當的整體尺寸，提高材料利用率；設計結構符合工藝性與加工性，以減少加工過程中的材料損耗與能源消耗；設計的結構便于回收，實現資源的重復利用；設計的結構便于維修，延長產品使用壽命。

（2）通過標準化、模塊化設計，船舶設備可以有效地避免舾裝件逐件裝船， 從而降低艙室內的污染和噪聲危害，提高工作效率和工作質量，還可使勞動量和資金的消耗大大減少。而且船舶設備的標準化、模塊化設計，也較好地滿足了設備更新拆裝的互換要求。

（3）標準化設計可以提高零部件的通用性，提高零部件的重復性。標準化設計亦可以促進專業化生產。

3.4 并行設計

根據并行工程的思想，由設計者、制造者和環保工程師參與船舶的初步設計、詳細設計和生產設計整個過程，通過相互協調，綜合考慮船舶由初步設計到報廢拆解的整個壽命周期中影響資源利用與環境污染的所有因素，優化各個設計環節，提高整個制造系統的資源利用率， 降低廢品率，節約資源。另外， 還應綜合考慮產品的結構設計、材料選擇、制造環境設計、工藝設計、回收處理設計等各個方面，實現并行式綠色制造設計。

4 綠色船舶的制造

4.1 綠色加工工藝

4.1.1 凈成形制造

成形制造技術包括鑄造、塑性加工等技術。成形制造技術正從接近零件形狀向直接制成工件形狀即精密成形或凈成形方向發展。成形的零件有些可以直接或稍加處理即可用于組成產品， 這可以大大減少原材料和能源的消耗。

4.1.2 干式加工

加工過程中不采用任何冷卻液。干式加工簡化了工藝、減少了成本，而且消除了冷卻液所帶來的一系列問題，如廢液處理和排放等。目前，干式加工在國外已經得到局部應用，如干車削、干磨削、干鏜削等。我國還剛開始研究，作為一種新型的加工工藝，有望在船舶制造中發揮其應有的作用。

4.1.3 無余量制造。

無余量制造是船體建造過程中以加放尺寸精度補償量以取代余量，通過設計合理的建造公差，采用有效的工藝技術與原理，對船體零部件、結構進行尺寸精度控制的一項精度控制技術。這項技術在減少作業量、降低建造成本、提高產品質量、縮短制造周期上將發揮更大作用，也會為企業帶來經濟效益。

4.1.4 工藝模擬技術

工藝模擬技術主要用于水火彎板等熱加工過程。過去通常必須做大量的實驗才能初步控制和保證加工工件的質量。采用工藝模擬技術將數值模擬、物理模擬和專家系統相結合確定最佳工藝參數，優化工藝方案， 預測加工過程中可能產生的缺陷并采取防止措施， 從而有效地控制和保證加工工件的質量。

4.1.5 網絡技術、虛擬現實技術與敏捷制造

虛擬現實技術主要包括虛擬制造技術和虛擬公司兩部分。虛擬制造技術就是在真正產品生產之前在虛擬制造環境下生成軟產品模型來代替傳統的真實樣品進行實驗，對其性能和可制造性進行預測和評估，從而減少損耗，降低成本。虛擬制造技術和網絡技術相結合就可根據市場需求，將產品所涉及到的不同公司臨時組建成一個由計算機網絡聯系的虛擬公司。各造船企業和設計院所可通過因特網建立制造資源信息網絡來實施敏捷制造。

這些工藝和技術或減少了原材料和能源的耗用量，或可縮短開發周期、減少成本，而且有些工藝改進對環境起到保護作用，所以都被歸于綠色制造工藝。

4.2 綠色焊接工藝

4.2.1 高效焊接電源

高效、節能是焊接電源的發展方向。逆變焊接電源具有節能、高效、直流輸出穩定、焊接質量高等優點，成為焊接電源的發展方向。隨著微電子技術和計算機技術的發展，數字焊接電源日趨成熟，如與數字送絲機相配，能獲得最佳的焊接與節能效果。

4.2.2 高效焊接工藝

高效焊接熔敷效率高、速度快、操作方便且易于自動化作業， 具有生產效率高、焊接質量好、節約能源和材料等特點。常用的高效焊接方法主要有氣體保護焊，包括熔化極活性氣體保護焊（MAG焊）和熔化極惰性氣體保護焊（MIG焊）和埋弧焊、電渣焊、氣電自動焊、電子束焊和激光焊等。高效焊接在造船企業已成為船體建造中提高焊接生產效率和質量、節約資源和降低對環境負面影響的重要技術之一。

4.2.3 高效焊接裝備

例如，橫向對接焊縫焊機是針對船體垂直位置橫向對接焊縫的自動化焊接設備，具有施工效率高、焊縫質量好的特點。有效地解決了橫向焊縫采用手工焊接所無法解決的焊縫成形質量差、生產效率低、作業條件差、勞動強度大等問題。門架式雙絲埋弧焊接裝備是拼板焊接的專用設備，其焊接速度高、反面焊接不需清根，既使工藝簡化，又壓縮了作業時間，是一款高效環保拼板焊接裝備。

4. 3 綠色涂裝工藝

4.3.1 應用現代造船理念， 實現涂裝環保作業

實現船舶綠色涂裝，應根據現代造船理念，從全局出發，以系統工程的思想加以實施。應按照船體分道、區域舾裝、區域涂裝的原則，深化涂裝生產設計，注重鋼材預處理質量，縮短分段制造周期，提高預舾裝率和分段完整性，加強涂裝生產的動態管理，通過環保型的涂裝工藝、涂裝設施的應用，以及跟蹤補涂等措施，實現環保型涂裝作業的目標。

4.3.2 合理選擇涂料，優化施工工藝

采用高性能專用涂料，減少熱加工區域的涂膜損傷，以提高保護效果和生產效率：采用長效型車間底漆，減少分段制造期間的銹蝕；采用厚膜型涂料，減少涂裝次數；采用低表面處理涂料，選擇合理的除銹等級；采用萬能型底漆，減少涂料品種，簡化工序，提高工時效率。

4.3.3 推進標準化和計算機輔助管理

以殼舾涂一體化為目標，完善涂裝設計、施工、質量管理、物料管理等標準，嚴格按涂裝作業計劃和標準要求施工作業。同時廣泛應用計算機輔助涂裝生產管理，特別是計算機輔助涂裝工程動態管理，提高工時利用率，降低物料消耗。

4.3.4 推廣移動式涂裝系統和環保型分段涂裝房

移動式涂裝系統，以模塊化設計為指導思想，以輕鋼彩板結構為主體，輔以各類專用系列接扣件、鋼架件以及多種專用緊固件。涂裝系統裝置，可根據工程需要的容積在指定地點按要求快速搭建。工程一旦完工，又可方便地拆卸并運至下一個工程所在地再行搭建， 繼續涂裝施工。

移動式涂裝系統，設有各種標準的設備接口模塊，主要有進氣管道模塊、除塵設備接口模塊、除漆霧接口模塊、噴砂設備接口模塊、吸砂設備接口模塊、溫濕度控制設備接口模塊、傳感系統接口模塊、動力設備接口模塊等。

環保型分段涂裝房內的空氣溫度和濕度可自動控制，為船體分段涂裝提供適宜的環境條件，全天候作業。同時，采用粉塵和漆霧分離技術，有效控制有機溶劑排放，實現環保型的分段涂裝。

4.3.5 室內造船

受技術和資金等因素的限制，目前分段建造，尤其是曲面分段建造仍然以手工電弧焊為主，而且大多數在露天平臺上施工，施工過程中的弧光、煙塵是影響環境的主要因素。隨著國家對環境的生態要求越來越高，這就要求我們改變傳統的露天作業方式，建立擴大室內分段建造比例，最大限度地減少露天焊接作業量，使焊接盡可能控制在室內，并通過空氣循環處理系統凈化焊接煙塵， 把對環境的不良影響在室內消除掉。

此外，為了更快地推進綠色船舶的發展進程，國際海事組織（IMO）、歐盟以及其它一些國家也都紛紛出臺各種規范、標準，從制度上確保全球海洋環境或區域海洋環境盡可能地免受污染。因此，綠色船舶在設計、建造、營運以及后期的報廢拆解過程中都要嚴格地遵守各項規范、標準的要求，同時還須密切關注未來將要頒布、執行的各項規范、標準。

5 結束語

綠色船舶是船舶工業發展的大趨勢，綠色船舶的設計與制造技術，能夠成為貫徹國家“節能減排”方針的重要措施，也將為全面提高我國船舶工業的國際競爭力，為船舶工業的持續發展提供重要的推力。

參考文獻：

[1] 胡愛玲. 綠色制造及其關鍵技術[J]. 沈陽： 沈陽航空工業學院學報， 2006

[2] 徐兆康. 船舶建造工藝學[M].人民交通出版社， 2000

[3] 王世明. 綠色船舶的現狀及發展前景分析[J]. 中國造船， 2008.10

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一、當前我國工程機械的設計與制造的現狀和特點

1、我國雖然是發展中國家，但是我國的經濟發展速度非常快，當前我國的工程機械銷售量和銷售額已經遠遠超越美國、日本、德國位居世界第一位。工程機械的飛速發展不是一朝一夕就能實現的，我國在重工業發展行業投入大量了人力物力和財力才使工程機械行業獲得今天的成就。另外，我國的工程機械自給率也從“十五”期間的70%左右，提高到80%以上，我國已經不是當初那個僅僅靠借鑒其他國家技術來進行制造工程機械的中國了，我國已經開始了自主的研發與創造，成為了真正的世界工程機械制造大國。

2、綠色設計和綠色制造是當前任何一個行業都在學習和考慮的全新開發理念。新產品和新技術的研發和創造將帶來更高的經濟效益。那么什么是綠色設計和制造呢？就是指該產品從設計、制造、包裝、使用到報廢處理的整個產品生命周期中，能夠對環境的負面影響最小，與此同時還能保證獲得最佳的經濟效益，保障企業的經濟效益和效益的協調優化。主要特點有：

（1）工程機械的綠色設計。綠色設計具體就是指在機械的設計之初就充分考慮產品生命周期的各個環節（比如機械產品的可回收性、可維護性、循環利用性等）。綠色設計的方法是非常復雜的，工程機械的設計制造者需要擁有非常強烈的綠色設計理念以及制造技術，同時還要充分考慮到產品被使用全過程的所有可能發生的意外事件，其中包括工程機械產品使用過程中的質量問題以及用戶要求等。

（2）在進行工程機械制造時，使用綠色環保的制造材料。當前社會越來越多的行業已經加入到了開發和制造綠色健康環保的產品行列中，那么工程機械制造行業自然也不能落后于其他產業。綠色環保材料主要是指在進行機械制造時選用無污染易回收的綠色可循環利用的環保材料。但是還要注意在進行工程機械綠色制造的材料選擇時要確保經濟效益與工程機械制造的質量相協調。

（3）后期工程機械的廢物回收以及綠色環保處理?？茖W合理的廢物回收再利用能夠大大降低廢棄物對環境的污染，有效促進工程機械產業的綠色健康發展，為社會帶來更大的經濟利益。

二、工程機械的綠色設計與制造的重要性

1、工程機械在制造產品的過程中，會產生大量的工業廢液以及固體廢氣物等污染物。另外，隨著當前人們環境保護意識的提高以及對生活水平的要求也逐漸提高，不環保的工程機械制造模式已經不能滿足人們對生活環境的要求了，這也就使整個工程機械行業面臨著巨大的挑戰。因此，只有相關工程機械的設計和制造者能夠積極研發符合環保要求的低污染綠色工程機械，采取相應的綠色設計和制造，才能更好更快的適應社會發展的要求，促進企業的經濟效益與社會效益共同提高的健康環保模式逐漸遍布整個工程機械制造行。

2、超低消耗的綠色設計：只有從根本上找到解決方法，才能大大減少原材料的消耗，。因此，工程機械行業應當聘請秉承綠色設計和制造理念的設計者對工程機械進行綠色設計和監督制造。并且由相關工程機械制造企業提供所需的綠色環保材料，進一步大大降低對不環保材料的使用。與此同時，也應當積極推廣減少資源消耗的綠色技術。當前的環境污染源正在逐步增多，工業廢氣廢棄物的排放等都使環境受到日益嚴重的破壞，綠色材料的使用能夠大大減少廢棄物，綠色材料在工程機械制造過程中也不會產生大量的廢氣廢液等的排放，非常有利于生態環境的改善和產品的回收利用。

三、如何更加高效的進行工程機械的綠色設計與制造

1、在工程機械的設計方面進行全新理念的可循環利用的綠色設計方案，將工程機械產品的后期市場開發出最大的潛力，大大提高產品的使用效益。工程機械的綠色設計是非常復雜的。工程機械的綠色設計還應當一步一步通過實際操作應用到真正的工程機械制造中，并且將工程機械的功能發揮到最大程度，同時還要保障工程機械高效的環保效益。

2、在綠色設計的基礎上大大提高綠色制造的技術。工程機械的綠色設計也就是無污染、可循環的生態設計，只有最大程度上的保證整體設計能夠使產品在保護環境的基礎上進行運行，并且也能保證達到和滿足人們對工程機械的需求就可以，這樣就已經達到了工程機械的綠色設計理念。另外，還應當實施以緩解甚至解決環境問題的創新式設計，當前越來越多的產品已經意識到在保護環境的基礎上進行研發和制造新產品，與此同時也還能將產品的經濟效益達到最大，這種全新的工程機械的綠色設計方法是當前綠色設計者所想要達成的目標。綠色設計是工程機械綠色制造的核心，當前我國的工程機械在綠色設計方面的主要內容：在進行工程機械的設計時，根據綠色環保的理念進行設計，并且要明確在即將進行的產品制造中所指定需要的綠色材料和制造材料。另外，如果企業條件比較優越，可以使用自我研發的綠色健康材料進行工程機械的制造，企業可以自己設計和研發綠色健康的工程機械制造所需的零部件以及相關設備，這樣能夠最大程度上保證工程機械的綠色環保功能正常運行和實施，其中，在進行綠色健康零部件的制造和實施中，也應當采用節能、節水、省料等的最優化綠色環保產品。

3、對工程機械進行綠色包裝和后期的綠色維護以及回收處理。綠色環保的包裝能夠有效吸引消費者的眼球，當前人們的生活水平越來越高，更加追求健康環保，因此，綠色環保的包裝能夠擁有更多的消費者。另外，工程機械產品的后期維修是非常重要的環節，如果不能正確及時的處理，就會給環境帶來負面影響，只有通過正確的方式及時進行后期的工程機械的管理和維修，才能有效提高工程機械的使用壽命，并且大大提高產品的使用效率。

四、總結

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關鍵詞：綠色理念；機械設計；機械制造；應用分析

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

分析我國經濟的發展現狀以及未來的發展趨勢，“綠色環保”、“節能”是我們必然的選擇，也是實現可持續發展的唯一、有效策略，目前綠色理念已經滲入到各行各業的發展戰略。機械制造業是我國工業發展的重要標志，從某種程度上而言，機械制造的水平代表了一個國家、地區的經濟發展水平以及科學技術水平，在我國的經濟發展中占有舉足輕重的地位。綠色理念設計是一種全新的發展戰略，符合當前時代的發展需求以及人們的生活要求，傳統的機械設計制造并沒有融入環保意識，不僅造成資源的嚴重浪費，后期加工廢品也并未得到正確的處理，極大的破壞了自然環境，也極大的限制了機械制造業的長久、健康發展，因此在機械設計制造中注入綠色設計這一全新元素，顯得非常重要，也非常必要。

1 綠色理念設計的基本概念以及內容

機械設計是機械生產的第一步，機械設計水平直接決定機械性能，其主要是結合機械產品的使用要求，對產品的結構、零件材料、零件形狀、零件大小、運作原理、運行方式、能量傳遞等各方面內容進行分析和精密的計算，進而設計出符合使用要求的機械產品。綠色設計理念貫穿于產品生命周期的全過程，在考慮產品的質量、性能、成本以及開發周期等問題的同時，充分考慮設計產品對資源以及環境的影響，以產品的可循環使用為導向優化產品設計的各方面因素，最大限度的降低產品及其制造過程中消耗資源總量以及對環境的危害程度。綠色設計主要將產品的設計眼光投放在未來的可持續發展上，將綠色產品設計的要求作為設計約束條件，提倡無廢物、可回收的產品設計技術。綠色設計的核心內容是減少環境污染，降低能源消耗，實現產品以及零部件的回收以及循環利用，降低機械的更換頻率，大體可概括為“Reduce（減少）”、“Recycle（循環）”以及“Reuse（重新利用）”--3R理念。

2 基于綠色理念的機械設計制造的重要性

近年來，我國機械制造業對于綠色機械設計的研究內容比較多，研究的深度和廣度也不斷拓寬，很多人將綠色機械設計也稱為“生態設計”、“自然環境設計”、“環境意識設計”等。和傳統的機械設計制造理念相比，在產品的設計與開發過程中，傳統的機械設計制造首先立足于市場需求分析，根據市場需求設計產品的使用功能、使用壽命等基本屬性，并且需求反復的修改，往往會導致設計過程以及產品制造周期延長，生產后不易拆卸，產品以及回收難度較大，部分產品在報廢之后，可能無法回收，造成資源大量浪費以及環境污染。綠色設計的重要性主要表現在可節省原材料，減少能源消耗，減少使用過程中廢水、廢氣、廢料的排放，進而保護自然生態環境。更加符合可持續發展要求主題，實現更大的經濟價值以及社會價值。

3 綠色理念在機械設計中的具體應用分析

3.1 綠色設計方案

目前比較常用的綠色理念設計方案包括生命周期設計、可拆卸性設計以及模塊化設計三種，生命周期設計主要是基于環境保護、機械產品的成本需求以及產品性能等方面考慮，包括產品的回收、再利用成本、產品代替以及污染物的處理等問題；可拆卸性設計主要是在保證產品功能不受影響的前提下，進行有規律拆卸，主要針對產品的再利用設計以便產品生產后期的維護；模塊化設計主要是考慮產品的功能以及模塊，通過產品模塊的重新組合從而形成新的系統，既可以實現產品的更新換代，也可以提高零部件的充分利用率。最后應建立健全綠色機械設計數據庫，設計人員可將機械設計制造過程中用到的數據以及需要的數據進行系統化儲存，以便日后查詢以及綠色設計的理論基礎。

3.2 綠色機械設計制造中的材料選擇

材料是綠色設計的主要內容，在機械設計制造過程中應首選環保、健康的制造材料，綜合考慮材料與材料之間的相容性、材料的經濟性和安全性，分析材料對環境的影響。傳統的機械制造產品材料主要包括汞、鉛等特殊的有害化學物質構成，產品在使用報廢后，回收利用率低，對環境有極大的損害，為了實現綠色機械制造工藝，應從源頭開始抓起，慎重選擇機械制造材料。機械設計的綠色選材應選擇能夠滿足產品需求的基本性能，保證材料的可用性，選擇高溫性能、抗沖擊性能以及耐腐蝕性能材料，避免選擇有毒材料。其次應加強綠色材料的管理工作，認真審核材料的性能、根據不同的材料進行分類管理并加以標注，在材料投入實際生產后應實現材料的動態管理，及時回收和有效利用設計中產生的副產品以及廢棄物。

4 綠色機械設計實現的基本要求

在機械設計制造中，若想要真正實現綠色理念設計，需要國家政策的支持、產品設計人才以及先進的設計技術，人才是實現綠色設計的核心力量，首先應加強對機械設計人才的培養，重點培養的對象應該是高中職院校中機械設計專業的學生，加強綠色理念設計的概念，讓他們重視綠色設計。其次，國家應制定相關的綠色機械產品支持政策，加強社會以及廣大群眾對機械產品設計的監督力度。同時應不斷學習、引進一些先進發達國家先進的技術，積極實現產品的創新，盡量優化設計方案。

綜上所述，綠色理念是一種符合當前經濟社會發展的重要發展戰略，可以實現機械制造產品的低耗能、低成本、高利用率以及高回收率，大大的提高機械機械產品的經濟價值以及社會價值，推動我國可持續發展觀的實施路徑，是未來世界發展的主流。

參考文獻

[1]張生泉.機械產品綠色設計與制造技術[J].中國科技縱橫，20I2（9）：288-288.

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關鍵詞：綠色理念；機械設計制造；綠色發展

一、綠色理念闡述

在黨的十八屆五中全會上，提出了創新、協調、綠色、開放、共享的“五大發展理念”綠色發展是其中的重要內容，也是十三五時期的基本理念之一。綠色理念就是以節約資源和保護環境為宗旨的設計理念，強調以人為本，走可持續發展道路，注重自然生態的保護。

二、機械設計制造綠色理念的優勢分析

綠色機械設計和制造理念相對于傳統機械設計制造理念來說具有很大的優勢，并且目前我國正在加大對綠色機械設計制造的研究，在某種程度上可以理解為自然生態設計、綠色環境意識設計等，目的在于對自然資源進行循環利用，減少對環境造成的負面影響，機械產品能夠滿足可回收、再利用的目的，這也是綠色機械設計理念提出的最新要求。

傳統機械設計制造都是以產品性能、勖為基準，在產品設計制造過程中首先需要考慮市場需求，然后再制定設計方案，并進行反復修改和完善，最終實現產品生產，但是這一設計理念不僅造成設計制造周期家常，同時也加大了產品生產裝卸的難度，有些產品報廢后還不能回收，大量資源和能源也被迫浪費，污染了周圍環境。

與傳統機械設計制造相比，綠色機械設計制造理念優勢在于綜合考慮自然環境保護性、原材料合理選擇性等，不僅發揮傳統設計理念中的優勢，還能夠降低原材料的損耗、提高資源的可利用率，滿足可持續發展的需求。

三、綠色理念在機械設計制造中應用的重要性

詳細來說，綠色理念在機械設計制造中應用的重要性主要包括：

第一，提升機械設計制造的環保性。如果機械設計制造沒有充分重視環境保護問題，那么生產的產品必然會造成環境污染。雖然我國科技水平發展比較迅速，但是與預期相比還有一定差距，部分機械設計制造行業在生產過程中仍然采用傳統的方式，單純追求經濟利益，造成環境污染、資源浪費的該問題。將綠色理念融入到機械設計制造領域能夠綜合全面考慮環境污染問題，將可能產生環境污染的因素排除，提升機械設計制造的環保性。

第二，提高廢棄綠色機械產品的可回收率。機械產品日益成為人們生活不可或缺的物品，但是隨著機械制造技術的發展，產品換代也在不斷提升，導致廢棄產品量與日俱增，嚴重影響生態環境，如果機械產品采用傳統方式進行設計和制造，那么廢棄品再利用率比較低，但是在綠色理念背景下，機械設計制造產生的廢棄產品能夠進行二次回收，環境污染也比較少，實現資源二次利用，降低了廢棄機械產品對環境的危害。

四、綠色理念在機械設計制造中的應用對策

通過以上分析我們能夠認識到綠色理念融入到機械設計制造中發揮著巨大的作用，本文認為更好將這一理念運用于機械設計制造中的對策主要包括：

（一）設計方案中應用綠色理念

在機械綠色設計制造中，可拆卸性設計、模塊化設計和生命周期設計是目前比較常見的設計技術?？刹鹦缎栽O計優勢在于后期產品維護方面，可以通過拆卸來提升產品后期維護的便利性，但是前提條件是產品可以正常使用。模塊化設計優勢在于將產品分為多個模塊，并形成一個新的系統，不同模塊擁有不同的功能，每個零件在產品廢棄后都可以再利用，并且每個零件都可以隨時更換來提升產品性能。生命周期設計是綜合考慮各方面因素，延長產品的生命周期來完成設計，可以根據產品特點選擇最為適宜的綠色方案，降低產品污染，提升材料可利用率。

（二）選擇使用綠色環保的制造材料

綠色理念融入到機械設計制造方面首先需要考慮材料的選擇，確保其綠色環保，同時還要對材料的安全性、經濟學、相容性等進行考慮。傳統機械制造使用的貢等化學物質會污染環境，材料可回收率也比較低，所以綠色機械設計制造應該提高材料選擇的合理性、科學性，從設計源頭應用綠色理念。首先需要考慮材料的實用性，滿足制造產品的性能，比如材料是否抗沖擊、耐高溫等，不能選擇對人體有傷害的原材料；其次需要采用有效措施加強對綠色材料的科學管理，進行合理科學分類并管理，嚴格審核材料的性能，加強對生產過后產生的廢棄品進行合理回收，最大限度提高原材料的使用價值。

（三）提高綠色理念配套措施的應用

在機械設計過程中，應該將綠色理念融入到每個參與機械設計制造的個體，加強設計理念的推動作用，提升從業人員的整體素質。另外一方面，國家政策支持是行業發展的重大動力，所以應該制定一系列可持續發展制度，提倡綠色設計理念，加強社會監督作用，增強制造業透明度?？萍际巧鐣l展的第一生產力，也是機械設計制造的重要推動力，所以需要提高科技創新力，有效使用先進技術，實現機械設計制造的綠色和可持續發展。

（四）加強綠色產品設計

在產品設計過程中應該注重產品的環境屬性，包括可持續性、可循環使用性、可維護性等，將綠色設計作為產品設計的主要目標，在保證產品質量的基礎上降低資源效率、減少環境污染、提高產品及相關零部件的重復使用率。在機械設計過程中應該對設計者提出更高要求，保證設計方案能夠滿足廣大消費者的實際需求。在產品可拆卸性設計方面，機械產品是由多個部分共同組合而成，保證產品相關零件可以順利拆卸，零部件不會受到任何損壞，提高材料的利用價值?？苫厥招砸彩蔷G色設計理念中的重要內容，設計者應該充分考慮資源的使用，保證產品在廢棄后不會對環境造成嚴重污染。

（五）實施綠色機械設計制造的措施

綠色機械設計制造最終還是需要人才和技術的支持，我國應該加強綠色機械教育建設，提供相應配套措施推動其發展。比如可以在高校中增加綠色機械課程，吸引更多人才加入到綠色產品設計和制造中。另外一方面，企業也是綠色機械設計制造的重要推動力量，所以應該鼓勵廣大企業引入綠色理念，堅持可持續發展戰略，從社會效益、生態效益、經濟效益等層面綜合考慮設計理念。

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關鍵詞：機械制造 綠色制造 綠色設計 綠色產品

引 言

機械制造業作為我國經濟發展的支柱和核心產業，其行業發展對我國國民經濟及社會的發展都發揮著重要的推動作用。但是，在推動經濟發展的同時，也造成了環境的污染和破壞。在20世紀，人類社會生產力以前所未有的速度迅猛發展，與此同時，地球的生態環境也在以前所未有的速度急劇惡化。物質文明的發展所帶來的損害，令人們反省過去漠視環境的保護的后果，從宏觀到微觀，環境保護意識已經滲透到人類生產、生活、生存的方方面面。此外，隨著人類社會的發展和進步， 經濟、資源、市場、政治及軍事等方面的激烈競爭，使得人們對自然資源的利用極盡所能。人們在越來越充分地利用自然的同時，其實也給人類生命和財產的安全， 生產、生活必不可少的自然資源，造成了越來越多而且越來越嚴重的隱患。近年來，運輸工具與機械設備（如汽車、飛機、列車、船舶等）日益向大型、重載和高速方面發展，消耗與使用了大量的原材料與能源。

在此背景下，綠色理念正是為了防范制造業發展所帶來的負面影響而全面實施的新的發展戰略理念。在綠色理念的貫穿下，開發及應用機械制造技術成為機械制造行業貫徹可持續發展戰略的必由之路。已經頒布實施的ISO9000 系列國際質量標準和ISO14000 國際環保標準為制造業提出了一個新的課題，就是快速實現制造的綠色化。綠色制造則通過綠色生產過程（綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理）生產出綠色產品，產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環境的負面影響，同時原材料和能源的利用效率能達到最高。制造實質上是人類社會可持續發展戰略在現代制造業的體現，也是未來制造業自動化系統必須考慮的重要問題。

一、綠色制造的國內外發展現狀

（一）國外發展

綠色制造相關內容最早可追溯到20世紀30年代，但直到1996年才由美國制造工程師學會（SME）在其發表的關于綠色制造的專門藍皮書中比較系統地提出綠色制造的概念、內涵和基本內容。1998年SME 在國際互聯網上發表了綠色制造的發展趨勢的網上主題報告，對綠色制造的重要性和相關問題作了進一步的介紹。

近年來，西方國家綠色制造及其相關問題的研究相當活躍，尤其是在美國、加拿大、德國等發達國家。在美國，包括國家重點實驗室和國家研究中心，以及著名的麻省理工學院和加州大學，綠色制造研究規模龐大?？位仿〈髮W的綠色設計研究所從事綠色設計、管理、制造、法規制定等的研究和教育工作， 并與政府、企業、基金會等廣泛合作。加州大學伯克利分校不僅設立了關于環境意識設計和制造的研究機構，而且還在國際互聯網上建立了可系統查詢的綠色制造專門網頁。許多企業也進行了大量研究。1996年在美國SME 學會召開的綠色制造研究圓桌會議上，來自企業界的代表占大多數。美國AT&T公司還在企業技術學報上發表了許多有關綠色制造的研究論文。美國國家科學基金會也對綠色制造研究高度重視。如美國國家科學基金會1999年資助課題報告會所資助的與綠色制造相關的研究課題多達十余項。加拿大Windsor 大學建立了環境意識設計和制造實驗室（ ECDM Lab）和基于網上信息庫，出版《國際環境意識設計與制造雜志》，對環境意識制造中的環境性設計、生命周期分析等進行了深入研究。在歐洲，國際生產工程學會CIRP 近幾年每年均有許多論文對綠色制造相關問題進行研究。英國可持續中心（The Center for Sustainable Design） 對生態設計、可持續性產品設計等進行了集中研究，并出版《可持續生產設計雜志》?？傊G色制造的研究己在全世界迅速展開。特別是近年來國際標準化組織ISO的環境管理體系ISO14000系列標準，大大推動了綠色制造的迅速發展。

（二）國內發展

目前，我國的機械制造業大多采用的還是高投入的粗放型發展模式，資源和能源消耗大，效率低，“三廢”排放量大，環境污染嚴重。在各類產品的加工過程中，所產生的各類污染物相當驚人。另外，傳統制造業一般是純粹從經濟效益的角度去實施制造過程的，在設計產品時著力考慮產品的功能與品質，制造產品時片面追求高效益和低成本，注重的是如何以最低的成本高效率地產出產品，加上不斷涌現的新穎高效的先進制造技術，推動了制造業的快速發展，產品更新換代周期不斷縮短，加速了材料的消耗和工藝裝備的淘汰；同時也產生了更多的廢棄物，從而使人類賴以生存的環境不堪重負，嚴重制約了社會經濟及人類文明的可持續發展。

我國近年來在綠色制造及相關領域也進行了大量的研究。國家自然科學基金和國家863 計劃/ CIMS 主題均支持了一定數量的綠色制造研究課題，并己取得了一定研究成果。國內一些高校和科研機構對綠色制造的理論體系、專題技術等進行了大量的研究。1996 年成立了國家環?？偩秩A夏環境管理體系審核中心， 專門負責IS014000 系列標準在我國的實施。ISO14000 環境管理體系標準己引起了我國眾多企業的高度重視，至今己有包括廈門ABB 開關有限公司、青島海爾電冰箱股份有限公司等多家企業獲得ISO14000 標準認證。

二、 綠色設計

研究表明，產品性能70%～80%是在設計階段形成的，而設計本身的成本，僅為產品總成本的10%。產品的設計階段造成的對生態環境的破壞程度，遠遠大于由設計過程本身所造成的對生態環境的破壞。因此只有在設計的初期階段，按照綠色產品的特點規劃、設計產品、即進行綠色設計，才能保證產品最終的“綠色”。因此，要想從根本上解決問題，只有從設計階段著手，才能最終實現從粗放型向集約型的發展模式轉變，實現國民經濟持續、健康、穩定發展。

在傳統設計過程中，設計人員主要是根據產品的性能、品質和成本要求等指標進行設計，對產品的維護性、拆卸性、回收性、淘汰廢棄產品的處理及處置，以及對生態環境考慮得較少，甚至根本就不考慮。這樣生產出來得產品，會影響人類的生活品質和生態環境，造成資源和能源的大量浪費，影響其發展的持續性。

綠色設計是這樣一種設計，即在產品的整個壽命周期內（ 設計、制造、運輸、銷售、使用或消費、廢棄處理），著重考慮產品的環境屬性（自然資源的利用、對環境和人的影響、可拆卸性、可回收性、可重復利用性等），并將其作為設計目標， 在滿足環境目標要求的同時，并行地考慮并保證產品應有的基本功能、使用壽命、經濟性和質量等。簡言之，綠色設計是指以高效利用資源和能源獲得綠色產品為目的的設計。

綠色設計是綠色制造中的關鍵技術，綠色設計的一個重要趨勢就是與并行工程結合， 形成一種新的產品設計和開發模式——綠色并行工程。綠色并行工程又稱為綠色并行設計， 是現代綠色產品設計和開發的新模式。它是一個系統方法，以集成的、并行的方式設計產品及其生命周期全過程，力求使產品開發人員在設計開始就考慮到產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢處理的所有因素， 如質量、成本、用戶要求、環境影響、資源消耗狀況等。

綠色產品設計，主要涉及以下方面的內容：

（1）環境保護。主要考慮產品生命周期內對環境所產生的影響。

（2）工作條件。在產品的設計階段考慮產品在制造、使用和廢棄/回收再生過程中諸如噪音、振動、熱、化學物質以及點輻射等對人的健康的損害。

（3）資源優化。不僅研究在制造過程中物資和能量的有效利用，還要研究在銷售、使用和廢棄/回收再生過程中物資和能量的有效利用。

（4）產品成本。在產品成本核算的過程中，不僅要考慮設計、制造和銷售成本的核算，還有考慮包括使用和廢棄/回收再生過程中用戶和社會所承擔的成本。

三、綠色制造流程

（一） 綠色制造工藝技術

綠色制造工藝技術是以傳統工藝技術為基礎，并結合環境科學、材料科學、能源科學、控制技術等新技術的先進制造工藝技術。從節約資源的工藝技術方面來說， 在機械加工中， 綠色制造工藝技術主要應用在少無切屑加工技術、干式加工技術、新型特種加工技術3個方面。

1、干式加工

干切削加工方法有很多種，如干車削、干銑削、干鉆削、干式螺紋加工、干式齒輪加工等。干式加工就是在加工過程中不用冷卻液的加工工藝。這種工藝方法從原理上講并不新。且已在生產中有較長時間的應用（如鑄鐵的干銑削等），但其內涵卻與以往有很大不同。因為這里的干式加工已不僅局限于鑄鐵材料的加工。而是力圖在所有材料加工及所有加工方法中均采用干式加工。就目

前來看，干式加工范圍還較為有限，但其研究和應用已成為加工領域的一個新熱點。近年來.美國在制造業廣泛采用了干式加工。在歐洲已有一半的企業采用了干切削加工技術，尤其在德國，應用更為廣泛。準干式加工或最少切削液切削加工是一種介于濕式加工與干式加工之間的加工技術。準干式加工是將壓縮空氣和少量切削液混合氣化后噴射到加工區，對刀具與工件之間進行的加工部位進行。它所使用的切削液很少，約占濕加工的六萬分之一，但其效果卻十分明顯。它彌補了完全干式加工應用范圍的局限性和完全濕式加工的諸多不足，結合了兩者的優點.既滿足了加工的要求，又使與切削液有關的費用降至最低.并可取得與完全干式加工相同的效果。準干式切削技術只要使用適當，刀具、工件和切削必然是干燥的，因而可避免切削液的處理過程。

2、刀具技術

干式加工對刀具材料要求很高，它要求材料要具有很高的紅硬性和熱韌性，良好的耐磨性耐熱沖擊和抗粘結性，現在立方氮化硼、聚晶金剛石、超細晶粒硬質合金等超硬材料已經廣泛應用于干切削。經研究表明，高速鋼和硬質合金經過PVD涂層處理后也可以用于干切削。在對刀具的幾何參數和結構設計時。要滿足干切削對斷屑和排屑的要求。對韌性材料的加工來說，斷屑是很關鍵的，目前車刀三維曲面斷屑槽方面的設計制造技術已經比較成熟，可針對不同的工件材料和切削用量很快設計出相應的斷屑槽結構與尺寸，并能大大提高切屑折斷能力和對切屑流動方向的控制能力。

3、機床技術

干式加工在切削區域會產生大量的切削熱，如果不及時散熱，會使機床受熱不均而產生熱變形，這個熱變形就成為影響工件加工精度的一個重要因素。因此機床應配置循環冷卻系統，帶走切削熱量，并在結構上有良好的隔熱措施。實驗表明，干式切削理想的條件應該是在高速切削條件下進行.這樣可以減少傳到工件、刀具和機床上的熱量。干切削時產生的切屑是干燥的。這樣可以盡可能地將干切削機床設計成立軸和傾斜式床身。工作臺上的傾斜蓋板用絕熱材料制成.在機床上配置過濾系統排出灰塵.對機床主要部位進行隔離。

（二）實現綠色機械加工的主要途徑

1、 網絡化

制造的網絡化， 特別是基于Internet/ Intranet 的制造已成為重要的發展趨勢。作為機械制造重要基礎的綠色機械加工也需要大力推進網絡化。通過企業局域網將各個分散的加工中心、數控設備等聯接起來， 可便于機械加工控制中心對整個加工進程進行總體監控， 同時還可與企業中的工程設計系統、管理信息系統等各子系統實現集成， 便于優化決策。

2、 信息化

綠色機械加工的追求目標是實現整體最優化加工， 即從系統的觀點出發， 全面考慮企業和整個社會的綜合成本， 綜合分析不同的材料、零部件、設備等加工因素， 優化選擇冷卻方式、冷卻介質及用量、加工參數等， 確定最合理的加工方案， 以實現加工時間少、生產效益高、環境污染小、綜合成本低的目標。信息化是實施綠色機械加工的關鍵要素及有效手段。為實現整體最優化加工， 需要建立加工設備、切削刀具、切削液、切削用量、工件材料、環境、能源等相關資料的機械加工數據庫， 采用有限元法、神經網絡、人工智能等先進技術對各種綠色機械加工方法（ 如高速切削、干切削、硬切削、MQL 等） 進行建模、仿真、虛擬加工和決策， 并通過Intranet 與企業的其它數據庫系統互聯共享， 實現并行設計與生產。

3、柔性化

現代生產方式已由大批量、單一品種生產逐漸轉變為小批量、多品種生產， 要求生產企業能夠根據市場變化作出敏捷反應， 快速適應市場需求。綠色機械加工的柔性包括機器柔性、工藝柔性、運行柔性和擴展柔性。加工系統應能實現快速重構， 對新產品開發及產品更新換代具有快速響應能力， 以最小成本和最短時間適應加工任務及環境的變化。

四、綠色產品

（一） 綠色產品的定義及特征

根據綠色設計的要求， 最終產品應該是綠色產品。綠色產品則是指在具有特定功能的前提下，對環境（包括其中的動、植物）和人體健康不造成危害的產品。例如，作為綠色產品的綠色汽車應該滿足以下條件：

（1） 在車型開發之前應該建立基于環境因素的設計規范，以保證制造裝配過程、產品的運輸銷售過程、消費者使用過程、回收再生過程都不會引起的環境問題。

（2） 在生產制造過程中不得對環境產生損害，包括噪聲、振動、熱、化學物質、電輻射等等。

（3） 汽車的能耗要低，效率要高，對環境影響要少。

（4） 汽車報廢時要能夠方便地拆卸和回收。

（二）基于生命周期視角的綠色產品開發過程分析

首先，開發過程要對生命周期內的產品有清晰的決策目標。在傳統的產品開發中，開發目標主要集中于最終產品和制造過程中的質量Q、成本C、時間T，使開發出的產品質量盡可能高，成本盡可能低，制造時間盡可能短。綠

色產品開發的目標則在此基礎上有所擴展，即除了質量、成本、時間這3項外，還重視環保方面的因素，這方面包括兩個目標：資源消耗R和污染排放P。綠色產品開發中要考慮使產品在制造、使用過程中的資源消耗和污染排放最小化。資源消耗主要包括：原材料消耗、能源消耗、制造中的物料消耗、包裝消耗、運輸中的能源消耗、使用中的能源消耗等。污染排放則包括：廢棄物、廢水、廢氣、粉塵排放、噪聲干擾等。這5個目標應該作為綠色產品開發過程中創意篩選、方案選擇、工藝設計以及每一個決策環節所要考慮的因素和追求的目標，并作為產品開發人員思考的主線與原則。

其次，在綠色產品開發中最好采用并行工程（CE.Concurrent Engineering）的開發模式。并行工程是對產品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）進行并行、一體化設計的一種系統化工作模式。我們知道，新產品開發必須經過一系列階段，包括創意來源——方案遴選——概念與產品測試——試產——正式投放市場。長期以來的一種模式是各個階段呈順序或串行方式進行，這種開發模式的缺陷是設計階段無法預見或考察后續制造過程中可能出現的問題，導致設計與制造脫節”1。而在并行工程的模式下產品開發人員從一開始就考慮到產品全生命周期（從概念形成到產品報廢）內各階段的因素（如功能、制造、裝配、質量、成本、能耗、環保等），并強調各部門的協同工作，綜合考慮各相關因素的影響，使后續環節中可能出現的問題在設計的早期階段就被發現，以避免或減少那些導致方案運行到后期不得不返工的設計錯誤。它要求綠色企業必須關注其產品生命周期的各個階段，主要包括產品設計、制造和回收，并對每一過程進行優化。運用并行工程進行綠色產品開發不僅能縮短研發周期、減少研發及制造費用，還能充分考慮產品全生命周期內的各項因素，從而提高產品的質量、綠色度，更好地滿足顧客需求，增強產品的競爭能力?？梢?。并行工程理念本身也包含了綠色產品開發所要求的對產品全生命周期因素的考慮，綠色產品開發對應用并行工程模式具有較強的契合度和需求度。

綠色產品的開發尤其要考慮其生命周期內的資源消耗和污染排放。為了達到減少資源消耗和污染排放這兩個環保目標，必須在開發階段進行產

品生命周期內的分析和設計。這種分析的工具就是生命周期評估（LCA，Life Cycle Assessment）。IS014040環境管理TC 207 SC5將其定義為：匯總和評估一個產品（或服務）體系在其整個生命周期內的所有投入及產出對環境造成的直接的和潛在的影響的方法。生命周期評估包括以下4個階段：①目的與范圍確定（Goal and Scope Definition）。將生命周期評估研究的目的及

范圍予以清楚地確定，使其與預期的應用相一致；②清單分析（Inventory Analysis）。編制一份與所研究的產品系統有關的投入產出清單，包含資料搜集及運算，以便量化一個產品系統的相關投入與產出，這些投入與產出包括資源的使用及對空氣、水體及土地的污染排放等；③影響評估（Impact Assessment）。采用生命周期清單分析的結果，來評估與這些投入產出相關的潛在環境影響；④解釋說明（Interpretation）。將清單分析及影響評估所發現的與研究目的有關的結果合并在一起，形成結論與建議。生命周期評估要對生命周期內的每個階段進行評估，其評估結果又對每個階段具有指導意義。它不僅能顯示當前產品的狀況，還能提供未來開發方案的改進方向。因此生命周期分析應該持續地進行，而不是只在一個產品開發項目里進行。在產品生命周期分析的基礎上，結合企業的戰略對產品進行生命周期的設計，主要包括：綠色材料設計、綠色工藝設計、綠色包裝設計、回收處理設計、面向產品使用的設計哺]。其中每一個技術方案的確定都應該以生命周期評估的結果為基礎，同時結合企業的產品戰略，制定出當前采取的方案和未來改進的方向。例如，企業當前的產品在市場上占據領先地位，而且尚未面臨政策性限制和市場壁壘等環保壓力，那么近期的開發方案可以優先考慮降低成本、提高質量、增加柔性等方面，根據生命周期評估的綠色改進方向確定未來一段時間內提升產品綠色性的方案。再如，產品處于市場追隨者地位的企業，在近期的開發方案上應該大幅度提高產品的綠色性，開發出差異化產品，從而提高產品競爭力，搶占市場份額，在短期內可以允許成本提高等其它因素的影響，在未來的改進方案中再解決這些問題。

五、結語

隨著人類對環境污染問題的重視度的提高，機械制造企業需轉換產業運行方式?，F代機械制造業應實施可持續發展的發展模式，從而適應全球化經濟的發展要求。在技術領域中，隨著綠色理念的滲入及技術的進步，綠色制造技術的進步對社會和經濟具有重大的意義。因此，我國的機械制造業應抓住發展機遇，把握現代機械制造技術的發展動向，使我國的機械制造業得到持續穩定的進步與發展?！?/p>

參考文獻

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[2] 宋小欣.基于綠色制造的機械加工生產模式的研究[J].機械，2004（S1）.

[3] 劉飛，李聰波.基于產品生命周期主線的綠色制造技術內涵及技術體系框架[J].機械工程學報，2009，45（12）：115-120.

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關鍵詞：綠色制造 機械制造 可持續發展 

一、綠色制造技術的特點 

綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源效益的現代化制造模式，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中，對環境的影響（負作用）最小，資源利用率最高，并使企業經濟效益和社會效益協調優化。其主要特點有以下幾點： 

1.綠色設計。綠色設計是融產品的質量、功能、壽命和環境于一體的系統設計方法。在設計之初就應在產品生命周期的各個環節都考慮產品的環境屬性(如:可拆卸性、可回收性、可維護性、可重復利用性等），并將其作為一個重要的指導原則。綠色設計方法具有綠色性、集成性和并行性：它首先是在綠色(節能、環保)設計的原則指導下，在一開始就考慮產品周期全過程的所有因素，包括產品質量、成本、進度計劃、用戶要求等。在設計過程中使材料選擇、結構設計、工藝設計、包裝運輸設計、使用維護設計、拆卸回收設計、報廢處置設計等多個設計階段同時進行、相互協調，各階段和整體設計方案、分析評價結果及時進行信息交流和反饋，從而在其設計研發過程中及時改進，使產品設計達到最優化。 

2.綠色材料。綠色材料是指在選材時盡量選擇無污染或少污染，易回收的材料。為此，一是要多開發綠色材料，并建立綠色材料庫;二是設計選材時要注意經濟效益與社會效益相協調。 

3.綠色工藝。綠色工藝是指在產品加工過程中盡量節約能源、減少污染。綠色工藝與潔清生產密不可分。綠色工藝主要還應從技術入手，盡量研究和采用物料和能源消耗少、廢棄物少、對環境污染小的工藝方案。如現在的精確成形、干式切削、準干式切削、生產廢物再利用、快速原型制造等都是綠色工藝的新技術。 

4.綠色處理。綠色處理是指上一個生命周期報廢的產品通過有效的回收又進入下一個生命周期的循環中。為了便于產品的綠色處理，一是設計之初就要考慮產品的材料和結構設計，如采用面向拆卸的設計方法、模塊化的設計方法；二是發展綠色再制造技術，如再制造加工、過時產品的性能升級等。 

二、企業實施綠色制造技術的原則 

實施綠色制造技術過程中，企業必須遵循以下原則:(1)依據ISO14001 的要求事項，建立、實施并不斷完善環境管理體系，定期對體系進行評審，確保體系有效實施;(2)在企業的全部活動中自主地制定環境目標，進行環境保護;(3)控制或減少設備開發和制造階段使用和排放對環境負效應大的物質，推進污染預防。在設備開發、制造和廢棄過程中考慮資源的有效利用和再生利用，降低損耗。加強固體廢棄物的回收再利用管理，減少污水、煙氣、噪聲等對環境的影響。開展節能降耗活動，合理利用能源資源。 

三、我國機械工業實施綠色制造技術的主要途徑 

1.建立并遵守環境保護體系，重視綠色意識教育。我國機械工業應加快建立ISO14001環保體系，并且致力于同ISO9001質量體系一體化，便于在開展各項活動中兼顧評價環境影響。通過建立環保體系，使企業員工能夠針對產品生命周期全過程中伴隨的環境問題進行正確識別，并積極采取措施加以預防和有效處理，使環境控制的思維方式和行為模式制度化、慣性化。通過建立“善待環境”的工廠，謀求與地球環境、需求者、地域社會的共生，從而實現工廠與社會的可持續發展。重視對員工進行安全意識、質量意識、節約意識、效率意識、環保意識等的教育和培訓，以提高全體員工對經濟效益、環境效益和社會效益的正確理解，充分認識到綠色生產的社會責任。

2.注重綠色設計，實施綠色制造工藝技術。綠色設計是綠色制造技術的核心，設計階段是產品生命周期的源頭，從源頭控制環境要素無疑是最有效的方法。 

目前機械工業在綠色設計方面的主要內容包括:(1)確定綠色設計的原則是選擇綠色材料和綠色零部件進行設計，選擇綠色工藝和設備進行加工，用節能、節水、省料等最優化設計規定產品的實現方式，對材料進行標識，優化可裝配和可拆卸性設計;(2)確定綠色的設計評價指標是節能、節水認證和再商品化率;(3)產品綠色排序是一種表示產品綠色程度的方式，主要是通過第三方采用隨機抽樣方法，由顧客對同行業同類產品的能耗、美感、安全、健康、警示、適用的性能、可接受的性價比、企業再商品化率、自我申明等內容進行定量評分。第三方將抽查結果結合公共環境報告進行綜合分析，將排序結論向社會公告。其權威性雖往往受到質疑，但可作為顧客選購產品時的參考，因此也是顧客對企業產品滿意度的一種體現，成為企業進行綠色改進的信息來源。 

3.創新技術工藝，發揮環保效益。綠色制造技術應從理念落實到具體生產技術工藝中，才能最大限度地發揮其環保效益。比如在磨削加工時，采用油基磨削液會產生油氣、煙霧，使生產環境惡劣，而且磨削液的后期處理成本太高，要改善這種情況，可以采用干磨削或準干式切削方式來加工。這樣不僅有效地減少了資源消耗，節約了生產成本，而且還有利于降低對環境污染，有利于操作人員的勞動保護。 

四、結束語 

在大力倡導環保主題的今天，基于可持續發展觀點的綠色制造技術是一種以保護環境和資源優化為目標的現代制造模式。我國從事機械制造的工程技術人員應該加強綠色制造技術的研究，重視綠色制造技術的應用，促進我國機械工業的可持續發展，推進我國機械加工企業的國際化成長。 

參考文獻: 

[1]劉飛曹華軍張華等:綠色制造的理論與技術[M].科學出版社，2005，1 

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【關鍵詞】紡織機械；綠色制造；綠色產品

1.綠色制造的含義

綠色制造也可稱為環境意識制造，是一種對環境保護和資源利用效率進行綜合考量的現代制造技術模式，其目標是要使產品在整個制造過程和生命周期中，資源合理利用率最高，產生的廢棄物最少，對環境的污染程度最小，使得企業在獲得利益的同時又能與社會利益進行協調優化。綠色制造以可持續發展為基點，產品制造以綠色環保為標準，既能符合社會發展需要，又不會帶來環境污染與資源的浪費，推動社會或企業走上可持續發展的道路。

2.紡織機械行業實行綠色制造的必要性

科學意義和發展前景。

（1）綠色制造隸屬國際制造前沿技術，其研究價值巨大；是保障可持續發展的有力武器，其帶來的社會效益重大。

綠色制造所涉及的領域為現代科學的制造領域，交叉多學科的制造科學，將會極大促進制造科學的進步與發展。綠色制造是可持續發展觀在制造業最好的表現形式，它將環境、資源與經濟發展有機的統一起來，既滿足經濟發展需求，又符合人類長期生存和社會長期發展需要，是全面性、綜合性的長期發展戰略。由此可看出，綠色制造為社會帶來了重大效益。

（2）紡織機械中實行綠色制造有利于新世紀的紡織機械制造企業獲取更大的經濟效益。綠色制造的實施可以使資源得到更加合理有效的利用，減少資源消耗，降低生產制造成本；另外，綠色制造可以減少有害物質的排放，減少對環境的污染，減少或防止因環境問題而產生的罰款；同時，綠色制造對于企業環境的美化有重要作用，可以為企業員工創建一個優質的工作環境，從而充分提高員工的工作積極性和主觀能動性，更好的為企業發展盡職盡力；綠色制造符合未來綠色產品市場的發展形勢；所以，綠色制造對整個企業的發展都是一種機遇。

（3）綠色制造是科學制造技術中極其重要的內容。2002年，在全國企業科學技術創新會議中，國家經貿委提出“十五”期間要著重推進重點高科技產業，“先進制造”被列入其中，“先進制造”中就包含綠色制造、網絡制造、數字化制造、虛擬制造、工業智能化、精密制造、快速反應制造，這些制造技術被列為先進制造的六大研究內容。

（4）紡織企業中實行綠色制造，可以消除紡織機械企業在國際綠色貿易中的壁壘，可以有效提升我國企業在國際上的地位。近年來，各國對進口產品的要求為綠色性認定，規定要有“綠色標志”。尤其是發達國家，通常以保護環境為理由，制定嚴苛的產品質量指標，用以抑制外來產品尤其是發展中國家所造的產品流入本國，這就是“綠色貿易壁壘”。綠色制造將極大地提升我國紡織企業產品的綠色性。雖然國際上對紡織機械行業設置的貿易壁壘較少，但是在世界綠色制造研究如火如荼之際，開拓綠色研究領域，可以為未來的綠色市場占領先機，決不能等到別國的企業先占領市場后再趁勢追趕，那時將是事倍功半。所以，我們要在紡織機械行業中全面深入的進行綠色制造研究，為中國的紡織機械企業樹立國際新形象。

3.紡織機械行業實行綠色制造的基本途徑

3.1政府給予支持并制定相應的法規

綠色制造在企業與社會之間形成雙贏局面，但是由傳統的制造過渡到綠色制造，期間必定會產生一系列問題，這就需要政府給予支持，并且依靠相關的法律法規予以推動。國外很多國家逐漸在本國開展主題為環境保護的“綠色計劃”。從1991年開始日本開展“綠色行業計劃”以來，加拿大、美國、德國也陸續推出“綠色計劃”，我國也在《21世紀議程》中，將環境保護納入可持續發展的規劃之中，并開展一系列包含“綠色計劃”的環保行動，并提出有關“綠色產品”的開發生產工作。同時我國的《資源利用法》中，也對環境的污染、資源的使用及廢棄物的回收利用等資源、環境問題制定了法律規范。另外，政府應制定出合理的經濟政策，使紡織機械行業的綠色制造在市場經濟的指引下走向正確的發展道路。

3.2宣傳綠色制造，提高環保意識

企業的管理高層要樹立正確的綠色制造觀念，紡織機械行業產出的廢棄物、排放的污水、制造的噪音，其造成的環境污染是顯而易見的，而且也造成了巨大的資源浪費。在這樣的形勢下，要嚴格規范治理措施，從源頭開始治理，積極主動開展綠色制造。對于廣大消費者而言，應建立綠色消費新理念，憑借市場的自主調節推動綠色制造在紡織機械行業正常有序的發展。在很多發達國家，不僅政府開展一系列環保行為或活動，而且廣大消費者也越來越鐘情于購買綠色產品，綠色消費逐漸成為主流消費思想和新型市場動向，在很大程度上推動力綠色制造的進步與發展。并且逐步建立起了綠色標志制度，凡有綠色標志的產品，就可以表示該產品的生產過程是符合環保規范的，而且不會對環境帶去危害，資源可以進行有效的回收和利用，不僅為企業產品開辟了廣闊的市場，打開了銷路，更為企業占據國際市場競爭先機提供了保障。

3.3建立科學規范的綠色制造系統

綠色制造是系統的、全面的、集成的科學工程，全面的理論基礎，完善的制造規劃，具備符合國情和貿易行情的設計方案。以此為前提，制定綠色設計方法與理論，創建設計指標評價；在企業中，找出紡織機械產品中的典型代表，建立綠色產品示范點。

3.4堅定綠色制造思想

對于環境和污染問題，關鍵在于企業產品的設計和制造上，絕不能采取先污染后治理的方法。要對紡織機械產品及其產出的廢物對環境的影響進行預測，在進行設計制造，依據預測對產品的再設計進行新的安排和規劃，結合產品的回收和處理。紡織機械行業的產品制造要貫徹綠色制造精神，以其為指導思想，對紡織機械產品進行高效、節能、環保的綠色制造，以綠色制造全面推廣節能環保新技術，從本質上保護環境，防止污染，有效提升資源利用效率，為未來紡織機械企業在國際市場中占領更多的市場份額。

4.結語

我國作為紡織品生產大國，出口貿易占重要比重。紡織機械的生產，是紡織工業發展的基礎，對紡織工業產業的升級、調整產業結構都發揮著重要作用。對綠色制造的研究，可以進一步提升紡織機械產品在國際市場中的地位和競爭力，打破貿易壁壘，為企業未來的發展指明方向，更好的適應現代社會和國際對制造綠色產品的要求和趨勢。[科]

【參考文獻】

［1］李聰波.綠色制造運行模式及其實施方法研究[D].重慶大學,2009.

［2］王其來,劉華平.紡織品綠色制造的途徑和措施[J].江蘇絲綢,2011（02）.

篇8

關鍵詞：綠色理念；機械設計；制造

中圖分類號：TH122

在工業的生產加工過程中，其往往需要較大量的自然資源，并耗費相當數量的能源，還會伴隨有一定的環境污染?，F如今社會快速發展主流理念就是能夠節能環保，綠色之風深入到各行各業。對于機械設計與制造中的綠色理念也自然形成了。面對世界自然環境的要求，國家發展的長遠要求，機械的綠色設計理念以及綠色的制造理念都在慢慢的成熟起來。

一、綠色設計

機械設計指的是依照機械使用要求，對機械的運動方式、工作原理、結構、各個零件形狀和材料、尺寸、能量傳遞等構思、分析和計算，并將其作為機械制造依據的過程。機械設計是機械生產的第一步，是決定機械性能的最主要的因素，在機械工程中起著重要作用。綠色設計則指的是在一個產品從開發到處理的整個生命周期內，以產品的可循環使用性作為設計方向，最大程度上降低產品設計對環境的危害，而且要盡可能保證產品應有的功能、使用壽命、質量等要求。綠色設計的核心是3R：Reduce（減少）、Recycle（再生）和Reuse（重新使用），即減少環境污染、減小能源消耗、產品和零部件的回收再生循環。

二、綠色理念在機械設計制造中的概念

1、特點

因為受制于傳統環保理念的影響，傳統機械設計制造對資源使用及后期廢品加工處理等相關理論和經驗不足，結果造成了自然環境的破壞，對機械設計制造長期發展不利。因此，在當代科技高度發達的今天，人們開始重視了綠色設計與制造的理念。首先，綠色設計是基于機械設計為出發點的，主要為了能夠合理保護自然資源，對于資源進行循環再利用，實行可持續發展的機械設計理念。其次，廢物排放要盡量減少，通過加強資源使用以及廢物排放等相關設計，將廢物的產生降到最低，并減輕垃圾處理的負擔。最后，綠色的機械設計理念，是要最大程度上降低機械的更換頻率，即能夠增加機械產品的使用周期，提高產品使用質量，減少報廢的機械數量。總之，對于綠色的機械設計以及制造理念而言，其具有獨特的特點，對于現代化的科技發展要求而言，滿足節能減排的理念。

2、優勢

對于綠色機械設計理念而言，從一定程度上來說能夠理解為生態設計、自然環境設計及環境意識設計等。其主要的內涵在于對制造所需要的自然資源進行循環再利用，減少對環境的影響以及機械的循環利用等。機械產品設計要滿足可回收、可拆裝并能夠重復利用等，這是綠色機械設計理念的新要求。而傳統的機械產品都是從產品的功能以及壽命等產品的基本屬性進行考慮的，產品在設計與開發的過程中，先是進行市場分析，然后再進行圖紙的設計以及方案的制定。此外，還需要反復的修改以及審定，最終才能真正的進行生產。這樣的設計理念，造成了較長的設計與制造周期，產品生產后拆卸較為困難，回收的難度也較大。有些產品在報廢后，甚至不能進行回收，造成了大量的資源和能源的浪費，甚至會污染影響環境。通過與傳統的機械設計進行對比，可以了解到綠色的機械設計理念的優勢在于綠色的設計理念能夠根據自然環境以及原料的合理選擇等多個方面進行設計。不僅能夠發揮傳統設計中的優勢，更能降低原料的損耗以及資源的合理使用，便于回收，并滿足持續性發展的要求。

三、綠色理念在機械設計制造中的應用

1、綠色理念的機械設計應用

機械設計關鍵是前期設計方案，對綠色機械設計而言，其主要內容則包含了機械產品設計理論，依靠先進技術及設計理論，并適應自然環境、節約資源、實現可持續發展。其主要目的在于從綜合的角度出發，考慮其環境性、實用性以及經濟性等。為了滿足以上綠色設計的要求，綠色理念的機械設計需要從以下幾個方面進行良好應用。首先、綠色機械產品的成本需求分析。機械產品的制造需要前期進行合理的設計，尤其是在產品的初期，要考慮到其回收以及再利用等方面的問題。因此，綠色理念下的機械產品成本分析要考慮到產品的回收、再利用成本、污染物處理以及代替等。其次、機械產品的再利用以及可拆裝設計分析。綠色理念的機械設計對于機械的可拆裝性有很大程度上的改善。為了節約成本，減少資源浪費。對于機械產品采用可回收性、便于拆裝性的設計理念，充分利用可用資源，并實現綠色的設計理念。最后，建立完善的綠色機械設計的數據庫。數據庫是一種能夠充分掌控設計數據的一種方式。在數據庫中，設計人員可以將機械制造過程中所需要的所有相關數據都備份下來。設計的數據進行系統化的存儲與分析，就能夠將機械設計中的相關開支以及資源的選用等進行數據化的呈現，以此作為綠色設計的理論基礎。

2、綠色設計中材料的選擇應用

材料對于機械設計非常重要，材料選擇首先要保證環保與健康。傳統選材過于注重產品工藝性能及環境屬性，而忽略安全性。機械設計與制造中總會出現一些含有特殊化學物質的材料，如鉛、汞等有害物質。這些物質的選用必然會對未來造成一定的環境問題。如果后期處理不當，對于環境的傷害還是非常大的。因此，對于材料的選擇要非常慎重。這也是綠色機械設計理念中的最為重要的一個環節。此外，對于機械設計的綠色選材要保證以下三項基本要求：材料的選擇首先要滿足機械的基本設計性能要求，這是對于材料的最基本的要求；材料的結構以及形狀要有相應的可實現性，即要求產品成型后要能夠與相關工藝有所聯系，確保材料的可用性；根據機械產品工作環境的需求，選擇的材料一定要具有最基本的高溫性能、耐腐蝕性能、抗沖擊性能等。

3、綠色理念與機械制造中的應用

制造建立在設計之上，綠色機械制造需要能從整體范圍對資源及制造模式考慮。綠色制造最終目標是將產品整個流水線及生命周期內負面影響降到最小，但資源利用率要達到最高。簡單的說，綠色的機械制造就是要保證高質量、低成本、高度的可靠性以及完善的功能等各個方面都要達到一定程度的標準。

4、配套措施

在進行機械產品的設計時，我們需要秉承綠色理念，同時還要有相應的配套措施進行輔助，比如說一定的政策支持、人才支持、科技支持等。首先，加大對綠色設計人才的培養力度，尤其是加大高職和中職院校學生的培養，讓他們掌握最先進的綠色設計理念；其次，要加強對綠色產品設計的政策支持，政府要制定相應的制度，提倡綠色設計和綠色環保理念，要加強社會和公眾對機械設計的監督；再次，要加強技術創新，優化機械設計的工藝方案，采用先進技術，如虛擬設計技術進行機械設計產品的創新。

四、結論

經濟的騰飛讓機械制造業在我們的日常生活中有了非常廣泛的應用與普及。對于現如今社會的環保主流來說，機械制造業必須要緊跟時展潮流，將綠色理念融入到機械設計與制造的過程中。綠色理念的應用要從設計入手，從資源的節約、材料的選擇及循環利用等進行實際應用?？偠灾?，將綠色理念應用到機械設計與制造中，是時代的要求，也是技術的一次革新。

參考文獻：

[1] 章志榮，蘇純.面向綠色制造的典型機械產品并行設計系統關鍵技術研究[J].軟件導刊.2011（12）

[2] 照日格圖，孟根岱.綠色環保理念下的機械產品創新設計淺探[J].科技風.2011（20）

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關鍵詞：綠色再制造；設計流程；并行工程

中圖分類號：F27 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X （2013）20-0231-03

一、綠色再制造的傳統串行設計流程

綠色再制造的串行開發設計流程是指產品從概念設計到詳細設計、工藝設計、原形制造及檢測、生產制造、上市銷售及使用、廢舊產品回收、綠色再制造，直至綠色再制造產品再次上市銷售等全過程是一個串行的過程，產品開發工作是按照順序一步步完成的，上一環節的全部工作完成后才開展下一個環節的工作（見圖1）。

在綠色再制造的傳統串行設計流程中，首先是概念設計，如果方案通過，則轉入設計流程的下一個環節——詳細設計和工藝設計階段。由設計部門負責對產品原型進行設計，并進行產品生產中使用的工具及設備的開發工作。

其次，由制造部門進行產品原型制造和模擬使用測試。如果原型不能滿足所期望的產品性能，則反饋給設計部門進一步修改完善，然后重復“設計—產品原型制造—模擬使用測試—設計改進”的循環活動，直至產品性能達到期望的要求。

再次，產品上市銷售，消費者在使用后將意見反饋給企業，企業結合用戶意見對產品概念設計或詳細設計、工藝設計等作進一步的改進，以便使下一次上市銷售的產品更符合用戶的需求。

產品在第一次服役期滿后，由綠色再制造企業的物流部門將廢舊產品進行回收、清洗、拆卸和檢測，然后將有再制造價值的廢舊產品和零部件運送到綠色再制造部門。物流部門也將其回收、清洗、拆卸、檢測和運輸等過程對產品設計方面的改進意見和建議反饋給概念設計和詳細設計部門，以便進一步改進產品設計，使其滿足物流環節的運輸、拆卸和檢測等的需要。

第四，綠色再制造部門在對有再制造價值的廢舊產品和零部件進行綠色再制造加工時，結合工藝、設備狀況及再制造加工的需要，將對產品設計方面的改進意見和建議反饋給概念設計和詳細設計部門，以便進一步改進產品設計，使其滿足綠色再制造加工環節的需要。

最后，綠色再制造產品的營銷部門結合銷售需要和用戶反饋意見，將對產品設計方面的改進意見和建議反饋給概念設計和詳細設計部門，以便進一步改進產品設計，使其滿足綠色再制造產品銷售和用戶需求的需要。

二、綠色再制造的傳統串行設計流程存在的問題

從綠色再制造的傳統設計流程圖可以看出，其采用的是串行模式。產品開發工作包含一系列按時間先后順序排列的、相對獨立的步驟，由綠色再制造企業的不同職能部門分別負責實施。這種傳統的串行設計流程存在以下問題。

（一）各部門之間信息交流不暢通

綠色再制造的傳統串行設計流程采用的是一種“我設計，你制造”和“我設計，你銷售”的所謂“隔墻拋磚法”的設計流程和工作模式。這種開發過程是一種靜態的、順序的和相互分離的流程，各部門之間隔著隱形的“墻”。除了在設計的后期和制造階段發現問題后將意見反饋給設計等部門以外，設計部門和上下游各部門之間不存在經常的信息交換，尤其是事前的信息交換。

（二）設計流程周期過長

由于串行模式下的產品開發工作是按照順序一步步完成的，上一環節的全部工作完成后才開展下一個環節的工作，設計流程周期本身就較長。再加上由于各部門之間信息不通暢，尤其事前信息溝通不足，導致這個串行設計流程的下游發現問題需要修改設計方案時，整個流程要重新進行，即發生返工狀況。這又會造成產品開發周期變長，成本增加。

（三）缺乏對設計流程全過程的統一管理

一個完整的綠色再制造設計流程所包含的各項任務分散由各個職能部門分別完成，缺乏對設計流程全過程的統一管理。例如，產品概念開發由營銷部門負責，詳細設計和工藝設計由設計部門負責，原型制造及測試有制造部門負責，廢舊產品回收由物流部門負責，等等。其結果是各部門只關心本部門的工作和利益，沒有人真正關心其設計是否滿足下一環節操作的需求、是否有助于提高企業的整體效益或是否真正滿足顧客的需求。缺乏對設計流程全過程的統一管理，還使得各部門在銜接中浪費大量的等待時間和增加很多不必要的重復性勞動，最終大大增加任務完成的費用、延誤任務完成的時間，造成產品推遲上市或缺乏競爭力。

三、構建基于并行工程的綠色再制造的設計流程

綠色再制造的傳統串行設計流程存在各部門之間信息交流不暢通、設計流程周期過長和缺乏對設計流程全過程的統一管理等問題，這就需要對以往的設計流程進行優化，構建基于并行工程的綠色再制造的設計流程。

（一）并行工程的內涵

并行工程（Concurrent Engineering）是集成地、并行地設計產品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）的系統化方法。它將傳統的串行工作模式盡可能地并行，在產品開發前期就全面考慮后期的各個環節的需求，重視產品的裝卸性、可回收性等要求。它運用交叉職能集成的思想，把產品開發的各個活動看成是一個集成過程，并從全局優化角度出發，組織協調各環節有效運行，對集成過程進行管理和控制。

并行工程的集成表現在以下方面：（1）過程集成。采用并行工程進行新產品的開發設計，可以在產品設計的前期就充分考慮產品全生命周期各環節的設計需要，從產品全生命周期的角度設計產品及其相關過程（包括制造過程、再制造過程和支持過程）。（2）人員集成。在對產品開發過程進行優化的同時，并行工程也有助于實現多部門、多領域、多學科專家群體的協同工作。來自設計部門、制造部門、再制造部門、物流部門、營銷部門的人員，甚至供應商、銷售商和消費者代表，可以形成一個集成的開發團隊，增強產品開發的合理性。（3）功能集成。并行工程設計方法強調產品設計環節不僅要考慮制造環節、工程技術環節的需要，重視產品的可拆卸性、易裝配性、可再制造性等的設計，還要對用戶需求、成本、質量和進度計劃等進行綜合分析和評價，確保設計方案在各個方面都做到既合理又可行。（4）信息集成。采用并行工程，借助強有力的信息技術，可以在產品設計的各個環節實現雙向的信息溝通和數據共享，參與設計的各方人員既能接受信息，又能為他人提供信息，有助于產品設計的成功。

并行工程的并行表現在以下方面：（1）各設計工序可并行進行。傳統的串行設計方法是各個設計工序按時間序列有順序、孤立地開展設計工作，上一工序的全部工作完成后才開展下一個工序的工作，設計流程周期本身較長。而并行工程設計方法是將產品設計周期分解成若干時間段，但各個時間段之間有一部分重疊，即設計過程可以同步進行，從而可以大大縮短產品開發周期。（2）各領域專家設計活動的并行協作。各領域專家的設計活動不是簡單的疊加，而是借助先進的計算機網絡平臺彼此進行信息溝通，實現思想的碰撞和設計活動的并行協作，最大程度地發揮集體的智慧。

（二）基于并行工程的綠色再制造設計流程的具體框架

綠色再制造企業為了提高產品設計的合理性，有效縮短產品開發周期，確保產品及再制造產品市場推廣的成功，應將產品設計和工程技術設計同步進行，構建一個基于并行工程的綠色再制造產品設計和工程技術設計流程框架（見圖2）。

綠色再制造企業在進行新產品開發時應組織跨部門、跨專業的項目組，將產品設計人員、制造/綠色再制造工程技術人員、新產品/綠色再制造產品的營銷人員，甚至供應商、銷售商、消費者等一起組成團隊小組，依托先進的信息技術平臺和消費者數據庫等進行充分的信息溝通和并行開發，以提高產品開發的成功率，杜絕不必要的返工浪費。在產品的設計開發期間，應該將概念設計、具體設計、細部設計、最終需求等結合起來，簡化組織機構和信息傳遞，提高系統柔性，降低資源投入和消耗，縮短產品開發時間，保證以最快的速度按要求的質量完成。此外，可利用現代CIM（ Computer Integrated Manufacturing的縮寫，指計算機集成制造）技術，在產品的研制與開發階段，輔助項目進程的并行化。

從圖2可以看出，基于并行工程的綠色再制造設計流程框架中既包含橫向的并行，也包含縱向的并行。

橫向的并行是：產品設計與工程技術設計同步進行，以產品設計為主體，工程技術設計為產品設計提供強有力的技術咨詢和支持。另外，營銷部門負責的新產品/綠色再制造產品的市場推廣設計也可以同步進行，為產品設計和工程技術設計提供咨詢和建議。

縱向的并行是：新產品開發的各個階段同步進行，如概念設計與具體設計同步進行，具體設計與細部設計同步進行。上一個工序還在進行工作時，下一個工序就已開始本工序的準備了。這種做法大大縮短了傳統串行設計模式所需的設計周期。

參考文獻：

[1] 劉潤本.再制造產業化發展趨勢[J].再生資源與循環經濟，2010，3（3）： 30-33.

篇10

1.1綠色理念的概念和內容

機械設計在機械生產中處于基礎地位，設計水平會直接影響機械性能。這就要求全面分析和研究機械的設計，要考慮到產品的結構，零件材料，零件的形狀、大小和運行原理等內容。綠色的設計理念在產品設計的過程中發揮著重要的作用——全面分析機械設計的產品質量、性能、成本和開發周期，在設計中重點考慮產品設計對資源的消耗、對環境造成的影響和產品在可循環利用方面是否能夠體現出綠色的觀念，要最大限度地降低能源消耗和對環境造成的危害。綠色的設計理念就是要將眼光放在長遠的發展上，走可持續發展的綠色道路，將綠色產品設計的要求作為設計的約束條件。綠色設計的核心內容是減少環境污染，降低能源消耗，實現產品和零部件的回收、循環利用，不斷提高機械的可利用率，降低機械的更換頻率。

1.2綠色理念的重要性

目前，我國機械制造業對綠色理念的使用和研究還在不斷深入，很多綠色理念在機械產品的設計和制造過程中被稱為是生態設計或環境意識設計。在傳統的機械設計制造業中，最關注的是市場需求分析，而忽視了對機械設計制造的能源消耗、環境污染方面的分析。在機械的使用功能方面，并沒有探討機械的使用壽命和產品的拆卸等問題，這就大大增加了產品在報廢以后的回收難度，而產品更換頻率比較高則引發了能源消耗的問題。引入綠色設計理念后，在機械的設計和制造過程中，要注意節省材料，減少能源消耗，減少制造過程中廢水、廢氣的排放，最大限度地保護周圍的生態環境，走可持續發展道路，提高機械制造和設計中的經濟價值和環保價值。

2綠色理念的具體應用

2.1綠色理念的機械設計應用分析

在機械設計中，綠色理念的植入主要針對的是前期方案的設計，在設計的方案中要體現環境保護、資源節約、降低能源消耗的思想。在機械設計中，綠色理念具體表現在以下3方面：①綠色機械產品的成本分析。機械產品的前期規劃設計就是要分析產品的回收利用情況及其成本、污染物處理等。②機械產品的再利用和可拆裝設計的分析。改善拆裝的難度，節約成本，減少資源浪費，將可回收、便于拆裝的設計理念融入產品中，充分利用資源。③建立完善的綠色機械設計信息數據庫。該數據庫能夠充分掌控設計數據，設計人員可以根據數據中的相關信息分析機械制造過程，并將自己的設計數據也進行系統化的存儲和分析。這樣做，能夠將機械設計中的相關開支和資源的選用呈現在數據庫中，而這些數據都是綠色設計的理論基礎。

2.2關于材料的選擇分析

材料的選擇對于機械制造是非常重要的，在選擇材料和使用材料時，首先要考慮材料是否符合健康環保的標準。在傳統的設計制造過程中，在選材時，往往只關注材料的使用屬性，常常忽視了材料的環保性能。因為材料中會含有一些化學物質，例如鉛、汞等，如果產品材料中包含這些有害物質，就會對環境造成嚴重的傷害。在產品的后期使用中，還會加重對環境的污染。在選擇材料時要注意以下3點：①材料的選擇必須滿足機械設計的性能要求，這是選擇材料時應遵循的最基本的原則；②材料要具有可塑性和工藝性，即產品成形后要能夠與其他工藝有一定的聯系；③將綠色理念植入機械設計和制造中后，所選的材料要具有耐高溫、耐腐蝕的性能，要擁有較好的沖擊性。

2.3綠色理念在機械制造中的應用

機械制造是從機械設計上發展起來的，對于綠色的機械制造，要在綠色理念的支持下全面分析制造資源，創造綠色工藝、綠色制造手段和綠色制造目標。綠色制造是要將整個制造過程中的負面影響降到最低，提高資源利用率。它致力于保證質量、降低成本、降低消耗、保護環境，提高產品的可靠性，不斷完善產品的功能，使機械制造的各方面都達到綠色標準。

2.4其他配套設施的綠色理念分析

機械產品的設計、制造都離不開綠色理念的支持，但是，相應的胚胎設施也能起到一定的輔助作用。在綠色理念下，政策支持、人才支持、科學技術支持在制造業中發揮著積極的作用。在綠色理念的引導下，要對綠色設計人員進行培訓，提高設計開發人員對綠色理念的認識，特別是企業的新進職工，要通過培訓提高他們對綠色設計理念的認識。與此同時，我國政府相關部門要在政策上扶持綠色產品的設計，建立健全相關的制度體系，完善社會對企業的監督機制，保證綠色設計理念的開展。另外，在企業中，要不斷投入更多的科學技術，使傳統勞動密集型企業向技術密集型企業轉變，為建立資源節約型、環境友好型社會而努力。在優化機械設計方案時，要學習相關企業先進的綠色技術手段，降低成本，減少能源消耗，在原有設計制造的基礎上不斷創新和完善自己的設計和制造工藝。

3結束語