機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)

工業(yè)革命以來，人類社會經(jīng)過100多年的快速發(fā)展，目前已經(jīng)面臨社會發(fā)展與環(huán)境和資源之間的深刻矛盾。在人類對自己長期以來采用較為粗放的、大規(guī)模工業(yè)發(fā)展模式及由此而引起的資源枯竭、環(huán)境惡化等問題的反思之后，如何選擇一條適合該國國情的可持續(xù)發(fā)展道路，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處，成為世界大多數(shù)國家的共識。這種共識的代表就是1972年在瑞典斯德哥爾摩召開的“聯(lián)合國人類環(huán)境會議”通過的《人類環(huán)境行動計(jì)劃》，1992年聯(lián)合國在巴西里約熱內(nèi)盧召開的“世界環(huán)境與發(fā)展大會”通過的《關(guān)于環(huán)境與發(fā)展的里約熱內(nèi)盧宣言》、《21世紀(jì)議程》，以及2002年聯(lián)合國在南非約翰內(nèi)斯堡召開的“可持續(xù)發(fā)展世界首腦會議”通過的《關(guān)于可持續(xù)發(fā)展的約翰內(nèi)斯堡宣言》與《可持續(xù)發(fā)展世界首腦會議實(shí)施計(jì)劃》，其核心是提出了應(yīng)建立社會、經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

作為人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要標(biāo)志，是使子孫后代擁有與當(dāng)代人相同，甚至比當(dāng)代人還多的人均財(cái)富和生存發(fā)展空間。這就要求當(dāng)代人要有對歷史和子孫后代負(fù)責(zé)的精神，切實(shí)地改變現(xiàn)在傳統(tǒng)的發(fā)展思維模式以及由這種思維模式而產(chǎn)生的生產(chǎn)、生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，特別是在這么一個(gè)經(jīng)濟(jì)快速增長、人口眾多、人均資源不到世界平均水平1/2的發(fā)展中國家更是如此。應(yīng)該看到，由于中國經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)相對落后，發(fā)展大部分是通過以自然資源和勞動力為主要的投入手段所推動的，是一種粗放型的經(jīng)濟(jì)增長方式。這種發(fā)展的結(jié)果，是現(xiàn)在面臨越來越嚴(yán)重的資源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化問題。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須有利于資源的良性利用，有利于生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，有利于改善和提高人民的生活水平；而不能以浪費(fèi)資源、破壞生態(tài)環(huán)境和降低人民生活質(zhì)量為代價(jià)。黨中央提出了“要樹立以人為本，實(shí)現(xiàn)全面、均衡和可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展觀”，這體現(xiàn)了中國政府在國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展基本模式上觀念的進(jìn)步。作為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，以綠色設(shè)計(jì)和綠色制造為主要特征的綠色浪潮正在席卷全球。通過綠色設(shè)計(jì)和綠色制造，人們希望實(shí)現(xiàn)對資源的循環(huán)利用、降低能源消耗和最大程度地減小產(chǎn)品制造和使用對環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

下面，從機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念的角度，討論綠色設(shè)計(jì)理念對機(jī)械設(shè)計(jì)的影響。

機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的概念

有關(guān)機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)概念方面的研究，國內(nèi)近年來進(jìn)行得比較多。機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的概念可歸納為：機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)是一種基于產(chǎn)品整個(gè)生命周期，并以產(chǎn)品的環(huán)境資源屬性為核心的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念和方法，在設(shè)計(jì)中，除考慮產(chǎn)品的功能、性能、壽命、成本等技術(shù)和經(jīng)濟(jì)屬性外，還要重點(diǎn)考慮產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用、廢棄和回收的過程中，對環(huán)境和資源的影響。

其基本的內(nèi)涵有：

(1) 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過程中，產(chǎn)品的基本技術(shù)性能屬性與環(huán)境資源屬性、經(jīng)濟(jì)屬性并重，且環(huán)境資源屬性優(yōu)先。

(2) 在設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮產(chǎn)品在使用廢棄后的可拆性和回收利用性。
(3) 提出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)企業(yè)在環(huán)境保護(hù)、節(jié)約資源方面應(yīng)承擔(dān)的社會責(zé)任。即對大宗工業(yè)產(chǎn)品，企業(yè)不但要生產(chǎn)產(chǎn)品，同時(shí)，還應(yīng)在可能的范圍內(nèi)，承擔(dān)產(chǎn)品回收和再利用的義務(wù)。

(4) 它是對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)理念的發(fā)展和創(chuàng)新，體現(xiàn)了人類對機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)學(xué)科認(rèn)識的深化。

傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)側(cè)重的是產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、成本等產(chǎn)品的基本技術(shù)與經(jīng)濟(jì)屬性，對產(chǎn)品的考慮最多到產(chǎn)品使用報(bào)廢為止。按傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念，在產(chǎn)品使用報(bào)廢后，就成了一堆廢鐵和垃圾，與制造企業(yè)也沒有任何關(guān)系，報(bào)廢產(chǎn)品金屬零件的回收利用主要采用回爐冶煉方式，很少直接利用因而是一種“從搖籃到墳?zāi)埂钡倪^程。

所以，綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本區(qū)別在于：綠色設(shè)計(jì)要考慮產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，從產(chǎn)品的構(gòu)思開始，在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件的選材、制造、使用、報(bào)廢和回收利用過程中對環(huán)境、資源的影響，希望以最小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品“從搖籃到再現(xiàn)”的循環(huán)。

綠色設(shè)計(jì)理念對現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響

想法決定生活，理念決定設(shè)計(jì)。理念或觀念的進(jìn)步對社會發(fā)展有巨大的推動作用，理念雖然不是具體的方法，但理念可以為具體方法的研究指引方向，而具體的設(shè)計(jì)方法，是建立在一定的設(shè)計(jì)理念之上的，理念是具體方法的基礎(chǔ)。縱觀人類機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念和產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步歷程，不難看出，設(shè)計(jì)理念的進(jìn)步給產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來的巨大影響。從機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科的角度，近代設(shè)計(jì)方法學(xué)的發(fā)展主要體現(xiàn)為：

“功能思想”的提出；“人機(jī)學(xué)”思想的形成；“工業(yè)設(shè)計(jì)”學(xué)科的發(fā)展和成熟。

在這三項(xiàng)近代機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科的核心技術(shù)中，對后來機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響，都首先體現(xiàn)在由于它們出現(xiàn)而帶來的設(shè)計(jì)理念的進(jìn)步，其次才是具體的方法，所有先進(jìn)的具體設(shè)計(jì)方法如：優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、CAD等等，都是為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念服務(wù)的。

例如：以美國人麥爾斯“顧客購買的不是產(chǎn)品本身，而是產(chǎn)品所具有的功能”為標(biāo)志的“功能思想”的提出，并逐步為人們廣泛的理解和接受后，使設(shè)計(jì)者認(rèn)識到：可以采取不同的原理、結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)同樣的功能，它所帶來的是人們在設(shè)計(jì)思想上的一次革命，大大地拓展了設(shè)計(jì)人員的視野，在此之前，人們在設(shè)計(jì)時(shí)，更多的是用數(shù)學(xué)、力學(xué)的方法來研究機(jī)械的設(shè)計(jì)，用更合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)去完善已能完成某種功能的機(jī)器，忽視了作為產(chǎn)品本質(zhì)的“功能”的研究。正是在功能思想的指導(dǎo)下，涌現(xiàn)出了大量采用新的功能原理的產(chǎn)品，如電子手表、激光打印機(jī)、噴墨打印機(jī)以及現(xiàn)在的數(shù)碼相機(jī)等。

綠色設(shè)計(jì)作為一種新的設(shè)計(jì)方法，出現(xiàn)的時(shí)間并不長，還遠(yuǎn)沒有達(dá)到完善的程度，很多具體的方法還有待研究，但綠色設(shè)計(jì)作為一種新的設(shè)計(jì)理念，它的出現(xiàn)，使人們看到了過去設(shè)計(jì)思想方法的不足，意識到了在過去長期的設(shè)計(jì)活動中，所忽視的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境資源之間的關(guān)系和產(chǎn)品設(shè)計(jì)對環(huán)境、資源的影響。綠色設(shè)計(jì)理念的提出，是機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科發(fā)展歷史上一個(gè)重要的里程碑，是機(jī)械設(shè)計(jì)理念的一次革命和飛躍，它對現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科所帶來的革命性影響主要表現(xiàn)為：

(1)第一次從人類整體利益的高度，強(qiáng)調(diào)了設(shè)計(jì)者、生產(chǎn)企業(yè)在人類社會可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境資源保護(hù)方面應(yīng)該承擔(dān)的社會責(zé)任。這種責(zé)任一方面可以通過國家法律的形式強(qiáng)制企業(yè)承擔(dān)，如汽車尾氣的排放法規(guī)、鍋爐的尾氣排放法規(guī)、工業(yè)廢水的排放法規(guī)等，而更重要的是作為設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)企業(yè)，必須主動意識到自己應(yīng)承擔(dān)的社會責(zé)任，在企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)和企業(yè)發(fā)展過程中，能進(jìn)行自我約束，不能僅僅為了實(shí)現(xiàn)自己企業(yè)商業(yè)利益的最大化，而置社會利益于不顧。當(dāng)今所面臨的環(huán)境污染和資源短缺等問題，并不是由于個(gè)別企業(yè)或某一行業(yè)的行為造成的，而是整個(gè)社會在一段時(shí)間內(nèi)共同行為的累計(jì)結(jié)果。所以，綠色設(shè)計(jì)理念反映了人們對現(xiàn)代生產(chǎn)方式和生活方式所引起的生態(tài)和環(huán)境破壞的反思，從道德層面上提高了對設(shè)計(jì)師和企業(yè)素質(zhì)的要求，代表了一種新的設(shè)計(jì)文化，反映了人類道德認(rèn)知水平的提高，這種提高和認(rèn)識的深化，必將從更高的層次上，推動社會文明的進(jìn)步和實(shí)現(xiàn)所追求的人類社會可持續(xù)發(fā)展的理想。綠色設(shè)計(jì)所代表的是“以人為本，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處”的現(xiàn)代設(shè)計(jì)文化。所以，如果說“功能思想”的提出是在技術(shù)層面上推動了設(shè)計(jì)學(xué)科的進(jìn)步；而“綠色設(shè)計(jì)理念”的提出是在人的思想道德和設(shè)計(jì)文化的層面上推動了設(shè)計(jì)學(xué)科的進(jìn)步，它體現(xiàn)了：“地球環(huán)境與資源保護(hù)是大家的共同責(zé)任”的崇高思想。

(2)對機(jī)械產(chǎn)品來講，設(shè)計(jì)是源頭。今天所面臨的主要由工業(yè)設(shè)備、工業(yè)產(chǎn)品制造與使用所造成的環(huán)境污染、資源浪費(fèi)等問題，除受當(dāng)時(shí)時(shí)代的科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的限制，對可能引起的問題預(yù)見、認(rèn)識不夠有關(guān)外，還在很大程度上與一些傳統(tǒng)落后的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念有關(guān)。例如：在過去的設(shè)計(jì)理念中，幾乎不考慮環(huán)境問題，也不考慮產(chǎn)品的回收利用問題，并將煙囪林立、濃煙滾滾、污水橫流、機(jī)器轟鳴等看成是工業(yè)化的標(biāo)志就是最典型的代表。對所制造和銷售的產(chǎn)品與企業(yè)和設(shè)計(jì)人員的關(guān)系，現(xiàn)在很多設(shè)計(jì)人員仍認(rèn)為“產(chǎn)品過了保修期就與自己和企業(yè)沒有關(guān)系了”。所以，必須改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)觀念，要樹立“今天的產(chǎn)品，就是明天的廢品”的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念，從產(chǎn)品的性能、材料選擇、制造、使用、合理的產(chǎn)品壽命、報(bào)廢回收的整個(gè)過程來看待現(xiàn)在正進(jìn)行的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，尤其是考慮產(chǎn)品報(bào)廢后的回收性，進(jìn)行綜合平衡和決策，樹立全新的綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念。

對報(bào)廢產(chǎn)品的重新認(rèn)識。當(dāng)今社會，科學(xué)技術(shù)發(fā)展很快，新產(chǎn)品層出不窮，產(chǎn)品的有效壽命周期明顯縮短，很多產(chǎn)品不是因?yàn)椴荒苁褂茫怯捎谛阅苈浜蠡騼H僅由于外觀老舊而報(bào)廢。雖然可以花錢買新的，但被廢棄的不僅是報(bào)廢的產(chǎn)品，而且還有廢棄產(chǎn)品中所包含的資源。所以，綠色設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)對“物理報(bào)廢”和“性能報(bào)廢”產(chǎn)品的回收和再利用。為此，要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)上綜合考慮對產(chǎn)品整個(gè)壽命周期的影響，對產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展有科學(xué)的預(yù)測，在現(xiàn)有產(chǎn)品、儲備產(chǎn)品和研發(fā)產(chǎn)品之間有合理的技術(shù)繼承和聯(lián)系，充分考慮由于產(chǎn)品款式、技術(shù)升級等因素引起的產(chǎn)品報(bào)廢，使產(chǎn)品具有合理的使用壽命，而不一味地追求產(chǎn)品的經(jīng)久耐用。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中，廣泛運(yùn)用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)技術(shù)，如采用系列化、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中考慮產(chǎn)品零部件的技術(shù)和結(jié)構(gòu)的繼承性[8]，為產(chǎn)品在報(bào)廢后的再制造奠定技術(shù)基礎(chǔ)。運(yùn)用面向拆卸的設(shè)計(jì)技術(shù)，注意考慮產(chǎn)品的裝拆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便裝拆。同時(shí)，還應(yīng)考慮對一些產(chǎn)量大、使用時(shí)間長的產(chǎn)品，在技術(shù)進(jìn)步后，如何對已銷售的產(chǎn)品進(jìn)行合理的、較為經(jīng)濟(jì)的改裝，以提高產(chǎn)品使用性能的設(shè)計(jì)方法，例如像家用空調(diào)、電冰箱等產(chǎn)品就是屬于這種情況。由于技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)在產(chǎn)品的耗電量較前幾年已經(jīng)明顯降低，如前幾年普通電冰箱24h耗電量為1kWh左右，但現(xiàn)在可以達(dá)到0.4kWh左右，與現(xiàn)在新的節(jié)能型電冰箱相比，大量還在使用的老電冰箱就像電老虎一樣每天都在大量地消耗寶貴的電力。但由于這些老冰箱不能以較為方便的方式和用戶能接受的價(jià)格實(shí)現(xiàn)節(jié)能方面的改裝，依然會在若干年內(nèi)繼續(xù)使用這些棄之可惜的冰箱，并為它們多使用的電付錢，造成社會資源的巨大浪費(fèi)。從政府的角度講，如何在政策上大力鼓勵和扶持對報(bào)廢產(chǎn)品的再制造是值得研究的。

結(jié)束語

綠色設(shè)計(jì)理念的提出，是人類在探索實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展途徑過程中的一個(gè)重要成果，是機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科發(fā)展歷史上一個(gè)重要的里程碑，是機(jī)械設(shè)計(jì)理念的一次革命和飛躍。提出了在實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處的歷史進(jìn)程中，設(shè)計(jì)者和企業(yè)應(yīng)該自覺承擔(dān)的社會責(zé)任。隨著綠色設(shè)計(jì)理念的時(shí)，對應(yīng)帶寬比可以控制在2.5%以下，并且結(jié)點(diǎn)總數(shù)越大，帶寬比就越小.