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绿色设计及制造(三)

三．绿色设计与制造的结构体系

（一）产品的绿色设计

在实施绿色制造过程中, 绿色设计是关键，它决定了产品生命周期的80 %～ 90 %的消耗。绿色设计是指在产品及其生命周期全过程的设计中，充分考虑对资源和环境的影响，在考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，优化各有关设计因素，（3）实验后关闭开关使产品及其制造过程对环境的总体影响减到最小。绿色设计又称为面向环境的设计 (Design For Environment,DFE)。绿色产品设计包括以下主要内容：

1、 绿色材料及其选择

绿色材料是指在满足一般功能要求的前提下，具有良好的环境兼容性的材料。绿色材料在制备、使用以及用后处置等生命周期的各阶段，具有最大的资源利用率和最小的环境影响。绿色材料选择的三个原则：

①优先选用可再生材料，尽量选用回收材料。提高资源利用率，实现可持续发展；②尽量选用低能耗、少污染的材料；③尽量选择环境兼容性好的材料及零部件，避免选用有毒、有害和有辐射特性的材料。所用材料应易于再利用、回收、再制造或易于降解。

2、 产品可回收性设计（ Design For Recycling，DFR）

要求产品在初期设计时考虑其零件回收及再生的可能性，即在其他新产品中，可以利用使用过的或废弃产品中的零部件及材料。针对零部件的再使用和材料的再使用提出了几种设计策略：

①可回收材料及其标志；②可回收工艺与方法；③可回收经济评估；④可回收性结构设计。

3 、产品的可拆卸性设计（Design For Disassembly, DFD）

面向可拆卸设计是一种使产品容易拆卸并能从材料回收和零件重新使用中获得最高利润的设计方法学。可拆卸性是绿色产品设计的主要内容之一，也是绿色产品设计中研究比较早而且比较系统的一种方法。它研究如何设计产品才能高效率、低成本地进行组件、零件的拆卸以及材料的分类拆卸，以便重新使用及回收，它要求在产品设计的初级阶段就将可拆卸性作为结构设计的一个评价准则，使所设计的结构易于拆卸，因而维护方便。并可在产品报废后可重用部分，充分有效地回收和重用，以达到节约资源和能源、保护环境的目的。可拆卸性设计的主要策略有：

①减少拆卸的工作量；②可预测的产品构造；③易于拆卸；④易于分离；⑤减少零件的多样性。

目前DFD主要集中在以下三个阶段性研究上：①收集、分类和归纳ＤＦＤ的有关知识；②拆卸可能性的量化评估；③创建新的ＤＦＤ方法和工具，并且这些工具一般是与ＣＡＤ设计集成的专家系统。

4、 绿色包装

绿色包装技术就是从环境保护的角度，优化产品包装方案，使得资源消耗和废弃物产生最少。目前这方面的研究很广泛，大致可以分为包装材料、包装结构和包装废弃物回收处理 3个方面。当今世界主要工业国要求包装应做到“3R1D”(Reduce减量化、Reuse回收重用、Recycle循环再生和Degradable可降解)原则。

产品的包装应摒弃求新、求异的消费理念 ,简化包装 ,这样既可减少资源的浪费 ,又可减少环境的污染和废弃物的处置费用。另外 ,产品包装应尽量选择无毒、无公害、可回收或易于降解的材料 ,如纸、可复用产品及可回收材料(如ＥＰＳ、聚苯乙烯产品 )等。

5、 绿色产品的成本分析

绿色产品的成本分析不同于传统的成本分析，在产品设计的初期，就必须考虑产品的回收、再利用等性能，因此成本分析时，就必须考虑污染物的替代、产品拆卸、重复利用成本、特殊产品相应的环境成本等。绿色产品成本分析应在每一设计选择时进行，以便使设计出的产品更具“绿色”且成本低。

6、 绿色产品设计数气象仪器据库

绿色产品设计数据库对绿色产品的设计过程起着举足轻重的作用。该数据库应包括产品寿命周期中与环境、经济等有关的一切数据 ,如材料成份、各种材料对环境的影响值、材料自然降解周期、人工降解时间、费用 ,制造装配、销售、使用过程中所产生的附加物数量及对环境的影响值 ,环境评估准则所需的各种判断标准等。

（二）产品的绿色制造

产品对环境的影响不仅在设计过程中要加以考虑，而且在产品制造过程中对环境的各种影响也要作相应的考虑，采用绿色工艺跟踪社会和大众关注热门是实现绿色制造的重要一环 ,绿色工艺与清洁生产密不可分,清洁生产被正式认定为可持续发展的先决条件。绿色工艺是指清洁工艺 ,指既能提高经济效益 ,又能减少环境影响的工艺技术。它要求在提高生产效率的同时必须兼顾削减或消除危险废物及其它有毒化学品的用量 ,改善劳动条件 ,减少对操作者的健康威胁 ,并能生产出安全的与环境兼容的产品。在加工过程中的零件绿色工艺主要包括加工顺序工艺优化、加工参数、切削刀具、切削液、润滑剂的使用、加工质动物玩具量、热处理、金属成型（铸造、熔炼）中的清洁工艺以及环境评估。绿色工艺既要从技术入手，尽量研究和采用物料和能源开关盒消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方案和工艺路线。

四、绿色制造的发展趋势

未来的绿色设计和制造将趋于向全球化、社会化、集成化、并行化、智能化、产业化方向发展。未来可能的研究方法有：①模块化设计；②神经络和模糊数学的应用；③公理化设计；④虚拟拆卸等。

人们提出了绿色设计发展体系，其中关键是绿色产品设计评价体系的完善，对产品从设计、制造、包装、运输、报废整个生命周期中每一个环节对环境影响作出评价，并且要在整个生命周期中、集成环境下建立绿色产品的评价体系[4]。同时，要研究开发先进制造技术，以及与之相匹配的先进制造模式，大力开发低污染、低能耗、无公害的生产工艺与最终产品。

研究开发适合绿色设计和制造需要的数据库和信息系统，例如，材料数据库、制造数据库、ＬＣＡ数据库及各种知识库，开发绿色产品设计和实施绿色制造的支撑软件。

WTO规则中的“绿色壁垒”虽有一些大国为限制发展中国家贸易借口的因素，但其积极意义动载荷冲击、冲击压力实验不言而喻，我们的制造业要在世界贸易中站住脚，“绿色”水平的高低至关重要。因此，能否在绿色设计与制造方面有所作为，不再是一个间接的或长远的效益问题，而是一个直接的效益问题。在外向型制造业过程中，一定要抵制发达国家一面将高污染产业向我们一方转移（当市场需要时），一面再用“绿色壁垒”的武器在国际市场排挤我们（当时出现竞争时）的图谋。

政府在指导现代制造业基地建设过程中，必须有现代眼光，加强对企业的“绿色”教育，完善政府部门对企业绿色制造的监督机制，加强立法和行政规定以及相关的经济政策。同时，建立较为系统的绿色制造理论和方法体系，促进和指导绿色设计和制造技术的深入研究和学科发展。通过法律、政策、学术、舆论和技术等推进绿色设计与制造体系锯子建设，将常州建成为一个具有现代品位、可持续发展和经济、社会、生态效益俱佳的现代制造业基地。

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