绿色制造技术及再生制造技术.doc

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1、无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：绿色制造技术及再生制造技术的研究 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号： 0823078学生姓名： 指导教师： 李儒荀 （职称：教授） （职称： ）2012年5月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 绿色制造技术及再生制造技术的研究 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械82 学 号： 0823078 作者姓名： 2012 年 5 月 25 日

2、无锡太湖学院信 机系 机械工程及自动化 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题1、题目 绿色制造技术及再生制造技术的研究 2、专题 二、课题来源及选题依据 环境问题已成为当今人类社会面临的三大主要问题之一，其主要表现为资源枯竭、生态恶化和环境污染。资源枯竭削弱了工业的物质基础，威胁人类可持续发展。环境污染导致生物物种灭绝，加剧了生态恶化，同时通过食物链危害人类健康。因此，人与自然的和谐发展问题已成为众多领域、部门所关注的焦点。 采用绿色制造，使得在产品的整个生命周期过程中，能最大限度地减少对环境的负面影响，真正做到解决环境污染、节约原材料和能源、缩短生产周期、降低生产成本，提高企业

3、经济效益，实现积极、社会和环境三者只见到协调、优化的持续发展。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 熟悉数字图像压缩编码技术的发展历程，特别是近十几年来提出的小波编码、分形编码、模型基编码； 熟练掌握变换编码的原理以及DCT编码的原理和方法； 熟练掌握Z型扫描以及直流系数和交流系数的编码； 掌握KL变换的原理、性质以及它为何一般只作为其它正交变换的性能评价标准的理由； 能够熟练使用MATLAB仿真。针对三幅典型的灰度图像，采用基于DCT的JPEG基本系统对其编码，用客观标准和主观标准综合评价重建图像的质量； 熟练使用MATLAB提供的图形用户界面（GUI）工具。 四、接受任务学生： 机械8

4、2 班 姓名 姚 盼 五、开始及完成日期：自2011年11月7日 至2012年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名 签名 签名教研室主任 学科组组长 研究所所长签名 系主任 签名2011年11月7日摘 要本文概述了绿色制造技术产生的背景：高速发展的工业经济给人类带来了高度发达的物质文明，同时也产生了一系列令人忧虑的问题；介绍了绿色制造技术的概念、内容、特点：绿色制造技术是在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品在设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品寿命周期中，对环境的影响（负作用）最小，资源效率最高；以及国内

5、外的发展概况。并着重介绍了绿色设计：绿色设计是面向产品全生命周期的设；包括绿色加工：绿色加工是指在不牺牲产品的质量、成本、可靠性、功能和能量利用率的前提下，充分利用资源，尽量减轻加工过程中对环境产生的有害影响，其内涵是指在加工过程中实现优质、低耗、高效及清洁化。也包括了再生制造技术：再制造时以产品全寿命周期理论为指导，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业化为手段，用以修复、改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。关键词：绿色制造；绿色设计；绿色加工；再生制造AbstractThis article outlines the background of green man

6、ufacturing technology: the rapid development of industrial economy has brought to mankind a highly developed material civilization, but also produced a series of worrying; Presented the concept of green manufacturing technology, content, features: green manufacturing technology to ensure the functio

7、nality of the product, under the premise of quality, cost, considering the environmental impact and resource-efficient manufacturing model, the goal is to make products in the design, manufacture, packaging, transportation, use of the Disposal of the entire product life cycle, the minimum impact on

8、the environment (negative effect), the highest resource efficiency; Overview of the development at home and abroad. And focus on Green Design: Green design is set up for product life cycle; green processing: green processing without sacrificing product quality, cost, reliability, functionality and e

9、nergy efficiency under the premise of full use of resources to minimize the harmful effects of processing on the environment, its meaning is in the process to achieve high-quality, low power, high efficiency and clean. Also includes the regeneration of manufacturing technology: remanufacturing produ

10、ct life cycle theory as a guide, quality, efficiency, energy saving, materials, environmental protection guidelines, advanced technology and industry as the means to repair and transformation of waste products a series of technical measures or engineering activities in general.Key words: green Manuf

11、acturing; green design; green processing; renewable manufacturing1 绪论1.1 本课程研究的内容和意义传统的制造模式是一个开环系统，即原料工业生产产品使用报废二次原料资源，从设计、制造、使用一直到产品报废回收整个寿命周期对环境影响最小，资源效率最高，也就是说要在产品整个生命周期内，以系统集成的观点考虑产品环境属性，改变了原来末端处理的环境保护办法，对环境保护从源头抓起，并考虑产品的基本属性，使产品在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量等。它涉及的领域有三个方面：制造领域，包括产品生命周期全过程；环境领域

12、，资源领域。绿色制造三大领域内容下的交叉集成如图绿色制造包含两个层面，一是物料转化过程中，资源得以充分利用，减少环境污染，实现绿色制造；另一方面是在构思、设计、制造、装配、运输、销售、售后服务及产品报废后回收的整个生命周期中每个环节都充分考虑资源和环境问题，从而实现最大限度地优化利用资源和减少环境污染的广义绿色制造过程。1.2 国内外的发展概况1. 技术发展趋势 当前，世界上掀起一股“绿色浪潮”，环境问题已经成为世界各国关注的热点，并列入世界议事日程，制造业将改变传统制造模式，推行绿色制造技术，发展相关的绿色材料、绿色能源和绿色设计数据库、知识库等基础技术，生产出保护环境、提高资源效率的绿色产

13、品，如绿色汽车、绿色冰箱等，并用法律、法规规范企业行为，随着人们环保意识的增强，那些不推行绿色制造技术和不生产绿色产品的企业，将会在市场竞争中被淘汰，使发展绿色制造技术势在必行。2. 国外现状随着机械制造业的快速发展，环境和资源问题日益成为世界各国关注的焦点。作为新兴的先进制造技术领域GM是解决安静和资源问题的有效途径，绿色制造研究正受世界各国的重视。国外不少国家的政府部门已推出了以保护环境为主题的“绿色计划”。1991年日本推出了“绿色行业计划”，加拿大政府已开始实施环境保护“绿色计划”。美国、英国、德国也推出类似计划。目前，在一些发达国家，除政府采取一系列环境保护措施外，广大消费者已热衷于

14、购买环境无害产品的绿色消费的新动向，促进了绿色制造的发展。产品的绿色标志制度相继建立，凡产品标有“绿色标志”图形的，表明该产品从生产到使用以及回收的整个过程都符合环境保护的要求，对生态环境无害或危害极少，并利于资源的再生和回收，这为企业打开销路、参与国际市场竞争提供了条件。如德国水溶油漆自1981年开始被授于环境标志（绿色标志）以来，其贸易额已增加20。德国目前已有60种类型3500个产品授予环境标志，法国、瑞士、芬兰和澳大利亚等国于1991年对产品实施环境标志，日本于1992年对产品实施环境标志，新加坡和马来西亚也在1992年开始实施环境标志。目前已有20多个国家对产品实施环境标志，从而促进

15、了这些国家“绿色产品”的发展，在国际市场竞争中取得更多的地位和份额。 国际经济专家分析认为，目前“绿色产品”比例大约为510，再过10年，所有产品都将进入绿色设计家族，可回收、易拆卸，部件或整机可翻新和循环利用。也就是说，在未来10年内绿色产品有可能成为世界商品市场的主导产品。 同时国外许多高校也纷纷成立以绿色制造技术研究方向的研究机构，如英国可持续设计中心CFSD，德国柏林工业大学IWF，美国伯克利加州大学绿色设计与制造联CGDM等。3国内研究基础 国内一些高等院校和研究院所在国家科委、国家自然科学基金会和有关部门的支持下对绿色制造技术进行了广泛的研究探索。我国自20世纪90年代中期以来，对

16、绿色制造技术给予了一定的重视和支持。国家863计划，国家自然科学基金等资助开展了有关绿色制造方面的一些研究课题，如1996年以来，国内部分高校对绿色制造领域的相关理论和技术进行了跟踪创新研究。机械科学研究院已完成了国家科委“九五”攻关项目清洁生产技术选择与数据库的建立、机械工业基金项目绿色设计技术发展趋势及对策研究。围绕机械工业中九个行业对绿色技术需求和绿色设计技术自身发展趋势进行了调研，在国内首次提出适合机械工业的绿色设计技术发展体系，同时还进行了车辆的拆卸和回收技术的研究。目前正在开展国家自然科学基金项目“环境绿色技术评价体系的研究”。以环境保护绿色技术评价体系为研究载体，将ETV评价技术

17、导入机械制造业的绿色设计、绿色制造，建立制造业的绿色概念、描述方法和ETV评价体系。 清华大学为创建绿色大学，已将绿色工程技术列为优先发展和支持项目，在美国“China Bridge”基金和国家自然科学基金会的支持下，已与美国“Texas Tech University”先进制造实验室建立了关于绿色设计技术研究的国际合作关系，对全生命周期建模等绿色设计理论和方法进行系统研究，取得一定进展。上海交通大学针对汽车开展可回收性绿色设计技术的研究，与Ford公司合作，研究中国轿车的回收工程问题；与内贸部中国物资再生利用华东分公司合作，撰写了“探讨中国汽车销售、维修、二手车交易及回收利用一条龙管理模式的

18、可行性报告”；与法国柏林工业大学IWF研究所建立了合作关系，在废弃工业品回收方面展开了研究工作。 合肥工业大学开展了机械产品可回收设计理论和关键技术及回收指标评价体系的研究。 重庆大学承担了国家自然科学基金和国家863CIMS主题资助的关于绿色制造技术的研究项目，主要研究可持续发展CIMS（SCIMS）的体系结构研究、清洁化生产系统和体系结构及实施策略、清洁化生产管理信息系统等。 华中理工大学、浙江大学、北京航空航天大学等高院校也开展了绿色制造技术研究。国内的一些企业也开始注重绿色制造技术方面的研究，如美菱公司于合肥工业大学在家电产品绿色设计方法及废旧塑料的回收再利用方面进行了卓越成效的合作；

19、上海华东拆车有限公司与上海交通大学合作开展汽车回收技术的研究，参与了多项国家与地方项目的研究与产业化示范，并让上海建立了“废旧汽车回收拆卸示范工程等等”。国内已形成了一支从事绿色制造技术研究的专业队伍，为我国发展绿色制造技术奠定了基础。3.我国绿色制造发展现状中存在的问题综上来看，作为新兴的先进制造技术领域的绿色制造，目前在我国来说尚处于起步阶段，有关绿色制作研究还处于比较分散的状况，基础较差，绿色制造基础体系还未形成，关键技术和装备比较缺乏，大多数企业还未认识到位。已有绿色制造技术在企业推广也有一定难度。1.3本课程应达到的要求 本课题主要对绿色制造技术及再生制造技术深入研究。了解绿色制造技

20、术及再生制造技术的的发展趋势，绿色制造技术及再生制造技术的内容以及其中存在的一些问题。2 绿色制造技术的介绍2.1 绿色制造技术的产生背景 20世纪60年代以来，高速发展的工业经济给人类带来了高度发达的物质文明，同时也产生了一系列令人忧虑的问题：消费品寿命周期缩短，造成废弃物越来越多；资源过快开发和过量消耗造成资源短缺和面临枯竭；环境污染和自然生态破坏威胁到人类的生存条件。众所周知，制造业是将可用资源（包括能源）通过制造过程，转化为可供人们使用和应用的工业品和生活消费品的产业。它既为人类创造的物质文明，同时又是消费资源的大户，是产生环境污染的源头产业。它既为人类创造新的物质文明，同时又消耗资源

21、的大户，是产生环境污染的源头产业。据统计，造成环境污染的排放物70%以上来自制造业。传统制造业一般采用“末端治理”的方式来解决生产中产生的废水、废气和固体废弃物的环境污染问题，但这种方法无法从根本上解决制造业及其产品产生的环境污染，而且投资大，运行成本高，进一步消耗了资源。如何最大限度地节约、合理地利用资源，最低限度地产生有害废弃物，保护生态环境，已成为各国政府、企业和学术界普遍关注的热点。建立一个可持续发展的社会正成为21世纪全球性社会改革浪潮的一个重要主题。自20世纪90年代以来，绿色制造技术在绿色浪潮和可持续发展思想的推动下迅速发展，并在发达国家得到了广泛的应用。2.2 绿色制造技术的概

22、念与内涵 绿色制造又称面向环境制造（manufacturing for environment, MFE）。绿色制造技术是在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品在设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品寿命周期中，对环境的影响（负作用）最小，资源效率最高。其体现的一个基本观点是，制造系统中导致环境污染的根本原因是资源消耗和废弃物的产生。因此，绿色制造涉及三个问题：一是制造问题，包括产品寿命周期全过程；二是环境保护问题；三是资源优化利用问题。绿色制造就是这三部分内容的交叉。 当前，各国都已注意到这样一个事实：一方面，人类正在耗费巨

23、资来保护环境，控制污染，譬如，美国每年用于环境保护的投资达800900亿美元，日本达700亿美元以上；另一方面，人类赖以生存的环境并没有因此给人类相应的回报。虽然工业污染在一些发达国家得到了一定的控制，但其付出的经济代价是巨大的，而且新的环境污染问题又在不断的出现。人们在反省过去所采取的环境保护策略和手段时发现，过去更多地把重点放在污染物的“末端”控制和处理上，而忽略污染物的全过程控制与预防。据统计，在国民经济运行中，社会需要的最终产品仅占原材料用量的20%30%,而70%80%的资源最终成为进入环境的废物，造成环境污染和生态破坏。越来越多的事实表明，环境问题不仅仅是生产终端的问题，在生产过程

24、及前后的各个环节都有产生环境问题的可能，有时其环境污染问题比生产过程要高很多。如果从生产准备过程就开始对全新过程所使用的原材料、生产工艺、以及生产完成后的产品使用进行全面的评价，对可出现的环境污染问题进行预防，之后面临的环境问题就会大大减轻。正如高质量的产品是通过全面的质量管理生产出来而不是靠检验出来的一样，良好的环境是通过绿色制造来实现的。 绿色制造将废物减量化、资源化和无害化，或消灭于生产过程之中，同时，对人体和环境无害的绿色产品的生产，亦将随着可持续发展的进程的深入而日益成为今后产品生产的主导方向。不仅要实现生产过程的无污染，而且生产出来的产品在使用和最终报废处理过程中也不应对环境造成损

25、害。应该指出，在绿色制造的概念中，不但含有技术上的可行性，还包括经济上的可盈利性，体现经济利益、环境利益、和社会效益的和谐与统一。 绿色制造将废物减量化、资源化和无害化，或消灭于生产过程之中，同时，对人体和环境无害的绿色产品的生产、亦将随着可持续发展的进程的深入而日益成为今后产品生产的主导方向。不仅要实现生产过程的污染，而且生产出来的产品在使用和最终报废处理的过程中也不应对环境造成损害。应该指出，在绿色制造的概念中，不但含有技术上的可行性，还包括经济上的可盈利性，体现经济利益、环境效益和社会效益的和谐与统一。 图2-1所示为一种绿色制造的体系结构，它给人们研究和实施绿色制造提供了多方位的视图和

26、模型，是绿色制造的内容、目标和过程等多方面的集成。由图可以看出绿色制造技术的体系结构中包括的具体内容如下。（1）两个层次的全过程控制。一是具体的制造过程即物料转化过程，是充分利用资源，减少环境污染，实现具体绿色制造的过程；二是在构思、设计、制造、装配、包装、运输、销售、售后服务及产品报废后回收整个产品寿命周期中每个环节均充分考虑资源和环境问题，以实现最大限度地优化利用资源和减少环境污染的广义绿色制造过程。（2）三项内容，是用系统工程的观点，综合分析产品在整个寿命周期，即从产品原材料的生产到产品报废回收处理全过程各个环节的环境及资源问题所涉及的主要内容。丰富来源便于再生再生性好绿色材料绿色资源能

27、耗少环境友好绿色能源储量丰富资源保护资源优化技术途径管理途径改 变观 念加 强立 法宣 传教 育可再生绿色设计技术两个目标绿色生产设备绿色生产过程三条内容三条途径绿色生产技术绿色制造绿色包装技术两个过程绿色管理技术产品全寿命过程周期物料转化过程环境友好绿色产品节约能源易回收利用易于处理处置符合人机工程 图2-1 绿色制造的体系结构（3）三条途径 一是改变观念，树立良好的环境保护意识，并体现在具体的行动上可通过加强立法、宣传教育来实现；二是针对具体产品的环境问题，采取技术措施，即采用绿色设计和绿色制造工艺，建立产品绿色程度的评价制度等，解决所出现的问题；三是加强管理，利用市场机制和法律手段，促进

28、绿色技术、绿色产品的发展和延伸。（4）两个目标 即资源综合利用和环境保护。通过资源综合利用、短缺资源的代用、可再生资源的利用、二次能源的利用及节能降耗措施延缓资源能源的枯竭，实现持续利用；减少废料和污染物的生成和排放，提高工业产品在生产和消费过程中与环境的相容度，降低整个生产活动给人类带来的风险，最终实现经济效益和环境效益的最优化。 3.1 绿色设计3.1绿色设计的概念1. 产品的生命周期由于绿色设计是面向产品全生命周期的设计，因此我们应当首先认识一下产品生命周期的概念。从不同的角度，产品的生命周期有着不同的划分方式，这里只从设计的角度考虑产品的生命周期。它有传统的生命和绿色设计的产品生命周期

29、之分，传统设计的产品生命周期包括从环境中提取材料，加工成产品，然后流通到消费者手中供消费者使用，图3-1表示了这种流动过程。市场调研 产品设计生产销售产品销售市场调研 产品报废 产品生产者产品消费者图3-1 传统产品设计过程为了减轻甚至消除制造对环境的影响，产品制造企业不得不越来越多地考虑如何通过再循环利用适当处理报废产品，图3-2表示了这种绿色设计考虑到产品的生命周期。原材料提取原材料提取原材料提取原材料提取原材料提取 可直接 直接再循环环 境 单体 再循环材料 利用成分 或 原材料 的再加工 的再制造 重复利用 再生原材料提取原材料提取原材料提取原材料提取 图3-2 考虑绿色设计的产品生命

30、周期图 2. 绿色产品绿色产品是绿色设计的最终体现。因此还应该弄清什么样的产品才是绿色产品。绿色产品（GP，Green Product）或环境协调产品（ECP, Environment Conscious Product）是相对于传统产品而言的，目前由于对产品的“绿色程度”的描述和量化还不是十分明确，因此对绿色产品还没有一个权威的定义。不过经过分析比较，基本可以这样认为：GP就是在其生命周期全过程中，符合特定的环保要求，对生态环境无害或危害很小，资源利用率很高，能源消耗低的产品。3. 绿色设计绿色设计（GD，Green Design）通常也可以称为生态设计（ED，Ecological Desi

31、gn）、环境设计（DFE, Design for Environment）、环境意识设计（ECD, Enviromental Conscious Design）等。概括起来讲，它要求在整个生命周期内，着重考虑产品环境属性（可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等），并将其作为设计的目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命、质量等。3.2 绿色设计的特征（1）绿色设计针对并扩大了产品的整个生命周期。绿色设计把产品的绿色程度做为设计目标，在产品设计过程中不仅考虑到了产品在原材料获取、生产制造、营销、使用的从“摇篮到坟墓”的过程，而且考虑了产品使用后的回收和再利用，也就是从“

32、摇篮到再现”。（2）绿色设计是并行的闭环设计。传统的产品设计是串行设计过程，其生命周期是指从调研、设计、制造直至报废的各个阶段。而产品报废后回收处理很少考虑，因而是一个开环的设计过程。而绿色设计的生命周期除了传统生命周期外，还包括产品报废的拆卸回收、处理、再利用，实现了产品生命周期的闭环设计。（3）绿色设计的目标是减少资源消耗、利于环保、维护生态平衡、从而实现人类的可持续发展的战略。工业化国家每年都会有大量的工业垃圾，据美国全国科学院的调查发现，从地下挖掘出来的东西有94%都会在几个月内被扔进垃圾堆，垃圾处理已成为亟待解决的问题，绿色设计将废弃物的产生消灭在萌芽状态，大大缓解垃圾处理的矛盾，保

33、护了环境。而且由于产品的回收再利用节约了资源。但也应当看到，完全的绿色设计显然是不可能的，因为绿色设计涉及到产品生命周期的每个阶段，即使设计时考虑得很全面，但由于所处时代的技术水平的限制，在某些环节或多或少地还存在非绿色的现象，如某些材料目前还没有理想的替代品，但通过绿色设计可以讲产品的非绿色现象降到最低的程度。3.3 绿色设计过程模型虽然绿色设计的重要性已得到了普遍认同、研究范围和深度也在不断拓展，但针对具体产品如何进行绿色设计至今尚缺乏系统、可行的方法。在系统分析研究绿色特点的基础上，建立图3-3所示的绿色设计过程模型。该过程模型将绿色设计划分为4个部分，即产品机构设计、材料选择、产品环境

34、性能设计与产品资源性能设计，每一个部分都从全生命周期的角度进行设计选择、并通过相关环节（如评价等）相互联系和进行信息交换。绿色机电产品设计综合评价数据库和知识库Green?产品方案设计产品结构设计材料选则择产品环境性能设计产品结构设计生产过程使用过程回收处理过程绿色程度综合评价设计修改建议输出设计结果YN图3-3 绿色设计过程模型图 1. 绿色产品的描述与建模绿色设计首先应解决的是绿色产品的描述与建模，即什么是绿色产品，不同产品的绿色属性如何表现，并通过生命分析方法（LCA）与并行工程的思想建立绿色产品设计模型。2.绿色产品结构设计 绿色产品的结构除满足普通产品的基本要求外，在绿色设计过程中主

35、要考虑的是结构的易于拆卸与回收处理，不可拆卸不仅会造成大量可重复利用的零部件浪费，而且会因为废弃物的不好处理而造成环境的污染，因此现代产品不仅应具有优良的装配性能，而且还应具有良好的拆卸性能。可回收性设计就是在产品设计初期就充分考虑其回收的可能性、回收价值的大小、回收处理的方式等，其过程模型见图3-4.良好的拆卸性能和回收性能是绿色设计的主要内容，拆卸是回收的前提。回收则是在产品淘汰废弃后以较为经济的方式实现重用。这一部分主要内容包括两点。（1）产品的可拆卸性设计。（2）产品的可回收性设计。用户需求、绿色设计准则，法律法规等结构评价规则数据库和知识库改进完善结构满足要求？绿色产品结构设计生产阶

36、段（结构工艺性）使用阶段（可维护性能）废弃淘汰过程输出设计YN 图3-4 绿色设计的结构模型图3. 绿色设计的材料选择 材料的选择是产品设计十分重要的一步，对最终产品的“绿色程度”具有十分重要的意义。传统的产品设计主要考虑的是从材料的功能、性能、是否经济、是否满足使用者要求的角度考虑选材，而很少考虑材料的加工对环境影响和材料是否可重复利用的问题，如铅、氟利昂的使用，加工的切削等。这些不足随着人们对环境意识的不断提高很快就明显暴露出来了。基于绿色设计的选材就是对传统的选择中的这些不足而提出的，它要求设计人员在选材时不仅考虑产品的性能和条件，而且要考虑环境的约束准则，选用无毒、无或少污染、易降解以

37、及回收利用的材料。绿色设计的材料选择模型见图3-5，这一部分包括以下内容。绿色设计材料选择工程材料数据库满足工程性质否？ N建议的替代材料或重新选择材料选择数据库和知识库满足工程性质否？重新选择材料材料环境特征分析材料经济分析材料加工使用过程回收处理过程材料绿色程度综合评价 Y输出设计结果图3-5 绿色设计的材料选择模型图（1）材料选择的经济性分析。（2）材料选择对环境影响的定量化研究。（3）材料绿色程度综合评价理论和方法。（4）产品材料相容性分析和配备优化技术等。 绿色设计的材料选择应遵循以下的原则。一是尽可能使用自然界不可循环的材料，并将自然的循环应用到其废弃和生产过程中。二是尽可能不用或

38、少用自然界不可循环的材料，对那些费用不可的材料，应事先设计一个再生循环系统，在材料的废弃和再生过程中，严格控制数量，并使其处于不活泼的状态。具体地讲，在绿色设计中，材料的选择应从以下几个方面考虑。 （1）减少所用材料种类。所用材料种类的增加，不仅会使产品结构复杂化、增加产品制造的难度和制造过程中对环境的负面影响，而且也给产品报废后的回收处理带来了诸多不便，因此减少对所用的材料的种类是十分有益的。如Whiripool公司的包装工程师把用于包装的材料从20种减少到4种，处理废物的成本下降了50%以上，材料成本也减少了，性能更得到了改善。（2）减少在加工过程对环境产生负面影响的材料。如难加工材料会消

39、耗大量能源；在加工过程中产生的切削、粉尘会造成环境的污染、危害操作者的身心健康。（3）选用易回收材料或能再生材料。选用可回收的材料不但可以减少资源的消耗，而且可以减少原材料在提炼加工过程中对环境的污染。许多材料如塑料、铝等均可以回收使用，它们在回收后的性能基本保持不变或者变化很少。如果回收的材料的性能不能满足要求，可以在其中加入一定比例的元素以改善性能。如美国设计师利用再生材料制成的双层波纹板代替木板制成包装用的托架，与木材相比，同强度的托架其重量减少3/4，这样不仅节约了运输成本，而且节约了木材资源，更重要的是其本身还能被再处理循环利用。（4）选用废弃后能自然分解并能为自然界吸收的材料。废弃

40、产品得不到及时有效的处理会严重污染环境。外国已开始采用废弃后在光合作用或生化作用下能自然分解的塑料制造包装材料。在我国，福州塑料科学科学技术研究所与福建省测试技术研究所已率先成功研究出可控光塑料复合添加剂生产的一种新型塑料薄膜在使用后的一定的时间内即可分解成碎片，溶解在土壤中被微生物吃掉，从而起到净化环境的作用。这种薄膜可以用于垃圾袋、包装袋等。（5）尽可能选用无毒、无害的材料。有毒、有害的材料的使用不仅会造成环境的污染而且会给人带来身心带来伤害，因此要尽量避免使用。如果在产品中一定要使用有毒、有害的材料，则必须对有毒、有害的材料进行显著的标注，且必须对有毒、有害的材料进行显著的标注，且有毒材

41、料尽可能布局在便于拆卸的地方，以便回收和继续处理。4.产品资源性能设计绿色设计通过并行考虑产品生命周期的各个阶段，使产品的资源得到合理利用和配置。绿色产品的资源性能设计模型见图3-6，其主要内容如下。绿色产品的资源特征生产过程使用过程回收处理过程材料资源能源绿色程度综合评价满足工程性质否？材料选择数据库和知识库输出设计结果提出修改意见 N Y图3-6 绿色产品的资源性能设计模型图（1）机电产品生命周期的资源消耗模型的建立。（2）机电产品生产过程中的资源消耗特征分析。5. 产品环境性能设计在产品设计初期，将其环境性能作为设计目标是绿色设计区别于传统设计的主要特点之一。在产品环境性能的设计模型见图

42、3-7。由于不同产品有不同的环境性能，设计时应根据产品特点、使用环境与要求等分别予以满足。如对电冰箱而言，其环境性能主要表现在不用氯氟氢类的制冷剂和发泡剂，减少或消除酸洗、磷化过程中产生的环境污染物，降低能耗、减小噪声、减少所用材料种类等。产品环境性能设计生产过程使用过程废弃淘汰过程能耗废弃物的种类和数量职业安全和健康噪声社会影响满足工程性质否？材料选择数据库和知识库输出设计结果改进完善 Y N图3-7产品环境性能的设计模型图6. 绿色设计评价绿色设计的最终结果是否满足预期的需求和目标，是否还有改进的潜力，如何改进等是绿色设计中必须解决的问题。要对这些问题作出回答，必须进行绿色设计评价。绿色设

43、计评价是绿色设计的重要环节，对指导设计过程的进行和设计方案的完善具有重要的作用。其主要内容包括建立系统、完整的绿色设计评价指标体系；在对现行评价方法研究的基础上，利用层次分析法、模糊数学、神经网络等方法，建立绿色设计的综合评价模型，研究一套量化的、有效的评价方法。绿色设计时通过在传统设计基础上将环境意识和可持续发展的思想进行集成，是通过绿色设计工具与现有设计系统集成而实现的，因此集成是绿色设计研究的基础和立足点。这种集成包括上述各部门之间的集成、整个绿色设计模型与其他设计方法的集成（如耐磨性、可靠性设计、CAD、CAM、CAE等）。3.4 产品的可拆卸设计 在传统的产品设计中，通常考虑产品零部件的可装配性，而很少考虑产品的可拆卸性是产品可回收性的一个重要条件，直接影响着产品的可回收性。于是面向拆卸的设计（DFD，Design for Disassembly）应运而生。1. 影响产品可拆卸性的因素拆卸以获取某一零件或子装备体为目的。影响着一个目的。影响一目的实现顺利与否的因素主要有两方面，拆卸所要获得的零部件的状态和拆卸