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綠色機械產品創新設計

作者:admin 更新時間:2019年03月19日 16:33:55

  摘要:我國制造業的工業增加值已經進入世界前三位,成了制造大國,但遠遠不是制造強國,與發達國家的差距還很大,在可持續發展的推動下,綠色產品逐漸興起,相應的,綠色產品的研究方法成為了一個熱點。


  關鍵詞:綠色;機械產品;創新設計


  一、綠色機械創新設計


  (一)綠色設計綠色設計是指借助產品生命周期中與產品相關的技術信息、環境協調性信息、經濟信息等,利用并行設計等各種先進的設計理論,使設計出的產品具有先進的技術性、良好的環境協調性以及合理的經濟性的一種系統設計方法。綠色設計要求產品具有以下屬性:節能、可拆卸和可維修性、產品報廢后的可回收和可再利用、不含有害物質、廢棄物的處理過程經濟或不會對環境、安全和身體健康造成危害等。


  (二)創新設計創新設計,要求設計者充分發揮創造性思維,吸收最新科技成果,運用現代設計理論和方法,設計出更具競爭力的新穎產品。機械產品創新設計類型可分為三種:原創設計、變異設計和反求設計。現代公司必須致力于開發新產品,必須學習如何有效的創新,從產品概念到投放市場,都必須融合新的“設計”。產品設計可以看成是一種以解決問題為直接目標的活動,需要一系列復雜而系統的努力,包括:提出拓展設計概念,修改細節,評價合理的解決方案等


  (三)綠色創新設計綠色創新設計是綠色設計與創新設計互相交合后產生的一種具有綠色特點的創新設計。目前產品開發中,有的綠色設計是創新設計,有的綠色設計不是創新設計;綠色設計與創新設計不應互為排斥,而要互相交合,形成綠色設計中有創新設計,創新設計中有綠色設計,構成綠色創新設計。綠色創新設計是綜合考慮環境影響和資源效率,應用創造性思維,進行創新設計的一種方法。


  二、綠色創新設計原則


  (一)生態效益最好原則。綠色設計強調不論是在產品制造過程中,還是在產品使用過程中,都要求產品對周圍環境“零污染”。這就要求在設計過程中盡量選擇低污染的材料及零部件,避免選用有毒、有害和有輻射性的材料;設計能源消耗少的產品,減少對材料和資源的需求,保護地球的礦物資源。噪聲也是一種環境污染,影響到人體健康。隨著環保意識的增強,人們對環境要求越來越苛刻,低噪聲設計日趨重要。從設計上就考慮產品的生態平衡性,應用綠色設計理念,是一種從源頭上控制污染的有效策略。


  (二)經濟效益最好原則。設計的機械零件既要功能滿足客戶要求,又要成本低廉。考慮經濟最佳性必須從設計和制造兩個方面上入手。設計上保證合理的原理方案,選用正確的材料;制造上考慮零件的加工工藝性和裝配工藝性。


  (三)安全可靠原則。安全可靠是機械產品品質的保證,必須確定零件在強度、剛度、耐磨性、穩定性及熱平衡性上滿足設計要求。對于重型機械,一般要求有自鎖裝置和保險裝置,以確保操作員人身安全。


  (四)人機工程學原則。綠色設計倡導“以人為本”,進行人性化設計,實現對人體的良好保護。通過研究組成人機系統的人和機器的相互關系,以提高整個系統的工作效率,并使“人一機器一環境”相互協調,以求達到人的能力與作業活動要求相適應,創造高效、舒適、安全的勞動條件。機器外觀造型應比例協調、大方,給人以時代感和美感,色彩要和產品功能相適應。如醫療器械要用淺色,給人以衛生、安靜感;冰箱、制冷器要用冷色,給人以清涼感。綠色設計與傳統設計的根本區別在于:綠色設計要考慮產品的整個生命周期,從產品的構思開始,在產品的結構設計、零部件的選材、制造、使用、報廢和回收利用過程中對環境、資源的影響,希望以最小的代價實現產品“從搖籃到再現”的循環。綠色設計綜合考慮環境因素和資源利用率等。


  三、綠色創新設計的特點


  (一)體現綠色設計理念基于綠色原型的創新設計所依賴的設計實施技術方法群是建立在綠色設計的理論基礎上,設計者充分利用創造原理,發揮創新性思維,以尋找產品設計的創新點。其重點表達產品在制造、使用和回收利用的過程中可能造成的對環境的污染及資源的過分消耗。


  (二)面向產品全生命周期進行設計傳統設計方法局限于考慮產品在使用過程中具有的功能屬性(使用功能),設計者缺乏環境保護意識。在基于綠色原型的創新設計中,強度方案設計是基于產品全壽命周期,通過分析產品在設計、生產、使用和再利用整個過程可能造成的對人和周圍環境的影響。


  (三)強調創造原理與程序化思考創造性活動的開展和完成,不僅依賴于創新性思維,更需要應用創造原理。當邏輯思維、直覺思維、抽象思維等創新思維不能滿足產品設計要求時,通過建立設計方案形態學矩陣,進行系統的搜索,把創新變成程序化的思考過程,能夠克服經驗總結設計的不足,促使創造性成果的生成。


  四、綠色創新設計的方法


  (一)逆向設計法。逆向設計是相對正向設計而言,其基礎是應用逆向思維,利用事物的對立面。如對立、對立并存、對立綜合等,從原理逆向、大小逆向和屬性逆向等方面進行綠色創新設計。①簡化。簡化產品結構。如減少部件的數量,以便于裝備、拆卸、減少緊固件數量等;簡化拆卸過程。如結構設計時,采用易于拆卸的連接方式,減少緊固件數量等;簡化回收工藝:廢舊產品的回收工藝技術應簡單可行。②極小化。朝極小化方向思考:如產品的輕、薄、短、小化。③極大化。朝極大化方向思考:如采用新技術、新原理、新材料等構思功能極大化的結構簡單、材料少、體積小、重量輕、可靠性高、壽命長的產品。④廢舊產品的回收利用。利用新構思、新技術、回收利用廢舊產品。回收資源、減少環境污染,如對全塑汽車的回收利用。


  (二)移植法運用其它領域綠色設計和創新設計的理論、方法和技術,研究本領域綠色設計和創新設計中存在的問題,開發具有綠色特點的新產品。


  ①原理移植。如將太陽能炊具的集熱原理移植到雨傘上,研制成雨天擋雨,晴天能燒水或做飯的新型多功能傘。


  ②結構移植。如將機床滑動摩擦導軌的摩擦面置于滾子間,則得到牽引力小,傳動效率高,潤滑系統簡單,維修方便的滾動摩擦導軌。這種新型導軌是平面滾動軸承結構方式的一種移植。


  ③材料移植。如將工業陶瓷用于發動機氣缸,可大幅度提高熱效率,降低燃料消耗,是材料的創造性移植。


  ④方法移植。如突變論→材料的突變論→新型綠色材料。


  綠色產品的創新設計可以說是一項重大的設計,他既創新了機械產品又保護了環境,它可以從機械產品德形狀,材料,結構,工藝等方面經行綠色設計。

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