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簡(jiǎn)要：從綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和特點(diǎn)出發(fā)，用全生命周期、并行工程、可拆卸性和模塊化的設(shè)計(jì)方法，研究了綠色包裝機(jī)械設(shè)計(jì)所需的關(guān)鍵技術(shù)，闡述了包裝機(jī)械進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)的必要性和緊迫性。 關(guān)鍵詞：包裝機(jī)械；綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)；可持續(xù)發(fā)展；關(guān)鍵技術(shù)    20世紀(jì)70年代以來，工業(yè)污染所導(dǎo)致的全球性環(huán)境惡化，達(dá)到了前所未有的程度，日益嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)要求世界各國(guó)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，以拯救人類賴以生存的地球，確保人類的生活質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。進(jìn)入90年代以來，尤其是1992年6月世界環(huán)境與發(fā)展大會(huì)通過《21世紀(jì)議程》以后，各國(guó)的環(huán)保戰(zhàn)略經(jīng)歷了一場(chǎng)新的轉(zhuǎn)變，全球的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整呈現(xiàn)出新的綠色戰(zhàn)略趨勢(shì)，這就是向資源利用合理化、廢棄物生產(chǎn)少量化、對(duì)環(huán)境無污染、少污染的方向發(fā)展。在這種“綠色浪潮”的推動(dòng)下，綠色設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，相應(yīng)地綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)也成為目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。    包裝機(jī)械是現(xiàn)代包裝工業(yè)生產(chǎn)包裝產(chǎn)品的最主要的技術(shù)設(shè)備，隨著高新技術(shù)向包裝機(jī)械行業(yè)的日益滲透，一方面人們不斷開發(fā)新產(chǎn)品，刺激消費(fèi)并淘汰舊產(chǎn)品，另一方面在消耗資源進(jìn)行大量生產(chǎn)的同時(shí)，廢棄物不斷增加，對(duì)環(huán)境造成極大的危害。因此，必須改變傳統(tǒng)的包裝機(jī)械設(shè)計(jì)及開發(fā)模式，在設(shè)計(jì)階段就要考慮到使包裝機(jī)械在其全生命周期中(設(shè)計(jì)、加工制造、裝配、使用、維修直至廢棄后處理處置過程)對(duì)環(huán)境無影響或使影響最小化、資源低耗、易于回收等綠色特性，即進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)。1  綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的內(nèi)涵與特點(diǎn)1．1  綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的內(nèi)涵    綠色產(chǎn)品是指在其全生命周期過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率最高，能源消耗最低的產(chǎn)品。綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)是以環(huán)境資源的保護(hù)為核心的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程。在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)，優(yōu)先考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性(自然資源的利用、對(duì)環(huán)填和人的影響、可拆卸性、可回收性、可重復(fù)利用性等)，并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，并行地考慮并保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本功能、使用壽命、經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量等。1．2  綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的區(qū)別    在傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)僅涉及到產(chǎn)品壽命周期的市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、制造(CAD／CAPP／CAM)、銷售及售后服務(wù)等幾個(gè)階段，而且設(shè)計(jì)也多是從企業(yè)自身的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)利益出發(fā)，僅僅考慮如何滿足用戶要求，滿足產(chǎn)品的基本屬性(如基本功能、質(zhì)量、壽命、成本等)，而不考慮或很少考慮環(huán)境屬性，其設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則是只要產(chǎn)品易于制造，并且具有要求的功能、性能即可。    而綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)則不同，它包括概念設(shè)計(jì)、功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造設(shè)計(jì)、使用直至廢棄后的回收、再利用及處理等內(nèi)容，目口進(jìn)行產(chǎn)品的全生命周期設(shè)計(jì)，是從“搖籃到再現(xiàn)”的過程。它要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中應(yīng)用并行工程的思想，把資源利用合理化，降低能源，易于拆卸，使之可再生利用和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，與保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、使用壽命和成本的各要求列為同等的設(shè)計(jì)目標(biāo)，并保證在生產(chǎn)中能夠順利實(shí)施。綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)可使資源、能源得到最大限度的利用，減輕或消除廢棄產(chǎn)品對(duì)環(huán)境所造成的污染，是可持續(xù)發(fā)展的具體表現(xiàn)。  1．3  綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特點(diǎn)    1)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的閉環(huán)設(shè)計(jì)過程。傳統(tǒng)產(chǎn)品的全生命周期是指從設(shè)計(jì)、制造直至廢棄的所有階段，而產(chǎn)品廢棄后的各個(gè)環(huán)節(jié)則沒有被考慮，是一個(gè)開環(huán)過程。綠色設(shè)計(jì)的產(chǎn)品全生命周期除具有傳統(tǒng)產(chǎn)品生命周期各階段外，還包括產(chǎn)品廢棄后的拆卸回收、處理及處置，是一個(gè)閉環(huán)過程。    2)節(jié)約資源和能源。綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)從整體上優(yōu)化了產(chǎn)品性能，使組成產(chǎn)品的零部件和材料得到充分有效地利用，減少了對(duì)材料資源及能源的需求，減緩了資源消耗，使其以合理地、持續(xù)地使用。    3)從源頭上減少環(huán)境污染綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)減少了廢棄物的產(chǎn)生，減少了大量垃圾處理所造成的種種棘手問題。    4)有利于保護(hù)環(huán)境維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的平衡和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心所在。綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以預(yù)先設(shè)法防止產(chǎn)品及工藝對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)作用。2 綠色包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)  2．1  包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    目前，包裝產(chǎn)品已趨向精致化及多元化，在這種大環(huán)境變化下，多元化、彈性化且具有多種切換功能的包裝機(jī)械方能適應(yīng)市場(chǎng)需求。正基于此，綠色包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除應(yīng)滿足進(jìn)行工商業(yè)產(chǎn)品包裝功能的基本要求外，主要考慮提高資源利用率，結(jié)構(gòu)易于拆卸和回收處理。較低的資源消耗、良好的拆卸性能和回收性能是包裝機(jī)械進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。其具體原則為：簡(jiǎn)化包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，盡量減少可有可無的零件；采用多功能的零件，使零件數(shù)量減少，減少資源消耗；對(duì)零件、支撐、載荷的布置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使整機(jī)產(chǎn)品盡可能“小型化”，提高材料利用率。  2. 2  面向材料的包裝機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)    面向材料的設(shè)計(jì)技術(shù)是以材料為對(duì)象，在產(chǎn)品的全生命周期(設(shè)計(jì)、制造、使用、廢棄)中的每一階段，以材料對(duì)環(huán)境的影響和有效利用作為控制目標(biāo)，在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能要求的同時(shí)，使其對(duì)環(huán)境污染最小和資源消耗最少的綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)。    基于此，在進(jìn)行綠色包裝機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于所使用的材料的選擇與管理應(yīng)遵循：1)使用易于進(jìn)行加工制造的材料，降低包裝機(jī)械零件加工的難度與廢品率，并切實(shí)抓好機(jī)、電、氣液等配套基礎(chǔ)件的加工質(zhì)量，盡量減少能源消耗；2)盡量減少所用材料種類，尤其是基于成本考慮，應(yīng)盡量少用稀有昂貴的原材料；3)優(yōu)先使用可回收、易分解、可循環(huán)利用、低污染的材料；4)包裝機(jī)械所用的各種材料往往具有各向異性，所以在進(jìn)行包裝機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮所用材料的取向作用，從而使其性能得以最大發(fā)揮。5)考慮新型包裝材料的需要，包裝材料的變化將引起包裝機(jī)械的變化，包裝機(jī)械進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)特定物料、特定材料設(shè)計(jì)將更能促進(jìn)其經(jīng)濟(jì)效益的提高。6)為便于回收，在包裝機(jī)械所使用的材料上要標(biāo)注出其型號(hào)、種類、等級(jí)等。2．3  包裝機(jī)械的制造工藝設(shè)計(jì)    包裝機(jī)械的綠色制造工藝設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容：1)采用合理的新型加工方法，優(yōu)化包裝機(jī)械的工藝設(shè)計(jì)方案，確定最佳工藝參數(shù)，降低原材料消耗，使生產(chǎn)過程的廢料最少化；2)采用合適的包裝機(jī)械生產(chǎn)工藝，減少廢次品，提高產(chǎn)品合格率，提高能源利用率，降低消耗；3)在包裝機(jī)械的生產(chǎn)過程中應(yīng)盡量減少對(duì)環(huán)境或操作者有影響或危害的物質(zhì)。2．4  模塊化設(shè)計(jì)    模塊化設(shè)計(jì)是進(jìn)行包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種有效方法，也是綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)中確定其結(jié)構(gòu)方案的常見手段之一。模塊化設(shè)計(jì)就是在一定范圍內(nèi)，在對(duì)不同功能、或相同功能下的不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足市場(chǎng)的不同需求。包裝機(jī)械特別是一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的包裝機(jī)械產(chǎn)品，都是由若干具有一定功能的子部件組成的。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能將各子部件設(shè)計(jì)成相對(duì)獨(dú)立的功能模塊，例如包裝機(jī)械整機(jī)設(shè)備采用單元組成，換用一個(gè)或幾個(gè)單元，即可應(yīng)包裝產(chǎn)品的變化。這樣將綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)思想與模塊化設(shè)計(jì)方法結(jié)合起來，可以同時(shí)滿足包裝機(jī)械的功能屬性和環(huán)境屬性，因此一方面可以縮短包裝機(jī)械的研發(fā)周期，增加產(chǎn)品系列，提高其質(zhì)量，以快速應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的變化；另一方面也可以減少或消除對(duì)環(huán)境的不利影響，方便重用、升級(jí)、維修和包裝機(jī)械廢棄后的拆卸、回收處理?？刹鹦对O(shè)計(jì)     良好的可拆卸性是包裝機(jī)械便于維護(hù)、所用零件材料可回收、可再生的重要保證，只有具有良好的可拆卸性才能實(shí)現(xiàn)完全的材料回收和可能的零部件再利用，從而達(dá)到節(jié)省成本、減少污染、保護(hù)環(huán)境的目的?；诖?，先應(yīng)從觀念上重視可拆卸性設(shè)計(jì)。包裝機(jī)械的研發(fā)人員應(yīng)經(jīng)常與使用者、產(chǎn)品維護(hù)及資源回收部門取得聯(lián)系，獲取包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)在拆卸方面存在的不足，并為可拆卸性設(shè)計(jì)的發(fā)展準(zhǔn)備有關(guān)數(shù)據(jù)資料。其次，為便于拆卸，包裝機(jī)械進(jìn)行整機(jī)的系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，就要從結(jié)構(gòu)上考慮拆卸的難易程度，提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)、結(jié)構(gòu)方案。2．6  均衡壽命設(shè)計(jì)    實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品各部件使用壽命的均衡性是綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一項(xiàng)基本原則，因此在綠色包裝機(jī)械設(shè)計(jì)中，還必須考慮所設(shè)計(jì)的包裝機(jī)械的零部件應(yīng)具有均衡的使用壽命。很顯然，對(duì)于包裝機(jī)械而言，要達(dá)到使其每個(gè)零部件具有相同或相似的使用壽命是不可能的。正基于此，在設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)，應(yīng)考慮使包裝機(jī)械整機(jī)設(shè)備的一些重要組成模塊具有較長(zhǎng)的壽命，同時(shí)設(shè)備中易于損壞的模塊應(yīng)易于更換，對(duì)于一些關(guān)鍵涉及到安全的模塊在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)計(jì)成可維修、便檢測(cè)的結(jié)構(gòu)。2．7  人機(jī)工程設(shè)計(jì)        人機(jī)工程設(shè)計(jì)的目的是為減少包裝機(jī)械使用中人的差錯(cuò)，發(fā)揮人和機(jī)械各自的特點(diǎn)以提高包裝機(jī)械整體的可靠性。利用人機(jī)工程學(xué)原理優(yōu)化包裝機(jī)械的人機(jī)系統(tǒng)，比如，在進(jìn)行包裝機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)時(shí)，其控制、操縱系統(tǒng)要可靠，不僅要求包裝機(jī)械本身有滿意的精度，而且適于入的使用習(xí)慣，便于識(shí)別操作，不易出錯(cuò)，牽扯到安全問題的，更應(yīng)進(jìn)行對(duì)人的防誤操作設(shè)計(jì)；再者設(shè)計(jì)的操作環(huán)境盡量適合于人的工作需要，減少引起疲勞、干擾操作的因素，如溫度、濕度、氣壓、光線、色彩、噪聲、振動(dòng)、沙塵、空間等，從而促使包裝機(jī)械達(dá)到人機(jī)系統(tǒng)的最佳效率，以提升勞動(dòng)生產(chǎn)率及工作質(zhì)量。2．8  可用性設(shè)計(jì)    包裝機(jī)械是現(xiàn)代包裝工業(yè)的骨干，它是集合機(jī)、電、氣、光、生、磁于一體的機(jī)械電子設(shè)備。基于可用性的考慮，在進(jìn)行包裝機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)著力提高包裝機(jī)械的可靠性和穩(wěn)定性，著力于提高包裝機(jī)械的自動(dòng)化程度，將包裝機(jī)械的研發(fā)與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制，將自動(dòng)化操作程序、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)、狀態(tài)檢測(cè)自動(dòng)診斷系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、快速成形技術(shù)等工藝技術(shù)更多地應(yīng)用于包裝機(jī)械之中。3  結(jié)  語    綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)作為一種新的設(shè)計(jì)方法在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的認(rèn)可與重視，并在企業(yè)得到了應(yīng)用，取得了可觀的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益。目前，我國(guó)大型包裝機(jī)械生產(chǎn)線一直以引進(jìn)為主，包裝機(jī)械都是在借鑒國(guó)外設(shè)備的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。特別是中國(guó)加入WTO后，包裝機(jī)械行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將日益激烈，同時(shí)國(guó)外的綠色貿(mào)易壁壘也對(duì)我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)提出了更高的要求。所以，基于綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)，增加包裝機(jī)械的“綠色特征”，提高包裝機(jī)械的可靠性和穩(wěn)定性，以提升我國(guó)包裝機(jī)械企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)盡快與國(guó)際接軌創(chuàng)造良好的條件和機(jī)遇