轻工业机械设计及绿色设计理念的运用分析

王立新

（新疆职业大学，新疆 乌鲁木齐 830013）

绿色设计、绿色供应链管理是轻工业发展变革的重要环节，将绿色设计理念融合在轻工业机械设计工作中，能建构更加规范的模块化处理模式，在真正意义上实现轻工业绿色发展的目标。

1 轻工业绿色发展的历程

回顾“十三五”期间轻工业的发展进程，我国在加快节能降耗脚步、推动减排治污绿色化改造进程等一系列工作上都取得了较好的成绩，并且轻工企业借助新技术、新工艺以及新材料打造从设计、生产制造、销售一条龙的绿色环保模式，不仅提升了行业清洁生产水平，也为产品绿色发展提供了保障。据统计，“十三五”期间，全国评定绿色工厂1470 家，其中轻工企业270 家；在工信部公布的43 项绿色设计产品标准中，涉及轻工相关产品共计17 项；前两批绿色制造示范名单中，409 个绿色工厂中轻工行业占63 个，246 个绿色设计产品中轻工行业占235 个，19 个绿色供应链管理示范企业中轻工行业占7 个。与此同时，轻工业机械设计方面融合绿色环保设计体系，还能实现更加多元的发展目标[1]。

2 轻工业机械设计的基本要求

对于轻工机械设计工作而言，为了保证设计产品能满足实际要求，就要践行标准化设计流程，从而提升设计效果，维持综合设计水平，为轻工业发展提供保障和支持。首先，轻工业机械设计要实现预定功能，积极落实个性化定制模式，确保设备应用效果和处理效能都能满足预期[2]；其次，要满足可靠性、经济性要求，为了提升轻工业机械设计的整体效果，要保证设计内容和设计应用方案的规范性，从而减少安全隐患，且能维持经济成本的最优化；最后，要保证操作方便且工作环境安全，维持较为美观的造型。

除此之外，近年来轻工业机械设计工作中，还将减少污染作为关键要素，秉持环保理念，落实相应的设计内容，从而在一定程度上推进经济效益、环保效益的双赢。

3 轻工业机械设计融合绿色设计理念概述

轻工业机械设计要打造绿色制造的产业生态，在秉持绿色设计理念的基础上明确绿色设计模式的特征，充分践行全过程优化设计模式，从而提高相关工作质量。

3.1 绿色环保设计内涵

在市场经济不断发展的时代背景下，环境和经济的平衡问题受到了广泛关注。为了有效解决制造行业生产中的污染问题，就要从绿色设计层面入手，秉持环保、节能原则，大范围降低轻工环境污染，并且保证相关设计内容能减少原材料和自然资源的使用，能在产品使用寿命结束后及时回收，提升其再利用率。基于此，绿色设计理念指的就是秉持可持续生产设计原则，建立环保设计、生态设计和生命周期设计联动模式，更加强调整个寿命周期内环境属性标准。例如，设计内容涉及无公害、低能耗、可重复利用、低污染等特征。

另外，在轻工业机械设计中融合绿色设计理念，要对综合效应予以关注，确保整个设计过程都能渗透环保思维，将保护地球有限资源作为核心，在一定程度上实现可持续利用发展的目标。与此同时，要从源头减少工业废物，确保相关设计内容能更好地规避工业污染源，维持设计思路和设计效果的最优化。

可见，在轻工业机械设计中涉及的绿色环保设计理念，就是以实现绿色发展的眼光和设计思路全覆盖整个机械设备生命周期，提升其环保价值，更好地搭建“从摇篮到制造”综合环保框架[3]。

3.2 轻工业机械设计融合绿色设计理念的特征

3.2.1 模块化设计

轻工业机械设计融合绿色设计理念能满足模块化设计要求，将机械设计的组成要素划分为不同的模块，建立独立分析、独立评估的设计体系，且相应独立的模块也能重新组合为统一且具有特定功能的完整系统，共同维持应用工作的协调性和通用性。与此同时，利用不同的组合模式和方案，还能调配模块的差异化功能，这对于轻工业机械设计工作周期回收后的再次利用具有重要的意义和价值。

3.2.2 考虑设计的生命周期

轻工业机械设计融合绿色设计理念能满足生命周期设计要求，在轻工业生命周期设计体系中，为了保证周期内应用价值的最优化，要从实际应用性能、经济元素、环境环保要素等多方面予以分析，在预判生命周期内污染预防要求的同时，保证资源的使用和能源的消耗都能满足设计优化要求，从而减少对环境造成的危害，真正推动轻工业绿色发展进程[4]。

3.2.3 小结

为了达到打造绿色设计升级转型目标，探索轻工业机械设计绿色发展路径，就要积极落实绿色发展理念，发挥绿色设计应用体系的规范性，确保轻工业绿色发展整体效果更加显著。

3.3 应用意义

轻工业机械设计中融合绿色设计理念具有重要的实践价值和意义，能在减少环境污染问题的基础上，更好地践行可持续发展理念，从而真正打造多元化设计体系，提高机械设计的综合利用价值。

3.3.1 减少环境污染

轻工业机械设计中应用绿色设计理念能全面减少环境污染，建立可控性较好的行业发展机制。正是因为绿色设计理念充分契合机械本身的使用寿命周期，能打造从机械规划设计、制造到实际应用的全过程分析体系，从而满足绿色环保的整体发展需求。在全面融合绿色设计理念的过程中，能更好地减少生态环境的污染影响，配合多次理论试验和模拟经验结果分析机制，共同制定更加科学有效的设计策略。例如，将可降解性、可利用循环性、可环保性以及可回收性等基础环保机制和思维应用在轻工业机械设计中，实现资源的节约和机械项目成本的均衡规划，避免机械产品对环境造成污染，从而提升环境保护工作的整体水平[5]。

3.3.2 可持续发展

轻工业机械设计中融合绿色设计理念是满足可持续发展标准的重要举措，更加关注产品的环保效能和质量效果，尤其是在产品设计过程中，进行有效的产品使用功能筛查和原材料甄选，建立更加有效的控制模式，确保轻工业机械设计工作总体环保质量得以提升。最关键的是，在融合绿色设计理念的过程中，能设定多项方案，并依据绿色设计环保要求对方案予以测试分析，确保环保效果最优化。总之，绿色设计理念的融合和推广，是更深层次实践科学发展观的体现。

4 轻工业机械设计融合绿色设计理念的具体应用

轻工业机械设计中融合绿色设计理念具有重要的设计价值和环保优势，因此，要建立健全完整的应用平台，秉持从细节出发的原则。对工业设计而言，绿色设计的核心是“3R1D”（减少排放、可回收、再利用、可降解性），即Reduce,Recycle,Reuse,Degradable，不仅要减少物质和能源的消耗，减少有害物质的排放，而且要使产品及零部件能够方便分类回收，并再生循环或重新利用。保证相关工作都能落实到位，提升环保价值，为促进经济效益和环保效益双赢奠定坚实基础。

4.1 材料中应用绿色设计理念

轻工业机械设计工作中，材料的选取是最基本的内容，要想全面推进绿色环保发展进程，就要从材料选取方面开展环保化设计和管理工作。采取绿色材料提升轻工业机械设计效果，从源头落实相应工作，只有把好材料关，才能更好地提升管控效果[3]。

相关采购人员要充分认识到绿色材料应用的意义和价值，选取绿色环保价值较高的材料，保证轻工业机械产品生成过程能从最基础的步骤开始践行环保要求。首先，材料要满足低成本、低能耗以及低污染的环保要求，从特征化管理入手，保证其基本情况能满达到环保标准；其次，要确保轻工业机械设计中应用的材料不会释放或是尽量少释放污染物；最后，要尽量选取可回收重复利用的材料。例如，在轻工业纺织机械绿色设计方案中，设备外壳尽量不要选取不锈钢材质，若是环境要求和设备应用标准不允许，则要对外壳进行电镀处理，电镀材料选取镍磷镀材料，降低对环境的污染程度[6]。

材料的选取要在提升性能的基础上减少对环境造成的污染，无论是保存管理还是后续维护管理都不会对环境产生二次影响。例如，在纺织机械传动部件设计过程中，一般是选取耐磨性较好的高分子材料，在能有效维持设备使用效果的同时，还能延长寿命，满足节能环保的设计初衷。

4.2 践行标准化绿色环保设计思路

轻工业机械设计秉持环保绿色的设计思路，就能落实更加科学的设计方案，加之近年来轻工业机械设备更新换代的速度在不断加快，工业产品快速更新更加要求相关设计工作能与时俱进。传统设计体系中，缺乏绿色设计理念的认知，使得机械设备整体标准化水平不高，在设备更替的过程中部分零件的设计无法满足要求，必然会需要进行重新更换，不仅增加了项目成本，还造成了严重的环境污染。基于此，要在轻工业机械设计中践行绿色环保设计思路，维持较好的管控模式，维持资源利用率，并且提升标准化绿色设计水平[7]。

将机械零部件的通用性和重复利用率作为重要的设计要点，秉持绿色环保的设计原则，在节省自然资源的同时，避免报废零件对环境产生影响，维持整体设计效果的科学性和合理性；要提升轻工业机械设计的研发效率，为轻工业和谐发展提供保障，例如，纺织机械更新的过程中，工作人员要对核心位置予以优化设计，并且对零部件的原有设计体系予以管控，结合实际需求进行合理性重组，最大程度上发挥零部件的利用价值和优势；积极促进整个设计产业体系的规范化发展，推进相关绿色环保设计标准的建立，维持标准化应用结构，避免随意性设计操作产生的资源浪费，为轻工业机械设计绿色环保工作全面落实提供保障[8]。

4.3 机械结构设计

在轻工业机械设计工作中，机械结构设计是非常关键的应用场景，为了保证设计效果满足要求，就要采取绿色设计理念，以提升机械结构设计的实效性，提高机械设备后期使用水平。设计部门在机械结构设计工作中，要秉持绿色环保设计的原则，维持设计模块的环保价值，也要综合考量机械后续使用引发的环保情况，真正发挥绿色环保设计的优越性和科学性，维持整体管控效率，努力提升综合设计效果。例如，纺织机械设备结构设计环节中，传统给棉部分设计工作采取开放性设计处理方式，这种方式难免会造成污染物量增大的问题，不仅会对生产环境造成影响，也会威胁到操作人员的健康。基于此，将开放性设计模式转变为封闭性设计机制，不仅能减少设备后期产生的污染物，还能最大程度上创设安全健康的生产环境，发挥绿色环保设计理念的价值。

4.4 可回收性设计

在轻工业机械设计中渗透绿色环保理念，要确保设计元件具备可拆分、可回收的特点，并且在实践中践行可回收性设计的应用要求和规范，整合具体设计单元和设计内容，依据再循环过程维持绿色设计的整体效果，配合模块设计完成连接处理，提高综合设计效果和应用水平。一般而来说，对零部件的设计回收效果要按照回收率和分离进行等级评分（表1），对照相关等级内容和信息，确保两个等级均在3 以下，就证明设计内容具有回收价值[9]。

表1 可回收材料回收率和分离等级一览表

除此之外，要对使用材料和零部件进行分类标号，依据设计方案完成机械结构设计和组合，打造更加科学合理的拆卸体系，为综合管理工作效果的提升提供保障[10]。

4.5 绿色环保包装

对于轻工业机械设计工作而言，不仅要对产品的基本性质和内容予以绿色环保设计处理，也要对包装予以重视，提升机械包装绿色化水平。正是因为设备后期要应用在生产加工过程中，其外包装的环保处理也是顺应环保节能要求的基础内容。

秉持周期性分析和设计管理的原则，确保相关工作有序落实，并且选择绿色环保且无污染、可回收的包装材料，避免包装材料对环境造成二次污染。目前较为常见的就是可降解材料，能在提升包装材料利用率的基础上，避免机械包装废弃后造成污染，真正实现全过程践行绿色环保原则的目的[11]。

要优化包装材料结构设计水平，应用简单化设计，避免包装材料用量超标，避免资源能耗，降低污染程度，为绿色化设计工作的全面落实提供保障。

4.6 可拆卸性设计

为了全面践行环保要求，要保证设计内容和设计项目均符合绿色环保要求，维持综合设计框架的规范性，并且发挥新型设计应用的优势作用，其中，可拆卸设计具有重要的价值，是绿色环保设计模式重要的组成环节。在传统的设计模式中，并没有安排可拆卸设计环节，这就使得机械设备后期维护工作任务难度增大，甚至会影响机械的生命周期。为此，在拓展绿色设计理念的基础上，要从设计细节入手，保证可拆卸设计工序的合理性和科学性，提高综合设计效率。

4.6.1 设计原则

秉持绿色环保理念的可拆卸性设计工作中，要想保证设计效果和提高设计水平，就要落实规范性设计原则，从而提升轻工业机械设计的整体效率。如下是几个基本原则。

第一，要实现轻工业机械零件的多功能性，尽量减少应拆卸的零部件数目，从而打造更加集约化的设计模式，维持零部件设计工序的规范性和科学性，最大程度上减少拆卸工作量。

第二，要确保能尽量减少相互影响的材料作为组合形式出现，从源头打造良好的零件“共存空间”，避免零部件之间出现污损的问题，就能大大提升零部件的应用效能和增加使用寿命[12]。

第三，秉持易拆卸、易分离的设计理念。

第四，为了提升轻工业机械的绿色设计水平，要从综合发展的角度出发，积极推进零部件标准化、系列化、模块化的发展进程，尽量减少零件的种类，维持综合设计水平。

4.6.2 设计内容

要提升机械设备中相关零件的兼容性，即在轻工业机械设计过程中，要从整体设计原则和要求出发，确保元件和元件之间的包容性符合标准，不仅能打造和谐的元件应用环境，还能维持可拆卸处理工作的规范性。

要对机械维修故障工作进行预测分析，保证绿色化和标准化操作的科学性，保证可拆卸性设计工序的设计内容和操作内容不会对元件的应用性能产生影响，维持良好的应用状态。

针对机械设备的使用寿命要有明确的设计和认知，维持寿命均衡性才是绿色设计和环保应用的根本。设计中要均衡各个元件的使用寿命，综合考量部件损耗和更换问题，确保可拆卸设计中真正实现易更换、易维护。

例如，在纺织机械设计中，增设可拆卸设计单元，工作人员能借助BIM 技术完成三维建模处理，配合元件关联性较强的设计机制，能对相关结构详细布置设计予以控制，保证机械模块设计流程方案的合理性，从而明确可拆卸设计单元的设计模式，以便于后续进行对应的处理和控制。最关键的是，可视化三维设计能对设备拆卸信息予以智能分析，系统化分析可拆卸结构的方向范围、拆卸方案，并且及时生成设备构件可拆卸制约矩阵等内容，最大程度地提高落实绿色设计理念的融合效果，保证设计应用目标的科学性。

5 结语

轻工业机械设计中践行绿色环保设计具有重要的时代价值和意义，只有全面实现绿色设计的推广和应用，才能更好地适应社会环保发展的目标要求，积极推动行业发展和绿色环保设计优化的平衡发展进程，实现绿色结构设计、工艺设计、材料选取、可拆卸设计等工作的协同控制，在提升设计效率的同时，减少环境污染，为轻工业机械设计工作可持续发展奠定坚实基础。