20世紀70年代以來(lái)，工業(yè)污染所導致的全球性環(huán)境惡化，達到了前所未有的程度，日益嚴重的生態(tài)危機要求世界各國加強環(huán)境保護，以拯救人類(lèi)賴(lài)以生存的地球，確保人類(lèi)的生活質(zhì)量和經(jīng)濟的可持續發(fā)展。進(jìn)入90年代以來(lái)，尤其是1992年6月世界環(huán)境與發(fā)展大會(huì )通過(guò)《21世紀議程》以后，各國的環(huán)保戰略經(jīng)歷了一場(chǎng)新的轉變，全球的產(chǎn)業(yè)結構調整呈現出新的綠色戰略趨勢，這就是向資源利用合理化、廢棄物生產(chǎn)少量化、對環(huán)境無(wú)污染、少污染的方向發(fā)展。在這種“綠色浪潮”的推動(dòng)下，綠色設計應運而生，相應地綠色產(chǎn)品設計技術(shù)也成為目前國內外的研究熱點(diǎn)。 

    包裝機械是現代包裝工業(yè)生產(chǎn)包裝產(chǎn)品的最主要的技術(shù)設備，隨著(zhù)高新技術(shù)向包裝機械行業(yè)的日益滲透，一方面人們不斷開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，刺激消費并淘汰舊產(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，對環(huán)境造成極大的危害。因此，必須改變傳統的包裝機械設計及開(kāi)發(fā)模式，在設計階段就要考慮到使包裝機械在其全生命周期中(設計、加工制造、裝配、使用、維修直至廢棄后處理處置過(guò)程)對環(huán)境無(wú)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)行綠色設計。 

綠色產(chǎn)品設計的內涵與特點(diǎn) 

    1.1 綠色產(chǎn)品設計的內涵 

    綠色產(chǎn)品是指在其全生命周期過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護要求，對生態(tài)環(huán)境無(wú)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)品設計是以環(huán)境資源的保護為核心的產(chǎn)品設計過(guò)程。在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內，優(yōu)先考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性(自然資源的利用、對環(huán)填和人的影響、可拆卸性、可回收性、可重復利用性等)，并將其作為設計目標，在滿(mǎn)足環(huán)境目標要求的同時(shí)，并行地考慮并保證產(chǎn)品應有的基本功能、使用壽命、經(jīng)濟性和質(zhì)量等。 

    1.2 綠色產(chǎn)品設計與傳統產(chǎn)品設計的區別 

    在傳統的產(chǎn)品設計中，設計僅涉及到產(chǎn)品壽命周期的市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設計、工藝設計、制造(CAD／CAPP／CAM)、銷(xiāo)售及售后服務(wù)等幾個(gè)階段，而且設計也多是從企業(yè)自身的發(fā)展和經(jīng)濟利益出發(fā)，僅僅考慮如何滿(mǎn)足用戶(hù)要求，滿(mǎn)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，其設計指導原則是只要產(chǎn)品易于制造，并且具有要求的功能、性能即可。 

    而綠色產(chǎn)品設計則不同，它包括概念設計、功能結構設計、生產(chǎn)制造設計、使用直至廢棄后的回收、再利用及處理等內容，目口進(jìn)行產(chǎn)品的全生命周期設計，是從“搖籃到再現”的過(guò)程。它要求設計人員在設計中應用并行工程的思想，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計目標，并保證在生產(chǎn)中能夠順利實(shí)施。綠色產(chǎn)品設計可使資源、能源得到最大限度的利用，減輕或消除廢棄產(chǎn)品對環(huán)境所造成的污染，是可持續發(fā)展的具體表現。 

    1.3 綠色產(chǎn)品設計的特點(diǎn) 

    1)產(chǎn)品設計的閉環(huán)設計過(guò)程。傳統產(chǎn)品的全生命周期是指從設計、制造直至廢棄的所有階段，而產(chǎn)品廢棄后的各個(gè)環(huán)節則沒(méi)有被考慮，是一個(gè)開(kāi)環(huán)過(guò)程。綠色設計的產(chǎn)品全生命周期除具有傳統產(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(guò)程。 
    2)節約資源和能源。綠色產(chǎn)品設計從整體上優(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、持續地使用。 
    3)從源頭上減少環(huán)境污染綠色產(chǎn)品設計減少了廢棄物的產(chǎn)生，減少了大量垃圾處理所造成的種種棘手問(wèn)題。 
    4)有利于保護環(huán)境維護生態(tài)系統的平衡和實(shí)現可持續發(fā)展是綠色產(chǎn)品設計的核心所在。綠色產(chǎn)品設計可以預先設法防止產(chǎn)品及工藝對環(huán)境產(chǎn)生的負作用。 

綠色包裝機械設計的關(guān)鍵技術(shù) 

    2.1 包裝機械的結構設計 

    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械方能適應市場(chǎng)需求。正基于此，綠色包裝機械的結構設計除應滿(mǎn)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，結構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械進(jìn)行綠色設計的主要內容。其具體原則為：簡(jiǎn)化包裝機械的結構設計，盡量減少可有可無(wú)的零件；采用多功能的零件，使零件數量減少，減少資源消耗；對零件、支撐、載荷的布置進(jìn)行優(yōu)化設計，使整機產(chǎn)品盡可能“小型化”，提高材料利用率。 

    2.2 面向材料的包裝機械設計技術(shù) 

    面向材料的設計技術(shù)是以材料為對象，在產(chǎn)品的全生命周期(設計、制造、使用、廢棄)中的每一階段，以材料對環(huán)境的影響和有效利用作為控制目標，在實(shí)現產(chǎn)品功能要求的同時(shí)，使其對環(huán)境污染最小和資源消耗最少的綠色產(chǎn)品設計技術(shù)。 

    基于此，在進(jìn)行綠色包裝機械設計時(shí)，對于所使用的材料的選擇與管理應遵循： 
    1)使用易于進(jìn)行加工制造的材料，降低包裝機械零件加工的難度與廢品率，并切實(shí)抓好機、電、氣液等配套基礎件的加工質(zhì)量，盡量減少能源消耗； 
    2)盡量減少所用材料種類(lèi)，尤其是基于成本考慮，應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)行包裝機械的綠色設計時(shí)，應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械的變化，包裝機械進(jìn)行綠色設計時(shí)，針對特定物料、特定材料設計將更能促進(jìn)其經(jīng)濟效益的提高。 
    6)為便于回收，在包裝機械所使用的材料上要標注出其型號、種類(lèi)、等級等。 

    2.3 包裝機械的制造工藝設計 

    包裝機械的綠色制造工藝設計包括以下內容：1)采用合理的新型加工方法，優(yōu)化包裝機械的工藝設計方案，確定最佳工藝參數，降低原材料消耗，使生產(chǎn)過(guò)程的廢料最少化；2)采用合適的包裝機械生產(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)在包裝機械的生產(chǎn)過(guò)程中應盡量減少對環(huán)境或操作者有影響或危害的物質(zhì)。 

    2.4 模塊化設計 

    模塊化設計是進(jìn)行包裝機械的結構設計的一種有效方法，也是綠色產(chǎn)品設計中確定其結構方案的常見(jiàn)手段之一。模塊化設計就是在一定范圍內，在對不同功能、或相同功能下的不同性能、不同規格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過(guò)模塊的選擇和組合可以構成不同的產(chǎn)品，以滿(mǎn)足市場(chǎng)的不同需求。包裝機械特別是一些結構復雜的包裝機械產(chǎn)品，都是由若干具有一定功能的子部件組成的。在進(jìn)行設計時(shí)，應盡可能將各子部件設計成相對獨立的功能模塊，例如包裝機械整機設備采用單元組成，換用一個(gè)或幾個(gè)單元，即可應包裝產(chǎn)品的變化。這樣將綠色產(chǎn)品設計思想與模塊化設計方法結合起來(lái)，可以同時(shí)滿(mǎn)足包裝機械的功能屬性和環(huán)境屬性，因此一方面可以縮短包裝機械的研發(fā)周期，增加產(chǎn)品系列，提高其質(zhì)量，以快速應對市場(chǎng)的變化；另一方面也可以減少或消除對環(huán)境的不利影響，方便重用、升級、維修和包裝機械廢棄后的拆卸、回收處理。 

    2.5 可拆卸設計 

    良好的可拆卸性是包裝機械便于維護、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)現完全的材料回收和可能的零部件再利用，從而達到節省成本、減少污染、保護環(huán)境的目的�；�于此，先應從觀(guān)念上重視可拆卸性設計。包裝機械的研發(fā)人員應經(jīng)常與使用者、產(chǎn)品維護及資源回收部門(mén)取得聯(lián)系，獲取包裝機械的結構在拆卸方面存在的不足，并為可拆卸性設計的發(fā)展準備有關(guān)數據資料。其次，為便于拆卸，包裝機械進(jìn)行整機的系統規劃時(shí)，就要從結構上考慮拆卸的難易程度，提出相應的設計目標、結構方案。 

    2.6 均衡壽命設計 

    實(shí)現產(chǎn)品各部件使用壽命的均衡性是綠色產(chǎn)品設計的一項基本原則，因此在綠色包裝機械設計中，還必須考慮所設計的包裝機械的零部件應具有均衡的使用壽命。很顯然，對于包裝機械而言，要達到使其每個(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，在設計開(kāi)發(fā)時(shí)，應考慮使包裝機械整機設備的一些重要組成模塊具有較長(cháng)的壽命，同時(shí)設備中易于損壞的模塊應易于更換，對于一些關(guān)鍵涉及到安全的模塊在設計時(shí)應考慮設計成可維修、便檢測的結構。 

    2.7 人機工程設計 

    人機工程設計的目的是為減少包裝機械使用中人的差錯，發(fā)揮人和機械各自的特點(diǎn)以提高包裝機械整體的可靠性。利用人機工程學(xué)原理優(yōu)化包裝機械的人機系統，比如，在進(jìn)行包裝機械的綠色設計時(shí)，其控制、操縱系統要可靠，不僅要求包裝機械本身有滿(mǎn)意的精度，而且適于入的使用習慣，便于識別操作，不易出錯，牽扯到安全問(wèn)題的，更應進(jìn)行對人的防誤操作設計；再者設計的操作環(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(xiàn)、色彩、噪聲、振動(dòng)、沙塵、空間等，從而促使包裝機械達到人機系統的最佳效率，以提升勞動(dòng)生產(chǎn)率及工作質(zhì)量。 

    2.8 可用性設計 

    包裝機械是現代包裝工業(yè)的骨干，它是集合機、電、氣、光、生、磁于一體的機械電子設備�；�于可用性的考慮，在進(jìn)行包裝機械的綠色設計時(shí)，應著(zhù)力提高包裝機械的可靠性和穩定性，著(zhù)力于提高包裝機械的自動(dòng)化程度，將包裝機械的研發(fā)與計算機緊密結合，實(shí)現機電一體化控制，將自動(dòng)化操作程序、數據收集系統、自動(dòng)檢驗系統、狀態(tài)檢測自動(dòng)診斷系統、計算機輔助設計、快速成形技術(shù)等工藝技術(shù)更多地應用于包裝機械之中。 

結 語(yǔ) 

    綠色產(chǎn)品設計作為一種新的設計方法在國內外得到了廣泛的認可與重視，并在企業(yè)得到了應用，取得了可觀(guān)的生態(tài)經(jīng)濟效益。目前，我國太型包裝機械生產(chǎn)線(xiàn)一直以引進(jìn)為主，包裝機械都是在借鑒國外設備的基礎上發(fā)展起來(lái)的。特別是中國加入WTO后，包裝機械行業(yè)競爭日益激烈，市場(chǎng)競爭將日益激烈，同時(shí)國外的綠色貿易壁壘也對我國包裝機械行業(yè)提出了更高的要求。所以，基于綠色產(chǎn)品設計技術(shù)，增加包裝機械的“綠色特征”，提高包裝機械的可靠性和穩定性，以提升我國包裝機械企業(yè)的核心競爭力，為我國包裝機械行業(yè)盡快與國際接軌創(chuàng )造良好的條件和機遇。 (peter)