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装备制造业绿色设计与可靠性设计构想 　　[摘要] 装备制造业素有“工业母机”之称，是人类财富的支柱产业，在国民经济中占据支配地位。绿色制造是21世纪装备制造业重要发展方向，本文探讨将可靠性设计应用到装备制造业产品绿色设计之中，提出绿色制造设计的可靠性设计方法，对研究装备制造业发展循环经济，实现可持续发展有着重要的作用。 　　[关键词] 装备制造业 绿色设计 可靠性设计 减量化 　　 　　一、引言 　　 　　21世纪人类面临着人口、资源和环境三大危机。我国制造业直接创造GDP的三分之一，是创造人类财富的支柱产业，是将高科技转化为现实生产力所必要的手段和工具，它集中反映了一国总体科技水平，是中国的战略性产业，是中国工业化的前提。但同时又是当前环境和资源浪费的主要源头，中国制造业经历了50多年的发展，从总体上看，依然没有走出资源消耗型，没有摆脱传统的高投入、高消耗、高污染、低产出、低效益为特征的发展模式；另一方面，由于我国原材料的品质较低，导致原材料的使用量增加，产品设计冗余量增大。中国装备制造业比发达和自主创新的国家在资源投入和能耗上要高得多，单位产值的能耗高于发达国家的20%到30%。我国制造业的能耗占全国一次能耗的63%，可以说制造业是能耗大户，单位能耗偏高，由此带来了对能源、资源的较多依赖。同时，据世界银行估计，环境污染给中国带来相当于3.5%～8%的GDP的损失，按《中国统计年鉴》（2007）2006年我国GDP为20.94万亿元，环境污染给中国带来的损失为7329亿～16752亿元。由于制造业量大面广，因而对环境的整体影响很大。针对目前装备制造业的状况，本文主要研究装备制造业可靠性设计在绿色设计中的应用，如何将可靠性设计理论与循环经济绿色设计理论相给合，在生产过程中节约能源和原材料，淘汰有害的原材料、减少和降低所有废物的数量和毒性，降低产品对环境的有害影响，实现产品绿色制造，提高资源使用率和能源使用率，以达到发展循环经济，实现可持续发展的目标。 　　 　　二、绿色设计与可靠性设计的内涵 　　 　　1.绿色设计的内涵 　　技术研究表明，产品性能的7O％～8O％是由设计阶段决定的，设计阶段是产品生命周期的源头，设计的浪费是最大的浪费。绿色设计是指在产品生命周期全过程的设计中，充分考虑对环境和资源的影响，在考虑功能、质量、开发周期和成本的同时，优化设计因素，使产品及其制造过程对环境和资源消耗的总体影响减到最小。绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，它的目标是使产品设计、制造、运输、使用到报废处理的整个产品周期中，对环境的负影响作用最小，资源效率最高。简单地说，绿色制造要综合考虑制造、环境和资源这三大领域。绿色设计要将3R (Reduce，Reuse，Recycle)直接引入产品研发阶段，绿色设计是绿色制造技术的核心。美国威廉?麦克唐《从摇篮到摇篮》一书尖锐指出，现代工业设计思想是从摇篮到坟墓的设计思想，思想方式是直线型的，只关心生产，并快速、廉价地送到消费者手里，而其他的事情却没有考虑。从亚当?斯密和李嘉图起，西方经济学的指导思想是最大限度地开发自然资源；最大限度地创造社会财富；最大限度地获取利润。 绿色设计要将“减量化”放在首位，零部件的设计应“小而精”。在满足可靠性的条件下，零件结构越小，所用材料越少，可节约资源的使用量，同时给环境的污染也相应减少，使零件的“绿色”性能得以提高。在材料选取后，可根据可靠性确定零件形状和尺寸。在传统的设计过程中，违背了绿色设计的原则，采用较大的安全系数来确定零件的形状和尺寸。这样导致零件的结构尺寸偏大，增加了材料的消耗，同时增加了能源的使用量。因此，在零件的设计过程中要尽量采用先进的设计理论和方法，提高机械零件计算载荷的准确度，确定合理的安全系数，将产品安全系数与绿色设计相结合。这既可以合理地设计出零件的结构尺寸，又可以减少设计者的工作量，同时减少能源的使用量。本文主要研究零件的尺寸在满足可靠度的条件下，怎样达到绿色设计的目的。 　　2.可靠性设计的内涵 　　传统观念上，可靠性是衡量产品质量的一个重要指标，装备制造业厂家，为了提高产品质量，都有在提高其可靠性，特别是重大装备，产品的可靠性直接影响到设备的安装、调试和维修。因此，可靠性问题是一种综合性的系统工程。装备制造业产品（零件、部件、设备或系统）的可靠性也和绿色制造一样，是与其设计、制造、运输、储存、使用、维修等各个环节紧密相关的。设计只是其中的一个环节，但却是保证产品可靠性最重要的环节，它为产品的可靠性水平奠定基础。因为装备制造业产品的可靠性取决于其零部件的结构形式和尺寸、选用的材料及热处理、制造工艺、检验标准、润滑条件、维修方便性,以及各种安全保护措施等，而这些都是在设计中决定的。设计决定