20世紀70年代以來，工業污染所導致的全球性環境惡化，達到了前所未有的程度，日益嚴重的生態危機要求世界各國加強環境保護，以拯救人類賴以生存的地球，確保人類的生活質量和經濟的可持續發展。進入90年代以來，尤其是1992年6月世界環境與發展大會通過《21世紀議程》以后，各國的環保戰略經歷了一場新的轉變，全球的產業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、廢棄物生產少量化、對環境無污染、少污染的方向發展。在這種“綠色浪潮”的推動下，綠色設計應運而生，相應地綠色產品設計技術也成為目前國內外的研究熱點。 

    包裝機械是現代包裝工業生產包裝產品的最主要的技術設備，隨著高新技術向包裝機械行業的日益滲透，一方面人們不斷開發新產品，刺激消費并淘汰舊產品，另一方面在消耗資源進行大量生產的同時，廢棄物不斷增加，對環境造成極大的危害。因此，必須改變傳統的包裝機械設計及開發模式，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程)對環境無影響或使影響最小化、資源低耗、易于回收等綠色特性，即進行綠色設計。 

綠色產品設計的內涵與特點 

    1.1 綠色產品設計的內涵 

    綠色產品是指在其全生命周期過程中，符合特定的環境保護要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率最高，能源消耗最低的產品。綠色產品設計是以環境資源的保護為核心的產品設計過程。在產品的整個生命周期內，優先考慮產品環境屬性(自然資源的利用、對環填和人的影響、可拆卸性、可回收性、可重復利用性等)，并將其作為設計目標，在滿足環境目標要求的同時，并行地考慮并保證產品應有的基本功能、使用壽命、經濟性和質量等。 

    1.2 綠色產品設計與傳統產品設計的區別 

    在傳統的產品設計中，設計僅涉及到產品壽命周期的市場分析、產品設計、工藝設計、制造(CAD／CAPP／CAM)、銷售及售后服務等幾個階段，而且設計也多是從企業自身的發展和經濟利益出發，僅僅考慮如何滿足用戶要求，滿足產品的基本屬性(如基本功能、質量、壽命、成本等)，而不考慮或很少考慮環境屬性，其設計指導原則是只要產品易于制造，并且具有要求的功能、性能即可。 

    而綠色產品設計則不同，它包括概念設計、功能結構設計、生產制造設計、使用直至廢棄后的回收、再利用及處理等內容，目口進行產品的全生命周期設計，是從“搖籃到再現”的過程。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環境，與保證產品的功能、質量、使用壽命和成本的各要求列為同等的設計目標，并保證在生產中能夠順利實施。綠色產品設計可使資源、能源得到最大限度的利用，減輕或消除廢棄產品對環境所造成的污染，是可持續發展的具體表現。 

    1.3 綠色產品設計的特點 

    1)產品設計的閉環設計過程。傳統產品的全生命周期是指從設計、制造直至廢棄的所有階段，而產品廢棄后的各個環節則沒有被考慮，是一個開環過程。綠色設計的產品全生命周期除具有傳統產品生命周期各階段外，還包括產品廢棄后的拆卸回收、處理及處置，是一個閉環過程。 
    2)節約資源和能源。綠色產品設計從整體上優化了產品性能，使組成產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)從源頭上減少環境污染綠色產品設計減少了廢棄物的產生，減少了大量垃圾處理所造成的種種棘手問題。 
    4)有利于保護環境維護生態系統的平衡和實現可持續發展是綠色產品設計的核心所在。綠色產品設計可以預先設法防止產品及工藝對環境產生的負作用。 

綠色包裝機械設計的關鍵技術 

    2.1 包裝機械的結構設計 

    目前，包裝產品已趨向精致化及多元化，在這種大環境變化下，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需求。正基于此，綠色包裝機械的結構設計除應滿足進行工商業產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行綠色設計的主要內容。其具體原則為：簡化包裝機械的結構設計，盡量減少可有可無的零件；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、載荷的布置進行優化設計，使整機產品盡可能“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 

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

    基于此，在進行綠色包裝機械設計時，對于所使用的材料的選擇與管理應遵循： 
    1)使用易于進行加工制造的材料，降低包裝機械零件加工的難度與廢品率，并切實抓好機、電、氣液等配套基礎件的加工質量，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，應盡量少用稀有昂貴的原材料； 
    3)優先使用可回收、易分解、可循環利用、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，所以在進行包裝機械的綠色設計時，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，包裝機械進行綠色設計時，針對特定物料、特定材料設計將更能促進其經濟效益的提高。 
    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、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，使生產過程的廢料最少化；2)采用合適的包裝機械生產工藝，減少廢次品，提高產品合格率，提高能源利用率，降低消耗；3)在包裝機械的生產過程中應盡量減少對環境或操作者有影響或危害的物質。 

    2.4 模塊化設計 

    模塊化設計是進行包裝機械的結構設計的一種有效方法，也是綠色產品設計中確定其結構方案的常見手段之一。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、不同規格的產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產品，以滿足市場的不同需求。包裝機械特別是一些結構復雜的包裝機械產品，都是由若干具有一定功能的子部件組成的。在進行設計時，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，換用一個或幾個單元，即可應包裝產品的變化。這樣將綠色產品設計思想與模塊化設計方法結合起來，可以同時滿足包裝機械的功能屬性和環境屬性，因此一方面可以縮短包裝機械的研發周期，增加產品系列，提高其質量，以快速應對市場的變化；另一方面也可以減少或消除對環境的不利影響，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、保護環境的目的。基于此，先應從觀念上重視可拆卸性設計。包裝機械的研發人員應經常與使用者、產品維護及資源回收部門取得聯系，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展準備有關數據資料。其次，為便于拆卸，包裝機械進行整機的系統規劃時，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 

    實現產品各部件使用壽命的均衡性是綠色產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，在設計開發時，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的壽命，同時設備中易于損壞的模塊應易于更換，對于一些關鍵涉及到安全的模塊在設計時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，發揮人和機械各自的特點以提高包裝機械整體的可靠性。利用人機工程學原理優化包裝機械的人機系統，比如，在進行包裝機械的綠色設計時，其控制、操縱系統要可靠，不僅要求包裝機械本身有滿意的精度，而且適于入的使用習慣，便于識別操作，不易出錯，牽扯到安全問題的，更應進行對人的防誤操作設計；再者設計的操作環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、沙塵、空間等，從而促使包裝機械達到人機系統的最佳效率，以提升勞動生產率及工作質量。 

    2.8 可用性設計 

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

結 語 

    綠色產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，并在企業得到了應用，取得了可觀的生態經濟效益。目前，我國太型包裝機械生產線一直以引進為主，包裝機械都是在借鑒國外設備的基礎上發展起來的。特別是中國加入WTO后，包裝機械行業競爭日益激烈，市場競爭將日益激烈，同時國外的綠色貿易壁壘也對我國包裝機械行業提出了更高的要求。所以，基于綠色產品設計技術，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的核心競爭力，為我國包裝機械行業盡快與國際接軌創造良好的條件和機遇。 (peter)