绿色设计与制造在汽车行业中的应用

摘 要：简述绿色设计、绿色制造的意义，并介绍如何在汽车设计、制造及再制造、回收及其他方面实现绿色化过程。

关键词：汽车 绿色设计 绿色制造 绿色回收

中图分类号：U469 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（a）-00-02

绿色设计（Green Design）出现于20世纪80年代，并逐渐形成一股国际设计潮流。它反映了人们对环境及生态破坏的反思，也体现了设计者道德和社会责任心的回归。绿色制造（Green Manufacturing）是一种全面考虑环境影响与资源效益的制造模式，它使产品从设计、制造、包装、运输、报废以及回收再制造的整个产品生命周期中，对环境和生态的破坏程度降低到最低，最大程度利用资源，并使企业经济、社会效益最大化。

目前，在我国的制造业中，绿色设计、绿色制造受到重视的程度还不够，许多企业仍然走的是高投入、高消耗、高污染的老路子，只注重生产成本，追求利润最大化，而忽略了整个产品生命周期造成的环境污染。近年来，国际标准化组织（ISO）提出了关于环境管理的140000系列标准，推动了绿色制造研究的发展[1]。全球的绿色设计制造巨大浪潮，正在兴起。现在，不断涌现出有关绿色的理念，诸如绿色设计、绿色制造等。

1 绿色设计在汽车行业中的应用

绿色设计，是一种全新的设计理念和设计技术。在产品设计、制造、包装、运输、报废以及回收再制造设计中，充分考虑资源和环境因素，努力追求企业经济和社会效益的同时，充分利用资源，并减少环境污染，如图1。

1.1 材料选择

（1）在汽车设计过程中，应该优先选择绿色材料，如汽车顶棚，可以用GMT板格加针织面料组合，比PU复合板材加针织面料组合等更环保更先进。汽车门板及柱板等注塑件，采用不含有任何铅、贡等成分的原材料。

（2）应优先使用可回收、可再生、易降解的材料，如采用可回收铝材、钢材和热塑性塑料等[2]。

（3）优先选用能耗低、污染少的材料。虽然大量使用铝和碳纤维结构可以使汽车轻量化，从而达到节油减排的目的，但其制造过程将产生比钢铁更多的二氧化碳。

（4）尽量选择低毒、低排放、无害和无辐射特性的材料。一些材料即经过加工、合成等技术手段可以控制有毒、有害物质的积聚和缓慢释放。如汽车设计应尽量选择无卤塑料。

此外，汽车设计除了从选择以上绿色材料外，还可以在设计过程中尽量减少材料种类的选用，以便更有效地回收再利用。

1.2 汽车应进行可拆卸易回收设计

设计汽车时，设计的结构应易于拆卸，汽车部件间的连接易破坏，报废后的材料分类后易于回收，部件尽量多用相同材料，并对材料的成分进行标识，以便高效回收。同时在满足功能及使用要求的前提下，尽可能设计最简单的结构外形，使用同规格或标准化零件，尽可能使产品零件数量最少。

1.3 汽车的节能设计

汽车节能即提高汽车燃油经济性。从技术上讲，可以从提高发动机的燃油经济性，降低整车运行阻力和完善发动机与汽车传动系统的匹配等方面着手，此外驾驶员的技术水平也一定程度影响燃油消耗。

制造商在对汽车进行优化设计的同时，也在不断地探索和开发替代燃料，研发新发动机，采用技术更高、油耗更低、混合动力的发动机以及燃料电池、太阳能电动汽车等先进技术，实现节能减排的最终目的。

1.4 汽车的模块设计

对汽车进行模块设计，可以使汽车各总成实现整体设计、高效调整并快速装配，并使汽车设计实现程序化。在生产过程中，汽车相关模块被分为前后、左右两侧、顶部和地板等部分，可组成某种特定车型，并做适当的参数调整，可以构成不同的汽车产品。这样的模块化设计可使汽车零部件的品种更多、质量更高，自动化水平以及装配质量也得到提高，使汽车生产周期缩短，汽车厂商在日增激烈的市场竞争中也能够占据更有利的地位。

这种绿色设计思想，不但可以缩短研发和制造周期，增加产品系列，快速应对市场的变化；而且还可以减少对环境的不利影响，方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收处理[3]。

2 汽车的绿色制造、再制造

汽车整个产品生命周期中，应用绿色制造、再制造技术，既可以保证满足汽车的功能、质量、成本，对环境不污染或污染最小化，符合环境保护要求，同时也提高了资源的利用效率，能源消耗最低，这是一种现代制造模式[4]，如图2。在制造工艺方面，可通过优化毛坯制造技术、优化下料技术、少无切屑加工技术、干式加工技术、新型特种加工技术等减少材料消耗[5]。

汽车绿色再制造，不仅可以将报废汽车拆解后，把可利用的零部件回收或进行加工再制造，而且还可以使汽车生命周期各阶段（生产、设计、制造、销售、使用、维修、报废、回收）的材料得到充分利用，如图3。在维修更换下的汽车零配件，进行修复、再利用，不能修复的进行分类回收、重熔，成为各种原材料，彻底实现绿色

过程。

3 汽车产品的绿色回收

汽车绿色回收处理，包含两个过程，即汽车零部件生产过程和和汽车生命周期终结。

汽车在生产制造、装配下线、运输、使用时，要注意对流失的物料和产生的废料（如更换零配件、常规保养产生的废机油等）进行回收，返回到流程中或经回收处理后作为原料或其他生产材料再利用，建成从原材料使用到废物回收利用的闭合循环，使与汽车有关的企业在生产过程中对环境破坏程度最小。

图4 汽车生命周期终结时的绿色回收

汽车在生命周期终结后，经过对废料的再加工处理，使之能够满足其原来的使用要求或者用于其他用途，如图4。若不回收处理，将造成资源浪费并导致环境污染。在德国，政府于1991年公布了有关报废车处理的政府令。在荷兰，1998年通过立法，售出车报废后由汽车厂无偿回收，再由汽车厂（含进口业者）建立废车处理准备金，具体来源可用提高售价以及附加费方式解决。

汽车回收处理与生态环境是密切相关的，从汽车设计开始就要重视对环境的影响，在汽车生命周期各个阶段都得充分考虑。汽车寿命终结后，可以有多种不同的处理方案。各对各方案进行分析与评估，确定出最低的处理成本但回收价值最高的方案。汽车绿色回收决策过程，如图5所示。

图5 汽车绿色回收决策过程

另外，我们还可以对汽车进行绿色包装（简化包装、选择无毒、可回收或易于降解的材料）；在汽车储存及运输过程，减小产品的体积、防止跑、冒、滴、漏等措施以实现绿色运输；大力推进绿色售后维修店的建设及严格的环保管理，不断提高汽车维修产生的废弃物的的综合利用率，等等。

4 结语

汽车实施绿色设计与制造，会明显提高经济及社会效益，并将促成一些新型的产业：如绿色汽车产品拆卸回收再利用企业及专门技术产业[6]。但关键是对汽车从设计到报废这一生命周期每一环节对环境影响做出科学合理的评价，并且要对汽车整个生命周期中所涉及的企业建立绿色汽车产品的评价体系。随着中国汽车保有量的增加，能源危机、环境恶化，各国对能源、环境等问题越来越关注。汽车的绿色设计与制造是可持续发展的必然选择。

参考文献

[1]刘瑞素，郭兰申，王阳.绿色设计和绿色制造是铸造业的发展趋势[J].江苏机械制造与设备，2001（4）：8.

[2]石晶玉，何镇明，石红玉.绿色铸造粘结剂—动物蛋白质粘结剂[J].汽车工艺与材料，2000（4）：22.

[3]张颖沽.论电子产品的绿色设计[J].陕西工学院学报，1999（16）：40.

[4]刘光复，刘志峰.绿色设计与绿色制造[M].北京：机械工业出版社，2001.

[5]刘志峰，刘光复，李纲.绿色设计[M].北京：机械工业出版社，1999.

[6]黄志斌，刘志峰.当代生态哲学及绿色设计方法论[M].合肥：安徽人民出版社，2004.