【2021“科創(chuàng)中國”企業(yè)創(chuàng)新大家談第一期】山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院院長李劍峰：綠色設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

10月15日，由中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主辦，中國科協(xié)企業(yè)創(chuàng)新服務(wù)中心、泰安市科學(xué)技術(shù)協(xié)會等單位承辦的2021“企業(yè)創(chuàng)新大家談”第一期活動，在山東泰安舉辦。活動圍繞“綠色發(fā)展與企業(yè)創(chuàng)新”主題，展開了深入探討，助力企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展。

在主旨報(bào)告環(huán)節(jié)，山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院院長李劍峰就“綠色設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究與思考”發(fā)表演講。

綠色設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀及熱點(diǎn)分析：

全球變暖、空氣污染、固體廢棄物污染、水資源短缺，其他資源的短缺、大氣污染等，這幾年出現(xiàn)的種種問題讓人們的感受越來越深刻。特別是最近這一個(gè)月，國內(nèi)外，英國、美國、中國的一些省份因?yàn)槟茉淳o缺，啟動了限電的舉措。雖然不一刀切，但是從一個(gè)側(cè)面也反映出來，能源確實(shí)越來越緊俏，傳統(tǒng)的能源被限制。國家發(fā)改委對電價(jià)進(jìn)行了新的規(guī)范，出臺了新的文件政策。這對一些高能耗、高污染的用電大戶造成了沖擊。

基于全球的現(xiàn)狀，我國提出要推進(jìn)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展，建設(shè)美麗中國。要求把綠色發(fā)展轉(zhuǎn)化成為新的綜合國力和國際競爭的新優(yōu)勢。要加快工業(yè)綠色發(fā)展，要全面推動綠色制造。

當(dāng)下，為什么要提出綠色設(shè)計(jì)呢？因?yàn)槠髽I(yè)界無論是機(jī)械行業(yè)或是其他行業(yè)，要想制造，它的前端是要先構(gòu)思、先謀劃、先設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)是產(chǎn)品制造生產(chǎn)的前端。我國的制造業(yè)之所以目前還是跟在世界先進(jìn)國家后面跑，因?yàn)楹芏嗟脑O(shè)計(jì)都是跟蹤、仿造、仿制，我們自己自主知識產(chǎn)權(quán)的東西仍然偏少。綠色設(shè)計(jì)就要從兩個(gè)大的方面進(jìn)行考慮，一個(gè)是時(shí)間領(lǐng)域，另一個(gè)是空間領(lǐng)域。時(shí)間領(lǐng)域是說一個(gè)產(chǎn)品，要從設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)營、維護(hù)，最后到生命終了，服役期過了以后，怎么報(bào)廢處理，都要進(jìn)行考慮。所以綠色設(shè)計(jì)是面向產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。

工業(yè)方面的主管單位，近幾年也開展了綠色制造系統(tǒng)集成工作，比如建造綠色設(shè)計(jì)和綠色制造的集成平臺，突破綠色關(guān)鍵工藝，構(gòu)建綠色供應(yīng)鏈系統(tǒng)等。

綠色設(shè)計(jì)若干關(guān)鍵問題：

目前國家很重視綠色設(shè)計(jì)，但還是存在一些問題。缺少綠色設(shè)計(jì)有機(jī)系統(tǒng)和指導(dǎo)方法。比如十年前歐洲采取了一些措施，你賣了這個(gè)家電以后，必須負(fù)責(zé)回收，負(fù)責(zé)拆解，負(fù)責(zé)做無害化處理，中國的綠色設(shè)計(jì)還要進(jìn)行深入。另外，企業(yè)過去沒有建設(shè)綠色設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫的意識，運(yùn)行狀態(tài)、能耗，包括綠色特征，數(shù)據(jù)提取和應(yīng)用就比較困難。還有綠色設(shè)計(jì)軟件接口也不統(tǒng)一，隨著發(fā)展，人們逐漸的把這個(gè)接口打通。

綠色設(shè)計(jì)的系統(tǒng)集成有綠色方法的集成，還有流程集成，再就是軟件集成，主要從這幾個(gè)方面入口，綠色集成里，比較好理解的就是輕量化設(shè)計(jì)。有好多單位提出來了，汽車行業(yè)搞輕量化設(shè)計(jì)，裝載機(jī)工程機(jī)械也提出輕量化設(shè)計(jì)，在零部件的剛度、強(qiáng)度、壽命不降低的情況下，盡可能讓產(chǎn)品重量降低。輕量設(shè)計(jì)有兩個(gè)途徑，一個(gè)是材料，原來是鋼、鋁。現(xiàn)在可用鈦合金，鈦合金強(qiáng)度很高，重量大概是鋼的1/3。另一方面就是結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，通過力學(xué)計(jì)算再優(yōu)化，使結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，這也是輕量化設(shè)計(jì)的趨勢。

最近幾年，我所在的研究中心參與了一些國家標(biāo)準(zhǔn)制定，還參加國家973、863以及863重點(diǎn)項(xiàng)目，去年承擔(dān)了國家重點(diǎn)研發(fā)制造項(xiàng)目，就是機(jī)電產(chǎn)品全生命周期綠色設(shè)計(jì)使能技術(shù)、工具機(jī)集成服務(wù)平臺。除了這個(gè)項(xiàng)目以外，取得的成就，建立了基于多環(huán)境空間的LCIA評價(jià)體系，還有提出基于綠色特征的產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)方案和表達(dá)方法。推出數(shù)據(jù)庫，在全國特別是家電行業(yè)已經(jīng)應(yīng)用了。對加工制造行業(yè)，對工藝參數(shù)，對切削加工使的能耗，并且建立了車間層面的綠色生產(chǎn)調(diào)度的ETC模型，面向節(jié)能的工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化，病人提出基于機(jī)床加工能力匹配度的改進(jìn)方法，這是前期研究。國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目是從2020年到2023年底，有十家單位，牽頭的課題單位是五家，由企業(yè)牽頭邀請我當(dāng)首席，一年多的時(shí)間取得了一些進(jìn)展，目前也遇到一些困難，項(xiàng)目的框架也比較大，瞄準(zhǔn)能源行業(yè)、機(jī)床行業(yè)、工程機(jī)械、機(jī)器人、自動化裝備，以現(xiàn)有的企業(yè)的系統(tǒng)為基礎(chǔ)，開發(fā)一些使能工具，通過中間的中臺服務(wù)，把綠色設(shè)計(jì)、集成服務(wù)的這些包括清單數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)知識、方案決策、跨組織協(xié)同，和企業(yè)現(xiàn)有的產(chǎn)品融合，搞一個(gè)集成發(fā)展服務(wù)平臺，這是科技部下達(dá)的這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)，目前有階段性的進(jìn)展。