【2021科创中国“企业创新大家谈”】山东大学机械工程学院院长李剑峰：绿色设计现状及发展趋势

10月15日，由中国科学技术协会主办，中国科协企业创新服务中心、泰安市科学技术协会等单位承办的2021“企业创新大家谈”第一期活动，在山东泰安举办。活动围绕“绿色发展与企业创新”主题，展开了深入探讨，助力企业绿色转型发展。

在主旨报告环节，山东大学机械工程学院院长李剑峰就“绿色设计现状及发展趋势研究与思考”发表演讲。

　　绿色设计研究现状及热点分析：

全球变暖、空气污染、固体废弃物污染、水资源短缺，其他资源的短缺、大气污染等，这几年出现的种种问题让人们的感受越来越深刻。特别是最近这一个月，国内外，英国、美国、中国的一些省份因为能源紧缺，启动了限电的举措。虽然不一刀切，但是从一个侧面也反映出来，能源确实越来越紧俏，传统的能源被限制。国家发改委对电价进行了新的规范，出台了新的文件政策。这对一些高能耗、高污染的用电大户造成了冲击。

基于全球的现状，我国提出要推进绿色发展、循环发展、低碳发展，建设美丽中国。要求把绿色发展转化成为新的综合国力和国际竞争的新优势。要加快工业绿色发展，要全面推动绿色制造。

当下，为什么要提出绿色设计呢？因为企业界无论是机械行业或是其他行业，要想制造，它的前端是要先构思、先谋划、先设计，所以设计是产品制造生产的前端。我国的制造业之所以目前还是跟在世界先进国家后面跑，因为很多的设计都是跟踪、仿造、仿制，我们自己自主知识产权的东西仍然偏少。绿色设计就要从两个大的方面进行考虑，一个是时间领域，另一个是空间领域。时间领域是说一个产品，要从设计、制造、运营、维护，最后到生命终了，服役期过了以后，怎么报废处理，都要进行考虑。所以绿色设计是面向产品全生命周期设计的系统。

工业方面的主管单位，近几年也开展了绿色制造系统集成工作，比如建造绿色设计和绿色制造的集成平台，突破绿色关键工艺，构建绿色供应链系统等。

　　绿色设计若干关键问题：

目前国家很重视绿色设计，但还是存在一些问题。缺少绿色设计有机系统和指导方法。比如十年前欧洲采取了一些措施，你卖了这个家电以后，必须负责回收，负责拆解，负责做无害化处理，中国的绿色设计还要进行深入。另外，企业过去没有建设绿色设计的数据库的意识，运行状态、能耗，包括绿色特征，数据提取和应用就比较困难。还有绿色设计软件接口也不统一，随着发展，人们逐渐的把这个接口打通。

绿色设计的系统集成有绿色方法的集成，还有流程集成，再就是软件集成，主要从这几个方面入口，绿色集成里，比较好理解的就是轻量化设计。有好多单位提出来了，汽车行业搞轻量化设计，装载机工程机械也提出轻量化设计，在零部件的刚度、强度、寿命不降低的情况下，尽可能让产品重量降低。轻量设计有两个途径，一个是材料，原来是钢、铝。现在可用钛合金，钛合金强度很高，重量大概是钢的1/3。另一方面就是结构的优化，通过力学计算再优化，使结构上进行改进，这也是轻量化设计的趋势。

最近几年，我所在的研究中心参与了一些国家标准制定，还参加国家973、863以及863重点项目，去年承担了国家重点研发制造项目，就是机电产品全生命周期绿色设计使能技术、工具机集成服务平台。除了这个项目以外，取得的成就，建立了基于多环境空间的LCIA评价体系，还有提出基于绿色特征的产品绿色设计方案和表达方法。推出数据库，在全国特别是家电行业已经应用了。对加工制造行业，对工艺参数，对切削加工使的能耗，并且建立了车间层面的绿色生产调度的ETC模型，面向节能的工艺参数多目标优化，病人提出基于机床加工能力匹配度的改进方法，这是前期研究。国家重点研发计划项目是从2020年到2023年底，有十家单位，牵头的课题单位是五家，由企业牵头邀请我当首席，一年多的时间取得了一些进展，目前也遇到一些困难，项目的框架也比较大，瞄准能源行业、机床行业、工程机械、机器人、自动化装备，以现有的企业的系统为基础，开发一些使能工具，通过中间的中台服务，把绿色设计、集成服务的这些包括清单数据、设计知识、方案决策、跨组织协同，和企业现有的产品融合，搞一个集成发展服务平台，这是科技部下达的这个项目的目标，目前有阶段性的进展。（文字整理：金赫）