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滿足社會對經(jīng)濟管理類人才的需要。各國經(jīng)濟發(fā)展的實際情況表明,經(jīng)濟管理類人才是不可或缺的,對經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,提高經(jīng)濟增強效益具有重要的現(xiàn)實意義。在不久的將來,綠色經(jīng)濟管理類人才的需求主要包括綠色經(jīng)濟管理類的管理類人才、經(jīng)營類人才、技術類人才。所以,必須加快該類人才培養(yǎng)的步伐,以滿足經(jīng)濟社會發(fā)展對人才的需要。
二、綠色經(jīng)濟管理類人才培養(yǎng)的策略
1、培養(yǎng)目標。主要包括以下內(nèi)容:掌握管理學和經(jīng)濟學的基本理論知識;具備一定的社會學、地理學、環(huán)境學、生態(tài)學等基本知識;系統(tǒng)掌握綠色經(jīng)濟基本理論,綠色經(jīng)濟發(fā)展動因,國家綠色經(jīng)濟發(fā)展政策;掌握企業(yè)經(jīng)營管理,技術經(jīng)濟分析,經(jīng)濟核算,社會調(diào)查等基本方法;具備創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識,計算機應用能力,信息處理能力,管理創(chuàng)新能力等等。
2、人才知識結構體系。為了更好地適應實際工作,綠色經(jīng)濟管理類人才應該具備以下知識結構體系:第一、人文社會科學知識。主要包括哲學、法學、社會學、經(jīng)濟學等,通過這些學科知識的學習,培養(yǎng)學生的基本思想道德素質(zhì)和文化素質(zhì),為做好經(jīng)濟管理工作做好相應的準備。第二、自然科學工程技術知識。經(jīng)濟管理類學生應該具備廣闊淵博的知識,要掌握綠色經(jīng)濟和低碳發(fā)展的前沿知識,還要掌握本專業(yè)的專業(yè)術語,掌握相應的科學知識和工業(yè)技術知識,以增強對經(jīng)濟管理工作的適應性。第三、軟科學技術。這也是綠色經(jīng)濟管理類人才所必須具備的知識,是為系統(tǒng)領導、管理、決策服務的,主要包括領導學、管理學、創(chuàng)新思維學、人才學、心理學、行為學,只有掌握這些知識,才能提高管理水平和工作效率。第四、科學管理知識。綠色經(jīng)濟管理類人才要具備科學管理知識、科學管理經(jīng)驗,在實際工作中不斷積累相應的經(jīng)驗,要加強對知識產(chǎn)權法、合同法的學習,掌握微機應用和統(tǒng)計學知識,關注學科前沿問題,提高管理水平。
關鍵詞:冶金機械;綠色設計;關鍵問題;研究
1. 冶金機械綠色設計原則
在冶金機械的綠色設計過程中,設計人員應充分考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝對環(huán)境的影響,重點考慮設計產(chǎn)品在整個生命周期各階段與人、周圍環(huán)境的相互影響。在設計時,遵循閉環(huán)設計原則、資源回收再利用原則、節(jié)能降耗原則、成本優(yōu)化原則、技術先進原則等。
(1)閉環(huán)設計原則。冶金機械產(chǎn)品的綠色程度應包括產(chǎn)品設計、制造、運輸、銷售、使用、廢棄處理等6個階段,在產(chǎn)品整個生命周期中,確保在各個階段均符合綠色特征,提高對資源的利用效率。
(2)資源回收再利用原則。在冶金機械設計時,應最大限度提高產(chǎn)品的可拆卸性和回收再利用性,對回收材料的性質(zhì)進行研究,對材料的用量和種類進行控制,減少對環(huán)境或材料的危害。
(3)節(jié)能降耗原則。設計時應盡量采取清潔能源,同時在滿足基本的生產(chǎn)工藝要求條件下,力求冶金機械的整個生命周期循環(huán)中能耗最少。
(4)成本優(yōu)化原則。在設計初期建立基于整個冶金機械產(chǎn)品全生命周期的成本管理模型,綜合考慮設計、制造、使用、資源回收再利用等各項成本,對冶金機械進行成本優(yōu)化管理。
(5)技術先進原則。應采用最先進的技術體現(xiàn)綠色設計效果,可以采取開發(fā)性設計、適應性設計、組合選型設計等方法,并加以創(chuàng)造性的應用,以獲得最佳的經(jīng)濟效益。
2 冶金機械綠色設計內(nèi)容
綠色設計的主要內(nèi)容包括設計材料的選擇、產(chǎn)晶的可拆卸性設計、產(chǎn)品的可回收性設計、產(chǎn)品成本分析、產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)庫與知識庫等內(nèi)容。在冶金機械綠色沒計時應結合冶金行業(yè)的特殊性,在合理確定冶金機械的系統(tǒng)功能、保證系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟性、安全性的同時,綠色設計應包括以下內(nèi)容。
(1)冶金機械的環(huán)境、資源、能源屬性。應將冶
金機械的環(huán)境屬性、資源屬性、能源屬性放在綠色設計的首要地位,在設計初始階段就應進行充分考慮。在滿足上述屬性要求后,再確定冶金機械產(chǎn)品的經(jīng)濟屬性。
(2)冶金機械的可拆性和回收利用性。設計時應對產(chǎn)品的可拆性和回收利用性進行事先分析,根據(jù)冶金機械綠色設計評價系統(tǒng)的信息反饋再對設計方案進行調(diào)整。
(3)原材料的呵再生性。在設計原材料選取時,應重視原料的可再生性、易分解性、可回收性,在提高原料在生產(chǎn)過程中的使用效果同時,顯著降低原料對環(huán)境的不利影響。
(4)冶金機械的零排放。應重視冶金機械生產(chǎn)過程中工業(yè)“三廢”(廢水、廢氣、廢液)的有效處理,采取合理措施和技術,實現(xiàn)冶金機械生產(chǎn)過程中的零排放。
3 冶金機械綠色設計方法
3.1 設計階段劃分
按照冶金機械全過程綠色設計流程可以分為需求分析階段、方案設計階段、技術設計階段和后評價階段4個階段,
(1)在需求階段,設計人員應定位于對冶金機械使用單位的需求分析,確定冶金機械的主要功能和次要功能,分析滿足主要功能的技術可行性,對涉及的技術進行充分調(diào)研、分析。
(2)在方案設計階段,主要從環(huán)境屬性、經(jīng)濟屬性、材料選擇、資源回收4個角度進行多角度論證、研究,確定綠色設計的總體方案。
(3)技術設計階段,主要是落實上述階段的研究成果,結合冶金機械的特點,從液壓系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、工作結構、控制機構進行基于綠色設計基本原則的具體設計。
(4)在設計后評價階段,通過對環(huán)境評價指標、經(jīng)濟評價指標、能源評價指標、資源評價指標等途徑,結合綠色設計后評價方法評價設計的有效性。
3.2 綠色設計方法
根據(jù)綠色設計的側(cè)重點和設計要求,冶金機械綠色設計方法可以分為產(chǎn)品生命周期設計法、可拆卸結構設計法、并行交叉工作設計法、可回收設計法、創(chuàng)新問題解決法、綠色質(zhì)量功能配置法等6類基本方法。
(1)產(chǎn)品生命周期設計法。設計人員在設計伊始就要確定冶金機械的綠色設計目標,確保綠色特征貫穿在產(chǎn)品生命周期全過程。
(2)可拆卸結構設計法。設計人員把冶金機械產(chǎn)品的可拆卸性作為基本評價準則,主要考慮產(chǎn)品的易于拆卸與回收處理。
(3)并行交叉工作設計法。為了保證綠色設計在有效的并行環(huán)境下實施,應在設計人員的組合及綠色設計的實施策略方面強調(diào)協(xié)調(diào)和交叉工作。
(4)可回收設計法。資源回收和再利用是綠色設計的主要控制目標之一,可回收性設計是在產(chǎn)品設計時要充分考慮該產(chǎn)品報廢后回收和再利用的問題,充分重視可重復利用的零件和材料。目前主要通過原材料的再循環(huán)和零部件的再利用來實現(xiàn),其中后者是較為合理的資源回收方式。
(5)創(chuàng)新問題解決法。也稱為基于TRIZ的綠色設計,TRIZ是一種機制,利用這種機制可以對缺少既有的解決方案,需要非標準的、創(chuàng)新性概念和思想等復雜問題進行創(chuàng)造性或突破性思考。
(6)綠色質(zhì)量功能配置法。該方法的基本思想是將質(zhì)量功能配置和生命周期設計相結合,將用戶的需求分別轉(zhuǎn)換為工程技術特性,滿足用戶的需求。
4 綠色設計的關鍵技術研究
冶金機械綠色設計作為一種新的設計概念,其關鍵技術是產(chǎn)品液壓系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、工作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分與傳統(tǒng)的機械設計相比,呈現(xiàn)出的顯著差異。
(1)液壓系統(tǒng)關鍵技術。液壓系統(tǒng)設計應充分考慮簡化技術、工作介質(zhì)的綠色化、減震去噪、密封等相關因素,建議使用組合化和集成化設計的元件及系統(tǒng)進行設計簡化。采用無毒性液壓油,
(2)動力系統(tǒng)關鍵技術。冶金機械動力裝置的綠色設計,可以采用大容量消聲器、全塑風機及罩殼進行系統(tǒng)除噪、減振,采用一體化結構設計減輕動力裝置重量,并采用鋁合金或尼龍等材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料。同時,采取清潔能源對機械能源進行改變或改良,實現(xiàn)材質(zhì)的輕量化和節(jié)約能源。
(3)工作系統(tǒng)關鍵技術。冶金機械工作機構應使用變頻無級調(diào)速技術,提高工作能力。
(4)控制系統(tǒng)關鍵技術。冶金機械控制系統(tǒng)綠色設計,應采取光機電一體化技術。使用先進的操作方式將設備結合在一起,綜合可靠性設計、工業(yè)設計、優(yōu)化設計、有限元設計等多種方法,充分降低設備的操作難度。
5 結語
目前我國的冶金機械綠色設計應用并不廣泛,推廣應用阻力較大,一方面因為節(jié)能、減噪、環(huán)保、降耗等新技術和新材料的采用導致用戶短期的成本投入增加;另一方面冶金機械設計人員的綠色設計能力提升不到位,對于節(jié)能環(huán)保新技術、新材料了解不夠,對基于產(chǎn)品生命周期的綠色設計理念缺乏深刻認識 。但冶金機械綠色設計符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標,通過政府對冶金機械綠色技術應用的政策支持和綠色技術系統(tǒng)的不斷完善,冶金機械綠色設計的實際應用效果將得到顯著提高,我國冶金行業(yè)也將迎來飛速發(fā)展的新契機。
參考文獻
[1]段玉林. 探析綠色冶金機械設計的關鍵技術[J]. 中國高新技術企業(yè),2013,23:69-70.
【關鍵詞】綠色選材;機械設計;運用
隨著人類經(jīng)濟與社會的不斷發(fā)展,人類與環(huán)境保護和有限的資源之間的矛盾越來越突出,人類也逐漸意識到經(jīng)濟的發(fā)展不能以損耗環(huán)境和消耗資源為代價。走可持續(xù)發(fā)展之路是實現(xiàn)人類長遠發(fā)展目標的要求。材料是人們生存發(fā)展的物質(zhì)基礎,材料科學也是現(xiàn)代科技的主要支柱之一,綠色材料對環(huán)境的保護起著重要的先鋒作用。因此,在機械設計中選擇綠色材料符合節(jié)約能源和資源、保護環(huán)境的要求。
1.綠色材料
現(xiàn)階段,地球上的資源、環(huán)境以及能源問題還在不斷惡化,為了人類的可持續(xù)發(fā)展,研究人員于1988年從材料學的角度提出了環(huán)境材料,又稱綠色材料的概念。綠色材料指在材料選取、制造產(chǎn)品、循環(huán)利用以及最后處理等階段都能夠不污染生態(tài)環(huán)境,不危害人類健康的材料。綠色材料的特點有以下幾個方面:首先,綠色材料的使用具有舒適性;其次,綠色材料本身的性能相當先進;第三,綠色材料與環(huán)境之間具有協(xié)調(diào)性,包括在綠色材料的生產(chǎn)過程中對能源與資源的消耗比較低,綠色材料在使用時對環(huán)境的污染比較低甚至無污染,在處理綠色材料時容易對其進行再回收,而且綠色材料的循環(huán)利用率比較高。綠色材料所具有的這些特點是其于普通材料進行區(qū)別的主要特征。綠色材料在研究時充分考慮到了它與資源、環(huán)境以及能源之間的協(xié)調(diào)發(fā)展關系。比如,一次性的塑料以及難以降解的快餐飯盒造成的"白色污染"已經(jīng)持續(xù)了很長一段時間,相關部門對此也非常重視,紙質(zhì)餐盒和購物袋的應用已經(jīng)越來越廣泛,能夠有效的解決塑料污染的問題;在建筑業(yè)使用的材料方面,倡導在選材時遵循3R原則,即重復使用(Repeat)、減少使用(Reduce)和循環(huán)使用(Recycle)。
2.綠色設計的概念及特點
機械設計中的綠色設計對綠色選材的影響極大。綠色設計起源于人們對現(xiàn)代科學技術所引起的環(huán)境和生態(tài)等問題的思索,體現(xiàn)了現(xiàn)代人類的生態(tài)環(huán)境意識。綠色設計能夠綜合考慮資源使用效率和環(huán)境保護,是可持續(xù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。一般可分為三個步驟:第一,對材料流進行跟蹤,確保材料輸出與輸入之間的平衡;第二,對一些特殊產(chǎn)品及其種類的環(huán)境費用進行評估;第三,對設計過程要進行全方面、系統(tǒng)性的研究。
隨著時間的發(fā)展,綠色設計已經(jīng)受到越來越多設計者的青睞。同一般的設計相比,綠色設計具有相當明顯的優(yōu)勢。綠色設計除了要考慮產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、功能、成本等問題,還要注重產(chǎn)品對環(huán)境的影響,因此,在設計時必須注入新的設計方法和設計思想,充分考慮產(chǎn)品在使用、銷售以及報廢的過程中對周邊環(huán)境造成的影響。綠色設計要同時兼顧環(huán)境和產(chǎn)品二者的需求。綠色設計能夠為現(xiàn)代的生產(chǎn)節(jié)約能源和資源,從根本上減少對環(huán)境的污染,能夠為構建社會主義和諧社會作出極大的貢獻。
3.綠色材料的選擇
3.1在機械設計中選擇綠色材料
一般材料在選擇時主要對材料的經(jīng)濟性和技術性進行考慮,常常忽視材料對環(huán)境的影響。在機械設計中選擇綠色材料主要考慮兩大因素:一是盡量使用能夠循環(huán)再利用的材料;二是盡量不用或少用不可循環(huán)使用的材料。
在機械設計中選擇綠色材料是保證可持續(xù)發(fā)展的重要出路。由于綠色材料與環(huán)境之間具有協(xié)調(diào)性,因而必將會成為材料發(fā)展史上的重要轉(zhuǎn)折?,F(xiàn)在,綠色材料已經(jīng)成為材料研究者追逐的熱點,雖然現(xiàn)階段綠色材料的發(fā)展面還不是很廣,相信在不久的將來必然會取得較大的突破和進展。比較明顯的一個例子就是綠色材料在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的應用,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)容易存在腐蝕和長垢的問題,引起這些問題的原因一是由于微生物繁殖、空氣中的塵埃以及腐蝕等形成污垢,二是水中可溶性的金屬離子沉淀形成污垢。系統(tǒng)中污垢的存在會影響冷卻水的輸送效率,嚴重者甚至能夠影響設備的正常運行。傳統(tǒng)的處理方法就是定量、定期向水中加入殺菌劑、緩蝕劑以及阻垢劑等等,但是這些化學試劑相互干擾,效果并不好。因而,采用新型的綠色材料,如活性炭纖維等就成為很多企業(yè)的首選,不僅不會污染環(huán)境,還能夠降低系統(tǒng)的維護成本。
3.2在機械設計中減少使用的材料種類
機械設計中,在滿足基本使用功能的前提下,還要盡量避免使用多種材料,減輕對環(huán)境的污染,方便材料的回收再利用。比如,在對一個金屬箱進行設計時,就要避免使用不同的金屬焊接,還要將金屬箱設計為由多個部分獨立組成的、能夠拆分的整體,方便對其進行在利用。
3.3盡可能選用不加涂層的材料
現(xiàn)代很多產(chǎn)品為了設計的美觀性以及耐蝕性,會在材料表面添加大量的鍍層、涂層。這些涂料不僅本身具有毒性,也給產(chǎn)品的回收再利用帶來了相當大的困難,而且對環(huán)境的污染也相當嚴重。因此,在選材的過程中要盡量避開對這些材料的選擇。
3.4在機械設計中要選擇容易回的材料
當一種材料報廢后,如果不能被回收利用,而且難以在自然中降解吸收,必然會對環(huán)境造成極大的污染。因此,在機械設計中,要選擇那些易于再生、回收以及對環(huán)境污染較少的材料。這樣的材料不僅能夠節(jié)約能源,還具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。發(fā)達國家如美、德等國對汽車等行業(yè)的材料易回收理念都相當重視。
4.結語
現(xiàn)在,全球不可再生資源已經(jīng)在逐漸減少甚至枯竭,能源、資源供需矛盾日益加深,環(huán)境污染日益嚴重。因此,在機械設計中選擇綠色材料具有極為重要的意義。研究綠色材料在機械設計中的應用對可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。雖然在現(xiàn)階段,綠色材料的發(fā)展還不是很迅速,但是隨著人們環(huán)境意識的增強,選擇綠色材料已經(jīng)成為一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢,綠色材料的時代已經(jīng)要到來了。 [科]
【參考文獻】
[1]吳紅.論機械設計中的綠色思維—綠色設計及其在機械設計中的運用[J].蕪湖職業(yè)技術學院學報,2008(9).
隨著社會的發(fā)展,環(huán)保意識已經(jīng)深入到人們的心中。從當前環(huán)境污染來看,很大一部分來自于建筑廢物和有害物,很多建筑工地為了圖省事、節(jié)開支,到處拋灑建筑垃圾和任由揮發(fā)性有害物質(zhì)暴露于空氣中,建筑技校培養(yǎng)出來的人才是建筑場地的管理型技術人才,是未來的工程項目經(jīng)理,提高建筑技術人員的環(huán)保意識,增強環(huán)保能力是刻不容緩的事情。綠色化學理念正是基于這樣的背景下提出來的,因此,如何將綠色化學理念滲透到化學教學中,是值得我們不斷深入研究的共同課題。
一、實現(xiàn)綠色化學的主要方式一是對“原子經(jīng)濟性”反應的開發(fā)利用。通過將近似理想的原料分子中的原子,進行有效轉(zhuǎn)化,使其能夠全部變成產(chǎn)物,而不會產(chǎn)生一點廢物。有的利用原子經(jīng)濟反應,如丙烯氫甲?;贫∪┑?。有的已將兩步反應變?yōu)橐徊降姆磻?,如生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的過程。二是確保溶劑無毒、無害。從當前環(huán)境污染來看,很多都是化學制品造成的。所以,如果研發(fā)無毒無害溶劑來替代揮發(fā)性溶劑,正是當前綠色化學所需要重點探究的。如超臨界流體、超臨界二氧化碳的研發(fā),因為其沒有毒害,不會燃燒,且價格便宜,很受歡迎。
二、建筑專業(yè)實施綠色化學理念的舉措1.幫助學生樹立珍惜資源、環(huán)境的思想理念是實施綠色化學教育的關鍵如何防止化學實驗污染,如何對學生進行綠色化學思想教育,成為化學教育工作者必須承擔的一份責任。教師在化學實驗教學中,應從環(huán)境保護的高度來考慮實驗原理、設備、手段、方法,啟迪學生改進、重新設計傳統(tǒng)的化學實驗,使之符合綠色化學標準。讓學生領會到綠色化學科技不僅僅是化學領域的任務,而是每一個人必須理解的觀念和應該承擔的社會責任。2.站在時展的高度理解實施綠色化學教學現(xiàn)在的技工畢業(yè)生除了掌握一定的操作技術,還應具備保護環(huán)境的意識和可持續(xù)性發(fā)展的能力,應該能對工作生產(chǎn)中出現(xiàn)的化工廢料進行無害化處理。而要實現(xiàn)這一目標就必然涉及到環(huán)境教育,迫使人們對當前的環(huán)境教育重新定位,探討新的教育教學模式,以適應時展。3.構建綠色化學教學體系(1)教材綠色化。教材是教學內(nèi)容的主要載體,是學生獲得知識的來源。因此,教材應以綠色化學為主線,以基本化學知識、原理為支點,去構建新教材體系,充分體現(xiàn)時代性、創(chuàng)新性和綠色化。實驗內(nèi)容也要作合理的取舍和安排,既要體現(xiàn)知識性,又要強化學生綜合利用資源和環(huán)保的意識。(2)以計算機為平臺模擬化學實驗。電子、信息技術迅猛發(fā)展,使教學方法多樣化成為可能。如利用Flash、化學仿真實驗室等軟件對傳統(tǒng)的實驗裝置、過程、現(xiàn)象進行模擬,再輔助動畫等多媒體技術,讓學生身臨其境,全方位感受實驗的動態(tài)過程。(3)開發(fā)、利用微型化實驗,減少污染。微型化實驗是綠色化學教育改革的直接體現(xiàn)。它是對常規(guī)儀器進行微縮,用盡可能少的化學試劑獲得明顯的反應結果和準確的化學信息的一種嶄新的實驗技術。微型化實驗本質(zhì)上并非是與傳統(tǒng)化學實驗對立,更不是節(jié)約成本的權宜之計,而是在綠色化學理念的指導下,用預防化學污染的新思想、新技術、新方法對傳統(tǒng)的實驗進行改造,對化學實驗思維的創(chuàng)新性變革。
三、幾點建議除了上述的有效措施外,筆者結合當前高級技工建筑專業(yè)化學教學中滲透綠色化學理念的實際,提出如下建議,僅供同行參考。1.注重教學內(nèi)容的整合一是充分利用網(wǎng)絡資源,做好綠色化學理念的滲透。在化學教學中,因為教材內(nèi)容畢竟十分有效,如果僅僅局限于教材,是遠遠不夠的。因此,教師在深入挖掘化學教材內(nèi)容的基礎上,可以充分利用網(wǎng)絡,將網(wǎng)絡上豐富的綠色化學資源引入到課堂教學中來,這樣不僅能夠擴大課堂教學的信息量,而且能夠開拓學生研究,突破實踐和空間的局限性,從而極大激發(fā)學生的學習興趣。二是充分利用生活資源。生活中有許多綠色化學資源,因此,在進行綠色化學理念滲透的過程中,要將其與生活別是建筑工程中的綠色化學問題聯(lián)系起來。通過引入生活中的實際例子,能夠增強化學教學內(nèi)容的親近感,從而激發(fā)學生的學習興趣,在此基礎上,引導學生充分認識到綠色化學在現(xiàn)實中的實用價值。2.做好綠色化學實驗研究在實驗教學中,教師是學生學習的楷模。如果教師能夠在實驗中自覺規(guī)范實驗操作,做到言與行的統(tǒng)一,改革教科書中不良實驗,那么在學生的心目中就會自覺形成保護環(huán)境的自我規(guī)范,學生就會自覺關心、愛護和尊重環(huán)境,從我做起,而不是一味指責別人。例如,苯的溴代反應,一般在導管與硝酸銀溶液處看到的是紅煙狀的溴而不是白霧狀的溴化氫。反應速率控制不當,紅煙彌散于講臺上,伴隨著教師痛苦的表情(溴可催淚)和前排學生不絕于耳的咳嗽聲,以及打開門窗的尬尷態(tài),使得學生的探索興趣索然全無。如果從綠色化學的角度出發(fā),改進兩處:一是將鐵粉換為可抽拉的鐵絲,并將其端部磁化后再吸一些鐵粉。二是在反應容器和硝酸銀溶液之間加裝一盛四氯化碳的容器,將多余的揮發(fā)出的溴吸收之后,僅留下溴化氫,這時的白霧現(xiàn)象會更加明顯。用綠色化學的觀點來分析,上述改進僅從環(huán)境保護的角度人手,如果用微型化學實驗借助多媒體設備中的載物臺予以放大,將是更好的選擇。這樣反應之后帶給環(huán)境的毒害會降至最低程度。3.以綠色化學原則改革化學教材和試驗教學傳統(tǒng)的化學教材,較少體現(xiàn)綠色化學的原則,不利于學生樹立綠色化學的意識,我們應該把綠色化學的思想和內(nèi)容融合于深化教學內(nèi)容和教材改革之中,更新教學內(nèi)容和教學方法,在教學大綱中必須明確規(guī)定綠色化學的教學和基本要求,以綠色化學為主線,以學科交叉融合為前提構建新的教材體系,結合學科特點,結合具體的原料、反應和工藝,介紹綠色化學的基本思想和技術,在此基礎上,逐漸引導和培養(yǎng)學生的綠色意識。實驗教學是培養(yǎng)學生動手實踐能力的重要環(huán)節(jié),大多數(shù)化學實驗,都不可避免產(chǎn)生有害或有毒的氣體、液體或固體,直接影響實驗人員的身體健康和污染環(huán)境,因此,實驗教學中不僅要培養(yǎng)學生的各項實驗技能,還要實施綠色化學教育,使化學實驗“綠色化”。
四、結語綜上所述,綠色化學的滲透是提升學生化學素養(yǎng)的需要,是適應未來就業(yè)形勢的需要,更是促進學生長遠發(fā)展的需要。因此,加強綠色化學理念的滲透具有十分重要的現(xiàn)實意義。作為化學教師,要轉(zhuǎn)變教育觀念,不斷探索、創(chuàng)新教育教學方法,讓學生在綠色化學教育中樹立新理念,增強才干,從而提升學生市場競爭實力。
關鍵詞:綠色設計;綠色材料選擇;回收性設計;可拆卸性設計;生命周期評價
收稿日期:2009-03-03
作者簡介:景華榮(1969―),男,江蘇江都人,江都職業(yè)教育中心校教師,揚州大學2007級工程碩士研究生,主要研究方向為機械設計理論與教學。
中圖分類號:TU201 文獻標識碼:A 文章編號:1005-569X(2009)03-0048-03
1 綠色設計概念及特點
1.1 概 念
綠色設計(GD:Green Design),也稱為生態(tài)設計(ED:Ecological Design)、環(huán)境設計(DFE:Design for Environment)、生命周期設計(LCD:Life Cycle Design)。
綠色設計不同于傳統(tǒng)設計,綠色設計包含產(chǎn)品從概念形成到生產(chǎn)制造、使用乃至廢棄后的回收、重用及處理處置的各個階段,即涉及產(chǎn)品整個生命周期,是從搖籃到再現(xiàn)的過程。也就是說,要從根本上防止環(huán)境污染,節(jié)約資源和能源,首先決定于設計,要在設計過程中考慮到產(chǎn)品及工藝對環(huán)境產(chǎn)生的負作用,并將其控制在最小范圍之內(nèi)或最終消除,這就是綠色設計的基本思想。
圖1為一種基于層次的綠色產(chǎn)品設計體系。該體系包含目標層、設計內(nèi)容層、主要階段層、設計因素層4個層次[1]。
綠色設計與傳統(tǒng)設計的根本區(qū)別在于,綠色設計要求設計人員在設計構思階段,就要把降低能
耗、易于拆卸、再生利用和保護生態(tài)環(huán)境與保證產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、壽命、成本的要求列為同等的設計目標,并保證在生產(chǎn)過程中能夠順利實施。
綠色設計是生產(chǎn)綠色產(chǎn)品的保障,在實施綠色制造過程中,綠色設計是關鍵。研究表明:產(chǎn)品性能的70%~80%是由設計階段決定的,而設計本身的成本僅為產(chǎn)品總成本的10%[2]。因此,只有在設計階段按照綠色產(chǎn)品的特點進行規(guī)劃、設計,即進行綠色產(chǎn)品設計,才能保證產(chǎn)品最終的綠色特性。
1.2 特 點
由綠色設計的定義可以看出,綠色設計的主要特點包括以下幾個方面:
①擴大了產(chǎn)品的生命周期;②綠色設計從源頭上減少了廢棄物的產(chǎn)生,有利于保護環(huán)境,維護生態(tài)系統(tǒng)平衡;③綠色設計可以防止地球上礦物資源財富的枯竭;④綠色設計將減少廢棄物的數(shù)量及其處理的棘手問題,避免通常垃圾處理采用的填埋、焚燒法所造成的二次污染。
1.3 方法及工具開發(fā)
綠色設計是一種綜合了面向?qū)ο蠹夹g、并行工程、壽命周期設計的一種發(fā)展中的系統(tǒng)設計方法,是集產(chǎn)品的質(zhì)量、功能和環(huán)境為一體的設計系統(tǒng)。綠色設計的方法主要有:生命周期設計法、并行工程法、模塊化設計法。
綠色設計工具的開發(fā)研究是綠色設計的重要內(nèi)容,國內(nèi)外的研究部門和企業(yè)都進行了很多研究,主要側(cè)重于材料選擇、拆卸分析、環(huán)境影響評價等方面,目前已開發(fā)或正在開發(fā)的典型綠色設計工具有:Boustead數(shù)據(jù)庫、DFA/DFD(計算機輔助拆卸分析)、Ecomanager、LCAiT、Simapro5、Green Assessent、Cummpan、CALA等[3]。
2綠色設計的材料選擇
2.1 綠色材料的概念
綠色材料(Green Material:GM),又稱環(huán)境協(xié)調(diào)性材料 (Envionmental Conscious Materials:ECM)或生態(tài)材料(Ecomaterials),是指那些具有良好使用性能或功能,并對資源和能源消耗少,對生態(tài)與環(huán)境污染小,有利于人類健康,再生利用率高或可降解循環(huán)利用,在制備、使用、廢棄直至再生循環(huán)利用的整個過程中,與環(huán)境協(xié)調(diào)共存的一大類材料。
綠色材料是綠色設計的基礎,綠色材料對綠色產(chǎn)品的綠色程度有著重要作用。因此,綠色設計的材料選擇必須建立在綠色材料的基礎之上。綠色材料不僅包括直接具有凈化環(huán)境、修復等功能的高新技術材料的開發(fā),也包括對使用量大而面廣的傳統(tǒng)材料及其產(chǎn)品的改造。隨著產(chǎn)品對環(huán)境性能要求的不斷提高,傳統(tǒng)產(chǎn)品設計中材料選擇有明顯不足之處。主要表現(xiàn)在:
(1)所用材料種類繁多;
(2)選材很少考慮材料的加工過程及其環(huán)境的影響;
(3)所用材料很少考慮報廢后的回收處理問題;
(4)沒有考慮所用材料本身的生產(chǎn)過程。
由此可見,傳統(tǒng)的材料選擇方法已不能適應綠色產(chǎn)品及綠色設計的要求,必須從更廣泛的角度考慮材料的選擇,不僅應考慮基本性能要求,更應著重考慮材料的環(huán)境屬性。
2.2 綠色設計材料選擇的準則
綠色產(chǎn)品設計首先應要求構成產(chǎn)品的材料具有綠色特性,具體來說,在材料選擇時,應符合以下要求:
(1)具有良好的使用性能。
(2)所用材料應是低能耗、低成本、少污染的材料。
(3)盡量不用或少用短缺的或能耗大的原材料,多用廢料或再生循環(huán)材料作為原料。
(4)盡量不用或少用有毒有害的原材料。
(5)所用材料應是易回收、易處理、可降解材料,且具有最大的再生利用率。
(6)所用材料應是易加工且加工中無污染或污染最小。
(7)材料在整個生命周期的全過程對生態(tài)環(huán)境無副作用,而不僅是某一生產(chǎn)過程具有低的環(huán)境負荷值。
2.3 綠色材料的評價
產(chǎn)品設計中所選材料的綠色程度有多大,所選材料是否是綠色材料,這對材料比較和選擇具有重要作用。這種材料的選擇決策也就是綠色材料評價。開展對材料、產(chǎn)品及其生產(chǎn)、使用直至廢棄全生命周期或某個環(huán)節(jié)的環(huán)境協(xié)調(diào)性評價研究,是綠色設計評價的基礎性工作。
3 產(chǎn)品的可拆卸性設計
3.1 拆卸設計的概念
所謂拆卸就是從產(chǎn)品或部件上有規(guī)律地拆下可用零部件的過程,同時保證不因拆卸過程而造成該零部件的損傷。面向拆卸的設計(Design for Disassembly,DFD)是一種使產(chǎn)品最容易拆卸并能從材料回收和零件重新使用中獲得最高利潤的設計方法學,它研究如何設計產(chǎn)品才能高效率、低成本地進行組件、零件的拆卸以及材料的分類拆卸,以便重新使用及回收。產(chǎn)品的可拆卸性是產(chǎn)品回收再生的前提,直接影響產(chǎn)品的可回收再生性[3]。
3.2 拆卸設計準則
可拆卸性要求在產(chǎn)品設計的初期就將可拆卸性作為結構設計的一個評價準則,使所設計的結構易于拆卸,維護方便,并可在產(chǎn)品報廢后可重用部分能充分有效地回收和重用,以達到節(jié)約資源和能源、保護環(huán)境的目的。拆卸設計應遵循以下基本準則:①拆卸工作量最少準則;②易于拆卸準則;③易于分離準則;④產(chǎn)品結構的可預測性準則。
3.3 拆卸設計評價
拆卸評價是對設計方案進行評價―修改―再評價―再修改直至滿足設計要求的動態(tài)過程。評價的內(nèi)容、指標、標準是評價的關鍵。提出一套完整的拆卸性評價指標體系,建立嚴格的評價標準是評價系統(tǒng)的基礎。
4 產(chǎn)品的可回收性設計
4.1 回收設計的基本概念
回收設計(Design for Recycling,DFR)就是在進行產(chǎn)品設計初期,充分考慮產(chǎn)品零部件及材料的回收可能性、回收價值大小、回收處理方法、回收處理結構工藝性等與可回收有關的一系列問題,以達到零部件及材料資源和能源的充分有效利用,并在回收過程中對環(huán)境污染為最小的一種設計思想和方法。
產(chǎn)品可回收性設計的內(nèi)容包括產(chǎn)品零部件的回收性能分析、可回收材料及其標志、回收工藝與方法、回收性經(jīng)濟評價、可回收性產(chǎn)品結構工藝性等幾個方面。
4.2 回收設計的特點及經(jīng)濟性分析
從回收設計的定義可以看出,回收設計與傳統(tǒng)設計有很大的不同?;厥赵O計在產(chǎn)品的設計初期就考慮消除或減少廢棄物的產(chǎn)生,并在產(chǎn)品廢棄淘汰時,對其進行經(jīng)濟有效的回收或使廢舊產(chǎn)品的零部件得到重用、移用?;厥赵O計主要有以下特點:
(1)回收設計可使材料資源得到最大限度地利用;
(2)回收設計可減少環(huán)境污染,保護生態(tài)環(huán)境;
(3)回收設計有利于持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施;
(4)物流的閉合性。
對回收經(jīng)濟性進行分析應根據(jù)產(chǎn)品類型、生產(chǎn)方式、材料種類等,收集整理各有關數(shù)據(jù)資料并參考現(xiàn)行的成本預算方法,目前所采用的參數(shù)通常為回收的費用收益比和凈收益兩種,其表達式為:
費用收益比=總回收收益/總回收費用
凈收益=總回收收益-總回收費用
4.3 產(chǎn)品回收的基本原則
回收設計是產(chǎn)品在使用壽命終結時獲得重新利用的基礎,從廢舊產(chǎn)品中不斷的拆卸與回收零部件,其回收價值如圖2所示。圖中的極值點是經(jīng)濟回收的極限點,在高價值零部件優(yōu)先回收的前提下,該點表示拆卸的過程或步驟開始進入負價值拆卸。在這種情況下,就限制了產(chǎn)品的進一步拆卸與回收,因此,在廢舊產(chǎn)品的回收過程中,主要有以下基本原則可供遵循:
(1)若零件的回收價值加上不回收該零件所需的處理費用大于拆卸費用,則回收該零件;
(2)若零件的回收價值小于拆卸費用,而兩者之差又小于處理該零件的費用,則回收該零件;
(3)若零件的回收價值小于拆卸費用,而兩者之差又大于處理該零件的費用,則不回收該零件,除非為了獲得剩余部分中其他更有價值的零件材料而必須拆卸;
(4)對所有不予回收的零件都需進行處理。
回收的零件及材料的價值應從高到低,當回收效益為零或負值時,則停止拆卸。
4.4 回收設計準則
在回收設計中,應遵循以下設計準則:
①設計的結構易于拆卸,減少拆卸的工作量;②可重用零部件材料要易于識別分類;③結構設計應有利于維修調(diào)整;④限制材料種類,采用系列化、模塊化的產(chǎn)品結構;⑤盡可能利用回收零部件或材料;⑥應便于分離拆卸不同的材料組合;⑦采用相容性好的材料。
5 綠色設計評價
5.1 概 述
綠色產(chǎn)品設計的最重要的環(huán)節(jié)就是研究開發(fā)對產(chǎn)品整個生命周期進行評價的方法和工具。綠色設計評價可以利用各種工具,以支持生命周期各個階段設計過程的進行,其中最為有效的方法為生命周期評價。
5.2 生命周期評價的概念
生命周期評價(LCA:Life Cycle Assessment),或稱“環(huán)境協(xié)調(diào)性評價”。LCA是對產(chǎn)品系統(tǒng)在整個生命周期中的環(huán)境影響、物質(zhì)和能源的投入產(chǎn)出和潛在的環(huán)境影響進行定量分析和評價的一種方法,是對綠色產(chǎn)品進行認證的最有效方法。
5.3 LCA的技術框架
根據(jù)1997年的ISO14040標準的定義,LCA技術框架如圖3所示,它包含了目標和范圍定義、編目分析、環(huán)境影響評估、環(huán)境解釋4個組成部分。
參考文獻:
[1] 張崢嶸,袁清珂.21世紀制造業(yè)的特點及其關鍵技術[J].機械工程師,1999(1):1~3.
[2] 劉飛.21世紀制造的綠色變革與創(chuàng)新[J].機械工程學報,2000(1):7~13.