【2021“科創中國”企業創新大家談第一期】山東大學機械工程學院院長李劍峰：綠色設計現狀及發展趨勢
10月15日，由中國科學技術協會主辦，中國科協企業創新服務中心、泰安市科學技術協會等單位承辦的2021“企業創新大家談”第一期活動，在山東泰安舉辦。活動圍繞“綠色發展與企業創新”主題，展開了深入探討，助力企業綠色轉型發展。
在主旨報告環節，山東大學機械工程學院院長李劍峰就“綠色設計現狀及發展趨勢研究與思考”發表演講。
綠色設計研究現狀及熱點分析：
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，這幾年出現的種種問題讓人們的感受越來越深刻。特別是最近這一個月，國內外，英國、美國、中國的一些省份因為能源緊缺，啟動了限電的舉措。雖然不一刀切，但是從一個側面也反映出來，能源確實越來越緊俏，傳統的能源被限制。國家發改委對電價進行了新的規范，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。
基于全球的現狀，我國提出要推進綠色發展、循環發展、低碳發展，建設美麗中國。要求把綠色發展轉化成為新的綜合國力和國際競爭的新優勢。要加快工業綠色發展，要全面推動綠色制造。
當下，為什么要提出綠色設計呢？因為企業界無論是機械行業或是其他行業，要想制造，它的前端是要先構思、先謀劃、先設計，所以設計是產品制造生產的前端。我國的制造業之所以目前還是跟在世界先進國家后面跑，因為很多的設計都是跟蹤、仿造、仿制，我們自己自主知識產權的東西仍然偏少。綠色設計就要從兩個大的方面進行考慮，一個是時間領域，另一個是空間領域。時間領域是說一個產品，要從設計、制造、運營、維護，最后到生命終了，服役期過了以后，怎么報廢處理，都要進行考慮。所以綠色設計是面向產品全生命周期設計的系統。
工業方面的主管單位，近幾年也開展了綠色制造系統集成工作，比如建造綠色設計和綠色制造的集成平臺，突破綠色關鍵工藝，構建綠色供應鏈系統等。
綠色設計若干關鍵問題：
目前國家很重視綠色設計，但還是存在一些問題。缺少綠色設計有機系統和指導方法。比如十年前歐洲采取了一些措施，你賣了這個家電以后，必須負責回收，負責拆解，負責做無害化處理，中國的綠色設計還要進行深入。另外，企業過去沒有建設綠色設計的數據庫的意識，運行狀態、能耗，包括綠色特征，數據提取和應用就比較困難。還有綠色設計軟件接口也不統一，隨著發展，人們逐漸的把這個接口打通。
綠色設計的系統集成有綠色方法的集成，還有流程集成，再就是軟件集成，主要從這幾個方面入口，綠色集成里，比較好理解的就是輕量化設計。有好多單位提出來了，汽車行業搞輕量化設計，裝載機工程機械也提出輕量化設計，在零部件的剛度、強度、壽命不降低的情況下，盡可能讓產品重量降低。輕量設計有兩個途徑，一個是材料，原來是鋼、鋁。現在可用鈦合金，鈦合金強度很高，重量大概是鋼的1/3。另一方面就是結構的優化，通過力學計算再優化，使結構上進行改進，這也是輕量化設計的趨勢。
最近幾年，我所在的研究中心參與了一些國家標準制定，還參加國家973、863以及863重點項目，去年承擔了國家重點研發制造項目，就是機電產品全生命周期綠色設計使能技術、工具機集成服務平臺。除了這個項目以外，取得的成就，建立了基于多環境空間的LCIA評價體系，還有提出基于綠色特征的產品綠色設計方案和表達方法。推出數據庫，在全國特別是家電行業已經應用了。對加工制造行業，對工藝參數，對切削加工使的能耗，并且建立了車間層面的綠色生產調度的ETC模型，面向節能的工藝參數多目標優化，病人提出基于機床加工能力匹配度的改進方法，這是前期研究。國家重點研發計劃項目是從2020年到2023年底，有十家單位，牽頭的課題單位是五家，由企業牽頭邀請我當首席，一年多的時間取得了一些進展，目前也遇到一些困難，項目的框架也比較大，瞄準能源行業、機床行業、工程機械、機器人、自動化裝備，以現有的企業的系統為基礎，開發一些使能工具，通過中間的中臺服務，把綠色設計、集成服務的這些包括清單數據、設計知識、方案決策、跨組織協同，和企業現有的產品融合，搞一個集成發展服務平臺，這是科技部下達的這個項目的目標，目前有階段性的進展。