那么何為綠色制造呢？按照百度搜索到的定義，綠色制造又稱環(huán)境意識制造，是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效益的現(xiàn)代化制造模式，其目標是使產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響（負作用）最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調優(yōu)化。 

 

　　但長期以來，工業(yè)產(chǎn)品的源頭設計卻是基于已有工藝來定型的。由于工藝的限制，在加工和安裝方面有不可突破的障礙，更難以釋放工程師設計潛能，影響產(chǎn)品創(chuàng)新步伐。 

 

　　此外，當前的機械產(chǎn)品必須由大量的零部件裝配、焊接或鉚接而成。這種組合形態(tài)對產(chǎn)品的性能、可靠性、重量、體積、載重、材料、動力、成本、能耗、環(huán)保等方面都具有負面影響。如：鑄造工藝屬于“長流程”工藝，整個工藝過程中有近30個環(huán)節(jié)，而每個環(huán)節(jié)中還包含設計、裝備、工裝、材料、工藝等因素組合，累計下來的控制點可達到150個以上，過多的控制因素非常容易產(chǎn)生累計的質量誤差，因而易于產(chǎn)生缺陷、質量不穩(wěn)定、工序復雜等問題，傳統(tǒng)工藝難以在需要高度精密、高機械性能的產(chǎn)品制造過程中作為主要工藝流程進行采用。 

 

　　新系統(tǒng)方法論 

 

　　不可否認，企業(yè)的發(fā)展歷程中，逆向設計是必須經(jīng)歷的一個階段，即消化引進吸收，跟蹤仿制出相關產(chǎn)品，獲取市場空間。 

 

　　然而僅靠跟蹤仿制，注定陷入“引進—落后—再引進”的死循環(huán)。當外來的技術供給和市場格局發(fā)生變化時，企業(yè)將不堪一擊。只有尋求超越的企業(yè)才可以成為業(yè)內的常青樹，而依賴“系統(tǒng)思維”的“正向設計”將是解決之道。 

 

　　系統(tǒng)思維強調根據(jù)概念、性質、關系和結構，把對象有機組織起來，研究系統(tǒng)的功能和行為，著重從整體上去揭示系統(tǒng)內部各元素之間以及系統(tǒng)與環(huán)境的多種多樣的關系。圖1描述了產(chǎn)品的需求、功能、結構和行為之間的關系。結構是功能的載體，行為是結構的效應，功能是行為的抽象，這是功能—結構—行為之間的客觀關系。 

 

　　2015年，“工業(yè)再設計”一詞被人提及，其本質核心是工業(yè)仿真應用的升華、正向設計技術的工程化，是先進設計技術與精密制造工藝的結合。在提高工業(yè)品性能、升級產(chǎn)品的同時，使其走向集成化、輕量化、智能化。 

 

　　據(jù)“工業(yè)再設計”理論發(fā)起方———安世亞太科技股份有限公司負責人田鋒介紹，“工業(yè)再設計”是從產(chǎn)品需求源頭開始，涵蓋需求開發(fā)、功能分析、系統(tǒng)設計、物理設計、工藝試制、試驗驗證等產(chǎn)品設計完整過程，并進行突破性、架構性、超越性和顛覆式的創(chuàng)新產(chǎn)品設計，真正形成我國工業(yè)企業(yè)的自主研發(fā)能力，增強企業(yè)的競爭力和生存力，促進以創(chuàng)新驅動的企業(yè)成長模式。其“基于仿真和優(yōu)化設計的數(shù)字技術”的設計細節(jié)創(chuàng)新及“精密成型技術”制造過程的創(chuàng)新組成一個完整的創(chuàng)新驅動研制過程，能夠很好實現(xiàn)要素驅動向創(chuàng)新驅動的轉變。 

 

　　具體來說，整體流程共分為追根溯源、創(chuàng)新優(yōu)化和物理試驗三個重要環(huán)節(jié)。 

 

　　首先是追根溯源，獲取設計指標和邊界條件。再設計的初級階段是基于對結構的當前認知，通過試驗或仿真手段獲取邊界條件和指標數(shù)據(jù)，進行產(chǎn)品再設計。成熟以后，可以追溯產(chǎn)品原始需求，利用正向設計過程獲取邊界條件和指標數(shù)據(jù)，進行深層級再設計。 

 

　　其次四創(chuàng)新優(yōu)化。借助設計創(chuàng)新、參數(shù)優(yōu)化、拓撲優(yōu)化和虛擬試驗技術等手段開展創(chuàng)新設計和驗證。在設計的過程中，工程師完全可以打破工藝的束縛，依靠無論產(chǎn)品結構怎樣復雜皆可制造出來的理念，釋放出巨大的設計潛能，他們可以只專注于需求，可以設計任何結構的產(chǎn)品，而不需要考慮制造工藝的局限。工藝束縛的消失帶來產(chǎn)品設計與生產(chǎn)之間藩籬的傾覆，設計與制造一體化工業(yè)產(chǎn)品設計體系將建立，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計模式將被根本性地顛覆，產(chǎn)品設計將可以真正實現(xiàn)仿真驅動。 

 

　　最后是利用精密制造和物理試驗技術，對創(chuàng)新性設計方案進行確認和迭代。在精密制造技術的支撐下，可實現(xiàn)快速迭代，盡快實現(xiàn)再設計定型，以及推出最終的創(chuàng)新性產(chǎn)品。工業(yè)再設計的整體流程如圖2所示。 

 

　　影響幾何？ 

 

　　田鋒說，多年的研究表明，80%的資源消耗和環(huán)境影響取決于產(chǎn)品設計階段。因此，綠色設計是促進工業(yè)綠色轉型發(fā)展的最關鍵環(huán)節(jié)和最重要舉措。 

 

　　工業(yè)再設計將徹底摒棄“傻大黑粗”式依賴資源消耗、依賴低成本競爭、依賴高能耗高排放的制造方式。通過精益設計改良產(chǎn)品基因，通過精密制造改良產(chǎn)品可靠性，從而提高制造業(yè)的質量效益；精密制造通過節(jié)省原材料、基本零排放實現(xiàn)環(huán)境友好的綠色制造。實現(xiàn)由低成本競爭優(yōu)勢向質量效益競爭優(yōu)勢的轉變，實現(xiàn)由資源消耗大、污染排放物多的粗放制造向綠色制造的轉變。 

 

　　“工業(yè)再設計將解決工業(yè)產(chǎn)品在研發(fā)和制造過程中的核心問題。目前，國內已有相關企業(yè)開展實踐，并取得了極大成效。”田鋒介紹說，安世亞太主導的工業(yè)再設計合作伙伴體系可以成為各類工業(yè)產(chǎn)品研制企業(yè)在研發(fā)和零部件/整機生產(chǎn)方面的外包商，企業(yè)可以更加集中精力于產(chǎn)品前期的市場開拓與后期的客戶服務工作中，實現(xiàn)分散化研發(fā)資源、制造資源的整合和各自核心競爭力的高度協(xié)同，可以成功實現(xiàn)由生產(chǎn)型制造向服務型制造的轉變。 

 

　　在他看來，《中國制造2025》戰(zhàn)略的推進勢必將加快企業(yè)角色進程轉變，其為戰(zhàn)略中明確提出：提高國家制造創(chuàng)新能力、推進信息化與工業(yè)化深度融合、強化工業(yè)基礎能力，加強質量品牌建設、全面推行綠色制造、大力推動重點領域突破發(fā)展、深入推進制造業(yè)結構調整、積極發(fā)展服務型制造和生產(chǎn)性服務業(yè)、提高制造業(yè)國際化發(fā)展水平這九項戰(zhàn)略任務和重點。 

 

　　我們認為，工業(yè)再設計是對這些戰(zhàn)略任務將提供有力的支撐和保障。工業(yè)再設計體系當前至少可以在高檔數(shù)控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農(nóng)業(yè)機械裝備七個領域發(fā)揮重要作用。 

 

　　而在他看來，工業(yè)再設計的思維是對過去設計理念的一次升華。因為，設計確定了工業(yè)品的基因，工藝和制造塑造了工業(yè)品的體格。而過去一度基于“測繪仿制的逆向設計”和“引進消化”的照抄模式，造成了我國從學術界到工業(yè)界極少形成基于系統(tǒng)思維和功能觀點的產(chǎn)品正向設計和創(chuàng)新設計方法學的理論和實踐，從而造成設計與工藝、設計與制造之間的各自為政、脫節(jié)嚴重，互相對立關系。 

 

　　“現(xiàn)在我們都提倡綠色制造，但實質上，綠色設計是綠色制造的前提，它是基于產(chǎn)品自主設計能力的，而中國工業(yè)自主設計能力不足，特別是創(chuàng)新型正向設計能力不足，跟蹤研仿的模式很難建立綠色設計意識和能力，導致綠色設計能力基因性缺乏。” 

 

　　田鋒說，我國制造業(yè)過去的發(fā)展方式比較粗放，能源資源利用效率偏低、環(huán)境污染嚴重。從單位工業(yè)增加值能耗看，我國單位工業(yè)增加值能耗是美國的3.5倍、日本的5.3倍、英國的7.7倍、德國的8倍。而由于經(jīng)濟發(fā)展水平、對外開放水平不高等因素制約，一些地區(qū)對綠色設計的價值和重要性認識仍處于模糊狀態(tài)。 

 

　　“這其中大有作為！”田鋒強調，安世亞太科技股份有限公司和蘇氏精密制造技術（北京）股份有限公司正在利用自身的技術優(yōu)勢，并抓住這種優(yōu)勢所帶來的機遇和契機，合作打造“中國工業(yè)再設計”體系，并且已經(jīng)取得一定成果。如：某汽車生產(chǎn)企業(yè)，采用安世亞太精益研發(fā)體系技術對一款越野卡車的前橋進行了再設計，在原結構基礎上，將內部加筋處理，采用蘇氏精密鑄造技術整體成型，實現(xiàn)了將原來由78個鋼制零件焊接而成的前橋殼整體鑄造成一個鋁制零件，在不降低性能指標的前提下，減重達到63%，直接減少材料成本250元。“如果再設計技術普及開來，以中國每年生產(chǎn)2400萬輛汽車計，物耗成本減少可以達到每年60億元。由于材料要求降低、減少能耗、減少排放、節(jié)能環(huán)保等，該應用的綠色效益是節(jié)材效益的5倍之多。” 

 

　　“另外，再設計可以引發(fā)產(chǎn)品的突破性效能。航天某武器系統(tǒng)，通過再設計將殼體重量降低超過50%之后，在動力系統(tǒng)明顯落后的情況下，實現(xiàn)了該武器系統(tǒng)在航程、航速、精確性方面對仿制對象的全面超越?？梢?，工業(yè)再設計將在工業(yè)強基和綠色制造等‘中國2025’戰(zhàn)略任務中發(fā)揮巨大作用。” 

 

　　任重道遠 

 

　　但毫無疑問，“工業(yè)再設計”的推廣過程中可能面臨觀念、標準和人才等制約因素。 

 

　　在觀念方面，“工業(yè)再設計”的順利實現(xiàn)往往是由于突破性新技術和新工藝的出現(xiàn)，再設計其實就是把握這些已有的新技術和工藝，促使其快速向成果轉化。 

 

　　因此面對創(chuàng)新，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)可能因為觀念滯后不愿沖破原有的企業(yè)結構和思想觀念，接收顛覆性創(chuàng)新特別是在產(chǎn)品生命周期的成熟期，整個企業(yè)不愿意放棄業(yè)已形成的優(yōu)勢，將處于惰性狀態(tài)，缺少創(chuàng)新所需的內部條件。 

 

　　此次在標準方面，由于采用工業(yè)再設計可以實現(xiàn)將一個部件取代若干個零部件，原有零散部件的生產(chǎn)標準面臨失效，單個一體化部件的非標問題在設計環(huán)節(jié)中是不容易被接收的。在人才方面，從事工業(yè)產(chǎn)品設計的人員對正向設計、精益研發(fā)、綠色制造等理念的認知接收程度和實踐機會也大大影響工業(yè)再設計推廣應用的步伐。 

 

　　不過這些桎梏工業(yè)創(chuàng)新的理念因素隨著國家對工業(yè)結構調整升級進程深入，會逐步減弱從反方成為支持者，成為中國工業(yè)創(chuàng)新的新動力，在整個工業(yè)生態(tài)圈形成正反饋的良性循環(huán)，并最終產(chǎn)生快速優(yōu)化迭代達到最優(yōu)狀態(tài)。 

 

　　田鋒建議“中國工業(yè)再設計專家委員會”，構建面向“中國制造2025”重點戰(zhàn)略任務的工業(yè)再設計體系和公共服務平臺，圍繞各個產(chǎn)業(yè)和細分領域的需求，開展工業(yè)再設計的標準建設、人才培訓和行業(yè)交流等工作和服務。 

 

　　并從市場上不斷獲取改進意見和新的需求，開始新的正向設計研發(fā)、工業(yè)仿真、物理驗證、工藝定型、批量專業(yè)生產(chǎn)和整機總成等循環(huán)，從研究用戶需求出發(fā)，到滿足用戶需求結束，打造工業(yè)再設計生態(tài)圈。