1、淺析綠色制造技術(shù)摘要：綠色制造技術(shù)是研究產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務(wù)乃至回收再生的整個過程的工程學(xué)科,是以提高質(zhì)量、效益、競爭力為目標(biāo),包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。隨著社會的發(fā)展,人們對產(chǎn)品的節(jié)能環(huán)保的要求也發(fā)生了很大變化,要滿足人們的要求,就必須采用先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)，推行綠色制造技術(shù)給先進(jìn)制造工業(yè)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。本文從分析綠色制造技術(shù)的特點入手，闡述了企業(yè)在實施綠色制造技術(shù)時應(yīng)遵循的原則，并指出企業(yè)推廣實施綠色制造技術(shù)的主要途徑。關(guān)鍵詞：綠色制造 先進(jìn)制造 可持續(xù)發(fā)展 發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢1 引言什么是綠色制造技術(shù)？綠色制造技術(shù)是指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、

2、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式。它使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、使用到報廢整個產(chǎn)品生命周期中不產(chǎn)生環(huán)境污染或環(huán)境污染最小化，符合環(huán)境保護(hù)要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，節(jié)約資源和能源，使資源利用率最高，能源消耗最低。目前綠色制造的研究思路主要集中在：a、從產(chǎn)品壽命周期的角度出發(fā)考慮制造全過程的技術(shù)和管理；b、從制造模式的角度來看待綠色制造；c、從環(huán)境和資源的角度來看待制造。（1）成形制造向凈成形制造發(fā)展成形制造技術(shù)包括鑄造、焊接、塑性加工等,目前它正從接近零件形狀向凈成形方向發(fā)展。即工件可以直接或稍加處理,便組成產(chǎn)品。用凈成形制造代替切削加工,有些成形件不需要機(jī)械加工,就可直接使

3、用,這樣不僅可以節(jié)約傳統(tǒng)毛坯制造時的能耗、物耗,同時也大大減少了產(chǎn)品的制造周期和生產(chǎn)費用。（2）干式加工的應(yīng)用干式加工，指在加工過程中不采用任何冷卻液的加工方式。水在機(jī)械制造中起著重要作用，是寶貴的自然資源。從綠色可持續(xù)發(fā)展的角度看，推廣節(jié)水制造的干式切削加工工藝不僅簡化了工藝、減少成本，還消除了冷卻液帶來的如廢液排放和回收等一系列問題。目前主要應(yīng)用在機(jī)械加工行業(yè)，如干切削加工、干磨削加工等。（3）工藝模擬技術(shù)該技術(shù)主要應(yīng)用于熱加工過程，過去通常要做大量的實驗才能初步控制和保證加工工件的質(zhì)量。而工藝模擬技術(shù)，則是將數(shù)值模擬、物理模擬和專家系統(tǒng)相結(jié)合，確定最佳工藝參數(shù)、優(yōu)化工藝方案，預(yù)測加工過程

4、中可能產(chǎn)生的缺陷和防止措施，有效控制和保證加工工件的質(zhì)量。（4）新型刀具材料采用新型刀具材料，如使用和發(fā)展涂層刀具。減少刀具磨損，尤其是復(fù)雜、貴重材料的刀具磨耗是降低材料消耗的另一重要途徑。（5）虛擬制造技術(shù)就是在真正產(chǎn)品生產(chǎn)前，在虛擬制造環(huán)境下生成軟產(chǎn)品模型(SoftPrototype)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品(HardPrototype)進(jìn)行實驗，對其性能和可制造性進(jìn)行預(yù)測和評估。從而減少損耗，降低成本。（6）廢棄物回收利用技術(shù)將廢棄物(切屑、廢品等)進(jìn)行循環(huán)再利用，也可將產(chǎn)生的廢棄物作為另一生產(chǎn)線的原料再利用。綠色制造非?？粗貦C(jī)械產(chǎn)品廢棄后的回收利用，它使傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式從開式循環(huán)模式變?yōu)殚]式循

5、環(huán)模式。以上這些技術(shù)都相應(yīng)減少了原材料、能源的耗用量或縮短了開發(fā)周期，對環(huán)境起到一定的保護(hù)作用。雖然現(xiàn)階段還不能全面施行和應(yīng)用這些技術(shù)，而且這些技術(shù)本身也還存在一些需要完善的地方，但綠色制造理念在機(jī)械工業(yè)中的運用必將越來越深遠(yuǎn)。2綠色制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀近年來,我國的制造業(yè)不斷采用綠色制造技術(shù),但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比,仍然存在一個階段性的整體上的差距。2.1 管理方面。工業(yè)發(fā)達(dá)國家廣泛采用計算機(jī)管理,重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展,推出了準(zhǔn)時生產(chǎn)(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(chǎn)(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術(shù)。我國只有少數(shù)大型企業(yè)局部采用了計算機(jī)輔助管理,多數(shù)小型企業(yè)仍

6、處于經(jīng)驗管理階段。 2.2 設(shè)計方面。工業(yè)發(fā)達(dá)國家不斷更新設(shè)計數(shù)據(jù)和準(zhǔn)則,采用新的設(shè)計方法,廣泛采用計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)(CAD/CAM),大型企業(yè)開始無圖紙的設(shè)計和生產(chǎn)。我國采用CAD/CAM技術(shù)的比例較低。2.3 制造工藝方面。工業(yè)發(fā)達(dá)國家較廣泛的采用高精密加工、精細(xì)加工、微細(xì)加工、微型機(jī)械和微米/納米技術(shù)、激光加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)、超塑加工技術(shù)以及復(fù)合加工技術(shù)等新型加工方法。我國普及率不高,尚在開發(fā)、掌握之中。 2.4 自動化技術(shù)方面。工業(yè)發(fā)達(dá)國家普遍采用數(shù)控機(jī)床、加工中心及柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS),實現(xiàn)了柔性自動化、知識智能化、集成

7、化。我國尚處在單機(jī)自動化、剛性自動化階段,柔性制造單元和系統(tǒng)僅在少數(shù)企業(yè)使用。3我國綠色機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢近年來，我國的綠色制造技術(shù)的發(fā)展趨于全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、自動化和綠色化等五個主要趨勢.3.1 全球化。一方面由于國際和國內(nèi)市場上的競爭越來越激烈;另一方面,網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展推動了企業(yè)向著既競爭又合作的方向發(fā)展,這種發(fā)展進(jìn)一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用,已成為全球化制造業(yè)發(fā)展的動力,全球化制造的第一個技術(shù)基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)化,網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)使制造的全球化得以實現(xiàn)。3.2 網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及,給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營活動帶來了革命性的變革。產(chǎn)品設(shè)計、物料選擇、

8、零件制造市場開拓與產(chǎn)品銷售都可以異地或跨越國界進(jìn)行。此外,網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展,加速技術(shù)信息的交流、加強(qiáng)產(chǎn)品開發(fā)的合作和經(jīng)營管理的學(xué)習(xí),推動了企業(yè)向著既競爭又合作的方向發(fā)展。 3.3 虛擬化。制造過程中的虛擬技術(shù)是指面向產(chǎn)品生產(chǎn)過程的模擬和檢驗。檢驗產(chǎn)品的可加工性、加工方法和工藝的合理性,以優(yōu)化產(chǎn)品的制造工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和最低成本為目標(biāo),進(jìn)行生產(chǎn)過程計劃、組織管理、車間調(diào)度、供應(yīng)鏈及物流設(shè)計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機(jī)仿真,通過仿真軟件來模擬真實系統(tǒng),以保證產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品工藝的合理性,保證產(chǎn)品制造的成功和生產(chǎn)周期,發(fā)現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)中不可避免的缺陷和錯誤。3.4 自動化。自動化

9、是一個動態(tài)概念,目前它的研究主要表現(xiàn)在制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)、人機(jī)一體化制造系統(tǒng)、制造單元技術(shù)、制造過程的計劃和調(diào)度、柔性制造技術(shù)和適應(yīng)現(xiàn)化生產(chǎn)模式的制造環(huán)境等方面。制造自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網(wǎng)絡(luò)化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。3.5 綠色化。綠色制造則通過綠色生產(chǎn)過程、綠色設(shè)計、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品,產(chǎn)品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環(huán)境的負(fù)面影響,同時使原材料和能源的利用效率達(dá)到最高。4綠色制造技術(shù)的特點 綠色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

10、式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)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)境的影響最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。其主要特點有以下幾點： 4.1綠色設(shè)計。綠色設(shè)計是融產(chǎn)品的質(zhì)量、功能、壽命和環(huán)境于一體的系統(tǒng)設(shè)計方法。在設(shè)計之初就應(yīng)在產(chǎn)品生命周期的各個環(huán)節(jié)都考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性，并將其作為一個重要的指導(dǎo)原則。4.2綠色材料。綠色材料是指在選材時盡量選擇無污染或少污染，易回收的材料。為此，一是要多開發(fā)綠色材料，并建立綠色材料庫;二是設(shè)計選材時要注意經(jīng)濟(jì)效益與社會效益相協(xié)調(diào)。 4.3綠色工藝。綠色工藝是指在產(chǎn)品加工過程中盡量節(jié)約能源、減少污染。綠色工藝與潔清生產(chǎn)密不

11、可分。4.4 綠色處理。綠色處理是指上一個生命周期報廢的產(chǎn)品通過有效的回收又進(jìn)入下一個生命周期的循環(huán)中。為了便于產(chǎn)品的綠色處理，一是設(shè)計之初就要考慮產(chǎn)品的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計；二是發(fā)展綠色再制造技術(shù)等。 5我國先進(jìn)制造工業(yè)實施綠色制造技術(shù)的主要途徑 5.1建立并遵守環(huán)境保護(hù)體系，重視綠色意識教育。我國先進(jìn)制造工業(yè)應(yīng)加快建立ISO14001環(huán)保體系，并且致力于同ISO9001質(zhì)量體系一體化，便于在開展各項活動中兼顧評價環(huán)境影響。5.2建立環(huán)保體系。通過建立環(huán)保體系，使企業(yè)員工能夠針對產(chǎn)品生命周期全過程中伴隨的環(huán)境問題進(jìn)行正確識別，并積極采取措施加以預(yù)防和有效處理，使環(huán)境控制的思維方式和行為模式制度化、

12、慣性化。5.3建立“善待環(huán)境”的工廠。通過建立“善待環(huán)境”的工廠，謀求與地球環(huán)境、需求者、地域社會的共生，從而實現(xiàn)工廠與社會的可持續(xù)發(fā)展。重視對員工進(jìn)行安全意識、質(zhì)量意識、節(jié)約意識、效率意識、環(huán)保意識等的教育和培訓(xùn)，以提高全體員工對經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益的正確理解，充分認(rèn)識到綠色生產(chǎn)的社會責(zé)任。 5.4注重綠色設(shè)計，實施綠色制造工藝技術(shù)。綠色設(shè)計是綠色制造技術(shù)的核心，設(shè)計階段是產(chǎn)品生命周期的源頭，從源頭控制環(huán)境要素?zé)o疑是最有效的方法。 6目前先進(jìn)制造工業(yè)在綠色設(shè)計方面的主要內(nèi)容6.1綠色制造技術(shù)在汽車行業(yè)上的應(yīng)用(1)節(jié)約資源方面：將“綠色燃料”天然氣作為汽車的能源，它的燃料同汽油相比，

13、CO降低70，非甲烷類降低80等。同時也消除了鉛苯等有害物質(zhì)的產(chǎn)生。(2)采用新設(shè)計的加工工藝方面：2000年3月，博世、康明斯、卡特彼勒等國外著名的汽車發(fā)動機(jī)公司，發(fā)動了“綠色柴油機(jī)行動”,在技術(shù)上作了較大的改進(jìn)，大大降低了汽車尾氣的排放。(3)適用于環(huán)境友好的材料方面：世界上著名的汽車生產(chǎn)企業(yè),使用新材料來替代以前使用的石棉、汞、鉛等有害物質(zhì)。采用輕型材料鋁材制造車身,使汽車重量減少40,能耗也降低了。(4)部件回收再制造方面：從1990年中期,美國僅汽車零件回收、拆卸、翻新、出售一項,每年就可獲利數(shù)十億美元。 6.2綠色制造技術(shù)在武器裝備上的應(yīng)用:綠色制造技術(shù)在軍備上應(yīng)用的典型代表是回收

14、再制造工程的應(yīng)用。美軍是再制造的最大受益者,美軍的車輛和武器通常使用再制造部件。不但節(jié)約了軍用裝備的制造費用,而且延長了裝備的壽命并提高了裝備的維修能力。美軍F-16戰(zhàn)斗機(jī)從研制到生產(chǎn)只用了3年時間,奧秘之一是充分利用再制造技術(shù),對廢舊件的再制造和再利用。美軍B-52轟炸機(jī)于1961年-1962年生產(chǎn) ,1980年-1996年兩次進(jìn)行再制造工程技術(shù)改造,改造后的性能又得到大幅度提高,預(yù)計服役年限可到2030年6.3產(chǎn)品綠色排序。產(chǎn)品綠色排序是一種表示產(chǎn)品綠色程度的方式，主要是通過第三方采用隨機(jī)抽樣方法，由顧客對同行業(yè)同類產(chǎn)品的能耗、美感、安全、健康、警示、適用的性能、可接受的性價比、企業(yè)再商品

15、化率、自我申明等內(nèi)容進(jìn)行定量評分。第三方將抽查結(jié)果結(jié)合公共環(huán)境報告進(jìn)行綜合分析，將排序結(jié)論向社會公告。其權(quán)威性雖往往受到質(zhì)疑，但可作為顧客選購產(chǎn)品時的參考，因此也是顧客對企業(yè)產(chǎn)品滿意度的一種體現(xiàn)，成為企業(yè)進(jìn)行綠色改進(jìn)的信息來源。6.4創(chuàng)新技術(shù)工藝，發(fā)揮環(huán)保效益。綠色制造技術(shù)應(yīng)從理念落實到具體生產(chǎn)技術(shù)工藝中，才能最大限度地發(fā)揮其環(huán)保效益。比如在磨削加工時，采用油基磨削液會產(chǎn)生油氣、煙霧，使生產(chǎn)環(huán)境惡劣，而且磨削液的后期處理成本太高，要改善這種情況，可以采用干磨削或準(zhǔn)干式切削方式來加工。這樣不僅有效地減少了資源消耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且還有利于降低對環(huán)境污染，有利于操作人員的勞動保護(hù)。 6.5綠色

16、制造將推動新興產(chǎn)業(yè)的形成。企業(yè)實施綠色制造，需要大量實施工具和軟件產(chǎn)品，市場的需求將會推動新興產(chǎn)業(yè)的形成。因為綠色制造技術(shù)是一種先進(jìn)現(xiàn)代制造模式，綜合考慮了環(huán)境屬性、資源屬性、能源屬性和經(jīng)濟(jì)屬性。綠色制造技術(shù)是一種可以使企業(yè)持續(xù)發(fā)展的組織、管理和運行的新模式。這個模式可以解決環(huán)境問題、實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和實現(xiàn)新騰飛，在應(yīng)用綠色制造技術(shù)時，一定要正確對環(huán)境要素進(jìn)行評價，并收集大量的綠色技術(shù)信息，針對產(chǎn)品的綠色設(shè)計、綠色包裝、綠色材料、綠色供應(yīng)鏈、綠色工藝、回收再利用等技術(shù)，建立各種綠色產(chǎn)品的信息庫和綠色設(shè)計工藝數(shù)據(jù)庫，建立符合我國國情的標(biāo)準(zhǔn)化，通過綠色設(shè)計、資源分系統(tǒng)設(shè)計、綠色制造、回收再生產(chǎn)等

17、綠色技術(shù)應(yīng)用，都能促進(jìn)我國制造業(yè)的發(fā)展，增強(qiáng)企業(yè)產(chǎn)品的核心競爭力。6.6綠色產(chǎn)品的可拆卻性設(shè)計不可拆卸不僅會造成大量可重復(fù)利用零部件材料的浪費，而且因廢棄物不好處置，還會嚴(yán)重污染環(huán)境。拆卸已成為機(jī)械設(shè)計的重要內(nèi)容。可拆卸性是綠色產(chǎn)品設(shè)計的主要內(nèi)容之一，它要求在產(chǎn)品設(shè)計的初級階段就將可拆卸性作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個評價準(zhǔn)則?？刹鹦缎砸笤诋a(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時改變傳統(tǒng)的聯(lián)接方式，代之以易于拆卸的聯(lián)接方式。可拆卸結(jié)構(gòu)設(shè)計有兩種類型：一種是基于成熟結(jié)構(gòu)的聯(lián)接方法，如螺栓聯(lián)接、鍵聯(lián)接及過盈配合等；另一種則是基于計算機(jī)的目的設(shè)計方法，現(xiàn)已開發(fā)系統(tǒng)的可拆卸性評價指標(biāo)體系、評價方法、拆甸結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則，并開發(fā)了相應(yīng)的評價軟件。6.7綠色設(shè)計的材料選擇與管理綠色設(shè)計要求選材時應(yīng)考慮既要有良好的適用性能，又要與環(huán)境有較好的協(xié)調(diào)性。綠色設(shè)計對材料的要求也為材料科學(xué)的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)， 即能提供或生產(chǎn)出適合綠色產(chǎn)品設(shè)計的綠色材料，選用易加工的材料，低耗能、少污染的材料，可回收和利用的材料。如鋁材料，若汽車車身改用輕型鋁材制造，重量可減少4O %，且節(jié)約燃油消耗。采用天然可再生材料， 如豐富的柳條、竹類、麻類、木材等用于產(chǎn)品的外包裝。除合理選材外，還應(yīng)加強(qiáng)材料管理。綠色產(chǎn)品設(shè)計的材料管理內(nèi)容：一方面不能把含有有害成分與無害成分的材料混放在一起；另一方面，達(dá)到壽命周期的產(chǎn)品，有用部分要充分回收利用，不可用部分要進(jìn)行處