论机械制造业中绿色制造技术应用模式

    制造业的迅猛发展，推动了世界经济的飞速增长，但同时也导致了影响资源、能源、环境生态以及可持续发展等方面的许多问题，如：地球环境在加速恶化，资源日趋枯竭，生态环境受到严重破坏，这些将危及到人类的生存和发展。制造业是全社会消耗资源、污染环境的一个重要方商，据统计，制造业每年约产生55亿吨无害废物和7亿吨有害废物，其污染物排放量占总量的70％以上。

    中国是—个发展中国家，许多企业工艺技术、设备比较落后陈旧，一般都以能源和原材料高投入、低产出、高污染的形式实现经济高速增长。这种传统生产模式，已带来了一系列弊端，环境污染和资源浪费日益加剧。为了解决这些实际问题，按照科学发展观的要求来实现可持续发展，应大力发展和应用绿色制造技术，这是制造业实施可持续发展战略的重要途径和实现方式。绿色制造技术的推广，应从防止生态环境污染、节约资源两方面出发，充分考虑产品的生命周期从零件材料选取直到设计、制造、管理使用和回收等各个方面，提高产品零部件及其材料的可更新率、可回收率和可重用率。

1 绿色制造的内涵

    绿色制造(Green Manufacturing)是指在保证产品的功能、质量、成本的同时，综合考虑环境影响和资源利用效率的现代制造模式，义称为环境意识制造、无浪费制造。其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生产周期中，废弃资源和有害排放物最小，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。绿色制造是可持续发展战略在制造业中的体现，也就是说，绿色制造是现代制造业的可持续发展模式。绿色制造的提出，是人们日益重视环境保护的必然选择，任何发展都不能以环境污染为代价。国际制造业的实践表明，通过改进整个制造工艺来减少废弃物，要比处理工厂已经排放的废弃物更为节省开支。因此，绿色制造具有节能、降耗、少环境污染或无环境污染的特征，是在传统制造的基础上发展而来的。

2 绿色制造的几个主要阶段模式

    2.1 绿色材料选择模式。长期以来，由于人们在产品设计中的材料选择上，过多地考虑了材料的性能和作用，而忽视了其对环境的影响，因而在产品的制造和使用中对环境产生了极大的危害，并且也由于较少考虑到材料的回收及循环利用等问题，致使产品成为废品后的回收利用率很低，造成了资源的严重浪费以及对环境的污染。为此，怎样选择材料、选择何种材料，是实现绿色产品设计和制造的一个关键。

    解决传统加工中的材料选择问题，就是使用绿色材料(Green Material)，即选材时在满足设计要求的基本性能外，尽量选择加工中无污染或少污染且易回收的材料，以减轻对环境的压力。随着环境的恶化和人们环保意识的增强，这方面的要求将越来越突出。

    2.2 绿色设计模式。传统设计方式的出发点是“为制造而设计”、“为产品的功能而设计”，很少考虑产品的消耗、资源的再生与利用，以及对环境的影响。绿色设计的着眼点是将“为生产而设计”和“为环境而设计”两者紧密相连，综合地考虑了产品的可行性及回收性。绿色设计是绿色生产中至关重要的一环，在这个阶段就应考虑产品生命周期全过程的无污染资源低耗和回收性好以及对环境的适应性等问题。在绿色设计中，至少应考虑到如下几个问题：

    2.2.1 产品的简化。复杂的产品结构将导致生产工艺、产品运输及管理上的复杂化，还将造成生产、时间和材料上更多的浪费。因此在设计时，应尽量简化那些仅仅起装饰作用的部件，尽量使用多功能部件来简化产品结构，做到既节省原材料，又减少浪费和环境污染。

    2.2.2 工艺艺方法。工艺设计应尽量避免一些会产生危害作用和危害物质的方法，尽量避免采用那些零件再生使用时材料难以处理的工艺方法。例如，镀层或涂覆层的金属难于处理，高分子材料在燃烧时会产生有毒气体，电镀时产生含铬(或其他金属)的电镀液也会严重污染环境等。所以在绿色设计中，考虑的工艺方法就要注意到产品零件在废弃后带来难以处理的工艺问题，从而减少对环境的影响及材料的浪费。

    2.2.3 产品的可拆卸性。产品设计时，不仅要考虑零件易于装配，在结构设计中还要考虑零部件设计的可拆卸性，应选用易于连接与分离的方式来代替传统的连接方式(如改焊接结构为嵌接结构等)，以保证拆卸过程中所要求重复使用或回收的零件能安全分离。

    若拆卸性不好，将造成产品中能回收重复利用的零部件减少，或可能造成零部件的拆卸费用大于零部件的回收价值，使回收变得得不偿失。因此，综合各种因素，无需增加任何成本，在设计阶段时考虑到产品的可拆卸性是完全必要的。

    2.2.4 回收再利用。回收再利用设计，就是在产品设计时就充分考虑产品报废后能回收再利用。实现回收再利用工程，其核心内容要做到原材料的循环使用和零部件的再利用。设计人员在产品开发和设计阶段，就综合考虑零部件及材料回收再利用的可能性和可行性回收价值分析、回收处理方法、回收结构工艺性和回收再制造系统模式等问题，以达到材料资源充分有效利用、环境负面影响最小的绿色设计目的。

    一般废弃产品的回收处理可以分为几个层次：即整台产品整修翻新后重复使用；零部件整修翻新后的重用；材料回炉重新熔炼后再用。显然回收利用的经济效益大小如同上述层次的叙述顺序。无法利用的、被掩埋的材料纯属资源浪费，至于被焚烧掉的，还可以作为能源被再次开发使用。

    一般来说，经过产品零部件的回收再利用可使产品成本下降10％～30％左右。

    总之，设计阶段考虑环境问题，提高资源利用率，控制与减少废物排放的总量，设计绿色产品，不但可以解决环境问题，还可以提高产品的市场竞争力，提高经济效益。

     2.3 绿色制造工艺模式。在现阶段，许多产品的生产，基本上仍沿用以消耗资源为特征的生产方式。机械制造过程中，自动化和先进制造技术采用的程度不高，不但浪费了大量的原材料，产品质量难以保证，使废品率提高，而且还会带来环境的污染。

    净化环境和减少污染的要求日益严格，使绿色制造过程日趋重要，它将成为本世纪制造业的一个特征标志。目前，我国的资源尚不丰富，并且环境污染问题又非常突出，我国制造业不仅要解决生产过程中的污染和资源浪费问题，更重要的是为社会提供在全生命周期内没有污染的、节约资源的各类产品。绿色制造中涉及的各项先进制造和工艺技术，目前已得到应用，有必要引起关注和重视。

    2.4 绿色管理模式。为开创经济与环境协凋发展的途径，绿色管理模式也是不容忽视的。在管理方面，政府已颁布和推行必要的质量标准和法规条文，迫使一些企业采取必要的措施，来减少废物的产生，并对环保业提出了以预防为主、防治并重的新要求。现有的ISO 14000系列的环境管理体系标准，也是着眼于提高绿色管理水平，来达到提高经济效益和减少环境污染的目的。各企业应根据自己的实际情况，推出一系列环境保护措施，建立一种贯彻绿色理念的有效管理模式，并根据企业中环保措施的实施结果，不断改进，予以完善。

3 结论

    面向环境和生态的绿色制造是现代制造业的一种发展趋势。我国的资源并不丰富，环境污染问题已非常突出，推行绿色制造技术是一个非常迫切的课题，而绿色制造是一个比较新的理念，目前还没有形成一个系统的、完整的设计制造规范和理论体系。这就需要先从产品材料的选择、产品的设计、制造、管理等各个方面综合来考虑，促进绿色制造技术的发展。

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