浅析绿色制造技术.docx

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浅析绿色制造技术

浅析绿色制造技术

摘要：

绿色制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。

随着社会的发展,人们对产品的节能环保的要求也发生了很大变化,要满足人们的要求,就必须采用先进的机械制造技术，推行绿色制造技术给先进制造工业带来了新的发展机遇。

本文从分析绿色制造技术的特点入手，阐述了企业在实施绿色制造技术时应遵循的原则，并指出企业推广实施绿色制造技术的主要途径。

关键词：

绿色制造先进制造可持续发展发展现状发展趋势

1引言

什么是绿色制造技术

绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。

它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，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。

目前绿色制造的研究思路主要集中在：

a、从产品寿命周期的角度出发考虑制造全过程的技术和管理；b、从制造模式的角度来看待绿色制造；c、从环境和资源的角度来看待制造。

（1）成形制造向净成形制造发展

成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等,目前它正从接近零件形状向净成形方向发展。

即工件可以直接或稍加处理,便组成产品。

用净成形制造代替切削加工,有些成形件不需要机械加工,就可直接使用,这样不仅可以节约传统毛坯制造时的能耗、物耗,同时也大大减少了产品的制造周期和生产费用。

（2）干式加工的应用

干式加工，指在加工过程中不采用任何冷却液的加工方式。

水在机械制造中起着重要作用，是宝贵的自然资源。

从绿色可持续发展的角度看，推广节水制造的干式切削加工工艺不仅简化了工艺、减少成本，还消除了冷却液带来的如废液排放和回收等一系列问题。

目前主要应用在机械加工行业，如干切削加工、干磨削加工等。

（3）工艺模拟技术

该技术主要应用于热加工过程，过去通常要做大量的实验才能初步控制和保证加工工件的质量。

而工艺模拟技术，则是将数值模拟、物理模拟和专家系统相结合，确定最佳工艺参数、优化工艺方案，预测加工过程中可能产生的缺陷和防止措施，有效控制和保证加工工件的质量。

（4）新型刀具材料

采用新型刀具材料，如使用和发展涂层刀具。

减少刀具磨损，尤其是复杂、贵重材料的刀具磨耗是降低材料消耗的另一重要途径。

（5）虚拟制造技术

就是在真正产品生产前，在虚拟制造环境下生成软产品模型（SoftPrototype）来代替传统的硬样品（HardPrototype）进行实验，对其性能和可制造性进行预测和评估。

从而减少损耗，降低成本。

（6）废弃物回收利用技术

将废弃物（切屑、废品等）进行循环再利用，也可将产生的废弃物作为另一生产线的原料再利用。

绿色制造非常看重机械产品废弃后的回收利用，它使传统的生产方式从开式循环模式变为闭式循环模式。

以上这些技术都相应减少了原材料、能源的耗用量或缩短了开发周期，对环境起到一定的保护作用。

虽然现阶段还不能全面施行和应用这些技术，而且这些技术本身也还存在一些需要完善的地方，但绿色制造理念在机械工业中的运用必将越来越深远。

2绿色制造技术的发展现状

近年来,我国的制造业不断采用绿色制造技术,但与工业发达国家相比,仍然存在一个阶段性的整体上的差距。

管理方面。

工业发达国家广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展,推出了准时生产（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生产（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技术。

我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于经验管理阶段。

设计方面。

工业发达国家不断更新设计数据和准则,采用新的设计方法,广泛采用计算机辅助设计技术（CAD/CAM）,大型企业开始无图纸的设计和生产。

我国采用CAD/CAM技术的比例较低。

制造工艺方面。

工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。

我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。

自动化技术方面。

工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）,实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。

我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。

3我国绿色机械制造技术的发展趋势

近年来，我国的绿色制造技术的发展趋于全球化、网络化、虚拟化、自动化和绿色化等五个主要趋势.

全球化。

一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。

这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术使制造的全球化得以实现。

网络化。

网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。

产品设计、物料选择、零件制造市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。

此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习,推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。

虚拟化。

制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。

检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性,以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。

虚拟化的核心是计算机仿真,通过仿真软件来模拟真实系统,以保证产品设计和产品工艺的合理性,保证产品制造的成功和生产周期,发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。

自动化。

自动化是一个动态概念,目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。

制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。

绿色化。

绿色制造则通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。

采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。

4绿色制造技术的特点

绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，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产品生命周期中，对环境的影响最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。

其主要特点有以下几点：

绿色设计。

绿色设计是融产品的质量、功能、寿命和环境于一体的系统设计方法。

在设计之初就应在产品生命周期的各个环节都考虑产品的环境属性，并将其作为一个重要的指导原则。

绿色材料。

绿色材料是指在选材时尽量选择无污染或少污染，易回收的材料。

为此，一是要多开发绿色材料，并建立绿色材料库;二是设计选材时要注意经济效益与社会效益相协调。

绿色工艺。

绿色工艺是指在产品加工过程中尽量节约能源、减少污染。

绿色工艺与洁清生产密不可分。

绿色处理。

绿色处理是指上一个生命周期报废的产品通过有效的回收又进入下一个生命周期的循环中。

为了便于产品的绿色处理，一是设计之初就要考虑产品的材料和结构设计；二是发展绿色再制造技术等。

5我国先进制造工业实施绿色制造技术的主要途径

建立并遵守环境保护体系，重视绿色意识教育。

我国先进制造工业应加快建立ISO14001环保体系，并且致力于同ISO9001质量体系一体化，便于在开展各项活动中兼顾评价环境影响。

建立环保体系。

通过建立环保体系，使企业员工能够针对产品生命周期全过程中伴随的环境问题进行正确识别，并积极采取措施加以预防和有效处理，使环境控制的思维方式和行为模式制度化、惯性化。

建立“善待环境”的工厂。

通过建立“善待环境”的工厂，谋求与地球环境、需求者、地域社会的共生，从而实现工厂与社会的可持续发展。

重视对员工进行安全意识、质量意识、节约意识、效率意识、环保意识等的教育和培训，以提高全体员工对经济效益、环境效益和社会效益的正确理解，充分认识到绿色生产的社会责任。

注重绿色设计，实施绿色制造工艺技术。

绿色设计是绿色制造技术的核心，设计阶段是产品生命周期的源头，从源头控制环境要素无疑是最有效的方法。

6目前先进制造工业在绿色设计方面的主要内容

绿色制造技术在汽车行业上的应用

（1）节约资源方面：

将“绿色燃料”天然气作为汽车的能源，它的燃料同汽油相比，CO降低70％，非甲烷类降低80％等。

同时也消除了铅．苯等有害物质的产生。

（2）采用新设计的加工工艺方面：

2000年3月，博世、康明斯、卡特彼勒等国外着名的汽车发动机公司，发动了“绿色柴油机行动”,在技术上作了较大的改进，大大降低了汽车尾气的排放。

（3）适用于环境友好的材料方面：

世界上着名的汽车生产企业,使用新材料来替代以前使用的石棉、汞、铅等有害物质。

采用轻型材料——铝材制造车身,使汽车重量减少40％,能耗也降低了。

（4）部件回收再制造方面：

从1990年中期,美国仅汽车零件回收、拆卸、翻新、出售一项,每年就可获利数十亿美元。

绿色制造技术在武器装备上的应用:

绿色制造技术在军备上应用的典型代表是回收再制造工程的应用。

美军是再制造的最大受益者,美军的车辆和武器通常使用再制造部件。

不但节约了军用装备的制造费用,而且延长了装备的寿命并提高了装备的维修能力。

美军F-16战斗机从研制到生产只用了3年时间,奥秘之一是充分利用再制造技术,对废旧件的再制造和再利用。

美军B-52轰炸机于1961年-1962年生产,1980年-1996年两次进行再制造工程技术改造,改造后的性能又得到大幅度提高,预计服役年限可到2030年

产品绿色排序。

产品绿色排序是一种表示产品绿色程度的方式，主要是通过第三方采用随机抽样方法，由顾客对同行业同类产品的能耗、美感、安全、健康、警示、适用的性能、可接受的性价比、企业再商品化率、自我申明等内容进行定量评分。

第三方将抽查结果结合公共环境报告进行综合分析，将排序结论向社会公告。

其权威性虽往往受到质疑，但可作为顾客选购产品时的参考，因此也是顾客对企业产品满意度的一种体现，成为企业进行绿色改进的信息来源。

创新技术工艺，发挥环保效益。

绿色制造技术应从理念落实到具体生产技术工艺中，才能最大限度地发挥其环保效益。

比如在磨削加工时，采用油基磨削液会产生油气、烟雾，使生产环境恶劣，而且磨削液的后期处理成本太高，要改善这种情况，可以采用干磨削或准干式切削方式来加工。

这样不仅有效地减少了资源消耗，节约了生产成本，而且还有利于降低对环境污染，有利于操作人员的劳动保护。

绿色制造将推动新兴产业的形成。

企业实施绿色制造，需要大量实施工具和软件产品，市场的需求将会推动新兴产业的形成。

因为绿色制造技术是一种先进现代制造模式，综合考虑了环境属性、资源属性、能源属性和经济属性。

绿色制造技术是一种可以使企业持续发展的组织、管理和运行的新模式。

这个模式可以解决环境问题、实施可持续发展战略和实现新腾飞，在应用绿色制造技术时，一定要正确对环境要素进行评价，并收集大量的绿色技术信息，针对产品的绿色设计、绿色包装、绿色材料、绿色供应链、绿色工艺、回收再利用等技术，建立各种绿色产品的信息库和绿色设计工艺数据库，建立符合我国国情的标准化，通过绿色设计、资源分系统设计、绿色制造、回收再生产等绿色技术应用，都能促进我国制造业的发展，增强企业产品的核心竞争力。

绿色产品的可拆却性设计

不可拆卸不仅会造成大量可重复利用零部件材料的浪费，而且因废弃物不好处置，还会严重污染环境。

拆卸已成为机械设计的重要内容。

可拆卸性是绿色产品设计的主要内容之一，它要求在产品设计的初级阶段就将可拆卸性作为结构设计的一个评价准则。

可拆卸性要求在产品结构设计时改变传统的联接方式，代之以易于拆卸的联接方式。

可拆卸结构设计有两种类型：

一种是基于成熟结构的联接方法，如螺栓联接、键联接及过盈配合等；另一种则是基于计算机的目的设计方法，现已开发系统的可拆卸性评价指标体系、评价方法、拆甸结构设计准则，并开发了相应的评价软件。

绿色设计的材料选择与管理

绿色设计要求选材时应考虑既要有良好的适用性能，又要与环境有较好的协调性。

绿色设计对材料的要求也为材料科学的发展提出了新的挑战，即能提供或生产出适合绿色产品设计的绿色材料，选用易加工的材料，低耗能、少污染的材料，可回收和利用的材料。

如铝材料，若汽车车身改用轻型铝材制造，重量可减少4O%，且节约燃油消耗。

采用天然可再生材料，如丰富的柳条、竹类、麻类、木材等用于产品的外包装。

除合理选材外，还应加强材料管理。

绿色产品设计的材料管理内容：

一方面不能把含有有害成分与无害成分的材料混放在一起；另一方面，达到寿命周期的产品，有用部分要充分回收利用，不可用部分要进行处理，使其对环境的影响降低到最低限度。

结束语

　在大力倡导环保主题的今天，基于可持续发展观点的绿色制造技术是一种以保护环境和资源优化为目标的现代制造模式。

我国从事先进制造的工程技术人员应该加强绿色制造技术的研究，重视绿色制造技术的应用，促进我国先进制造工业的可持续发展，推进我国机械加工企业的国际化成长。

参考文献：

[l]李发海，王岩.绿色制造技术基础（第2版）[M].北京:

清华大学出版社,～100

[2]程游明.浅谈先进制造技术及其应用[J].上海大中型电机,2001

（2）：

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[3]许宏刚，徐方逸.绿色制造技术原理及其应用[J].能源技术,2002（5）：

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