绿色制造大作业.docx

1、绿色制造大作业绿色制造课程考试论文要求一、论文基本要求（1）格式 : 包括摘要 （300 字 主要内容 结论 参考文献等部分， 版式参考机械工程学报 ：题目、一级标题、二级标题、行间距， 但不要求分栏。（2）篇幅 :50006000字（3）论文提交时间为 :6 月 30 日之前 ,只提交正式打印稿 ,. 二、内容选题要求下面关于产品和制造工艺的两道题目任选一道 ,但需根据自己所 熟悉的产品或工艺将标题具体化，如”电脑产品全生命周期 ”或”铸 造工艺绿色特性分析”等.（一）产品全生命周期绿色 （资源消耗 环境影响 人体健康危害 ）特 性分析及改进策略建议可选产品包括但不限于：汽车 电脑 空调 冰

2、箱 彩电 饮水机 其 它。提纲建议：1、 产品简介: 原理 功能结构（具体到零部件 主要材料构成 市场 保有量 报废状况2、 主要材料制备过程的绿色特性分析3、 产品生产制造过程绿色特性分析4、 产品使用过程绿色特性分析5、产品报废处理绿色特性分析6、改进策略分析 : 策略 策略 策略 3（二）制造工艺绿色特性分析及改进策略建议可选工艺包括但不限于：切削加工 （车 铣 刨 磨 滚齿 锻造 铸造 焊接 热处理。建议提纲：1、制造工艺简介 : 原理 工艺设备结构 工艺过程 工艺参数2、材料消耗 : 原材料 辅助原材料 :消耗量 利用率3、环境影响 : 废气排放 废液排放 固体废弃物排放4、人体健康

3、危害 : 有毒有害物质 职业健康危害5、绿色改进策略 : 工艺优化（设备优化、工艺参数优化）策略 新型替代工艺 其它6、国外工艺状况分析汽车产品全生命周期绿色特性分析及改进策略建议摘要随着汽车工业的发展， 许多社会问题也随之产生： 致命的石油危机、 交通状 况的恶化、惊人的车辆垃圾、城市环境污染等。国际车辆专家认为，车辆工业的 可持续发展课题变得越来越重要， 绿色设计制造应运而生。 绿色设计制造在重建 人良性的生态家园的过程中发挥关键的作用。 同时，绿色车辆也将成为本世纪界 车辆市场的主导产品，受到消费者的青睐。因此，探讨汽车产品的绿色特性，不 但是未来文明社会发展的需要，也是企业提高自身产品

4、竞争力的需要。关键词：绿色设计，绿色制造，产品全生命周期，汽车，再制造ABSTRACTWith the development of Chinese auto industry, many social questions，such as fatal oil crisis ，traffic status on the slide， amazing vehicle waste and urban environment pollution ，have been produced The international vehicle experts considered that sustainab

5、le development in auto industry will become more and more significant Therefore，the green design theory has been proposedThe green design and manufacturer plays critical role in reconstructing ecological homeland of our peopleMeanwhile，green vehicles，as the leading product of the vehicle market in t

6、his century, will be welcomed by the consumersSo the study on green design is not only the demands on the development of future society, but also the requirements to the corporation which wants to improve the product competitionKey Words：Green Design；Product Life Cycle；Green Manufacturing；Automobile

7、 ； remanufacturing；1. 全生命周期绿色制造的内涵绿色制造GM(Green Manufacturing)，也称环境意识制造(ECM)是上世纪末期 由美国制造工程师学会(SME)提出的。其基本概念可定义如下：绿色制造是一个 综合考虑环境影响和资源利用效率的先进制造模式，其目标是使得产品从设计、 制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的负面影响 最小，资源利用效率最高， 并尽可能地使废弃物资源化和无害化， 从而使系统经 济效益和全社会总体效益达到最优化，是实现制造业可持续发展的重要生产方 式。从绿色制造的定义可知， 绿色制造的目标是面向产品的整个生命周期的，

8、 所 以，本文围绕汽车产品生命周期主线来考虑绿色制造的技术内涵。 汽车产品生命 周期主要包括产品设计、材料选择、制造加工、装配、包装、使用以及产品生命 终期管理、回收、拆卸、再制造等。1 1 国内外研究现状111 国外全生命周期绿色制造的研究现状在20世纪60年代末，美国设计理论家维克多巴巴纳克 (Victor. Papanek) 便提出了“绿色设计 的概念。目前，国外不少国家的政府部门推出了以保护环 境为主题的“绿色计划” 。日本早在 1991 年就推出了“绿色行业计划 ，加拿大 政府已开始实施环境保护“绿色计划 美国、英国、德国也推出类似计划。在 一些发达国家， 除政府采取一系列环境保护措

9、施外， 广大消费者已出现热衷于购 买环境无害产品的绿色消费的新动向，促进了绿色制造的发展。1993年，美国各大汽车公司就结成回收联盟，在密歇根建立车辆拆卸中心， 专门研究车辆的回收拆卸技术。 美国制造工程师学会 (the Society of Manufacturing Engineers SME)1996年发表了关于绿色制造的蓝皮书 (Green Manufacturing)提出 绿色制造的概念，并对其内涵和作用等问题进行了较系统的介绍。 1998年 SME 又在国际互联网上发表了“绿色制造的发展趋势 的网上主题报告。美国机械 工程学会(American Society of Mechani

10、cal Engineers ASME)也在网上公布了不少 研究论文。 2007 年，混合动力汽车在北美市场上获得迅猛发展。从最早的电动 汽车到混合动力车到生物燃料车到燃料电池车， 再到未来更完美的无人驾驶智能 车，“新能源”、“绿色环保”这些字眼已经与汽车设计有机地结合起来了。112 国内全生命周期绿色制造的研究现状 绿色设计是一个比较新的研究领域， 国内在该领域的研究起步比较晚， 国内 一些高等院校和研究院所在国家科委、 国家自然科学基金会和有关部门的支持下 对汽车产品绿色设计技术进行了广泛的研究探索。重庆大学绿色制造研究的一个显著特点是： 从理论、 方法、工程应用到参与 国家立法， 形成了

11、一个系统体系。 重庆大学刘飞老师等在绿色制造领域承担和完 成了包括国家 863 计划项目、国家自然科学基金项目等大量的科研课题； 获得了 国家级和部委省市级大量的奖励， 其中包括国家科技进步奖 2 项和省部级科技进 步奖 4 项；发表了大量的论文和专著。 应邀在国际国内学术会议多次做有关绿色 制造的学术报告。另外，国家 863CIMS 主题将绿色制造作为重点跟踪领域之 一，并将“现代集成制造系统网络”中的“绿色制造专题”定在重庆大学主持。 在国家立法方面，参与了中华人民共和国资源综合利用法的起草工作。2008 年 1 月中国机械工程学会等在海口召开了中国绿色制造新年论坛，会 议主题为“推广绿色

12、制造，实现节能减排，突破绿色壁垒” 。由此可见，国内对 绿色设计、 绿色制造逐渐重视起来。 从总体研究现状来看， 与国外基本处于同一 水平，但是还有较大差距， 仅有济南复强动力和上海大众动力公司等十四家企业 开展了汽车发动机的再制造试点工作， 企业对产品绿色设计的研究尚没有深入开 展。2汽车产业绿色化的内涵2 1 绿色汽车产品 绿色汽车产品是指通过采用新技术而开发出的新的汽车产品， 这种产品较传 统产品而言具有高性能、低排放，并向零污染趋近的特征。通常我们所说的“绿 色汽车”有三大标志” “：首先，是可以回收利用。目前，环保脚步走得最快的 德国已规定： 汽车厂商必须建立废旧汽车回收中心。 宝马

13、公司已把一辆汽车上可 回收零件所占的比例提高到 80，并把目标规定为 95。其次，是动力源的改 进。电动汽车是目前“绿色汽车”开发的重头戏。美国把开发电动汽车作为振兴 汽车工业的着力点， 为电动汽车的开发研究及产业化奠定基础。 最后，是对环境 污染要减少到最小。 壳牌公司开发出一种新型汽油， 它含有一种被称为含氧剂的 化学物质，使汽油能充分燃烧， 大大减少了有害气体的排放。 “绿色”包含着“绿 色含量”及“绿色质量”两个方面，它是一个内涵不断动态发展的概念。目前， 世界上主要发达国家把燃气汽车、 混合动力汽车、 电动汽车称为绿色汽车， 相应 地，开发绿色汽车产品的重点放在开发混合燃料、 代用燃

14、料、 电动汽车等技术领 域，其核心是控制或消除汽车排放对环境的污染。2 2 绿色生产过程绿色生产过程 （也即指狭义的制造过程 ）是指汽车生产过程中的每一个环节 对人们和环境均无损害。 目前，这是世界上任何国家都做不到的， 但人们可以通 过努力使损害达到最低限度。 一台汽车包括几万个零部件， 每个零部件都要经过 若干道工序， 有些工序会对环境或人造成危害。 为了实现绿色生产过程， 目前世 界各国的主要作法是提高生产的自动化程度，开发自动化程度高的封闭式生产 线，尤其是对人身体有害的工序， 要开发特种机械人去完成。 注意生产过程中废 气、废水、废油的处理，避免其污染环境。注意资源的再生利用， 减少

15、汽车垃圾。2 3 汽车管理与使用的绿色化首先是发展智能化交通管理系统， 以科学的手段与方法管理交通， 减少交通 堵塞，消除因塞车怠速而导致的排放过高问题。 其次是加强汽车的使用管理， 通 过有效的行政及法律手段， 监督保证汽车处于良好的状态， 使其环境危害降到最 低限度。第三是加强与绿色汽车使用相配套的基础设施建设， 为绿色汽车的使用 创造良好的环境条件。 我国汽车管理与使用的绿色化程度远远低于发达国家的水 平，尚无绿色化可言， 这是一个带有全国性质的普遍性问题， 这对绿色汽车的推 广使用产生了较强的制约。 在发展绿色汽车产业时， 要在这些方面开展示范性工 作，以推进我国汽车管理与使用的绿色化

16、程度。2 4 废旧汽车处置的绿色性汽车运行会对外排放污染环境的尾气， 它已经成为现代城市的最大污染源之 一。近几年倍受人们关注的北京市大气污染问题， 原因之一就是大量汽车的运行。 旧汽车对环境的污染更为严重，据测定，在汽车尾气排放中， 80来自旧汽车。 废旧汽车超期服役使用危害更大， 不仅涉及环境污染， 而且会萌生交通安全事故， 造成一系列社会问题。 报废汽车的露天丢弃堆放， 也是一个既浪费材料、 又影响 环境和占用土地的社会难题， 在发达国家已经成为社会公害。 因此，废旧汽车的 回收、利用和处置，已经在发达国家引起高度重视。研究并推行废旧汽车回收、 利用处置工程， 发展循环经济， 不仅可以促

17、进汽车回收行业的发展， 而且更是解 决废旧汽车引发的社会公害问题的重要途径。2 5 绿色汽车产业群汽车是当代高新技术综合凝聚体， 开发与生产绿色汽车更需以当代高新技术 作为依托，如电子控制技术、三元催化转换技术、 代用燃料技术、混合动力技术、 燃料电池技术、新材料技术及相应设备的制造技术和绿色汽车维护技术等。 同时， 绿色汽车产业也是一个动态的概念范畴， 它在不同时期内涵是不同的。 从汽车制 造过程的源头看， 不论是废旧汽车的可回收性、 固体材料的可靠性、 材料生产过 程的经济性， 还是材料对汽车的节能性等各方面的影响， 原材料的生产和加工过 程都直接影响着绿色汽车产业的实现程度。汽车产业是综

18、合性产业， 所需的装备、原材料、零部件种类极多， 数量巨大。 以原材料为例，据统计，全世界钢材产量的约 15，铝产量的约 25，橡胶产 量的约 50，塑料产量的约 10均用于汽车生产。同时汽车自诞生 100 多年来 一直是以内燃机为动力，内燃机以汽油和柴油为燃料，要消耗大量的石油资源， 排放大量的尾气。制造一辆轿车所需消耗的能源和原材料估算值如下表 2.1，表2.2 所示。因此，汽车制造业是一个资源依赖型的产业，要消耗大量的能源和原 材料。表 2.1 生产一辆轿车的主要原材料消耗量消耗量（kg）25205643181505有色金属件1056玻璃607橡胶758化工涂料及溶剂、粘胶、油质类117

19、表2.2生产一辆轿车的主要能源消耗量丿序号能源名称单位消耗量1电1240kwh2天然气15m33自来水18.7m34高温热水70.822万千卡3.汽车的生命周期汽车产品生命周期可以分为两类：商业和物理周期。汽车的商业周期是指某 种车型产品从概念设计、研发试制、规模生产、市场销售到产品淘汰的全过程， 一般分为4个阶段：市场导入期、成长期、成熟期和衰退期。汽车产品的商业周期是市场营销学研究的范畴。汽车产品物理周期是指从原 材料获取、材料加工、制造装配、使用与服务到报废处理的全部时间，是物质使 用、流动和变化的物理过程。汽车产品物理生命周期是汽车产业生态学研究的范 畴，汽车循环经济是依循汽车的物理过

20、程进行的。汽车产品物理生命周期（简称汽车生命周期）阶段有宏观和微观两种划分方 法。宏观划分是指Keoleian等人将汽车生命周期划分4个阶段：原料加工、制 造装配、使用与服务、寿命终结管理；微观划分是指 Graedel等人将汽车生命周期划分为6个阶段：原材料提取、原料加工、制造、产品投放、消费者使用和寿 命终结。无论哪种划分方法，其本质是一样的，即按照汽车制造的物理逻辑过程 分成不同的生命阶段，其内在细分过程都涵盖了汽车物理转化的全过程。原材料的旨心酗則冷一汽车运输和.报废.回收、拆押再生 *使用图3.1汽车制造全生命周期简图综合上述两种划分方法，将汽车生命周期划分为原材料选择、材料加工、制

21、造与装配、使用与服务、寿命终结5个阶段。汽车产品生命周期的每一个阶段都 要消耗资源、耗费能源，同时产生废物，并对环境造成污染。产品寿命终结后经 过分拆，汽车各部件有3种物理流向：一是再循环回到汽车生命周期的相应阶段， 再使用、再制造和再加工， 有些部件还要进行材料重新分析和选择， 称为闭路再 循环；二是开路再循环，是指某些部件和材料将进入汽车以外的系统进再利用； 三是废物，不能再利用的部件，针对不同的特质采取不同的处理方式，如焚烧、 掩埋等等。汽车产业产生的废弃物种类很多，包括几十个小类，且多数种类废弃物的 量都不是很大， 这就对资源循环再利用提出了很高的要求因此， 面对汽车产业具 有耗费资源

22、量大， 产生污染多的特点， 在我国汽车产业高速发展的今天， 如何减 少汽车产业在整个生命周期中的能源消耗和产生的污染， 对其生态化措施的探讨 是非常有必要的。4汽车产品全生命周期改进策略建议由上述的分析结果， 可以看出在汽车制造的整个生命周期中， 有几个因素的 权重相对比较大， 也即它们的影响程度相对比较重要。 它们是汽车尾气排放、 汽 车使用噪声、汽车使用中的能耗、 汽车生命周期中的环境成本以及汽车自身的结 构功能的先进性等。 结合经过评价得出的汽车生命周期中的这几个比较重要的因 素，具体探讨可以用来避免或减少其可能造成的不利影响的措施。4 1 汽车产品在设计、制造阶段的改进策略 首先，依靠

23、科技，改进发动机的性能。 资料显示， 采用电脑控制的点火系统、 汽油喷射系统和爆燃限制系统将改善发动机内部燃烧状况， 同时，采用四气阀的 配气系统，利用废气涡轮增压，提高燃烧效率和机械效率，可使能耗降低25% 30，降低尾气中 HC、NO，、CO 的排放。国内最近推出的具有国际先进水平 的两气阀电子喷射发动机和三元催化转换器新型汽车， 其发动机燃油消耗低于二 气阀化油器发动机， 与五气阀发动机相当； 维修无需专用工具， 可使用自诊断系 统，并带有动力转向，具有噪声小、功率大、油耗低、维修简单等特点。其次，在控制尾气排放的最初阶段， 汽车生产者主要通过各种技术手段减少 尾气排放。 减少汽油中的含

24、铅量， 铅化物作为抗爆剂加到汽油中， 燃烧后生成化 合物，对人体危害极大；使用催化剂净化排气时，铅化物会吸附在催化剂表面， 缩短其寿命，造成催化剂劣化。最后，开发环保车型。电动汽车是通过高能蓄电池中的直流电转换成交流电， 驱动永久磁石式电机旋转从而带动汽车行驶。 由于没有汽油发动机的燃烧、 膨胀、 排气等过程， 电动汽车不像普通汽车那样排放含有铅、 硫、氮的氧化物等有害气 体，同时噪声约为同等动力的普通汽车的 l 4。电动汽车的单位行走距离所排放 的污染物质比普通汽车小得多，同时节省能量。4 2 汽车产品在回收再利用阶段的改进策略可利用废置汽车零部件， 节约汽车生产及维修成本， 同时，可以减少

25、处理废 弃汽车时所造成的污染。 目前，世界各国己竞相发展汽车回收业， 如德国已明文 规定，汽车厂商必须建立废旧汽车回收中心。下面以斯太尔汽车发动机为例， 分析在材料水平上的循环利用、 零部件水平 上的循环利用和整机水平上的循环利用的资源、环境效益。在材料水平上的循环利用，是指将废旧机电产品先转化为原材料而后利用。 以汽车发动机为例，其主要材料为钢铁、铝材和铜材。当发动机达到报废标准， 传统的资源化方式是将发动机拆解、 分类回炉， 冶炼、轧制成型材后进一步加工 利用。经过这些工序， 原始制造的能源消耗、 劳动力消耗和材料消耗等各种附加 值绝大部分被浪费，同时又要重新消耗大量能源，造成了严重的二次

26、污染。在零部件水平上循环利用包括两个部分： 一是废旧发动机中有继续使用价的 零部件经过清洗处理，必要时通过喷漆保护即可作为发动机的配件在市场流通。 通过对 l 万台废旧斯太尔发动机各零部件损坏情况的检分析表明， 这部分可直接 使用的主要零部件数量上占 237、价值上占 12 3、量上占 144。对 这些零部件循环使用， 可以完全免除原始制造中金属生产、 坯生产制造、 后续切 削加工和材料处理等过程，因而资源、环境效益好。在整机水平上的循环利用， 是指以废旧发动机整机为对象， 通过再制造加工 和技术改造， 以再制造后的整机形态供应市场， 发达国家已竞相采用该模式。 整 机水平上的循环利用是基于新

27、品标准， 采用专业化、 大批量的流水线加工及生产 方式，再制造后的整机性能和质量可达到或超过新品。 据测算，再制造 1 万台废 旧发动机耗能0. 103亿kWh，与以材料水平上的循环利用相比，其耗能仅为其 l 15。与新发动机的制造过程相比，再制造发动机生产周期短，仅占新机制造 周期的 46（表4. 1）；并且成本降低了 61（表 4. 2）。表 4. 1 新机制造与旧机再制造的生产周期对比 （单位：天台 ）周期生产周期拆解时间清洗时间加工时间装配时间再制造发动机70.5141.5新发动机1500.5140.5表 4.2 新机制造与旧机再制造的基本成本对比（单位：天台 ）新购零部件人力管理成本

28、设备费材料费能源费费税费费费合计再制造发动机400300300100001800160040016400新发动机10001800015001200047003000200042200以一年再制造1万台斯太尔发动机为例，则可以节省金属 7. 65kt，回收附加 值3. 23亿元，提供就业500人，并可节电1. 45亿kWh，获利税O. 29亿元, 减少C02排放0. 6kt，具体见表4. 3。由此可见，实施整机再制造对促进循环 经济发展、节能、节材和保护环境等方面具有重要意义。表 4. 3 年再制造 1 万台斯太尔发动机的综合效益分析效益消费者节约 投入/亿元直接再用 金属/万 t提供就 业/人

29、利税/亿 元节电度/kwh减少 CO2排放/kt再制造发动机2.90.7655000.291.450.64. 3 汽车产品在其他阶段的改进策略除了上述几方面外， 还要注意汽车自身结构功能的优化。 比如说在汽车行业 还存在一个大问题， 即废旧汽车的回收和造车用材料的解再利用。 现在全世界每 年要新造出几千万辆汽车， 同时又要报废多旧车。 这些报废的汽车如果无法化解 再利用，将越堆越多，占据们的生存空间，这是非常可怕的。因此，进行绿色汽 车制造时， 要用的材料应是无毒害性或者尽量小而且是容易处理或降解、 能够再 用的；在汽车设计上，要尽量做到模块化、标准化设计，以便于报处理时易于拆 卸和回用，这样

30、既节约了宝贵的资源能源， 又保护了境， 还减少了不必要的环境 成本。总之，作为汽车制造的最初阶段，也即在设计阶段，通过绿色制造，前瞻 性地考虑可能出现的问题， 从而识别出在汽车制造整生命周期中的可能存在的主 要的环境影响并提出相应的减缓措施或代方案，使得汽车设计成为模块化设计、 可再生循环设计、轻量化计、替代能源技术的综合，例如，车体的设计采用节能 型：零件易于拆卸、维修、更换；采用清洁燃料与尾气净化装置，减少有害气体 的排放；由节能型发展到联动型， 以及使用太阳能的环保型汽车等， 也就是做到 真正的汽车的全生命周期设计与制造。5全文总结随着本次由全球金融危机引起的经济危机的不断深化和演变，

31、国际汽车业正 面临着一次全面、 深刻的调整。 我国汽车业面临巨大挑战的同时， 也出现了难得 的机遇。汽车绿色制造是世界汽车业发展的趋势， 是世界汽车业走出当前困境的 重要途径。 我国汽车业应主动实施绿色制造战略。 大力发展绿色制造技术， 抓住 世界汽车业调整的契机，迈出从汽车制造大国 向汽车制造强国转变的坚定步伐。本文首先介绍了全生命周期绿色制造的内涵以及国内外研究现状；其次，从 绿色汽车产品、 绿色生产过程、 汽车管理与使用的绿色化、 废旧汽车处置的绿色 性、绿色汽车产业群作为切入点引入了汽车产业绿色化的内涵， 然后给出了汽车 的全生命周期的概念和两种分类方法； 最后针对汽车的全生命周期分别在汽车产 品设计、制造阶段，回收再利用阶段，以及其他阶段，综合考虑能源利用率、绿 色材料、绿色制造工艺、绿色制造设备及工艺装备、生产成本、环境影响等因素 提出了相应的改进策略。参考文献1刘