浅谈机械工业中的绿色制造
陈翔
（机械工程及自动化 学号：1101500310）
摘要：纵观全球经济，制造业已成为创造人类财富的支柱产业，但是，制造业在将制造资源转变为产品的制造过程中以及在产品的使用和处理过程中，消耗掉了大量人类社会有限的资源并对环境造成严重污染。因此需探索符合环保要求的节能，降耗、少污染的绿色机械制造模式。本文通过分析绿色制造技术的概念，针对绿色设计的主要内客，对绿色制造的实现技术进行探讨。
关键词：机械工业 绿色制造 可持续发展
引言
20世纪中期，二战后的各国遭受重创，但科学技术却得到了空前发展。为了努力恢复本国经济，各国工业化规模日渐扩大，然而由于当时环境意识的欠缺，在生产过程中，人们肆意开采资源与滥用资源的现象越来越多，对生产废料也缺乏有效的处理，导致许多国家和地区发生了严重的工业污染，造成了极其恶劣的影响。整个地球面临资源匮缺、环境恶化、生态系统失衡的全球性危机。环境问题也终于受到各国政府和区域性组织的重视。在1972年，在斯德哥尔摩举行的联合国人类环境研讨会上针对保护环境与经济发展的关系正式提出和讨论了“可持续发展”这一概念。随后不同国家和组织对这一概念进行了一系列的阐述和研究，认识到了其重要性，因此，许多国家将可持续发展战略定为国策之一。“建立一个可持续发展的社会”，正成为21世纪全球性社会改革浪潮的一个重要主题。随后，中国政府向全世界推出《中国21世纪议程》也把可持续发展战略列为国家发展战略。《21世纪议程》指出：“地球所面临的最严重的问题之一，就是不适当的消费和生产模式，导致环境恶化、贫困加剧和各国的发展失衡。若想达到合理的发展，则需要提高生产的效率并改变消费，以最高限度地利用资源和最低限度地产生废弃物。”而对于制造业来讲，一方面，在工业发展史上，制造业以其绝对的优势奠定了其在工业上的基础地位。另一方面，在目前的技术水平及观念模式下，由制造业所带来的各种问题也日益显露。其中十分突出的一项就是对于环境的威胁，现代科学技使人类逐步摆脱贫穷，同时亦使人类陷入日益恶劣的自然环境中。“回归自然”已成为人类的共同心声。
绿色制造的概念
绿色制造，又称环境意识制造（Environmentally Conscious Manufacturing）、面向环境的制造（Manufacturing For Environment）等。它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（负作用）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。
绿色制造这种现代化制造模式，是人类可持续发展战略在现代制造绿色制造系统的特征目标是追求废弃物最少和环境污染最小，而决定此两个目标的根本因素是资源流。影响制造系统的资源流的因素是多种多样的，因而决定了实施绿色制造涉及的问题和途径是多方面的，归纳起来，绿色制造技术从内容上应包括“五绿”，即绿色设计、绿色材料、绿色工艺、绿色包装和绿色处理等五个方面。在绿色制造实施问题中，绿色设计是关键。比如Ford汽车公司发表的报告中指出，尽管设计费用仅占产品全部成本的5％左右，但却决定了80％～90％的产品生命周期的全部消耗业。
绿色制造技术的内容
绿色设计
绿色设计是指在产品及其寿命周期全过程的设计中，要充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，更要优化各种相关因素，使产品及其制造过程中对环境的总体负影响减到最小，使产品的各项指标符合绿色环保的要求。其基本思想是：在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。对工业设计而言，不仅要减少物质和能源的消耗，减少有害物质的排放，而且要使产品及零部件能够方便的分类回收并再生循环或重新利用。
绿色产品设计包括：绿色材料选择设计；绿色制造过程设计；产品可回收性设计；产品的可拆卸性设计：绿色包装设计；绿色物流设计；绿色服务设计；绿色回收利用设计等。在绿色设计中要从产品材料的选择、生产和加工流程的确定，产品包装材料的选定，直到运输等都要考虑资源的消耗和对环境的影响。以寻找和采用尽可能合理和优化的结构和方案，使得资源消耗和环境负影响降到最低。
绿色材料
绿色材料(Green Materials)是指在制备、生产过程中能耗低、噪声小、无毒性并对环境无害的材料和材料制品，也包括那些对人类、环境有危害，但采取适当的措施后就可以减少或消除的材料及制成品。绿色制造中所强调的绿色材料是指在满足一定功能要求的前提下，具有良好的环境兼容性的材料。绿色材料在制备、使用以及用后处置等生命周期的各阶段，具有最大的资源利用率和最小的环境影响。绿色材料又被称为生态材料或环境意识材料。选择绿色材料是实现绿色制造的前提和关键因素之一。绿色制造要求选择材料应遵循以下几个原则：①优先选用可再生材料，尽量选用回收材料。提高资源利用率，实现可持续发展；②尽量选用低能耗、少污染的材料；③尽量选择环境兼容性好的材料及零部件，避免选用有毒、有害和有辐射特性的材料。所用材料应易于再利用、回收、再制造或易于降解。
绿色工艺
绿色工艺的实现途径包括：①改变原材料投入，有用副产品的利用，回收产品的再利用以及对原材料的就地再利用，特别是在工艺过程中的循环利用；②改变生产工艺或制造技术，改善工艺控制，改造原有设备，将原材料消耗量、废物产生量、能源消耗、健康与安全风险以及生态的损坏减少到最低程度；③加强对自然资源使用以及空气、土壤、水体和废物排放的环境评价，根据环境负荷的相对尺度，确定其对生物多样性、人体健康、自然资源的影响评价。总之，我们应从生命周期的全过程对绿色工艺进行研究。推行绿色工艺既要从技术人手，更要重视管理和宣传问题。
在机械加工中，绿色制造工艺技术主要是在切削和磨削上采用干切削和干磨削。常规的加工方法例如车削、铣削、磨削等，都需要切削液来帮助加工，切削液在加工中的作用主要有冷却、润滑、排屑和清洗的作用。但是，随着高速加工技术的迅猛发展，加工过程中使用的切削液用量越来越大，其流量有时高达80~100l/min。大量切削液的使用造成了很多有害影响如零件的生产成本大幅度提高，严重的环境污染，对工人的身体健康造成危害。干式加工是在加工过程中不采用切削液的一种加工方法。由于在加工过程中不采用切削液，所以可获得洁净无污染的切屑，省去了切削液及其处理的大量费用。这种加工方法从原理上来讲并不陌生，比如铸铁的干铣削加工就在实际生产中使用了很长时间。但是现在我们所说的干式加工并不是只在铸铁材料的加工中应用，而是要在所有材料的加工中采用干式加工技术。
绿色包装
选择绿色包装材料作为产品的包装已经成为一个研究的热点。各种包装材料占据了废弃物的很大一部分份额。据报道，1990年美国约产生2亿吨城市固体废物，其中1/3为产品包装。这些包装材料的使用和废弃后的处置给环境带来了极大的负担。尤其是一些塑料和复合化工产品，很多是难以回收和再利用的，只能焚烧或掩埋处理，有的降解周期可达上百年，给环境带来了极大的危害。因此，产品的包装应摒弃求新、求异的消费理念，简化包装，这样既可减少资源的浪费，又可减少环境的污染和废弃物后的处置费用。另外，产品包装应尽量选择无毒、无公害、可回收或易于降解的材料，如纸、可复用产品及可回收材料等。通过改进产品结构，减少重量，也可达到改善包装，降低成本并减小对环境的不利影响。我国一些在产品上过分铺陈讲究，常常大瓶套小瓶，大盒装小盒，不仅加大成本，还造成不必要的材料浪费。相反，西方一些发达国家不再提倡繁杂精美的包装，重兴简约之风，这也是绿色包装思想的一种体现。
绿色处理
产品的绿色处理(即回收)在其生命周期中占有重要的位置，产品生命周期终结后，若不回收处理，将造成资源浪费并导致环境污染。目前的研究认为面向环境的产品回收处理是个系统工程，从产品设计开始就要充分考虑这个问题，并作系统分类处理。产品寿命终结后，可以有多种不同的处理方案，如再使用、再利用、废弃等，各种方案的处理成本和回收价值都不一样，需要对各种方案进行分析与评估，确定出最佳的回收处理方案，从而以最少的成本代价，获得最高的回收价值。
绿色制造的展望
绿色制造过程包括绿色设计和绿色制造设备以及绿色制造的工艺、物料和环境。绿色制造是制造业发展的必由之路，它将使传统的制造业发生巨大的变化，为可持续发展战略提供重要的保证。绿色制造的研究具有非常高的科学价值和广阔的应用前景。
绿色制造是人类社会可持续发展的必然需求，具有重大社会效益。 绿色制造是人类可持续发展战略在制造业的体现，它考虑环境和资源既要满足经济发展的需要，又使其作为人类生存的要素之一而直接满足人类长远生存的需要，从而形成了一种综合性的发展战略。
绿色制造也将为21世纪企业取得显著经济效益带来机遇。 实施绿色制造，最大限度地提高资源利用率，减少资源消耗，可直接降低消耗，从而直接降低成本；绿色制造环境将改善工作环境，有助于提高工作效率，所以，未来的市场是绿色产品的市场。绿色制造将提高企业竞争力，为企业的发展带来机遇。
当前，世界上掀起一股“绿色浪潮”，环境问题已经成为世界各国关注的热点，并列入世界议事日程，制造业将改变传统制造模式，推行绿色制造技术，发展相关的绿色材料、绿色能源和绿色设计数据库、知识库等基础技术，生产出保护环境、提高资源效率的绿色产品，如绿色汽车、绿色冰箱等，并用法律、法规规范企业行为，随着人们环保意识的增强，那些不推行绿色制造技术和不生产绿色产品的企业，将会在市场竞争中被淘汰，使发展绿色制造技术势在必行。
总结
21世纪的经济竞争是一场“绿色的竞争”，采用绿色制造技术是制造业实施可持续发展战略、解决环境问题、实现新腾飞的必由之路。现代制造业要建立可持续发展的指标体系，对社会经济的发展状况进行综合评估，改变过去那种仅以GDP论英雄的做法，将资源的合理开发利用、环境保护、社会发展等协调性能指标与GDP一起，发展绿色制造技术，向市场提供绿色产品势在必行。
总之，绿色制造环保制造技术作为实现生态工业的关键技术，也是实现社会可持续发展的重要手段。绿色环保制造技术正在不断深入人们的生活。然而，作为一相对崭新的概念，它还存在着很多混淆和难以理解的地方。绿色环保制造技术研究的多目标性、跨学科性需要国际国内的合作，更需要政府、企业、科研院校及其多学科门类密切的合作，才能实现理论和技术上的突破。
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