绿色制造引领未来潮流


    说起绿色制造,首先应该要说的是"绿色壁垒"。"绿色壁垒"是非关税壁垒,是符合WTO规则的一种保护措施。它是以技术为支撑条件,即商品进口国在实施贸易进口管制时,通过颁布法律、法令、条例、规定、建立技术标准、认证制度、卫生检验检疫制度、检验程序以及包装、规格和标签标准等,提高对进口产品的技术要求,增加进口难度,最终达到保障国家安全、保护消费者利益和保持国际收支平衡的目的。
  
    80年代后期到90年代初,随着新一轮世界贸易自由化趋势的推动,关税之墙普遍变矮,但发达国家为实行贸易保护,积极推出非关税限制措施,实行"管理贸易"。"绿色壁垒"就是在这种背景下产生的,它一经出现便在全球范围迅速蔓延。"绿色壁垒"就是一种市场准入的门槛,为把它对企业的影响减至最低,最切实可行的办法就是推行绿色制造技术。

1 绿色制造技术概述
  
    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。
  
    由于传统的末端治理方法不能从根本上实现对环境的保护,因此,必须从源头开始对环境进行主动的保护,而不是在环境遭到破坏后再被动地进行治理。传统的制造模式是一个开环系统,即原料--生产--使用--报废,在原来的生产模式中增加一个"拆卸、回收"环节就成为闭式循环的生产模式,尽量做到从设计、制造、使用一直到产品报废回收整个寿命周期对环境影响最小,资源效率最高,也就是说要在产品整个生命周期内,以系统集成的观点考虑产品环境属性,改变了原来末端处理的环境保护办法,对环境保护从源头抓起,并考虑产品的基本属性,使产品在满足环境目标要求的同时,保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量等。
  
    只有从系统的角度,才可能真正有效地实施绿色制造。绿色制造系统将企业各项活动中的人、技术、经营管理、物能资源、生态环境,以及信息流、物料流、能量流和资金流有机集成,并实现企业和生态环境的整体优化,达到产品上市快、质量高、成本低、服务好、有利于环境,并赢得竞争的目的。绿色制造系统的集成运行模式主要涉及绿色设计、产品生命周期及其物流过程、产品生命周期的外延及其相关环境等。

2 绿色制造技术国内现状
  
    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绿色制造技术进行了广泛的研究探索。他们逐渐形成了一支从事绿色制造技术研究的专业队伍,为我国发展绿色制造技术奠定了基础。
  
    机械科学研究院已完成了国家科委"九五"攻关项目--清洁生产技术选择与数据库的建立、机械工业基金项目--绿色设计技术发展趋势及对策研究。围绕机械工业中9个行业对绿色技术需求和绿色设计技术自身发展趋势进行了调研,在国内首次提出适合机械工业的绿色设计技术发展体系,同时还进行了车辆的拆卸和回收技术的研究。目前正在开展国家自然科学基金项目"环境绿色技术评价体系的研究"。
  
    1998年,清华大学提出建设"绿色大学"的口号,将绿色科技意识、环保观念贯彻到教学、科研的全过程,优先发展符合生态学原理的技术、工艺和设备。为实现这一目标,促进我国在绿色制造领域的研究,清华大学与全国进出口500强的至卓飞高线路板(深圳)有限公司共同成立了绿色研发中心。致力于绿色设计与绿色理论与方法研究、技术的支持推广、绿色设计与制造普及、教育与专业人才培养以及技术咨询等。上海交通大学针对汽车开展可回收性绿色设计技术的研究;合肥工业大学开展了机械产品可回收设计理论和关键技术及回收指标评价体系的研究;重庆大学开展了国家自然科学基金和国家863/CIMS主题资助的关于绿色制造技术的研究项目;华中理工大学、浙江大学、北京航空航天大学等高院校也开展了绿色制造技术研究。

3 绿色制造技术国外现状
  
    国外不少国家的政府部门已推出了以保护环境为主题的"绿色计划"。1991年日本推出了"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。广大消费者热衷于绿色消费的新动向,也促进了绿色制造的发展。产品的绿色标志制度相继建立,从生产到使用以及回收的整个过程都符合环境保护要求的产品,为企业打开销路、参与国际市场竞争提供了条件。目前已有20多个国家对产品实施环境标志,从而促进了这些国家"绿色产品"的发展,在国际市场竞争中取得更多的地位和份额。
  
    国际经济专家分析认为,目前"绿色产品"比例大约为5%~10%,再过10年,所有产品都将进入绿色设计家族,可回收、易拆卸,部件或整机可翻新和循环利用。也就是说,在未来10年内绿色产品有可能成为世界商品市场的主导产品。

4 绿色制造技术组成
  
    (1) 绿色设计。绿色设计是指在产品及其生命周期全过程的设计中,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,优化各有关设计因素,使得产品及其制造过程对环境的总体影响和资源消耗减到最小。这要求设计人员必须具有良好的环境意识,既综合考虑了产品的TQCS(Time,Quality,Cost,Service)属性,还要注重产品的E(Environment)属性,即产品使用的绿色度。
  
    (2) 工艺规划。产品制造过程的工艺方案不一样,物料和能源的消耗将不一样,对环境的影响也不一样。绿色工艺规划就是要根据制造系统的实际,尽量研究和采用物料和能源消耗少、废弃物少、噪声低、对环境污染小的工艺方案和工艺路线。
  
    (3) 材料选择。绿色材料选择技术是一个很复杂的问题。绿色材料尚无明确界限,实际中选用很难处理。在选用材料的时候,不能要考虑其绿色性,还必须考虑产品的功能、质量、成本、噪声等多方面的要求。减少不可再生资源和短缺资源的使用量,尽量采用各种替代物质和技术。
  
    (4) 产品包装。绿色包装技术就是从环境保护的角度,优化产品包装方案,使得资源消耗和废弃物产生最少。目前这方面的研究很广泛,但大致可以分为包装材料、包装结构和包装废弃物回收处理3个方面。当今世界主要工业国要求包装应做到"3R1D"(Reduce减量化、Reuse回收重用、Re cycle循环再生和Degradable可降解)原则。我国包装行业"九五"至2010年发展的基本任务和目标中提出包装制品向绿色包装技术方向发展,实施绿色包装工程,并把绿色包装技术作为"九五"包装工业发展的重点,发展纸包装制品,开发各种代替塑料薄膜的防潮、保鲜的 纸包装制品,适当发展易回收利用的金属包装及高强度薄壁轻量玻璃包装,研究开发塑料的回收再生工艺和产品。
  
    (5) 回收处理。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。
  
    (6)绿色管理。尽量采用模块化、标准化的零部件,加强对噪声的动态测试、分析和控制,在国际环保标准ISO14000正式颁布和实施以后,它会成为衡量产品性能的一个重要因素,企业内部建立一套科学、合理的绿色管理体系势在必行。
  
    (7)设备利用。北京工商管理大学教授梁小民曾经举过这样一个例子:你有一台普通机床价值10万元,后来你资本增加到100万元买了10台同样的机床,但你这种机床使用就不充分了,你的资本收益就递减了;但现在的技术发展使你在拥有100万元资本时,你拥有的就不是那种普通机床而是数控机床,效率提高了几百倍,这个时候资本收益就不是递减而是递增了。这就是技术进步在物质资本上的体现。遗留的问题是,当我们拥有了数控机床后,原来的普通车床怎么办?走进国内许多工厂,都可以看见许多闲置、废弃的设备堆在那里,绣迹斑斑。如何处理好这些设备,成了企业面临的一大难题,通过改造使它们重新发挥作用,做到资源最大化利用。目前对我们很多大的生产厂家来说,来自机器的折旧费用仍占据了很大一部分成本。

5 绿色制造相关技术
  
    (1)纳米技术。 所谓纳米技术是一种微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的"加工"来人工形成纳米大小的结构的技术。当物质被"粉碎"到纳米级细小并制成的"纳米材料",不仅光、电、热、磁性发生变化,而且具有辐射、吸收、吸附等许多新特性,可彻底改变目前的产业结构。由于纳米技术导致产品微型化,使所需资源减少,不仅可达到"低消耗、高效益"的可持续发展目的,而且其成本极为低廉,其互相撞击、摩擦产生的交变机械作用力将为大减小,噪声污染会得到有效控制。运用纳米技术开发的润滑剂,既能在物体表面形成半永久性的固态膜,产生极好的润滑作用,得以大大降低机器设备运转时噪声,又能延长它的使用寿命。纳米材料涂层能大大提高遮挡电磁波和紫外线的性能。

    (2)干式加工。 目前干式加工的主要应用领域是机械加工行业,如切削、磨削等。干式加工顾名思义就是加工过程中不采用任何冷却液的加工方式。干式加工简化了工艺、减少成本并消除了冷却液带来的一系列问题,如废液排放和回收等等。目前,国外已有严格的法规限制某些切削液的使用,在美国、德国等工业发达国家均大力倡导采用干式切削工艺。目前采用干式切削加工铸铁材料已无问题,采用陶瓷和CBN刀具,在高速和大进给量加工时,使热量很快聚集到刀具前端,使其呈红热状态,当工件被加热到一定温度时,其屈服强度减小,可获得较高的金属切除率。寻求最合适的干式切削刀具、工件和机床及其参数的最佳配合方式是目前的重点方向。
  
    (3)热加工工艺模拟技术。 热加工工艺模拟及优化设计技术是应用模拟仿真、试验测试等手段,在拟实的环境下模拟材料加工工艺过程,显示材料在加工过程中形状、尺寸、内部组织及缺陷的演变情况,预测其组织性能质量,达到优化工艺设计目的的一门崭新技术。采用工艺模拟技术将数值模拟、物理模拟和专家系统相结合,可以确定最佳工艺参数、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,从而能有效控制和保证加工工件的质量。
  
    (4)基于网络的敏捷制造。 敏捷制造,简称AM,就是灵活、快捷的生产制造。它是将柔性生产技术、高技能劳动力与灵活的管理集成为一体,对迅速变化的(和不可预测的)市场需求和时机能够作出快速响应的生产管理体系。它的特点是:把企业与客户、供应商有机地联系成一个整体、提高产品研发速度,降低开发成本,延长产品寿命周期、打破成本与批量的直接关系形式,快速交结,最大限度地调动发挥人的积极性和创造性、虚拟制造技术和网络技术相结合,做到分散网络化制造。
  
    (5)近净成形技术和近无缺陷成形技术。 近净成形技术是指零件成形后,仅需少量加工或不再加工,就可用作机械构件的成形技术。近净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直接制成工件,即精密成形或净成形方向发展。这些工件有些可以直接或者稍加处理即可用于组成产品,这样就可以大大减少原材料和能源的消耗。近净成形通常与近无缺陷成形技术组合用于大批量生产。
  
    (6)新型制造技术的不断涌现。 现在对制造技术本身来说,各学科、专业之间的界限已经不再那么明显,从产品的设计开始,直到产品的加工工艺、加工过程、质量检测、最后装配和包装,这些中间环节之间的界限已逐步走向淡化消失,逐渐趋向一体化,如现在CAD、CAPP、CAM的出现就使设计和制造成为一体。现在推出一种新型技术--快速原型零件制造技术(RPM),RPM技术是由 CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状的3维实体的技术,是机械工程、CAD、NC、激光、材料等多学科相互渗透与交叉的产物,其设计突破了传统加工技术,采用材料"去除"的原则,而采用"添加、累积"的原理,是制造技术的一次新的变革。代表性技术有分层实体制造、熔化沉积制造等。
  
    以上这些技术之所以都被归于绿色制造工艺是因为这些工艺和技术或减少了原材料和能源的耗用量或缩短开发周期、减少成本,而且有些工艺改进对环境起到保护作用。虽然现阶段由于种种原因还不能全面施行和应用这些工艺和技术,而且它们本身也许还有需要完善之处,但有理由相信绿色制造工艺将在本世纪大显身手。

                                                                                                                                   来源(共利电梯网)

发表于: 2007-04-20 14:54 天下无人不识君 阅读(1427) 评论(0) 收藏 好文推荐

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