绿色制造技术基础

摘要：绿色制造的产生对可持续发展有极大影响。通过绿色制造与传统制造的对比、绿色制造现状、发展趋势等方面的概述对绿色制造有一个基本的了解。简要介绍绿色制造的技术组成和实际事例分析，体现绿色制造对可持续发展的重要性。关键字：绿色制造 可持续发展 发展趋势 技术组成一、 绿色制造产生背景制造业是将可用资源通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的工业产品或生活消费品的产业。然而制造也一方面是制造人类财富的支柱产业，一方面又产生大量废弃物，对环境造成巨大的污染，是当前环境污染的主要源头。为了从源头上治理环境污染，在宏观上必须采用工业生态学原理，在微观上必须实施清洁生产和绿色制造。二、 绿色制造的概念绿色制造，又称环境意识制造(EnvironmentallyConsciousManufacturing)、面向环境的制造(ManufacturingForEnvironment)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包装计、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，是人类可持续发展策略在现代制造业中的体现。包装原材料开采原材

料生

产制造加工过程吐装配吐产品包

装（绿色

包装）产品使

用及维

护产品报废其材料

W再生

的零部

、绿色制原材

料生

产制造加工过程吐装配吐产品包

装（绿色

包装）产品使

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护产品报废其材料

W再生

的零部

、绿色制木口拆卸传统制造的物料流是个开环系统。物料流的终端是产品使用到报废为止。而绿色制造的物料流是一个闭环系统，其中开环物料流和产品报废后的反馈形成大闭环系统。在此过程中，又可能形成若干小闭环系统;如图中的绿色包装，力口上包装件的回收就形成了一个小闭环系统。可以用下图表明四、绿色制造的现状国内现状清华大学于2001年在国家、学校和企业多方支持下，建立了清华全卓绿色制造研发中心，主要从机电产品绿色设计、线路板的回收、产品全生命周期评估，以及机电产品的拆卸回收处理等方面进行了绿色制造的研究，并开发了一个绿色网站，用于介绍国内外的的研究成果，从而提高全民的绿色环保意识。重庆大学承担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，主要研究可持续发展CIMS（S-CIMS）的体系结构研究、清洁化生产系统和体系结构及实施策略、清洁化生产管理信息系统等。各种关于绿色制造的教材相继出版。2010中国绿色制造年会在北京成功举办，年会主题围绕“创能储能节能开启低碳经济新时代”展开，来自行业主管部门、企业界、研究机构、咨询机构以及行业协会150多名代表，共同探讨了节能环保立法、能效标识制度、废旧电器回收管理、绿色研发技术等热点问题。2012年8月17日至18日，由上海熙赛商务咨询有限公司主办的中国2012绿色制造国际峰会在上海召开。国外现状Berkeley加州大学不仅设立了关于环境意识设计和制造的研究机构，而且还在国际互联网上建立了可系统查询的绿色制造专门网页Greenmfg。国际标准化组织ISO发布了有关环境管理体系的ISO14000系列标准，推动着绿色制造的研究更加活跃和迅速发展。德国哈默机床将绿色制造设为自己的工作标准之一。为了实现绿色制造，哈默从发展阶段到低能耗制造（生产任务的大部分都在公司内部完成），再到数控机床，二十多年来，始终将能量的回收和再生设为自己的工作标准之一。还开发了大量高质量、高效率的零件，比如丝杠驱动、导轨、滚动轴承等。五、绿色制造的发展趋势全球化一一绿色制造的研究和应用中将愈来愈体现全球化的特征和趋势绿色制造的全球化特征体现在许多方面：制造业对环境的影响往往是超越空间的，人类需要团结起来，保护我们共同拥有的惟一的地球。ISO14000系列标准的陆续出台为绿色制造的全球化研究和应用奠定了很好的基础，但一些标准尚需进一步完善，许多标准还待于研究和制定。随着近年来全球化市场的形成，绿色产品的市场竞争将是全球化的。近年来，许多国家对进口产品要进行绿色性认定，要有“绿色标志”。社会化——绿色制造的社会支撑系统需要形成绿色制造的研究和实施需要全社会的共同努力和参与，以建立绿色制造所必须的社会支撑系统。首先是立法和行政规定问题。当前，这方面的法律和行政规定对绿色制造行为还不能形成有利的支持，对相反行为的惩罚力度不够。其次，企业要真正有效地实施绿色制造，必须考虑产品寿命终结后的处理，这就可能导致企业、产品、用户三者之间的新型集成关系的形成。最后，消费者购买时，应尽量购买和使用绿色产品。集成化——将更加注重系统技术和集成技术的研究要真正有效的实施绿色制造，必须从系统的角度和集成的角度来考虑和研究旅社制造中的有关问题。当前绿色制造的集成功能目标体系、产品和工艺设计与材料选择系统的集成、用户需求与产品使用的集成、绿色制造的问题领域集成、绿色制造系统的信息集成、绿色制造的过程集成等集成技术的研究将成为绿色制造的重要研究内容。绿色制造集成化的另一个方面是绿色制造的实施需要一个集成化的制造系统来进行。绿色集成制造系统的体系框架：该系统包括管理信息系统、绿色设计系统、制造过程系统、质量保证系统、物能资源系统、环境影响评定系统6个功能分系统，以及计算机通讯网络系统和数据库/知识库系统等2个支持分系统以及与外部的联系。并行化——绿色并行工程将可能成为绿色产品开发的有效模式绿色并行工程又称为绿色并行设计，是现代绿色产品设计和开发的新模式。它是一个系统方法，以集成的、并行的方式设计产品及其生命周期全过程，力求使产品开发人员在设计一开始就考虑到产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所以因素，包括质量、成本、进度计划、用户要求、环境影响、资源消耗状况等。智能化——人工智能和智能制造技术将在绿色制造研究中发挥重要作用绿色制造的决策目标体系是现有制造系统TQCS（即产品上市时间T、产品质量Q、产品成本C和为用户提供的服务S）目标体系域环境影响E和资源消耗R的集成，即形成了TQCSRE的决策目标体系。要优化这些目标，是一个难于用一般数学方法处理的十分复杂的多目标优化问题，需要用人工智能方法来支撑处理。另外，绿色产品评估指标体系及评估专家系统，均需要人工智能和智能制造技术。产业化——绿色制造的实施将导致一批新兴产业的形成除大家已注意到的废弃回收处理装备制造业和废弃物回收处理的服务产业外，另有两大类产业值得特别注意：（1）绿色产品制造业（2）实施绿色制造的软件产业六、绿色制造的技术组成绿色设计：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工艺规划:物料和能源消耗少、废弃物少、噪声低、对环境污染小材料选择: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。产品包装：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。回收处理：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。绿色管理：采用模块化、标准化的零部件。设备利用：改造旧设备，重新发挥作用，做到资源最大化利用。七、绿色制造实际例子事例一：中水回用以上海通用汽车金桥南厂为例，采用国内外先进的污水处理技术，将部分处理后的水再深度处理和消毒作为中水，由厂区的中水管网系统供厂区所有的绿化、冲厕、景观和设备的冷却等，不仅减少了自来水使用量，而且也大大减少了废水的排放。为确保中水的处理质量，在废水处理站中设置了养鱼缸，采用中水调养五彩金鱼，第一时间可以观察到中水的水质。经过不懈努力，在南厂的废水处理站中，一边是污浊的生产废水和污水在不断进入，经过工艺处理，一边源源不断排出透明晶亮的清水，鱼儿在其中欢快地游动。南厂日回用中水量达203立方米，占日污水向外排放量的24%，年减少COD排放量7吨，每年可以节省10万元的费用。事例二：金桥南厂联合站房冰蓄冷项目近年来，国内工业用电电价峰谷差较大，上海最高达到4.4倍。对此，金桥南厂采用了先进的冰蓄冷系统，在电力负荷很低的夜间用电低谷采用双工况制冷机制冷，将冷量以冰的形式储存起来。在电力负荷较高的白天或用电高峰期，把储存的冷量释放出来，以满足空调或工艺用冷的需求，也起到了转移电力高峰用电量、平衡电网峰谷差、削峰填谷的作用。通过自控，实现夏季给空调冷冻水供冷、冬季给工艺系统供冷，过渡季既可以供空调也可以供工艺。冰蓄冷系统不仅可以转移电力高峰用电量，平衡电网峰谷差，这样全年365天不间断运行，可以最大程度地节约电费，年节约能源和减排费用65万元。2007年，金桥厂区通过工艺优化和生产生活节能等方面的措施，能耗费用与上一年相比，节约近2000万元。根据以上两个事例，我们可以看出：合理地利用绿色制造技术可以有效地减少废弃物的排放，很大程度地节约资源，并且有效地提高了资源利用率、避免了环境污染等。八、总结绿色制造对未来制造业的可持续发展至关重要。要实现制造业可持续发展观必须致力于绿色制造的研究和推广。合理利用绿色制造技术可有效改善企业对环境的污染和对资源的利