绿色制造介绍

绿色制造介绍1绿色制造概述2绿色制造基本概念3绿色制造组织形式4绿色制造应用与展望1绿色制造概述2请输入文本内容请输入文本内容3请输入文本内容请输入文本内容4请输入文本内容请输入文本内容过渡页1996年,美国制造工程师学会(SME)发表了关于绿色制造的专门蓝皮书《GreenManufacturing》,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，对绿色制造研究的重要性和有关问题又作了进一步的介绍。美国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。卡奈基美隆大学的绿色设计研究所从事绿色设计、管理、制造、法规制定等的研究和教育工作。背景美国AT&T公司还在企业技术学报上发表了不少关于绿色制造的研究论文。美国国家科学基金会1999年资助课题报告会(NSFDesign&ManufacturingGranteesConference)所报告的与绿色制造相关的研究课题就有十余项。在此届大会上,NSF设计与制造学部主任MartinVega博士在大会主题报告中还指出了未来制造业面临的六大挑战性问题,环境相容性问题就是其中之一,而且指出目标就是减少制造过程中的废弃物和把产品对环境的影响降到最低限度。加拿大Windsor大学建立了环境意识设计和制造实验室(ECDMlab)和基于WWW的网上信息库,发行了InternationalJournalofEnvironmentallyConsciousDesignandManufacturing杂志。对环境意识制造中的环境性设计、生命周期分析(LifeCycleAnalysis,LCA)等进行了深入的研究。近年来,国际标准化组织(ISO)提出了关于环境管理的14000系列标准后,推动着绿色制造研究的发展。背景国家“十一五”科技支撑计划重大项目“绿色制造关键技术与装备”的前期战略研究和文献定义绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、使用到报废处理的整个生命周期中，对环境负面影响小、资源利用率高、综合效益大，使得企业经济效益与社会效益得到协调优化。

123123绿色制造的理论体系和总体技术绿色制造的专题技术绿色制造的支撑技术绿色制造的研究内容体系3

12341234减量化(Reduce)重用(Reuse)再生循环(Recycle)再制造(Remanufacturing)核心从源头就注意减少资源(包括能源)使用量及废物排放量，减轻环境负荷，降低人体安全健康危害要求产品或者其零部件能够反复使用要求生产出来的物品在完成其使用功能后能重新变成可以利用的资源，而不是不可再生的垃圾是以机电产品全生命周期设计和管理为指导，以废旧机电产品实现性能恢复和提升为目标，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，对废旧机电产品进行修复和改造的技术

12341234产品生命周期过程技术层绿色制造特征技术层绿色制造评估及监控技术层绿色制造支撑技术层绿色制造的技术体系框架

1、绿色设计技术2、绿色工艺技术3、绿色包装技术4、绿色回收处理技术5、绿色再制造技术面向产品生命周期主线12345产品生命周期过程技术层①又称生态设计、面向环境的设计等，是指借助产品生命周期中与产品相关的各类信息(技术信息、环境协调性信息、经济信息)，利用各种先进的设计理论，使设计出的产品具有先进的技术性、良好的环境协调性以及合理的经济性的一种系统设计方法。绿色设计是实施绿色制造的关键。绿色设计是在产品的整个生命周期的各个阶段,包括设计、选材、生产、包装、运输、使用及报废处理,都必须考虑其对资源和环境的影响。在充分考虑产品的功能、质量和成本的同时,着重考虑产品的环境属性,使得产品及其制造过程、使用过程和报废处理后,对环境的总体影响最小,同时资源的消耗也降到最低。绿色设计产品生命周期过程技术层①又称为绿色生产技术，是指在制造过程中采用先进制造工艺或持续改进传统制造工艺，以改善产品制造过程中的资源消耗和环境污染状况，节约原材料和能源，减少排放物和废物的排放，并保障生产人员的职业安全与健康。绿色制造工艺就是尽量采用原材料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方法。绿色制造的新工艺技术已广泛应用于机械加工业、建筑业、化工工业和钢铁冶金业。Bekerley大学的Sheng.P等提出了一种环境友好性的零件工艺规划方法,这种工艺规划方法分为2个层次:①基于单个特征的微规划,包括环境性微规划和制造微规划;②基于零件的宏规划,包括环境性宏规划和制造宏规划。应用基于Internet的平台对从零件设计到生成工艺文件中的规划问题进行集成。在这种工艺规划方法中,对环境规划模块和传统的制造模块进行同等考虑,通过两者之间的平衡协调,得出优化的加工参数。绿色工艺技术产品生命周期过程技术层①机械加工中的绿色制造工艺12345产品生命周期过程技术层①少无切削工艺利用精密铸造、冷挤压、直接沉积等成型技术,从接近零件形状向精密成形、仿形发展,用自由成形制造代替切削加工,这样节约了传统毛坯制造时的能耗、物耗,也节约了大量的原材料,同时也缩短了生产周期。干式切削工艺干式切削就是在加工过程中不使用冷却润滑油的加工方法。这样可以消除加工时切削液带来的大量的污染问题,获得洁净无污染的切屑,节省了大量的切削液,同时也省去了处理切削液造成污染的大量费用。先进的制造技术采用先进的现代制造技术,是实现绿色制造的有效途径。如精益生产(LP)、敏捷制造(AM)、虚拟制造(VM)和数字制造(DM)等。噪声的消减和控制机械制造车间特别是锻压车间,生产过程中产生强烈的噪声是环境污染的一个大问题,因此必须对噪声加以控制和消减。技术措施有:做好飞轮等回转体的动平衡;在轴承和轴承座之间加弹性衬套;采用热模锻压力机,淘汰蒸汽锤锻压力机;在压力机产生噪声的主要部位加盖隔声罩;采用具有油减震器的无冲击模架等等。能够循环复用、再生利用或降解腐化，且在产品的整个生命周期中对人体及环境不造成公害的适度包装。当今世界公认的发展绿色包装的原则为“3R1D”，即减量化(Reduce)、重复利用(Reuse)、易回收再生(Recycle)、可降解(Degradable)。绿色包装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最少。包装材料要选择无毒无害、可再生的材料,发展纸包装,开发各种替代塑料薄膜的防潮、保鲜纸包装制品;包装结构上尽量做到减少材料的消耗;包装的废弃物应可回收重用、循环再生或可降解。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。绿色包装产品生命周期过程技术层①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,即进行绿色产品回收处理方案设计主要流程包括产品回收、拆卸、清洗、检测、重用和再生循环等。产品的生命周期终结后,若不回收处理,将造成资源浪费和环境污染。因此,报废的产品要及时回收处理,如经过拆卸,有的零部件可以重新利用,可节省大量的原材料;有的可循环再生或可降解。评价产品回收处理方案设计主要考察三方面:效益最大化、重新利用的零部件尽可能多、废弃部分尽可能少。绿色产品回收处理产品生命周期过程技术层①是以机电产品全生命周期设计和管理为指导，以废旧机电产品实现性能恢复和提升为目标，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，对废旧机电产品进行修复和改造的技术。绿色再制造产品生命周期过程技术层①绿色设计技术是围绕着产品生命周期进行的，绿色设计策略和内容将在很大程度上决定产品生命周期各阶段的绿色属性12345绿色制造特征技术层②绿色工艺技术12345绿色制造特征技术层②新型绿色工艺技术传统工艺的绿色性改进生产过程绿色优化技术绿色工艺技术绿色包装技术12345绿色制造特征技术层②绿色包装设计技术绿色包装材料选择技术绿色包装回收处理技术绿色包装技术绿色回收处理技术12345绿色制造特征技术层②废旧产品可回收性分析与评价技术废旧产品绿色拆卸技术废旧产品绿色清洗技术废旧产品材料绿色分离/回收技术逆向物流管理技术绿色回收处理技术绿色再制造技术12345绿色制造特征技术层②再制造系统设计技术再制造工艺技术再制造质量控制再制造生产计划与控制绿色再制造技术绿色制造评估及监控技术层绿色制造评估及监控技术是对产品生命周期全过程进行数据采集、监视、综合评价以及反馈控制的相关技术，是绿色制造技术成功实施的保障。12345绿色制造特征技术层②绿色制造评估技术绿色制造数据采集技术绿色制造过程监控技术绿色制造评估及监控技术层绿色制造支撑技术层绿色制造支撑技术对前三层提供基础支持1345绿色制造特征技术层②绿色制造数据库和知识库绿色制造规范及标准信息化支持技术绿色制造支撑技术层1③绿色制造的支撑技术绿色制造的数据库和知识库制造系统环境影响评估系统绿色ERP管理模式和绿色供应链绿色制造的实施工具和产品1③绿色制造的支撑技术绿色制造的数据库和知识库绿色设计的目标就是如何将环境需求与其它需求有机地结合在一起。比较理想的方法是将CAD和环境信息集成起来,以便设计人员在设计过程中,像在传统设计中获得有关技术信息与成本信息一样,能够获得所有有关的环境数据,这是绿色设计的前提条件。只有这样设计人员才能根据环境需求设计开发产品,获取设计决策所造成的环境影响的具体情况,并可将设计结果与给定的需求比较对设计方案进行评价。由此可见,为了满足绿色设计需求,必须建立相应的绿色设计数据库与知识库,并对其进行管理和维护。1③绿色制造的支撑技术制造系统环境影响评估系统环境影响评估系统要对产品生命周期中的资源消耗和环境影响的情况进行评估。评估的主要内容如下:制造过程物料的消耗状况制造过程能源的消耗状况制造过程对环境的污染状况产品使用过程对环境的污染状况产品寿命终结后对环境的污染状况1③绿色制造的支撑技术绿色ERP管理模式和绿色供应链在绿色制造的企业中,企业的经营和生产管理必须考虑资源消耗和环境影响及其相应的资源成本和环境处理成本,以提高企业的经济效益和环境效益。其中,面向绿色制造的整个(多个)产品生命周期的绿色MRPII/ERP管理模式及其绿色供应链是重要研究内容。1③绿色制造的支撑技术绿色制造的实施工具和产品研究绿色制造的支撑软件,包括计算机辅助绿色设计、绿色工艺规划系统、绿色制造的决策支持系统,ISO14000国际认证的支撑系统等。1、领域的集成2、问题的集成3、效益的集成4、信息的集成5、过程的集成1234567④绿色制造的集成特性

12345领域集成环境领域制造领域资源领域绿色制造绿色制造就是这三大领域内容的交叉和集成④绿色制造的集成特性问题集成绿色制造的内容涉及产品整个生命周期的所有问题,主要是“五绿”问题的集成绿色设计绿色材料绿色工艺绿色包装绿色处理其中绿色设计是关键,这里的“设计”是广义的,它不仅包括产品设计,也包括产品的制造过程和制造环境的设计。绿色设计在很大程度上决定了材料、工艺、包装和产品寿命终结后处理的绿色性④绿色制造的集成特性效益集成绿色制造不仅是一个社会效益显著的行为,也是企业取得显著经济效益的有效手段。例如,实施绿色制造,可最大限度地提高资源利用率,减少资源消耗,可直接降低成本减少或消除环境污染,可减少或避免因环境问题引起的罚款绿色制造环境将全面改善或美化企业员工的工作环境,既可改善员工的健康状况和提高工作安全性,减少不必要的开支;又可使员工们心情舒畅,有助于提高员工的主观能动性和工作效率,以创造出更大的利润绿色制造将使企业具有更好的社会形象,为企业增添了无形资产把绿色制造看作是一种战略经营决策,即实施绿色制造对企业是一种机遇,而不是一种不得已而为之的行为④绿色制造的集成特性信息集成绿色制造系统除了涉及普通制造系统的所有信息及其集成考虑外,还特别强调与资源消耗信息和环境影响信息有关的信息应集成地处理和考虑,并且将制造系统的信息流、物料流和能量流有机地结合,系统地加以集成和优化处理。④绿色制造的集成特性过程集成绿色制造所揭示的概念表明,绿色制造覆盖了产品生命周期的每一过程,是基于数据库及其数据交换标准的产品多生命周期的集成。④绿色制造的集成特性绿色制造的功能目标模型简称TQCSE模型,其中T表示时间,Q表示质量,C表示成本,S表示服务,E表示环境。E是指采用绿色制造技术,能最大限度地消除环境负影响,提高环境效益。从长远看,绿色制造的TQCSE模型有可能发展成为TQCSER模型，这里R表示资源。这是因为人类的资源将越来越有限,企业从社会效益考虑,必须尽可能减少资源消耗。⑤绿色制造的集成功能目标体系4567⑥绿色制造的体系结构345绿色制造的体系结构具体内容绿色产品绿色资源绿色生产过程全过程控制物料转化过程产品周期环节实现目标环境安全性资源优化利用14567⑥绿色制造的体系结构134514567⑦传统制造与绿色制造物料流的对比1345传统制造的物料流是一个开环系统。物料流的终端是产品使用到报废为止,见中的虚线框。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,加上包装件的回收就形成了一个小闭环系统。14567⑧绿色制造的时间、空间特性1345绿色制造的时间维特性——产品生命周期的外延产品多生命周期不仅包括本代产品生命周期的全部时间,而且还包括本代产品报废或停止使用后,产品或其有关零部件在多代产品中的循环使用和循环利用的时间(以下统称为回用时间)。产品多生命周期工程是指根据产品多生命周期来综合考虑环境影响与资源综合利用问题和产品寿命问题的有关理论和工程技术,其目标是在产品多生命周期内,使产品回用时间最长,对环境的负影响最小,资源综合利用率最高。由于科学技术的迅猛发展,产品生命周期将越来越短,因此,为了实现产品多生命周期工程的目标,必须在综合考虑环境和资源效率问题的前提下,高质量地延长产品或其零部件的回用次数和回用率,以延长产品的回用时间。14567⑧绿色制造的时间、空间特性1345绿色制造的空间维特性——制造系统空间的外延CIRP1990年公布的定义:“制造系统是制造业中形成制造生产(简称生产)的有机整体;在机电工程产业中,制造系统具有设计、生产、发运和销售的一体化功能”。以上可看出,传统制造系统的主要空间范围还在企业内部。绿色制造及相应的绿色制造系统将传统制造系统的空间范围大大外延,与外部的各种交换也大大拓展：由于产品制造过程和产品使用过程中产生的废弃物对环境的污染往往没有明确的空间界限,因此绿色制造必须在更大的空间范围内来考虑产品制造问题。产品寿命终结后的回收处理,是绿色制造系统的重要组成部分,这就可能导致企业、产品和用户三者之间的新型集成关系的形成。现代产品的生产模式往往是多个企业参与的供应链运作模式,绿色制造要求必须从更大的系统范围内考虑绿色制造问题。绿色制造的发展趋势全球化社会化集成化并行化智能化产业化全球化绿色制造的全球化特征体现在许多方面：⑨绿色制造的发展趋势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,许多标准还有待于研究和制定。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,有些国家以保护本国环境为由,制定了极为苛刻的产品环境指标来限制国际产品进入本国市场,即设置“绿色贸易壁垒”。绿色制造将为我国企业提高产品绿色性提供技术手段,从而为我国企业消除国际贸易壁垒进入国际市场提供有力的支撑。社会化绿色制造的研究和实施需要全社会的共努力和参与,以建立绿色制造所必需的社会支撑系。统。⑨绿色制造的发展趋势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力的支持,对相反行为的惩罚力度不够。政府可制定经济政策,用市场经济的机制对绿色制造实施导向。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,集成化集成化——将更加注重系统技术和集成技术的研究⑨绿色制造的发展趋势

123456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中的信息集成绿色制造的过程集成并行化并行化——绿色并行工程将可能成为绿色产品开发的有效模式⑨绿色制造的发展趋势绿色设计今后仍将是绿色制造中的关键技术。绿色设计今后的一个重要趋势就是与并行工程的的结合,从而形成一种新的产品设计和开发模式——绿色并行工程。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有因素,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。绿色并行工程涉及一系列关键技术,包括绿色并行工程的协同组织模式、协同支撑平台、绿色设计的数据库和知识库、设计过程的评价