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     綠色制造,又稱環境意識制造(Environmentally Conscious Mannufacturing)、面向環境的制造(Manufacturing For Environment)等。它是一個綜合考慮環境影響和資源效益的現代化制造模式,其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中,對環境的影響(負作用)最小,資源利用率最高,并使企業經濟效益和社會效益協調優化。綠色制造這種現代化制造模式,是人類可持續發展戰略在現代制造業中的體現。

技術的產生背景

  二十世紀六十年代以來,隨著世界經濟的高速發展和人口爆炸性增長,地球環境加劇惡化,生態環境受到嚴重破壞,資源和能源日趨枯竭,嚴重危及到人類的生存和發展。而制造業是全社會消耗資源、污染環境的一個重要方面。據美國工業有害廢物來源統計表明:機械加工業產生的有害廢物占工業有害廢物來源的5%,在各類污染源中名列第4位。傳統的環境治理方式主要采用過程末端治理,存在諸多弊端,如生產和環境治理分割、治污成本高、經濟效益惡化等等,難以從根本上實現環境保護與治理。為了從源頭上治理環境污染,在宏觀上必須采用工業生態學原理,在微觀上必須實施清潔生產和綠色制造。因此,開發和應用綠色機械制造技術是企業貫徹可持續發展戰略的必由之路。

技術的概念

  綠色制造是二十世紀80年代和90年代的產物,1996年美國制造工程師學會發綠化制造企業表關

綠化制造企業

于綠色制造的藍皮書,提出綠色制造的概念。綠色制造技術又稱環境意識制造、面向環境的制造等,是以傳統制造技術為基礎,并結合環境科學、材料科學、能源科學、控制技術等新技術的先進制造技術。是一個綜合考慮環境影響和資源效益的現代化制造模式,其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中,對環境的負面影響最小,資源利用率最高,并使企業經濟效益和社會效益協調一致。

技術和傳統制造技術的比較

  目前的機械制造技術可歸納為兩種生產模式:

  傳統制造技術

  目前,我國的機械制造技術大多數采用傳統制造技術。它是一個開環生產系統,其典型特征是從自然界獲取資源,經提煉處理后成為各種工程材料。在此過程中大量廢氣、廢水、廢渣等污染性物質進入環境。在毛坯成型和加工制造過程中同樣存在大量污染問題。對產品設計一般需投入大量的人力物力,在產品的制造過程中,不僅有大量的廢物排放,而且由于生產制造中缺乏柔性,造成設備資源利用上的嚴重浪費。在產品使用過程中廢氣、廢物、噪聲等污染問題仍然是破壞環境的主要因素。特別是在部件和設備損壞后,往往成為廢棄物,從而造成資源的極大浪費,同時許多有毒有害無法回收的材料,對人類也會造成極大傷害。

  綠色制造技術

  綠色制造技術模式是一種閉環生產系統。它是一種清潔生產方式和廢棄物循環利用的生產模式。在這種生產模式下,從原料開采到產品報廢的整個產品生命周期中,對材料的回收、利用、處理等全部過程通盤考慮。諸如在冶煉時考慮廢氣、廢水的徹底凈化,在材料選擇時預先考慮產品報廢時的材料回收重用及處理問題。在綠色生產模式中,這些問題可通過特定的工藝手段和技術措施在產品的生命周期各個環節中逐一安排解決。比如在零件的設計和制造中標注出它們材料類型和回收方式的代碼,便于成組歸類處理,科學管理,做到有效地利用資源。

  綠色制造技術各階段主要模式

  為了更合理地利用資源和能源,減少對環境的污染,充分發揮綠色制造技術的功能,我們需要在材料選用、產品設計、制造工藝、管理模式等方面全面考慮。

  材料選用上選擇 綠色材料

  在傳統制造模式下,人們在產品設計時對材料選擇上過多地考慮了材料的性能和作用而忽視了其對環境的影響,因而在產品的制造和使用中對環境產生了極大的危害。同時,由于較少考慮到材料的回收及循環利用等問題,致使產品使用壽命結束后廢品回收利用率很低,造成了資源的嚴重浪費以及對環境的污染。因此,如何選擇材料、選擇何種材料是實現綠色產品設計和制造的一個關鍵。解決傳統制造中的材料選擇問題,關鍵就是使用綠色材料,所謂綠色材料是指具有良好的使用性能,且對資源和能源消耗少,對生態和環境負面影響小,有利于人類健康,可再生利用率高,在制造、使用、廢棄乃至再生循環利用的整個過程中,都與環境協調共存的材料。選用材料時,在滿足性能要求的前提下,應當優先選用綠色材料。隨著資源能源的日益枯竭、環境惡化的加劇和人們環保意識的增強,這方面的要求將越來越突出。

  產品設計時選擇綠色設計模式

  傳統制造模式下的設計方式,其指導思想是為了滿足產品的功能和制造工藝的實現,很少考慮產品的消耗、資源的充分利用以及對環境的影響。綠色設計的指導思想是將生產和節能減排緊密相連,綜合地考慮加工產品的可行性及回收性。綠色設計是綠色制造中至關重要的一環,在這個階段就應考慮產品生命周期全過程的少無污染、節約資源和能源、回收性好等問題。

現狀及國內外發展趨勢

 

  1.技術發展趨勢

  當前,世界上掀起一股“綠色浪潮”,環境問題已經成為世界各國關注的熱點,并列入世界議事日程,制造業將改變傳統制造模式,推行綠色制造技術,發展相關的綠色材料、綠色能源和綠色設計數據庫、知識庫等基礎技術,生產出保護環境、提高資源效率的綠色產品,如綠色汽車、綠色冰箱等,并用法律、法規規范企業行為,隨著人們環保意識的增強,那些不推行綠色制造技術和不生產綠色產品的企業,將會在市場競爭中被淘汰,使發展綠色制造技術勢在必行。

  2.國外現狀

  國外不少國家的政府部門已推出了以保護環境為主題的“綠色計劃”。1991年日本推出了“綠色行業計劃”,加拿大政府已開始實施環境保護“綠色計劃”。美國、英國、德國也推出類似計劃。目前,在一些發達國家,除政府采取一系列環境保護措施外,廣大消費者已熱衷于購買環境無害產品的綠色消費的新動向,促進了綠色制造的發展。產品的綠色標志制度相繼建立,凡產品標有“綠色標志”圖形的,表明該產品從生產到使用以及回收的整個過程都符合環境保護的要求,對生態環境無害或危害極少,并利于資源的再生和回收,這為企業打開銷路、參與國際市場競爭提供了條件。如德國水溶油漆自1981年開始被授于環境標志(綠色標志)以來,其貿易額已增加20%。德國目前已有60種類型3500個產品授予環境標志,法國、瑞士、芬蘭和澳大利亞等國于1991年對產品實施環境標志,日本于1992年對產品實施環境標志,新加坡和馬來西亞也在1992年開始實施環境標志。目前已有20多個國家對產品實施環境標志,從而促進了這些國家“綠色產品”的發展,在國際市場競爭中取得更多的地位和份額。

  國際經濟專家分析認為,目前“綠色產品”比例大約為5-10%,再過10年,所有產品都將進入綠色設計家族,可回收、易拆卸,部件或整機可翻新和循環利用。也就是說,在未來10年內綠色產品有可能成為世界商品市場的主導產品。

  3.國內研究基礎

  國內一些高等院校和研究院所在國家科委、國家自然科學基金會和有關部門的支持下對綠色制造技術進行了廣泛的研究探索。

  機械科學研究院已完成了國家科委“九五”攻關項目--清潔生產技術選擇與數據庫的建立、機械工業基金項目--綠色設計技術發展趨勢及對策研究。圍繞機械工業中九個行業對綠色技術需求和綠色設計技術自身發展趨勢進行了調研,在國內首次提出適合機械工業的綠色設計技術發展體系,同時還進行了車輛的拆卸和回收技術的研究。目前正在開展國家自然科學基金項目“環境綠色技術評價體系的研究”。以環境保護綠色技術評價體系為研究載體,將ETV評價技術導入機械制造業的綠色設計、綠色制造,建立制造業的綠色概念、描述方法和ETV評價體系。

  清華大學為創建綠色大學,已將綠色工程技術列為優先發展和支持項目,在美國“ChinaBridge”基金和國家自然科學基金會的支持下,已與美國“TexasTechUniversity”先進制造實驗室建立了關于綠色設計技術研究的國際合作關系,對全生命周期建模等綠色設計理論和方法進行系統研究,取得一定進展。

  上海交通大學針對汽車開展可回收性綠色設計技術的研究,與Ford公司合作,研究中國轎車的回收工程問題;與內貿部中國物資再生利用華東分公司合作,撰寫了“探討中國汽車銷售、維修、二手車交易及回收利用一條龍管理模式的可行性報告”;與法國柏林工業大學IWF研究所建立了合作關系,在廢棄工業品回收方面展開了研究工作。

  合肥工業大學開展了機械產品可回收設計理論和關鍵技術及回收指標評價體系的研究。

  重慶大學承擔了國家自然科學基金和國家863/CIMS主題資助的關于綠色制造技術的研究項目,主要研究可持續發展CIMS(S-CIMS)的體系結構研究、清潔化生產系統和體系結構及實施策略、清潔化生產管理信息系統等。

  華中理工大學、浙江大學、北京航空航天大學等高院校也開展了綠色制造技術研究。

  國內已形成了一支從事綠色制造技術研究的專業隊伍,為我國發展綠色制造技術奠定了基礎。

 

 

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