绿色制造,又称环境意识制造(Environmentally Conscious Mannufacturing)、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业中的体现。

技术的产生背景

  二十世纪六十年代以来,随着世界经济的高速发展和人口爆炸性增长,地球环境加剧恶化,生态环境受到严重破坏,资源和能源日趋枯竭,严重危及到人类的生存和发展。而制造业是全社会消耗资源、污染环境的一个重要方面。据美国工业有害废物来源统计表明:机械加工业产生的有害废物占工业有害废物来源的5%,在各类污染源中名列第4位。传统的环境治理方式主要采用过程末端治理,存在诸多弊端,如生产和环境治理分割、治污成本高、经济效益恶化等等,难以从根本上实现环境保护与治理。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。因此,开发和应用绿色机械制造技术是企业贯彻可持续发展战略的必由之路。

技术的概念

  绿色制造是二十世纪80年代和90年代的产物,1996年美国制造工程师学会发绿化制造企业表关

绿化制造企业

于绿色制造的蓝皮书,提出绿色制造的概念。绿色制造技术又称环境意识制造、面向环境的制造等,是以传统制造技术为基础,并结合环境科学、材料科学、能源科学、控制技术等新技术的先进制造技术。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,对环境的负面影响最小,资源利用率最高,并使企业经济效益和社会效益协调一致。

技术和传统制造技术的比较

  目前的机械制造技术可归纳为两种生产模式:

  传统制造技术

  目前,我国的机械制造技术大多数采用传统制造技术。它是一个开环生产系统,其典型特征是从自然界获取资源,经提炼处理后成为各种工程材料。在此过程中大量废气、废水、废渣等污染性物质进入环境。在毛坯成型和加工制造过程中同样存在大量污染问题。对产品设计一般需投入大量的人力物力,在产品的制造过程中,不仅有大量的废物排放,而且由于生产制造中缺乏柔性,造成设备资源利用上的严重浪费。在产品使用过程中废气、废物、噪声等污染问题仍然是破坏环境的主要因素。特别是在部件和设备损坏后,往往成为废弃物,从而造成资源的极大浪费,同时许多有毒有害无法回收的材料,对人类也会造成极大伤害。

  绿色制造技术

  绿色制造技术模式是一种闭环生产系统。它是一种清洁生产方式和废弃物循环利用的生产模式。在这种生产模式下,从原料开采到产品报废的整个产品生命周期中,对材料的回收、利用、处理等全部过程通盘考虑。诸如在冶炼时考虑废气、废水的彻底净化,在材料选择时预先考虑产品报废时的材料回收重用及处理问题。在绿色生产模式中,这些问题可通过特定的工艺手段和技术措施在产品的生命周期各个环节中逐一安排解决。比如在零件的设计和制造中标注出它们材料类型和回收方式的代码,便于成组归类处理,科学管理,做到有效地利用资源。

  绿色制造技术各阶段主要模式

  为了更合理地利用资源和能源,减少对环境的污染,充分发挥绿色制造技术的功能,我们需要在材料选用、产品设计、制造工艺、管理模式等方面全面考虑。

  材料选用上选择 绿色材料

  在传统制造模式下,人们在产品设计时对材料选择上过多地考虑了材料的性能和作用而忽视了其对环境的影响,因而在产品的制造和使用中对环境产生了极大的危害。同时,由于较少考虑到材料的回收及循环利用等问题,致使产品使用寿命结束后废品回收利用率很低,造成了资源的严重浪费以及对环境的污染。因此,如何选择材料、选择何种材料是实现绿色产品设计和制造的一个关键。解决传统制造中的材料选择问题,关键就是使用绿色材料,所谓绿色材料是指具有良好的使用性能,且对资源和能源消耗少,对生态和环境负面影响小,有利于人类健康,可再生利用率高,在制造、使用、废弃乃至再生循环利用的整个过程中,都与环境协调共存的材料。选用材料时,在满足性能要求的前提下,应当优先选用绿色材料。随着资源能源的日益枯竭、环境恶化的加剧和人们环保意识的增强,这方面的要求将越来越突出。

  产品设计时选择绿色设计模式

  传统制造模式下的设计方式,其指导思想是为了满足产品的功能和制造工艺的实现,很少考虑产品的消耗、资源的充分利用以及对环境的影响。绿色设计的指导思想是将生产和节能减排紧密相连,综合地考虑加工产品的可行性及回收性。绿色设计是绿色制造中至关重要的一环,在这个阶段就应考虑产品生命周期全过程的少无污染、节约资源和能源、回收性好等问题。

现状及国内外发展趋势

 

  1.技术发展趋势

  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。

  2.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。目前,在一些发达国家,除政府采取一系列环境保护措施外,广大消费者已热衷于购买环境无害产品的绿色消费的新动向,促进了绿色制造的发展。产品的绿色标志制度相继建立,凡产品标有“绿色标志”图形的,表明该产品从生产到使用以及回收的整个过程都符合环境保护的要求,对生态环境无害或危害极少,并利于资源的再生和回收,这为企业打开销路、参与国际市场竞争提供了条件。如德国水溶油漆自1981年开始被授于环境标志(绿色标志)以来,其贸易额已增加20%。德国目前已有60种类型3500个产品授予环境标志,法国、瑞士、芬兰和澳大利亚等国于1991年对产品实施环境标志,日本于1992年对产品实施环境标志,新加坡和马来西亚也在1992年开始实施环境标志。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。

  3.国内研究基础

  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。

  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。围绕机械工业中九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”。以环境保护绿色技术评价体系为研究载体,将ETV评价技术导入机械制造业的绿色设计、绿色制造,建立制造业的绿色概念、描述方法和ETV评价体系。

  清华大学为创建绿色大学,已将绿色工程技术列为优先发展和支持项目,在美国“ChinaBridge”基金和国家自然科学基金会的支持下,已与美国“TexasTechUniversity”先进制造实验室建立了关于绿色设计技术研究的国际合作关系,对全生命周期建模等绿色设计理论和方法进行系统研究,取得一定进展。

  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,与Ford公司合作,研究中国轿车的回收工程问题;与内贸部中国物资再生利用华东分公司合作,撰写了“探讨中国汽车销售、维修、二手车交易及回收利用一条龙管理模式的可行性报告”;与法国柏林工业大学IWF研究所建立了合作关系,在废弃工业品回收方面展开了研究工作。

  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。

  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。

  国内已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。

 

 

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