綠色制造技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用與思考

摘要：綠色制造技術(shù)是以綠色理念為指導(dǎo)，在設(shè)計、工藝、包裝以及生產(chǎn)等各個環(huán)節(jié)均體現(xiàn)綠色理念的一種科學(xué)技術(shù)，其目的在于實現(xiàn)資源效益與經(jīng)濟效益的協(xié)調(diào)優(yōu)化。文章概述了綠色制造技術(shù)的主要內(nèi)容、技術(shù)基本類型以及綠色機械制造工藝技術(shù)的重要意義，分析了綠色制造技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用，并圍繞推進綠色制造技術(shù)的路徑進行思考。

關(guān)鍵詞：綠色制造技術(shù)；機械制造；綠色理念；資源效益；經(jīng)濟效益 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH122 文章編號：1009-2374（2015）04-0097-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0330

綠色制造技術(shù)是基于傳統(tǒng)制造工藝，以綠色理念為指導(dǎo)，充分運用現(xiàn)代先進的材料科學(xué)和控制科學(xué)實現(xiàn)對資源的合理、有效地利用，從而在為企業(yè)降低制造成本的同時，不會對環(huán)境造成嚴重的影響。同時，通過采用綠色制造技術(shù)生產(chǎn)出的機械產(chǎn)品更符合實際需求。通過在機械制造中應(yīng)用綠色制造技術(shù)，有助于促進我國制造業(yè)核心競爭力的提升，推動我國機械制造行業(yè)的發(fā)展。

1 綠色制造技術(shù)的理論基礎(chǔ)

1.1 綠色制造技術(shù)的內(nèi)容

綠色制造技術(shù)的內(nèi)容主要包括綠色設(shè)計、綠色選材、綠色工藝以及綠色處理四個方面。具體如下：

1.1.1 綠色設(shè)計。設(shè)計環(huán)節(jié)是產(chǎn)品整個制造流程的首要環(huán)節(jié)。綠色設(shè)計，即在按照產(chǎn)品原設(shè)計要求，融入綠色理念合理地對機械制造的工作原理，結(jié)構(gòu)設(shè)計以及工藝的能量傳遞，零件的形狀以及尺寸等進行設(shè)計，然后通過計算分析將設(shè)計轉(zhuǎn)化為實際的加工過程。因此，在機械制造中要實現(xiàn)綠色設(shè)計，必須將環(huán)保作為重要的指導(dǎo)原則，并將環(huán)境污染問題納入到機械產(chǎn)品制造和加工的整個過程進行考慮。

1.1.2 綠色選材。材料的選擇直接影響機械制造產(chǎn)品可能產(chǎn)生的污染物質(zhì)的排放量的多少。在機械制造中，綠色選材主要是針對原材料和能源來講，具體在選材時，主要從如下三個方面考慮：（1）盡量選擇比較豐富且成本相對較低的材料；（2）盡可能選擇可利用的材料和能源；（3）避免使用有毒害的物質(zhì)。

1.1.3 綠色工藝。綠色工藝，即通過運用一定的設(shè)備及技術(shù)，在機械生產(chǎn)過程中，按照一定的秩序進行生產(chǎn)，滿足節(jié)省能源、操縱能源、降低污染的需求，從而最終獲得達標產(chǎn)品的過程。一般常見的綠色工藝包括干切削措施、低溫切削措施、高精準度的冷碾措施、金屬粉末的注射成型工藝、采用可編程的控制器技術(shù)、數(shù)顯技術(shù)、數(shù)據(jù)技術(shù)來改造舊機床凈化廢液等。

1.1.4 綠色處理。綠色處理，即對機械制造過程中產(chǎn)生的廢氣、廢液等廢棄物運用一定的設(shè)備進行處理或回收利用，從而實現(xiàn)污染物質(zhì)向無污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

1.2 綠色制造工藝的技術(shù)基本類型

1.2.1 降低能耗工藝技術(shù)。降低能耗工藝技術(shù)是機械制造過程所采用的綠色制造工藝技術(shù)之一。它主要是通過減磨和采取低能耗的施工手段等技術(shù)手段，來實現(xiàn)能量損耗降低和加工水平提升的目的。機械制造的過程需要消耗大量的能量，而通過原材料或能源所產(chǎn)生的能力，只有一部分被轉(zhuǎn)化為有用能量，另一部分則被直接消耗或浪費掉能量。例如，在摩擦過程中，會損失一定的能量，這些能量很可能會對機械制造工藝造成一定的影響，降低加工工藝的可靠性。

1.2.2 節(jié)約型工藝技術(shù)。節(jié)約強調(diào)的是對原料及能源的節(jié)約。其主要是通過適度簡化生產(chǎn)工藝來實現(xiàn)的。一方面，從設(shè)計角度，在設(shè)計產(chǎn)品時，通過精密的計算合理確定零件的重量和數(shù)量，從而提升對原材料的利用率。在工藝上能通過采用新的刀具，增強刀具的使用壽命以及降低刀具使用的能耗。采用干式加工技術(shù)，實現(xiàn)資源的節(jié)約使用，降低對環(huán)境的污染；通過運用先進的制造技術(shù)實現(xiàn)對毛坯的預(yù)先優(yōu)化處理，盡可能減少制造過程對原材料的消耗。

1.2.3 環(huán)境保護型工藝技術(shù)。環(huán)境保護型工藝技術(shù)是利用工藝技術(shù)，減少或消除制備過程中產(chǎn)生的對環(huán)境有污染的物質(zhì)。該工藝技術(shù)是保護生態(tài)環(huán)境最直接、最有效的方法。在加工過程中將所需的要素輸入系統(tǒng)時，系統(tǒng)默認將和產(chǎn)品生產(chǎn)無關(guān)的物料進行輸出。通過該技術(shù)可以實現(xiàn)對機械生產(chǎn)末端無關(guān)物料的處理，從而減少廢液、廢氣對環(huán)境造成的污染。

1.3 綠色機械制造工藝技術(shù)的重要意義

隨著資源節(jié)約型社會的提出以及全國各地節(jié)能環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟工作的大力開展，綠色理念、低碳理念已經(jīng)深入人心，這為我國建設(shè)資源節(jié)約型社會、友好社會創(chuàng)造了良好的發(fā)展環(huán)境。作為國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，制造業(yè)也順應(yīng)這一趨勢，積極推進工藝技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新。在傳統(tǒng)制造業(yè)中，由于長期未考慮環(huán)境和資源浪費的問題，使得生產(chǎn)過程產(chǎn)生了許多廢氣、廢水，不僅資源沒有得到充分的利用，更對環(huán)境造成了嚴重的污染。隨著綠色機械制造工藝的提出和應(yīng)用，傳統(tǒng)的加工模式正逐漸向清潔生產(chǎn)以及廢棄物循環(huán)利用的發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。如今，社會需要的產(chǎn)品是高質(zhì)量、低能耗的產(chǎn)品。因此，只有運用綠色機械制造工藝技術(shù)，充分考慮資源的利用和環(huán)境保護等相關(guān)因素，才能使資源得到優(yōu)化配置和合理利用，實現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟效益的雙豐收。

2 綠色制造技術(shù)在機械制造過程中的應(yīng)用

2.1 在產(chǎn)品設(shè)計中采用綠色設(shè)計結(jié)構(gòu)

機械產(chǎn)品的綠色設(shè)計結(jié)構(gòu)是在設(shè)計機械產(chǎn)品的時候就充分考慮機械對環(huán)境的影響以及對社會的作用，然后對機械產(chǎn)品的質(zhì)量、壽命進行控制，設(shè)計出質(zhì)量優(yōu)等、使用壽命長、環(huán)境影響小的機械結(jié)構(gòu)。最好的設(shè)計是機械能夠循環(huán)使用，且生產(chǎn)產(chǎn)品時能夠盡可能地減少產(chǎn)品的生產(chǎn)時間。

2.2 選用低毒、無污染綠色原材料

綠色機械的首要條件是其制造機械的材料必須是綠色的。如今，材料科學(xué)經(jīng)過幾十年的飛速發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)到了一個新的高度。很多以前使用的嚴重污染環(huán)境的材料，現(xiàn)在大多都有了環(huán)境污染小甚至無污染的材料替代，這就為綠色機械提供了新的發(fā)展基礎(chǔ)。企業(yè)在發(fā)展過程中，不能一味地注重經(jīng)濟效益，而不注重環(huán)境的保護。應(yīng)該在生產(chǎn)過程中使用低毒無污染的材料，走可持續(xù)發(fā)展的道路。

2.3 采用綠色機械制造技術(shù)和工藝

在使用綠色材料制造機械的同時，我們應(yīng)該改進原有的生產(chǎn)工藝，將過去高耗能、高污染的工藝進行改良和替換，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。對于那些已經(jīng)有新的工藝替代的產(chǎn)品，應(yīng)該堅決采用新工藝，淘汰舊的低效率、高污染的工藝。這樣在產(chǎn)品制造過程中最大限度地減少環(huán)境污染，降低能耗和原材料損耗?，F(xiàn)在廣泛使用的大量的綠色制造的新工藝，從其實現(xiàn)綠色的途徑不同可以分為如下三類：（1）降低能耗型綠色工藝。在機械制造過程中通過降級能源的消耗實現(xiàn)綠色制造的工藝；（2）降低原材料消耗的工藝。將生產(chǎn)工藝進行改良，縮短工藝流程，改用新型的原材料等方式來降低原料消耗；（3）降低污染的工藝。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物進行回收再利用，減少對環(huán)境的污染。

2.4 采用綠色的機械產(chǎn)品包裝技術(shù)

最終產(chǎn)品的包裝應(yīng)該摒棄華而不實的包裝，采用能夠回收再利用的包裝或者對環(huán)境污染的綠色包裝技術(shù)。除了包裝采用綠色包裝外，還應(yīng)該考慮包裝的生產(chǎn)成本，將包裝的成本降至最低?，F(xiàn)今使用較多的包裝材料有木板、紙箱、泡沫塑料、氣泡墊等。這些包裝材料都屬于不可再生資源，且有些材料降解緩慢，會對環(huán)境產(chǎn)生很大的污染。因此，應(yīng)該開發(fā)出一種無污染的能循環(huán)使用的包裝材料。

2.5 采用綠色的機械產(chǎn)品回收技術(shù)

綠色結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計環(huán)節(jié)就考慮廢棄的產(chǎn)品的回收利用，避免報廢的產(chǎn)品對環(huán)境造成的污染。這就要求采用綠色技術(shù)對報廢的產(chǎn)品進行最大程度的回收利用。這樣不但減少了污染，還能節(jié)約原料，進而節(jié)約了生產(chǎn)成本，產(chǎn)生非常良好的社會效益和經(jīng)濟效益。在這其中，企業(yè)應(yīng)該重視回收那些有毒有害的零部件，使之再利用，做到無污染處理。

3 推進綠色制造技術(shù)路徑的思考

由于發(fā)達國家不斷加大對環(huán)境的保護力度，使得眾多的高污染企業(yè)轉(zhuǎn)入發(fā)展中國家。這些發(fā)展中國家為了得到一些經(jīng)濟效益，提高本地就業(yè)率，不得不接受這些高污染的企業(yè)進入。這就導(dǎo)致一些地方成了高污染企業(yè)的天堂。我國由于機械制造也仍處在發(fā)展階段，因此在大量外資企業(yè)進入的同時夾雜著為數(shù)不少的高污染企業(yè)。我國應(yīng)該拋棄這種先污染后治理的發(fā)展方式，拒絕高污染外資企業(yè)對我國的污染轉(zhuǎn)嫁，應(yīng)該采用綠色制造的理念進行可持續(xù)發(fā)展。

3.1 加強綠色制造技術(shù)研發(fā)進行技術(shù)創(chuàng)新

要將綠色制造的理念落實到機械制造的生產(chǎn)過程中，必須不斷發(fā)展新的技術(shù)，即實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。要在綜合考量社會發(fā)展需求、當(dāng)前經(jīng)濟狀況、現(xiàn)今行業(yè)生態(tài)狀況等因素后，結(jié)合影響綠色機械制造工藝的機械產(chǎn)品性能、壽命、環(huán)保等幾個重要因素，進行技術(shù)創(chuàng)新。具體要求要做到如下五個方面：（1）廢棄物回收利用的技術(shù)創(chuàng)新。將廢棄物無公害化處理，最好是回收再利用；（2）干式生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新。在舊的生產(chǎn)工藝中，由于使用冷卻液，產(chǎn)生了大量的廢液排放。新的工藝不適用冷卻液，且簡化了生產(chǎn)工藝，從而降低了生產(chǎn)成本；（3）虛擬制造技術(shù)的創(chuàng)新。在實際生產(chǎn)中，大批量生產(chǎn)前生產(chǎn)一些工藝樣品，以發(fā)現(xiàn)其中的缺陷。若用虛擬制造技術(shù)，不用實際進行生產(chǎn)，這樣降低了原料損耗，降低了生產(chǎn)成本；（4）工藝模擬技術(shù)的創(chuàng)新。通過該技術(shù)能夠調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，優(yōu)化工藝條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量；（5）凈成形技術(shù)的創(chuàng)新。這種技術(shù)能夠降低毛坯制造時的能耗和原材料損耗，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，從而降低了成本。

3.2 建立綠色生產(chǎn)監(jiān)督體系，完善綠色監(jiān)督機制

良好的機械綠色生產(chǎn)，離不開強有力的監(jiān)督。這些監(jiān)督包括企業(yè)內(nèi)部自我監(jiān)督、企業(yè)之間互相監(jiān)督、政府職能部門監(jiān)督、公眾監(jiān)督等。通過這些監(jiān)督方式對企業(yè)生產(chǎn)前、生產(chǎn)中、生產(chǎn)后進行監(jiān)督。在對綠色生產(chǎn)進行監(jiān)督時，應(yīng)該盡可能地讓公眾參與進來，實現(xiàn)全民廣泛監(jiān)督，這樣能對由政府部門主導(dǎo)的法律強制性的監(jiān)督起到很好的補充作用。

3.3 創(chuàng)新綠色制造技術(shù)激勵機制，提升企業(yè)綠色制造的動力

我國政府部門應(yīng)該加強對企業(yè)進行綠色機械生產(chǎn)技術(shù)的引導(dǎo)。在出臺一些相關(guān)鼓勵政策的同時，采用一些必要的激勵手段，為企業(yè)實現(xiàn)綠色制造技術(shù)提供有利的政策環(huán)境。通過了解企業(yè)需求，通過一定的政策使其有利可圖，提升企業(yè)綠色制造的動力。

3.4 通過產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合機制，解決實際生產(chǎn)問題

綠色機械制造技術(shù)的實現(xiàn)需要很多門學(xué)科的知識，需要各種不同學(xué)科的專家來共同實現(xiàn)。要結(jié)合實際生產(chǎn)情況，通過產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合機制，解決實際生產(chǎn)問題。使得綠色機械制造技術(shù)具有很強的目的性和實用性。同時要聯(lián)合環(huán)保部門、科研院校等對企業(yè)的綠色生產(chǎn)技術(shù)的實現(xiàn)提供技術(shù)性的服務(wù)，讓初期低效益的綠色技術(shù)能夠很好地推動下去，進而慢慢形成規(guī)模效益，從而降低成本。

參考文獻

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作者簡介：買爾達·庫爾班江（1982-），維吾爾族，新疆克拉瑪依人，供職于克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：焊接技術(shù)和機械制造。

（責(zé)任編輯：陳 倩）