農(nóng)業(yè)機械制造中綠色制造技術(shù)的應(yīng)用研究

郭 杰，張悅湘，王 淦

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院，湖南 長沙410128；2. 智能農(nóng)機裝備湖南省重點實驗室，湖南 長沙410128）

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是我國民生之根基，隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)4.0 的提出，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對農(nóng)業(yè)機械的相關(guān)要求也越來越高。在以往的農(nóng)機設(shè)計制造中，大部分都沒有考慮節(jié)約能源、資源再利用和綠色發(fā)展的問題，使得制造材料的浪費率、環(huán)境的污染率和農(nóng)機的廢棄率不斷上升。在綠色制造理念提出后，現(xiàn)代機械制造的生產(chǎn)加工模式已逐步向清潔生產(chǎn)的方向發(fā)展，這不但提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時也保證了低能耗生產(chǎn)效益的實現(xiàn)，使其在兼顧經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的前提下，既全面優(yōu)化了資源配置，也充分考慮了生態(tài)環(huán)境保護等方面重要因素[1]。因此，加強綠色制造技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用對于推動我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展將具有重要意義。

1 綠色制造技術(shù)概述

綠色制造技術(shù)是社會、經(jīng)濟和環(huán)境因素三位一體深度融合而形成的制造新理論、新技術(shù)，已成為農(nóng)業(yè)機械設(shè)計制造技術(shù)進行改革的關(guān)鍵。綠色制造要求在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率，通過開展技術(shù)創(chuàng)新及系統(tǒng)優(yōu)化，將綠色設(shè)計、綠色技術(shù)和工藝、綠色生產(chǎn)、綠色管理、綠色供應(yīng)鏈、綠色就業(yè)貫穿于產(chǎn)品全生命周期中，實現(xiàn)環(huán)境影響最小、資源能源利用率最高，獲得經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化[2]。

2 綠色制造技術(shù)的應(yīng)用對農(nóng)業(yè)機械的意義

2.1 提高制造資源利用率

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品周期缺乏全局性與一致性，在使用年限后不能繼續(xù)作業(yè)，廢舊或閑置設(shè)備的回收率也沒有得到充分的重視，造成了每年均要消耗大量的資源和能源，同時廢棄的農(nóng)機產(chǎn)品給環(huán)境也帶來極大的壓力[3]。而農(nóng)業(yè)機械的綠色制造技術(shù)對制造程序進行簡化，減小對原材料的消耗，同時從農(nóng)機產(chǎn)品全生命周期出發(fā)，采用先進的仿真技術(shù)進行優(yōu)化和改良，不僅節(jié)省了人力、財力、物力，而且降低了工藝功耗和能源消耗，有效地提高資源的利用率。

2.2 減少環(huán)境污染

當前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中面臨的主要問題之一就是農(nóng)業(yè)環(huán)境的污染問題[4]。在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械設(shè)計制造過程中所產(chǎn)生的廢水、廢物等對周邊環(huán)境造成了一定的影響，其次，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中農(nóng)藥和化肥的不適時使用和過渡使用進一步破壞了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。而基于綠色環(huán)保、服務(wù)農(nóng)業(yè)發(fā)展理念的綠色制造技術(shù)通過對相關(guān)生產(chǎn)資料的科學(xué)配比和生產(chǎn)活動的科學(xué)安排，有效地增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)性和環(huán)保性，從而降低了環(huán)境污染。

2.3 提高農(nóng)機作業(yè)自動化水平

機械生產(chǎn)和作業(yè)的自動化是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過程中，機械動力和電力代替人力和畜力，以工作機械代替人工操作自動完成農(nóng)業(yè)耕作[4]。隨著我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的不斷推進，農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品也迎來了較大的市場機遇和發(fā)展空間，農(nóng)業(yè)機械的綠色制造通過與現(xiàn)代微電子技術(shù)、儀器與控制等技術(shù)的融合，提高了農(nóng)業(yè)機械的自動化程度，進一步提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，推動著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展。

3 綠色制造技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用

3.1 綠色設(shè)計

綠色設(shè)計作為“綠色農(nóng)機”的第一步，對于農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品的整體構(gòu)成具有極其重要的影響。在農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計之初，需要從可持續(xù)發(fā)展的角度上去思考綠色設(shè)計的體系，認清設(shè)計的方向，使得農(nóng)機產(chǎn)品及其零件能夠被重復(fù)利用、循環(huán)利用更新利用。其次，綠色設(shè)計考慮到產(chǎn)品的質(zhì)量，從生命和功能以及環(huán)境因素，其設(shè)計必須采用有效的方法，必須具有并行性、集成性和綠色性，整個過程應(yīng)考慮產(chǎn)品周期的相關(guān)因素，需要保證產(chǎn)品的性能以及提高產(chǎn)品的附加值，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化[5]。

3.2 綠色材料

綠色制造的核心之一就是原材料的選擇，其決定著農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品是否能夠達到綠色制造的要求。在選擇農(nóng)機產(chǎn)品的制造材料時，不僅要保證較好的使用性能和加工性能，還要考慮環(huán)保型及與環(huán)境的協(xié)調(diào)性，更要考慮成本要求和材料再利用的要求。綠色材料的使用減少了農(nóng)機產(chǎn)品廢棄零件對環(huán)境的破壞程度，從根源上促使了“綠色農(nóng)機”的發(fā)展，既實現(xiàn)了經(jīng)濟效益，又實現(xiàn)了社會效益。

3.3 綠色工藝

綠色加工是一種可持續(xù)的機械加工方式，也就是加工方式對環(huán)境的沖擊處于自然環(huán)境能進行自我修復(fù)的水平以下，從能源消耗、材料適應(yīng)性、水以及其他所使用資源各方面，保持對環(huán)境最小的沖擊[6]。綠色工藝作為農(nóng)業(yè)機械綠色制造的關(guān)鍵內(nèi)容，主要包括各類先進的控制技術(shù)、表面處理技術(shù)以及材料科學(xué)技術(shù)等內(nèi)容。目前，我國普遍采用的綠色工藝包括節(jié)能環(huán)保型、節(jié)約型以及先進的快速成型等工藝，在保證農(nóng)機質(zhì)量的前提下，獲取更大的經(jīng)濟與社會效益。

3.4 綠色包裝

所謂“綠色包裝”是指對生態(tài)環(huán)境和人體健康無害、能循環(huán)復(fù)用和再生利用，有利于促進持續(xù)發(fā)展的包裝[7]。農(nóng)機產(chǎn)品的包裝是農(nóng)業(yè)機械綠色制造的最后工序，在選擇包裝材料時，為了避免華而不實的包裝給環(huán)境帶來壓力，應(yīng)優(yōu)先選用可循環(huán)利用、可降解、無污染性的綠色材料，在滿足包裝需要的同時降低了對環(huán)境的影響。

3.5 回收利用再制造

農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品報廢后，若不及時回收處理，會造成廢物堆積和資源浪費?；诖?，我們應(yīng)該結(jié)合其材料的屬性，確定其回收利用的價值和對環(huán)境的破壞程度，將有較高回收價值的材料進行回收，加工之后再次投入生產(chǎn)制造，一方面，避免了材料的浪費；另一方面，降低了農(nóng)機產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，具有良好的經(jīng)濟效益。

4 農(nóng)業(yè)機械綠色制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

農(nóng)業(yè)機械的綠色制造技術(shù)從社會、經(jīng)濟和環(huán)境三者結(jié)合的系統(tǒng)出發(fā)，在綠色發(fā)展理念的背景支撐下，充分運用先進的理論和技術(shù)來達到可持續(xù)發(fā)展的目的，不僅保證了農(nóng)機產(chǎn)品的質(zhì)量，還在一定程度上降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染。隨著我國市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，政府有關(guān)部門對于農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)管要求也越來越嚴格，面對現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的不斷推進，農(nóng)機制造企業(yè)也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。因此，我國農(nóng)業(yè)機械綠色制造技術(shù)還需不斷地發(fā)展和完善。在今后一段時期內(nèi)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品的綠色設(shè)計與綠色制造將呈現(xiàn)出全球化、社會化、集成化、并行化、智能化和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展趨勢[8]。

5 結(jié) 語

綜上所述，綠色制造技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用對提高資源利用率、減小環(huán)境污染和提高農(nóng)機的自動化水平具有重要的意義，為“綠色農(nóng)機”的生產(chǎn)制造提供了強有力的理論與技術(shù)支撐。然而，現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)機械綠色制造技術(shù)仍然存在些許不足，需要政府部門、科研機構(gòu)、技術(shù)人員等多方的協(xié)調(diào)與配合，加強技術(shù)研究與創(chuàng)新，來提升農(nóng)業(yè)機械的綠色化水平和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，為實現(xiàn)農(nóng)機產(chǎn)品現(xiàn)代化、智能化、信息化和可持續(xù)化做出努力。