【文章內(nèi)容簡介】 色 制 造 一、綠色制造的提出 ? 環(huán)境、資源、人口是當(dāng)今社會面臨的三大主要問題。最有效地利用資源和最低限度地產(chǎn)生廢棄物，是當(dāng)前世界環(huán)境問題的治本之道。 ? 制造業(yè)是將可用資源（包括能源）通過制造過程，轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的工業(yè)品或生活消費品的產(chǎn)業(yè)，它在將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的制造過程中和產(chǎn)品的使 用和處理過程中，同時產(chǎn)生的廢棄物是制造業(yè)對環(huán)境污染的主要根源。 ? 20世紀飛速發(fā)展的工業(yè)技術(shù)使人類現(xiàn)在已面臨環(huán)境污染、生態(tài)破壞和資源短缺的危機。 美國能源部報告預(yù)測：全球能源消耗未來 20年將增加 60%，造成全球環(huán)境污染排放物的 70%以上來自制造業(yè)，它們每年產(chǎn)生約 55億噸無害廢物和 7億噸有害廢物，報廢產(chǎn)品的數(shù)量則更是驚 人。 綠色制造 （ Green Manufacturing） 的定義 GM又稱 環(huán)境意識制造 ECM（ Environmentally Conscious Manufacturing） 和 面向環(huán)境的制造 MFE (Manufacturing For Environment)； 是指在保證產(chǎn)品功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標是使得產(chǎn)品從設(shè)計、制 造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期中，對 環(huán)境的負面影響最小，資源效率最高 ，并使 企業(yè) 經(jīng)濟效益 和 社會效益 協(xié)調(diào)優(yōu)化 。 這里的環(huán)境包含了自然 生態(tài)環(huán)境、社會系統(tǒng)和人類健康等因素。 綠色制造的特點 ① 系統(tǒng)性： 除保證一般制造系統(tǒng)功能外，還要保證環(huán)境污染為最小。 ② 突出預(yù)防性： 對產(chǎn)品生產(chǎn)過程進行綜合預(yù)防污染的戰(zhàn)略，強調(diào)以預(yù)防為主，使廢棄物最小化或消失于生產(chǎn)過程中。 ③ 保持適合性： 必須結(jié)合企業(yè)產(chǎn)品的特點和工藝要求，使綠色制造目標符合區(qū)域生產(chǎn)經(jīng)營發(fā)展的需要，又不損害生態(tài)環(huán)境和保持自然資源潛力。 ④ 符合經(jīng)濟性： 通過綠色制造，可節(jié)省原材料和能源的消耗，降低廢棄物處理處置費用，降低生產(chǎn)成本，增強市場競爭力。 ⑤ 注意有效性和動態(tài)性： 綠色制造從“末端治理”轉(zhuǎn)向?qū)Ξa(chǎn)品及生產(chǎn)過程的連續(xù)控制，使污染物產(chǎn)生最少化或消失于生產(chǎn)過程之中，綜合利用再生資源和能源、 物料的循環(huán)利用技術(shù)。 傳統(tǒng)制造與綠色制造的物流 綠色制造的主要研究內(nèi)容 I. 綠色設(shè)計技術(shù) II. 綠色制造工藝 IV. 綠色制造系統(tǒng) 綠色設(shè)計技術(shù) ? GD也稱面向環(huán)境的設(shè)計：是系統(tǒng)地考慮環(huán)境影響并集成到產(chǎn)品最初設(shè)計過程中的技術(shù)和方法。要求在滿足產(chǎn)品的功能、質(zhì)量和成本的同時，優(yōu)化各有關(guān)設(shè)計因素，使 產(chǎn)品在整個生命周期過程中對環(huán)境的影響減少到最小。 ? 所關(guān)心的目標除傳統(tǒng)設(shè)計的基本目標外，還有兩個：一是防止影響環(huán)境的廢棄物產(chǎn)生；二是良好的材料管理。也就是說，避免廢棄物產(chǎn)生，用再造加工技術(shù)或廢棄物管理方法協(xié)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計，使零件或材料在產(chǎn)品達到壽命周期時，以最高的附加值回收并重復(fù)利用。 ? 與傳統(tǒng)設(shè)計的區(qū)別：要求設(shè)計人員在設(shè)計構(gòu)思階段就要把降低能耗、易于拆卸、再生利用和保護生態(tài)環(huán)境與保證產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、壽命、成本的要求列為同等設(shè)計目標，并保證在生產(chǎn)過程中能夠順利實施。 綠色設(shè)計的設(shè)計原則 產(chǎn)品綠色設(shè)計的主要內(nèi)容 ?綠色材料的選擇 ?面向拆卸設(shè)計 ?回收性設(shè)計 ?面向制造和裝配設(shè)計 ?綠色產(chǎn)品的長壽命設(shè)計 ?產(chǎn)品的綠色材料 (Green Material)選擇 ? 又稱環(huán)境協(xié)調(diào)材料 （ Environmental Conscious Material ）， 是指具有良好使用性能，并對資源和能源消耗少，對生態(tài)與環(huán)境污染小，有利于人類健康，再生利用率高或可降解循環(huán)利用，在制備、使用、廢棄直至 再生循環(huán)利用的整個過程中，都與環(huán)境協(xié)調(diào)共存的一大類材料。 選材時不僅要考慮產(chǎn)品的使用、性能要求，更要考慮材料對環(huán)境的影響，應(yīng)盡可能選用無毒、無污染、易回收、可再用或易降解的材料。 如用可降解的快餐紙盒代替不易降解的塑料餐具。 ? GM選擇是一個系統(tǒng)性和綜合性很強的復(fù)雜問題。 美國卡耐基梅龍大學(xué) Rosy提出了一種將環(huán)境因素融入材料選擇的方法，該方法在滿足功能、幾何形狀、材料等特性和環(huán)境等需求的基礎(chǔ)上，使零件的成本最低。 ?面向拆卸設(shè)計 DFD（ Design For Disassembly） ? 是指在設(shè)計時將可拆卸性作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個評價準則，使設(shè)計的產(chǎn)品易于拆卸，不同材料可以很方便地分 離開，以利于循環(huán)再用、再生或降解。對于應(yīng)用多種不同材料的復(fù)雜產(chǎn)品，只有通過產(chǎn)品拆卸和分類才能較徹底地進行材料回收和零部件的再循環(huán)利用。 ? 拆卸設(shè)計的設(shè)計準則有： ① 拆卸量最少準則 :包括零件合并原則、減少零件所用材料種類原則、材料相容性原則、有害材料集成原則等。 ② 結(jié)構(gòu)可拆卸準則 :包括 采用易于拆卸或未破壞的連接方法、緊固件最少原則、簡化拆卸運動原則等。 ③ 拆卸易于操作準則 :包括單純材料零件原則、廢液排泄原則、便于抓取原則、非剛性 零件原則等。 ④ 易于分離準則 :包括一次表面原則、便于識別原則、零部件標準化原則、模塊化設(shè)計原則等。 ⑤ 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的可預(yù)估性準則 :包括避免將易老化或易腐 蝕的材料與需要拆卸、回收的材料零件組合并防止要拆卸的零件被污染和腐蝕等。 ?回收性設(shè)計 ? 也稱面向回收設(shè)計 DFR（ Design For Recovering Recycling）， 是指在產(chǎn)品綠色設(shè)計的初期就充分考慮產(chǎn)品的各種材料組分的回收再利用可能性、回收處理方法及工藝（再生、降解等）、回收費 用等與產(chǎn)品回收有關(guān)的一系列問題，從而達到精簡回收處理過程、減少資源浪費、對環(huán)境無污染或少污染的設(shè)計目的的綠色設(shè)計方法。 ? DFR主要原則可歸納如下： ? 避免使用有害或?qū)Νh(huán)境有不良影響的材料； ? 減少材料的種類； ? 避免使用與循環(huán)利用過程不相兼容的材料或零件； ? 按兼容性組織材料； ? 允許使用可重用的零部件； ? 使用不需特殊工具的連接件； ? 鼓勵用戶進行循環(huán)利用。 ?面向制造和裝配設(shè)計 產(chǎn)品的面向制造（ Design For Manufacturing， DFM）和面向裝配設(shè)計（ Design For Assembly， DFA）是產(chǎn)品更容易制造和裝配，并且是在制造和裝配過程中對環(huán)境無污染或少污染、所需能源和資源更少的一種設(shè)計方法。 ?產(chǎn)品的長壽命設(shè)計 產(chǎn)品的長壽命設(shè)計。產(chǎn)品的長壽命設(shè)計是指對產(chǎn)品功能和經(jīng)濟性進行分析的基礎(chǔ)上，采用各種先進的設(shè)計理論和工具，使設(shè)計出的產(chǎn)品能滿足當(dāng)前和將來相當(dāng) 長一段時間內(nèi)的市場需求。它并非一味地延長產(chǎn)品的生命期，而是利用模塊化設(shè)計、開放性設(shè)計、可維修性設(shè)計、可重構(gòu)性設(shè)計和技術(shù)預(yù)測等設(shè)計理論和方法，最大 限度地減少產(chǎn)品過時、節(jié)約資源、減輕環(huán)境的壓力。 綠色制造工藝 ?是指在產(chǎn)品加工過程中，采用既能提高經(jīng)濟效益，又能減少環(huán)境影響的工藝技術(shù)。是實現(xiàn)綠色制造的重要環(huán)節(jié)。它要求在提高生產(chǎn) 效率的同時，必須減少或消除廢棄物的產(chǎn)生和有毒有害材料的用量，改善勞動條件，保護操作者的健康，并能生產(chǎn)出安全、可靠、對環(huán)境無害的產(chǎn)品。 綠色工藝涉及 諸多內(nèi)容，如零件加工的綠色工藝、表面處理的綠色工藝、干式加工等。 ?綠色工藝要從技術(shù)入手，盡量研究和采用物料和能源消耗少、廢棄物少、對環(huán)境污染小的工藝方案和工藝路線。如零件的綠色制造工藝主要包括加工工藝順序、加工參數(shù)優(yōu)化，綠色切削液、綠色潤滑劑的使用，熱處 理、金屬成形（鑄造、熔煉）、表面噴漆中的綠色工藝以及環(huán)境影響評估。 綠色制造工藝的開發(fā)策略 簡單介紹干式加工 隨著刀具材料、涂層技術(shù)等的發(fā)展，干式加工的研究和應(yīng)用已成為加工領(lǐng)域的新熱點。近年來，美國在制造業(yè)廣泛采用了干式加工。在歐洲已有一半的企業(yè)采用了干切削加工技術(shù)，尤其在德國，應(yīng)用更為廣泛。 1）干式車削加工。關(guān)鍵問題是選擇適合干式車削的刀具（如涂層刀具、PCBN、聚合金剛石等）、改進刀具幾何形狀和確定干式車削加工條件。在適宜的切削條件下，可提高刀具壽命，降低切削溫度。 2）干式滾切加工。關(guān)鍵技術(shù)包括：提高滾切速度、快速排屑技術(shù)和開發(fā)高性能 的高速滾刀等。如滾削汽車變速箱中的普通齒輪，用硬質(zhì) 合金滾刀進行干滾削，與高速鋼濕滾削相比，加工費用降低了 44%，加工時間縮短了 48%，滾刀壽命提高了 6倍。加工質(zhì)量可與普通滾齒加工工藝相媲美。 3）干式磨削加工。磨削加工時，使用油基磨削液，在磨削過程中會產(chǎn)生油氣煙霧，造成周圍作業(yè)環(huán)境的惡化，同時磨削液后期處理既費時、成本又高。改善這種局面的方法就是采用干式磨削或新型磨削方式。 簡單介紹綠色切削液 為了延長切削液的使用壽命，降低廢棄切削液處理費用，遵循以下原則： 1）做好切削液的使用過程記錄。如刀具使用壽命，工件表面粗糙度，加工生產(chǎn)率，停機更換刀具、清理所耗時間，廢棄切削液和回收切削液數(shù)量。 2）用科學(xué)方法確定不同切削條件的切削液配方，實現(xiàn)切削液配方標準化。 3）選擇高質(zhì)量的切削液或具有兼容特性的切削液，保證切削液固有的物理、化學(xué)特性。 4）在切削液的循環(huán)使用中，始終保持切削液濃度和 PH值的穩(wěn)定。 5）采取有效防護措施，規(guī)范操作使用程序，防止切削液被工作環(huán)境或人為地污染。 6）建立切削液循環(huán)使用系統(tǒng)，及時清除切削液中的污染物和雜質(zhì)。 7）避免過量使用切削液殺菌劑，以免降低切削液的使用壽命，并可能產(chǎn)生二次污染。 8）無毒、無害化處理廢棄切削液。 綠色包裝技術(shù) 產(chǎn)品綠色包裝的基本原則是要符合“ 3R1D”，即： ① 減量化 (Reduce):減少包裝材料消耗。由“求新、求異”的消費理念轉(zhuǎn)向簡潔包裝，這樣既降低成本，減少廢棄物處置費用，又減少環(huán)境污染和減輕消費者負擔(dān)。 ② 重新使用 (Reuse):應(yīng)盡量選擇可重新利用的包裝材料，多次使用，減少資源消耗。 ③ 循環(huán)再生 (Recycle):包裝應(yīng)盡可能選擇可回收、無毒、無害的材料，如 EPS、聚苯乙烯產(chǎn)品等。 ④ 可降解 (Degradable):盡量選擇易于降解材料。 綠色包裝技術(shù)研究的內(nèi)容 ?包裝材料 ?包裝結(jié)構(gòu) ?包裝廢棄物回收處理 包裝材料 綠色包裝材料研制開發(fā)是實現(xiàn)綠色包裝的關(guān)鍵。包括： ①輕量化、薄型化、無氟化、高性能的包裝材料。 ②