關于綠色制造技術與高職機械類專業教學融合的思考

李桂花 孫紹彬

（德州科技職業學院山東禹城251200）

關于綠色制造技術與高職機械類專業教學融合的思考

李桂花 孫紹彬

（德州科技職業學院山東禹城251200）

綠色制造是綜合考慮環境、資源、功能、質量、成本的現代制造模式，提倡低消耗、少污染、多產出，綠色制造是21世紀制造業可持續發展的根本途徑,也是國際制造業的發展趨勢。高等職業教育應充分發揮培養社會需要的高技能型人才的優勢，為實施綠色制造培養綠色制造技術人才。

綠色制造技術;高等職業教育;機械設計;機械制造

制造業是創造人類物質財富的支柱產業，但在創造物質文明的同時，能源和資源被大量消耗與浪費，產品制造、使用及處理過程中產生的廢棄物造成了嚴重的環境污染，日益惡化的環境對人類的生存及發展構成嚴重的威脅。20世紀90年代興起的綠色制造（Green Manufacturing，GM）技術提倡最有效地利用資源和最低限度地產生廢棄物，使產品對環境影響最小、能源消耗最少、資源利用率最高。綠色制造是21世紀制造業可持續發展的根本途徑，也是國際制造業的發展趨勢。高等職業院校作為專門培養社會需要的高技能型人才的機構，應適應社會發展需求，積極擔負起培養綠色制造技術人才的重任，為我國經濟可持續發展服務。

綠色制造的概念及發展趨勢

綠色制造,又稱面向環境的制造（Manufacturing For Environment，MFE）、環境意識制造（Environmentally Concious Manufacturing，ECM），是在保證產品的功能、質量、成本的前提下，綜合考慮環境影響和資源消耗的現代制造模式，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生命周期中，對環境負面影響最小，資源利用率最高，并使企業經濟效益和社會效益協調優化。綠色制造與傳統制造的區別在于它是基于產品多生命周期的制造模式，實現了資源的再循環與再利用，如圖1所示。

在國外，特別是美國、日本、加拿大、德國、英國、荷蘭、法國等發達國家，對綠色制造技術進行了大量研究。在國內，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也對綠色制造技術進行了廣泛的研究探索。綠色制造技術發展趨勢體現在：（1）綠色制造朝著標準化、政策化、法制化方向發展，如國際ISO14000環境標準、各國政府為推行綠色制造制定的法律、標準和政策等。（2）綠色制造正朝著全球化方向發展。隨著貿易全球化、世界經濟一體化，為了參與世界貿易競爭，達到國際貿易環境標準，綠色制造技術正受到世界各國的關注和重視。（3）綠色制造技術的集成特性越來越突出，在技術方面表現為環境工程領域技術、制造加工領域技術和現代管理領域技術的集成，在效益目標方面表現為時間、質量、成本、資源消耗和環境影響的集成。（4）綠色制造技術帶動新興產業的發展，如綠色設計的軟件產業、產品回收和處理產業、逆向物流產業、再制造業等。

在高職教學中融入綠色制造技術的必要性

符合高職培養目標的要求高等職業教育的培養目標是在各行業基層直接承擔具有高度技術性和責任性工作的技術人員或經營管理人員。這些高技能型人才不僅應掌握專業知識、技能及獨立工作能力，還應掌握獲取知識、自主學習的能力，同時還要準確把握科技發展趨勢，跟上科技發展步伐。現在，世界制造科技的發展呈現四大趨勢：（1）綠色制造是制造科技的發展方向；（2）制造技術與高新技術相互融合；（3）信息技術促進和提升制造技術水平；（4）極端條件下制造是制造技術發展的重要領域。所以，現代制造業的高技能人才，應具有如下先進特征：具有綠色制造的理念，懂得制造業綠色制造工藝，熟悉現代信息技術的使用。在教學中，將綠色制造技術貫穿于專業教學，可以開闊學生視野，使學生時刻跟蹤學科前沿、具備專業先進性。

綠色制造技術的推行是培養專業人才的需要國內綠色制造技術的研究僅限于清華大學、浙江大學、上海交通大學、合肥工業大學、重慶大學等高等院校以及科研院所，雖然也取得了不少成果，但由于綠色制造教育開展甚少、公民環境意識差、企業對綠色制造技術認識和研究相對不足，綠色制造技術還不能很好地應用于生產實踐。我國綠色制造工程，要縮短與發達國家的差距，就必須先從教育入手，人才培養要優先、要超前。為了迎接綠色制造工程這一新興產業的到來，高職教育應責無旁貸地抓緊培養具備綠色設計與制造知識及技術的高級人才。

綠色制造是提高公民整體環境意識、普及綠色制造知識的重要途徑調查顯示，我國消費者的環境意識相對落后。為了提高公民的環境意識，有必要首先在各行業基層直接承擔技術工作的高職生中普及綠色制造技術，使這些未來的專業技術人員意識到產品的不同設計、生產、使用及回收處理方式對環境、企業生存及人類健康的影響。為了保護日益惡化的環境、幾近枯竭的資源，必須樹立環境觀念，走綠色發展之路，從而實現人類與環境和諧共存、發展的新局面。只有通過普及綠色制造知識，提高公民的環境保護意識，才能在生產中順利推行綠色制造技術，保證綠色產品的暢銷。

綠色制造技術融入機械類專業教學的實施方案

根據國內外綠色制造技術研究成果，綠色制造技術在機械類專業教學中主要講述以下五方面的內容，見表1。

（一）綠色設計GD(Green Design)

近年來，隨著綠色消費運動和綠色市場的興起，在產品設計領域出現了綠色設計的新思想，通常也稱為“生態設計”（Ecological Design，ED）、“面向環境的設計”（Design For Environment，DFE）、環境意識設計（Environmental Conscious Design，ECD）等，就是在產品及其生命周期全過程的設計中，著重考慮對資源和環境的影響，并在充分考慮產品的功能、質量、開發周期和成本的同時，優化各有關設計因素，使得產品及其制造過程對環境的總體影響減到最小。

綠色設計是綜合考慮產品的功能、成本、質量、時間、環境、資源等因素進行設計，重視原材料獲取、產品使用及回收處理等階段的環境影響、能源消耗等，全面考慮產品的全生命周期的各個階段，是從“搖籃”到“再生”的設計。

綠色設計基本方法包括：生命周期設計，并行工程設計及模塊化設計等。

（二）綠色加工工藝

在產品制造過程中盡量減少資源及能源的消耗、降低對環境的影響。

綠色材料（Green Merial，GM）指具有良好使用性能，在制備、加工、使用乃至報廢后回收處理的全生命周期過程中，能耗少、資源利用率高、對環境少或無污染且易回收處理的材料。綠色材料選擇原則：選擇可降解材料、可循環重利用材料、可回收再生材料、低能耗低成本材料、無毒材料、加工過程中少或無污染材料等。材料選擇要根據實際情況，采用系統分析的方法從材料及其產品生命周期全過程對環境的多方面影響加以考慮，并綜合考慮產品功能、質量和產品成本等多方面的因素，選擇相對最優的材料。

綠色工藝技術（Green Manufacture Technology，BMT）是以傳統工藝技術為基礎，并結合環境科學、材料科學、能源科學、控制技術等先進制造工藝技術。根據對能源和資源的合理利用分為節約資源型工藝技術、降低能耗型工藝技術、環境保護型工藝技術。節約型工藝技術包括少或無切削加工技術，干式、準干式切削技術及特種加工技術；降低能耗型工藝技術包括減磨技術及采用低能耗工藝；環境保護型工藝技術，如選用不用或少用熱處理的材料等。

綠色切削液切削液是機械制造中造成環境污染及成本增加的重要因素。切削液應選擇無毒、無污染材料，并盡量減少切削液的使用量，如采用低溫冷風技術、干式切削技術等。

綠色熱處理（Green Heat Treatment）從節能、環保等方面出發，改造傳統的熱處理設備，改進傳統的熱處理工藝，加強熱處理生產組織和技術管理，從而降低能耗，減少污染，提高勞動生產率和經濟效益，保持可持續發展。

綠色機床技術從節約能耗、減少污染對加工機床進行技術改進，滿足綠色制造的需求。

綠色刀具技術合理選擇刀具材料、設計刀具結構，提高刀具耐用度，滿足加工要求。

綠色加工工藝規劃（Green Manufacturing Process，GMP）綠色制造工藝是未來工藝技術的發展方向之一。它是根據制造系統的實際，盡量規劃和選取物料和能源消耗少、廢棄物少、對環境污染小的工藝方案和工藝路線。綠色產品工藝規劃實施的途徑和措施很多，如采用資源利用率高的加工工藝、采用污染小的工藝方法、設計資源節約型的工藝路線及對原材料進行優化利用等。現在，綠色工藝規劃方法還在研究與完善中。如由P. Sheng和M.Sr inivasan提出的基于零件特征的工藝規劃方法，它在產品工藝規劃過程中綜合考慮了環境影響。

綠色評價技術——全壽命周期評估(Life Cycle Assessment, LCA)近年來，在西方國家發展起來一種嶄新的環境影響評價方法，它對產品整個生命周期對環境造成的干預和影響進行科學、綜合的評價，并力圖找出改善產品環境屬性的方法和途徑。借助于全壽命周期評估，可以闡明在產品整個生命周期中各個階段對環境干預的性質和影響的大小，從而發現和確定預防污染的機會。全壽命周期評估能夠量化一個產品貫穿其整個生命周期的對環境的影響，并提供改進的指導原則。因此，全壽命周期評估被認為是支持綠色設計的核心工具。

產品再制造是以產品全壽命周期理論為指導，以廢舊產品實現跨越式提升為目標，以優質、高效、節能、節材、環保為準則，以先進技術和產業化生產為手段，進行修復、改造廢舊產品的一系列技術措施或工程活動的總稱，是綠色制造的重要組成部分。產品再制造包括產品的性能恢復型再制造及產品性能升級型再制造。

綠色制造符合國民經濟可持續發展的要求，是人口、環境、資源和諧統一的必由之路。掌握綠色制造知識與技術對學生樹立保護環境、節約資源意識和從事機械產品的設計與制造具有非常重要的意義。

[1]徐濱士.再制造與循環經濟[M].北京：科學出版社，2007.

[2]劉光復.綠色設計與綠色制造[M].北京：機械工業出版社，2000.

[3]劉飛，曹軍華，何乃軍.綠色制造的研究現狀與發展趨勢[J].中國機械工程，2000，(11).

G711

A

1672-5727（2010）02-0008-03

李桂花（1971—），女，山東夏津人，碩士，德州科技職業學院副教授，研究方向為CAD／CAM及綠色制造技術。

孫紹彬（1973—），男，山東陽谷人，德州科技職業學院教師，研究方向為CAD／CAPP／CAM及先進制造技術。