綠色制造在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展

文/馬 騰

綠色制造在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展

文/馬 騰

傳統(tǒng)的工業(yè)制造模式往往只關(guān)注產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境，缺乏環(huán)境保護(hù)意識(shí)，處于“資源—產(chǎn)品—污染排放”的單向線性和非循環(huán)的生產(chǎn)模式，而現(xiàn)今的制造業(yè)更強(qiáng)調(diào)有效的利用資源和保護(hù)環(huán)境，表現(xiàn)為“資源—產(chǎn)品—再生資源”的持續(xù)循環(huán)增長(zhǎng)方式，在這樣的時(shí)代背景下，一種面向循環(huán)經(jīng)濟(jì)，著眼產(chǎn)品制造與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益共同提高的綠色制造模式正迅速發(fā)展起來(lái)。

綠色制造的概念及內(nèi)涵

綠色制造GM（Green Manufacturing），又稱環(huán)境意識(shí)制造（ECM）、面向環(huán)境的制造（MFE）等，是1996年由美國(guó)制造工程師學(xué)會(huì)（SME）提出的。借鑒美國(guó)制造工程師學(xué)會(huì)的觀點(diǎn)，綠色制造的基本概念可定義為：它是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的先進(jìn)制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小，資源效率最高，并盡可能地使廢棄物資源化和無(wú)害化，從而使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益達(dá)到最優(yōu)，是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要生產(chǎn)方式。其內(nèi)涵是產(chǎn)品生命周期的全過程均具有綠色性。循環(huán)經(jīng)濟(jì)的綠色制造模式追求的理念是系統(tǒng)內(nèi)各生產(chǎn)過程從原料、中間產(chǎn)物、廢物每一個(gè)環(huán)節(jié)的物質(zhì)循環(huán)，達(dá)到資源、能源、投資的最優(yōu)利用。

綠色設(shè)計(jì)是汽車綠色制造的基礎(chǔ)

作為綠色制造的首要環(huán)節(jié)，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)初期，就要將環(huán)境因素和防止污染的措施融入到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)當(dāng)中。綠色設(shè)計(jì)可以將污染和浪費(fèi)在制造的源頭加以限制。好的產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)能夠充分利用資源，有較高的原材料利用率，產(chǎn)品無(wú)害于人體健康和環(huán)境。另外，在設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)該注意到生產(chǎn)的規(guī)模，它對(duì)原材料的利用率和污染物排放量的多寡以及經(jīng)濟(jì)效益有直接影響。

在汽車行業(yè)綠色設(shè)計(jì)除考慮傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所滿足的產(chǎn)品技術(shù)功能目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)外，還需要考慮好以下幾方面的問題：

1.汽車產(chǎn)品的原理設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于廢舊零部件的重用或補(bǔ)修，材料要綜合利用；2.考慮汽車產(chǎn)品使用過程中對(duì)環(huán)境的影響；3.汽車產(chǎn)品制造工藝的合理性；4.設(shè)計(jì)合理的產(chǎn)品包裝材料和合理的運(yùn)輸儲(chǔ)運(yùn)；5.不可再生廢物的利用。

汽車的綠色設(shè)計(jì)在其設(shè)計(jì)、制造、銷售、使用到報(bào)廢回收再利用等過程的整個(gè)生命周期內(nèi)，始終將環(huán)境性能作為設(shè)計(jì)目標(biāo)及出發(fā)點(diǎn)，力求汽車成為對(duì)生態(tài)和環(huán)境的影響最小、資源效率最高、能源消耗最低，在特定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下生產(chǎn)出來(lái)的綠色產(chǎn)品。因此，未來(lái)的綠色汽車是集新能源技術(shù)、高新材料技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)、環(huán)保技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)等現(xiàn)代高科技于一身，并成為無(wú)污染、健康、安全和節(jié)能的交通運(yùn)輸工具。

汽車產(chǎn)品的綠色材料

汽車制造使用的材料資源，要從可選用的材料中挑選出能滿足綠色可循環(huán)原則的材料，少用短缺、稀有和對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的原材料，多用廢料、余料或回收材料作為原材料，盡量尋找短缺或稀有原材料的代用材料；減少所用材料種類，盡量采用相容性好的材料，利于報(bào)廢后產(chǎn)品的分類回收，盡量少用或不用有毒有害的原材料，優(yōu)先采用可再利用或再循環(huán)的材料。在汽車零部件設(shè)計(jì)時(shí)，需采用產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)，減少零部件數(shù)目，增加汽車的可拆卸性與回收性。

原材料的制造質(zhì)量也非常重要，其直接影響生產(chǎn)的產(chǎn)出率和廢物的產(chǎn)生量。如果原材料含有過多的雜質(zhì)，生產(chǎn)過程中就會(huì)產(chǎn)生一些不合格的產(chǎn)品，這樣既加大了處理廢物的工作量和費(fèi)用，同時(shí)增加了原材料和廢物的運(yùn)輸成本。

綠色材料選擇是一個(gè)系統(tǒng)性和綜合性很強(qiáng)的復(fù)雜工程：一是綠色材料尚無(wú)明確界限，實(shí)際選用中很難處理；二是選用材料，不能僅考慮其綠色性，還必須考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量和成本等多方面的要求，這些更增添了面向環(huán)境的產(chǎn)品材料選擇的復(fù)雜性。

天然可再生材料的能量和二氧化碳平衡遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于對(duì)應(yīng)的人工合成材料。如天然纖維從播種到形成天然纖維織物所需的能量總計(jì)僅為制造玻璃纖維織物所需能量的五分之一。

汽車產(chǎn)品的回收再利用

汽車產(chǎn)品的回收再利用是綠色產(chǎn)品在其整個(gè)生命周期中的重要環(huán)節(jié)。汽車產(chǎn)品的綠色回收是產(chǎn)品廢棄以后，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行回收處理的過程。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法很少考慮產(chǎn)品的回收，而在綠色制造中，產(chǎn)品回收是其最重要的一個(gè)階段，因?yàn)榻^大部分產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在報(bào)廢回收階段。

對(duì)汽車產(chǎn)品的綠色使用目前主要還集中在延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用周期和減少使用中的能源浪費(fèi)及環(huán)境污染方面。延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期可以減少產(chǎn)品報(bào)廢后的各種處置工作，從而提高資源利用率，減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。增加產(chǎn)品的可維護(hù)性是延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期的一個(gè)重要方法。因此，必須在設(shè)計(jì)階段就考慮產(chǎn)品可回收再用性和拆卸性，尤其是易損件的拆卸和維修。

可回收再用的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮產(chǎn)品零部件及材料回收的可能性、回收價(jià)值大小、回收處理方法、回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等與回收有關(guān)的一系列問題，以達(dá)到零部件及材料資源和能源的充分有效利用。如德國(guó)奔馳汽車公司從設(shè)計(jì)開始，就注重汽車的可回收性，生產(chǎn)、使用過程中產(chǎn)生的廢棄物、廢能、廢氣、廢液等做到全部回收，到產(chǎn)品報(bào)廢時(shí)，汽車本身再被拆解、回收、利用。

拆卸是實(shí)現(xiàn)綠色回收的重要手段。拆卸分為破壞性拆卸和非破壞性拆卸兩種。面向拆卸的設(shè)計(jì)研究主要集中于非破壞性拆卸。目前，全球每年都有上千萬(wàn)輛汽車報(bào)廢。而美國(guó)每年的報(bào)廢汽車，其中的95%被拆卸，汽車部件的75%被回收。

目前的研究認(rèn)為面向環(huán)境的產(chǎn)品回收處理是個(gè)系統(tǒng)工程，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開始就要充分考慮回收問題，并作系統(tǒng)分類處理。產(chǎn)品壽命終結(jié)后，可以有多種不同的處理方案。各種方案的處理成本和回收價(jià)值都不一樣，需要對(duì)各種方案進(jìn)行分析與評(píng)估，確定出最佳的回收處理方案，從而以最少的成本代價(jià)獲得最高的回收價(jià)值，即進(jìn)行綠色產(chǎn)品回收處理方案設(shè)計(jì)。評(píng)價(jià)產(chǎn)品回收處理方案設(shè)計(jì)主要考察三方面：效益最大化、重新利用的零部件盡可能多、廢棄部分盡可能多，實(shí)施汽車綠色再制造工程不僅可以盡可能地回收廢舊汽車中可利用的零部件和材料，面且還可以最大限度地利用在汽車全生命周期中各階段的能量和材料，如在汽車維修階段換下的材料，既可采用綠色再制造技術(shù)進(jìn)行修復(fù)、再生，也可以進(jìn)行材料回收、重熔，使之作為汽車的原材料，還可稍加改變作為材料參與其他產(chǎn)品的生命周期循環(huán)。

結(jié)論

目前，中國(guó)被認(rèn)為是最大的汽車市場(chǎng)，如果不能順應(yīng)環(huán)境和能源挑戰(zhàn)的新趨勢(shì)，那么中國(guó)的汽車工業(yè)終將被淘汰，因此大力發(fā)展綠色環(huán)保汽車，將是我國(guó)的必然選擇。綠色環(huán)保汽車的研發(fā)將是中國(guó)一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。通過汽車成型初期，綠色零件設(shè)計(jì)的開發(fā)和對(duì)綠色材料的選用，及汽車使用中和報(bào)廢后對(duì)零件或材料維修后的再利用，可大大降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，促進(jìn)環(huán)境與資源的可持續(xù)發(fā)展。

[作者單位：海馬（鄭州）汽車有公司]