綠色制造技術在機械制造中的應用與思考

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

關鍵詞：綠色制造技術；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

綠色制造技術是基于傳統(tǒng)制造工藝，以綠色理念為指導，充分運用現(xiàn)代先進的材料科學和控制科學實現(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生產出的機械產品更符合實際需求。通過在機械制造中應用綠色制造技術，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 綠色制造技術的理論基礎

1.1 綠色制造技術的內容

綠色制造技術的內容主要包括綠色設計、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 綠色設計。設計環(huán)節(jié)是產品整個制造流程的首要環(huán)節(jié)。綠色設計，即在按照產品原設計要求，融入綠色理念合理地對機械制造的工作原理，結構設計以及工藝的能量傳遞，零件的形狀以及尺寸等進行設計，然后通過計算分析將設計轉化為實際的加工過程。因此，在機械制造中要實現(xiàn)綠色設計，必須將環(huán)保作為重要的指導原則，并將環(huán)境污染問題納入到機械產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品可能產生的污染物質的排放量的多少。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。

1.1.3 綠色工藝。綠色工藝，即通過運用一定的設備及技術，在機械生產過程中，按照一定的秩序進行生產，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、數(shù)顯技術、數(shù)據(jù)技術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生的廢氣、廢液等廢棄物運用一定的設備進行處理或回收利用，從而實現(xiàn)污染物質向無污染物質的轉化。

1.2 綠色制造工藝的技術基本類型

1.2.1 降低能耗工藝技術。降低能耗工藝技術是機械制造過程所采用的綠色制造工藝技術之一。它主要是通過減磨和采取低能耗的施工手段等技術手段，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生的能力，只有一部分被轉化為有用能量，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。節(jié)約強調的是對原料及能源的節(jié)約。其主要是通過適度簡化生產工藝來實現(xiàn)的。一方面，從設計角度，在設計產品時，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，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實現(xiàn)對毛坯的預先優(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。環(huán)境保護型工藝技術是利用工藝技術，減少或消除制備過程中產生的對環(huán)境有污染的物質。該工藝技術是保護生態(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)默認將和產品生產無關的物料進行輸出。通過該技術可以實現(xiàn)對機械生產末端無關物料的處理，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)濟的重要支柱產業(yè)，制造業(yè)也順應這一趨勢，積極推進工藝技術的研發(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，使得生產過程產生了許多廢氣、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用，傳統(tǒng)的加工模式正逐漸向清潔生產以及廢棄物循環(huán)利用的發(fā)展模式轉變。如今，社會需要的產品是高質量、低能耗的產品。因此，只有運用綠色機械制造工藝技術，充分考慮資源的利用和環(huán)境保護等相關因素，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 綠色制造技術在機械制造過程中的應用

2.1 在產品設計中采用綠色設計結構

機械產品的綠色設計結構是在設計機械產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，然后對機械產品的質量、壽命進行控制，設計出質量優(yōu)等、使用壽命長、環(huán)境影響小的機械結構。最好的設計是機械能夠循環(huán)使用，且生產產品時能夠盡可能地減少產品的生產時間。

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。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。應該在生產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和工藝

在使用綠色材料制造機械的同時，我們應該改進原有的生產工藝，將過去高耗能、高污染的工藝進行改良和替換，提高生產效率，降低生產成本。對于那些已經(jīng)有新的工藝替代的產品，應該堅決采用新工藝，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。現(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。生產過程中產生的廢棄物進行回收再利用，減少對環(huán)境的污染。

2.4 采用綠色的機械產品包裝技術

最終產品的包裝應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。除了包裝采用綠色包裝外，還應該考慮包裝的生產成本，將包裝的成本降至最低。現(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)境產生很大的污染。因此，應該開發(fā)出一種無污染的能循環(huán)使用的包裝材料。

2.5 采用綠色的機械產品回收技術

綠色結構設計中，設計環(huán)節(jié)就考慮廢棄的產品的回收利用，避免報廢的產品對環(huán)境造成的污染。這就要求采用綠色技術對報廢的產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)約了生產成本，產生非常良好的社會效益和經(jīng)濟效益。在這其中，企業(yè)應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)對我國的污染轉嫁，應該采用綠色制造的理念進行可持續(xù)發(fā)展。

3.1 加強綠色制造技術研發(fā)進行技術創(chuàng)新

要將綠色制造的理念落實到機械制造的生產過程中，必須不斷發(fā)展新的技術，即實現(xiàn)技術創(chuàng)新。要在綜合考量社會發(fā)展需求、當前經(jīng)濟狀況、現(xiàn)今行業(yè)生態(tài)狀況等因素后，結合影響綠色機械制造工藝的機械產品性能、壽命、環(huán)保等幾個重要因素，進行技術創(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）干式生產技術的創(chuàng)新。在舊的生產工藝中，由于使用冷卻液，產生了大量的廢液排放。新的工藝不適用冷卻液，且簡化了生產工藝，從而降低了生產成本；（3）虛擬制造技術的創(chuàng)新。在實際生產中，大批量生產前生產一些工藝樣品，以發(fā)現(xiàn)其中的缺陷。若用虛擬制造技術，不用實際進行生產，這樣降低了原料損耗，降低了生產成本；（4）工藝模擬技術的創(chuàng)新。通過該技術能夠調節(jié)工藝參數(shù)，優(yōu)化工藝條件，提高產品質量；（5）凈成形技術的創(chuàng)新。這種技術能夠降低毛坯制造時的能耗和原材料損耗，降低產品的生產周期，從而降低了成本。

3.2 建立綠色生產監(jiān)督體系，完善綠色監(jiān)督機制

良好的機械綠色生產，離不開強有力的監(jiān)督。這些監(jiān)督包括企業(yè)內部自我監(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)生產前、生產中、生產后進行監(jiān)督。在對綠色生產進行監(jiān)督時，應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)新綠色制造技術激勵機制，提升企業(yè)綠色制造的動力

我國政府部門應該加強對企業(yè)進行綠色機械生產技術的引導。在出臺一些相關鼓勵政策的同時，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 通過產學研聯(lián)合機制，解決實際生產問題

綠色機械制造技術的實現(xiàn)需要很多門學科的知識，需要各種不同學科的專家來共同實現(xiàn)。要結合實際生產情況，通過產學研聯(lián)合機制，解決實際生產問題。使得綠色機械制造技術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)的綠色生產技術的實現(xiàn)提供技術性的服務，讓初期低效益的綠色技術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)技術學院，研究方向：焊接技術和機械制造。

（責任編輯：陳 倩）