機械制造中的低碳制造理論與技術

低碳制造是包括在生產全過程中的所有生產環(huán)節(jié)，主要有：資源利用、生產制造和物流運輸等，以及產品生產的各個階段都應當做到節(jié)能減排，提高資源的利用效率，最終達到低碳的目標。低碳制造作為一種綜合評估能源消耗和資源利用率，以及碳排放構成環(huán)境破壞的前沿制造模式，其制造技術有著較為豐富的內容。

一、在機械制造過程中低碳制造的基本理論與技術

1.模塊化設計

機械制造中，模塊化的設計是一種比較前沿、先進的方法，按照機械產品不同的功能能把系統(tǒng)分成多個存在差異的模塊，再將這些小的模塊漸漸優(yōu)化，并進行合理的整合搭配，最終就能得到規(guī)格和品種都各不相同的產品。如果用一個統(tǒng)一的標準來衡量機械產品每一個結構單元，這就會導致能源和機械資源的大量浪費，對于機械的維護和運行也會造成嚴重的阻礙。因此，機械工程師應該根據機械產品中的每個結構的不同功能合理地劃分成若干個模塊，并分配各自的任務和職責，然后再對每一個模塊合理正確的評估，全面了解機械制造過程中的資源和能源的消耗情況，并制定相應的控制措施來降低能耗。此外，還要重點審查機械制造中的低碳制造基本理論與技術的實際運用，總結歸納出一些實際經驗，為后續(xù)低碳制造理論與技術的打下堅實的基礎，及時做好低碳技術的調整和改革。

2.生態(tài)化設計

我國在建設生態(tài)文明時，提出應當將社會文明、精神文明以及物質文明等三個方面共同建設、和諧發(fā)展，因此，大部分的機械制造單位就開始著手于轉變機械產品的生產理念，由最初的盲目開拓新的機械制造項目和追求機械生產總值轉變成在制造機械產品中，要綜合考慮到環(huán)境資源的成本，緩解生態(tài)環(huán)境的壓力，注重對生態(tài)環(huán)境的有利保護，引入先進的低碳制造理論與技術，降低能耗，這樣既能提高機械制造的生產成本，又能實現環(huán)境友好型社會和科學發(fā)展觀的目標。

3.綠色制造技術

綠色制造技術改變了傳統(tǒng)制造技術的開環(huán)生產系統(tǒng)，所謂傳統(tǒng)的開環(huán)生產系統(tǒng)即指從自然界獲取資源，經提煉處理后成為各種工程材料，在此過程中大量廢氣、廢水、廢渣等污染性物質進入環(huán)境，造成設備資源利用上的嚴重浪費。特別是在部件和設備損壞后，往往成為廢棄物，從而造成資源的極大浪費。

在這種背景下，綠色制造技術應運而生。綠色制造技術是指在保證產品的功能、質量、成本的同時，綜合考慮環(huán)境影響和資源利用效率的現代制造模式，義稱為環(huán)境意識制造、無浪費制造。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產周期中，廢棄資源和有害排放物最小，符合環(huán)境保護要求，使資源利用率最高，能源消耗最低。

因此，可以采取以下措施實現綠色制造：

（1）減少制造過程中的原材料消耗，例如采用少無切削加工技術，如冷擠壓花鍵代替花鍵銑削、冷軋螺桿代替螺桿切削等。在可行條件下，還應考慮采用快速成型制造技術制造零件，避免使用“去除加工”所帶來的材料消耗。

（2）制造過程中最大限度減小環(huán)境污染。杜絕或減少有毒、有害物質最好的方法是采用預防性原則，即將對污水、廢氣的“事后處理”轉變?yōu)椤笆孪阮A防”。僅對機械加工中的冷卻而言，目前已發(fā)展了多種新的加工工藝，如采用水蒸氣冷卻、液氮冷卻、空氣冷卻、干式切削等。

（3）再制造技術，即產品報廢后，對其進行拆卸和清洗，對其中的某些零部件采用表面工程或其他加工技術進行翻新和再裝配，使零件部件的形狀、尺寸和性能得到恢復和再利用。

綠色制造技術模式是一種閉環(huán)生產系統(tǒng)。它是一種清潔生產方式和廢棄物循環(huán)利用的生產模式。它要求充分考慮產品制造前的原料節(jié)約、制造過程中的廢氣污染排放、產品報廢后的處理、回收、再利用。并將產品設計與社會生產系統(tǒng)融為一體，形成一個閉環(huán)系統(tǒng)。

低碳經濟下我國機械制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略措施

1.加大投入，進行低碳技術創(chuàng)新

研發(fā)水平是企業(yè)核心競爭力的重要體現。因此，提高企業(yè)研發(fā)水平是一個企業(yè)得以持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要條件，機械制造業(yè)企業(yè)更是如此。機械制造業(yè)要擺脫“引進—落后—再引進”的怪圈，提高企業(yè)研發(fā)水平，關鍵是要利用社會各方資源，加大技術資金投入力度，進行低碳技術研究開發(fā)，提高自主創(chuàng)新的能力。

2.培養(yǎng)和引進新型機械科技人才

新型機械科技人才具有鮮明的時代特征。隨著科技進步和經濟的飛速發(fā)展，機械產品的高科技含量增加，新材料新工藝的不斷出現，特別是機械與電腦及自動控制技術的緊密結合，使機械向智能化、人性化發(fā)展。這就要求機械科技人才不斷學習新理論、掌握新技術，不斷更新知識，提高創(chuàng)新能力，在學習和創(chuàng)新實踐中不斷創(chuàng)造新知識。

3.發(fā)揮政策杠桿作用，引向低碳經濟

在市場經濟環(huán)境下，國家仍應制訂科學的制造產業(yè)規(guī)劃和制造技術進步的總體規(guī)劃，以及相應的法規(guī)政策。避免重復建設、重復生產和重復引進等現象發(fā)生，要盡可能減少和避免市場盲目競爭造成的資源浪費。繼續(xù)鼓勵科技創(chuàng)新政策，一些技術改造和先進技術推廣，仍需國家給予支持。

4.機械制造業(yè)的柔性化變革策略

“柔性制造”是相對于“剛性制造”而言的。傳統(tǒng)的“剛性”流水生產線主要追求單一品種的大批量生產。“柔性制造”是滿足消費者個性化、多樣化需求最堅實的支撐。機械制造企業(yè)要進行柔性化變革，首先要轉變管理方式，實施柔性管理，保證柔性制造系統(tǒng)高效運行。其次要全面采用包括計算機輔助設計、人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術和人工神經網絡技術等柔性化關鍵技術。

綜上所述，發(fā)展低碳經濟不僅是我國機械制造業(yè)轉變發(fā)展模式，進行調整升級，提高資源能源使用效率，保護生態(tài)環(huán)境的需要，也是后金融危機時期增強機械制造產品的國際競爭力、擴大出口以及緩解在全球溫室氣體排放等問題上所面臨的國際壓力的需要。這既符合我國現代化進程的要求，又可以面對來自國際上的挑戰(zhàn)。