機床綠色設(shè)計研究

王文東　岳曉微

【摘要】機床制造業(yè)綠色制造運作模式的特征主線包括三個方面，即機床產(chǎn)品設(shè)計過程主線、機床產(chǎn)品多生命周期主線、機床產(chǎn)品物料過程主線。本文介紹了機床制造業(yè)綠色制造運行模式的三條特征主線及機床產(chǎn)品綠色設(shè)計主要內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】機床綠色設(shè)計；制造運行；產(chǎn)品設(shè)計

一、機床制造業(yè)綠色制造運行模式

（一）機床產(chǎn)品設(shè)計過程主線

機床產(chǎn)品綠色設(shè)計過程指的是在機床產(chǎn)品整個生命周期中，對機床產(chǎn)品的資源環(huán)境屬性（產(chǎn)品具有可拆卸性、可回收性、可再制造性）著重考慮，并將其作為設(shè)計的目標，在保證機床產(chǎn)品的功能、使用壽命、質(zhì)量的同時，盡量滿足環(huán)境目標要求。機床產(chǎn)品綠色設(shè)計主線的主導(dǎo)特性主要體現(xiàn)在機床的設(shè)計要針對機床產(chǎn)品的整個生命周期過程，在設(shè)計過程中，要把機床產(chǎn)品整個生命周期的綠色程度作為設(shè)計目標，充分考慮到機床產(chǎn)品在原材料獲取、生產(chǎn)制造、運輸銷售、使用以及回收處理等過程對環(huán)境可能造成的各種影響。

機床產(chǎn)品設(shè)計過程主線是機床產(chǎn)品生命周期的保障，體現(xiàn)了從源頭上解決資源環(huán)境問題的綠色思想，同時在設(shè)計過程中也要考慮戰(zhàn)略目標和過程目標。

（二）機床產(chǎn)品多生命周期主線

傳統(tǒng)意義上，當機床使用報廢時機床產(chǎn)品生命周期即結(jié)束，這就造成了資源的極大浪費。機床產(chǎn)品多生命周期則將傳統(tǒng)的機床產(chǎn)品生命周期概念大大外延，包括了從機床產(chǎn)品設(shè)計開始到原材料獲取、零部件加工、機床裝配、機床包裝、銷售、使用到廢舊機床回收再制造、再制造新機床的使用以及之后的所有循環(huán)利用的過程，實現(xiàn)機床產(chǎn)品的多生命周期，將最大限度減輕環(huán)境影響。

機床的多生命周期思想，即將綠色制造理念應(yīng)用到機床產(chǎn)品生命周期的每個環(huán)節(jié)，盡可能按照綠色設(shè)計方案去開展生產(chǎn)，使得產(chǎn)品回用時間最長，資源綜合利用率最高，對環(huán)境的負影響最小，從而實現(xiàn)企業(yè)戰(zhàn)略目標。機床產(chǎn)品多生命周期過程主線有兩個重要特征：一是廢棄物的最小化；二是整個物流主線基本上是閉環(huán)的，能夠?qū)崿F(xiàn)資源循環(huán)利用。

（三）機床產(chǎn)品物流過程主線

機床產(chǎn)品物流過程主線是指機床從原材料加工成毛坯到毛坯加工成零件再到零件裝配成整機的整個生產(chǎn)過程，在這一系列連續(xù)作業(yè)環(huán)節(jié)中考慮物料消耗和環(huán)境影響情況，做到整個物流過程對環(huán)境的負影響最小，且資源綜合利用率最高。

機床產(chǎn)品物流過程主線是資源消耗和環(huán)境影響直接產(chǎn)生的環(huán)節(jié)，如零件的機械加工，在消耗能源的同時會產(chǎn)生大量的環(huán)境有害物質(zhì)，如切屑、廢液、廢氣等，會對工作環(huán)境以及工人身體健康帶來很大的危害。

機床產(chǎn)品物流過程的綠色化是機床制造業(yè)實施綠色制造的重要組成部分，在實施過程中要對機床產(chǎn)品物流程進行監(jiān)測、控制，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

二、機床產(chǎn)品綠色設(shè)計

（一）面向環(huán)境的機床產(chǎn)品設(shè)計

1、面向環(huán)境的機床產(chǎn)品方案設(shè)計。機床產(chǎn)品方案設(shè)計，是指對機床的結(jié)構(gòu)和布局、運作原理、實現(xiàn)方案等方面的選擇和設(shè)計，同時充分考慮機床制造過程中的資源消耗和環(huán)境影響情況，在其功能、質(zhì)量、成本等要求得到滿足的前提下，力求使制造過程的資源消耗盡可能少、環(huán)境污染盡可能小。

2、面向環(huán)境的機床結(jié)構(gòu)設(shè)計。面向環(huán)境的機床結(jié)構(gòu)設(shè)計是指通過對機床產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行更優(yōu)化合理的布置，使機床產(chǎn)品制造過程的資源消耗和浪費最小化，同時減少對環(huán)境的影響。

（二）面向環(huán)境的機床產(chǎn)品材料選擇

面向環(huán)境的機床產(chǎn)品材料選擇是指在對機床產(chǎn)品制造所需的物料進行環(huán)境性考核，須從其制備、使用以及報廢處理等全生命周期過程進行評價。使其資源環(huán)境特性、產(chǎn)品功能、質(zhì)量等因素相對較優(yōu)，即滿足綠色材料的要求。在機床綠色材料的選擇中，現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的陶瓷、碳素纖維、復(fù)合材料等，都在綠色性能的機床中得到廣泛使用。

（三）面向環(huán)境的機床制造環(huán)境設(shè)計或重組

面向環(huán)境的機床制造環(huán)境設(shè)計或重組是指在機床制造環(huán)境（如工廠、車間或制造單元等）中，對資源消耗和環(huán)境排放產(chǎn)生影響的設(shè)備或設(shè)施布局等方面的設(shè)計改善。例如：生產(chǎn)線或生產(chǎn)工藝的設(shè)計不合理，往往造成大量不必要的浪費。面向環(huán)境的機床制造環(huán)境設(shè)計或重組就是要在滿足機床產(chǎn)品的制造加工要求的前提下，對現(xiàn)有制造環(huán)境進行資源環(huán)境友好型方面的設(shè)計，建造出一個更低能耗、更低排放和更高效協(xié)調(diào)的生產(chǎn)環(huán)境。

（四）面向環(huán)境的機床產(chǎn)品工藝設(shè)計

面向環(huán)境的工藝設(shè)計又稱綠色工藝規(guī)劃。對機床產(chǎn)品的綠色工藝規(guī)劃是指通過對機床產(chǎn)品制造過程的各工藝路線、工藝方法、工藝裝備、工藝參數(shù)等進行優(yōu)化和改善，提升工藝過程各個環(huán)節(jié)的環(huán)境友好性。環(huán)境友好性包括兩方面：資源消耗最小化和環(huán)境影響最小化。機床產(chǎn)品制造工藝過程的資源消耗主要有原材料、能源材料、刀具、切削液、潤滑油等輔助材料消耗等。機床產(chǎn)品制造工藝過程因消耗物料和能源而產(chǎn)生一系列環(huán)境排放，主要包括大氣污染、污水廢水、固體廢棄物以及其他物理性污染等。大量的實踐和研究表明，不同工藝方案的選擇，對制造過程的資源消耗和環(huán)境影響差異甚大。

對機床產(chǎn)品的綠色工藝設(shè)計，主要包括兩方面的內(nèi)容：工藝方案優(yōu)化和工藝參數(shù)優(yōu)化。機床產(chǎn)品的工藝參數(shù)優(yōu)化是指選定某一制造加工工藝，對該工藝的有關(guān)工藝參數(shù)進行優(yōu)化，使得該工藝加工過程具有更好的環(huán)境友好特性。工藝方案優(yōu)化，就是在已有的備選方案中，通過環(huán)境性、經(jīng)濟性等指標的評價，選出總體性能最優(yōu)的方案。

（五）面向環(huán)境的機床產(chǎn)品回收處理方案設(shè)計

面向環(huán)境的機床產(chǎn)品回收處理方案設(shè)計，是指在設(shè)計階段，就充分考慮機床產(chǎn)品的可拆卸性、零部件的重用性、機床產(chǎn)品材料的可回收性等因素，對機床產(chǎn)品進行設(shè)計。從而使廢舊機床產(chǎn)品在在回收處理階段的材料重用率盡可能高，產(chǎn)生的環(huán)境排放盡可能少。

參考文獻

[1]劉飛，曹華軍，張華.綠色制造的理論與技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2005.