淺談機(jī)械制造中的低碳制造理論與技術(shù)

摘要：伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)已經(jīng)開始從傳統(tǒng)的機(jī)械加工制造進(jìn)行轉(zhuǎn)變，在保障產(chǎn)品質(zhì)量以及安全性的情況下，同樣也在追求低碳化生產(chǎn)。所謂低碳化生產(chǎn)就是要實(shí)現(xiàn)資源利用率的最大化，同時(shí)減少資源的損耗，降低廢棄物的排放。文章對(duì)機(jī)械制造中的低碳制造理論與技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造；低碳制造理論；低碳制造技術(shù)；產(chǎn)品質(zhì)量；安全性 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TH16 文章編號(hào)：1009-2374（2017）07-0127-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.060

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)也在不斷發(fā)展并且取得了極大的成果。然而，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的加速，機(jī)械制造業(yè)也開始暴露出越來越多的問題。在傳統(tǒng)的機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)中，生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)成本也較為高昂，不僅導(dǎo)致了資源的浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)于環(huán)境也產(chǎn)生了較大的破壞。

眾所周知，在當(dāng)前無論是資源的節(jié)約還是環(huán)境的保護(hù)都已經(jīng)成為全球各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的重點(diǎn)關(guān)注問題。因此，在這樣的情況下，如何促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)的綠色和環(huán)保就成了機(jī)械制造行業(yè)中每一個(gè)人都在關(guān)心的問題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，低碳制造理論開始被應(yīng)用到機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中，并且已經(jīng)在實(shí)際的制造生產(chǎn)中發(fā)揮著作用。低碳制作理論與技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠有效節(jié)約資源，為可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的構(gòu)建提供幫助，同時(shí)也能夠更好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，為未來人類社會(huì)的發(fā)展與生存提供一個(gè)更加良好的環(huán)境。

1 低碳制造理論的含義與技術(shù)內(nèi)涵

1.1 低碳制造理論的含義

所謂的低碳制造理論指的就是將資源的利用率達(dá)到最大化，同時(shí)還需要盡可能地減少能源損耗的一種現(xiàn)代制造模式。低碳制造理論在實(shí)際生產(chǎn)過程中的應(yīng)用能夠有效實(shí)現(xiàn)低碳化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益同時(shí)還可以更好地保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。而要想進(jìn)一步促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的共同發(fā)展，那么就需要注意在生產(chǎn)過程當(dāng)中，一定要實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用，同時(shí)在物流、制造以及生產(chǎn)等各個(gè)階段都需要采取更有針對(duì)性的措施來保障資源的利用率，以此在節(jié)約資源的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

當(dāng)然，可以說低碳制造理論是在傳統(tǒng)的機(jī)械制造理論中所衍生發(fā)展出來的，在生產(chǎn)過程中加入節(jié)能減排以及環(huán)保等觀念，這樣一來不僅能夠進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，同時(shí)對(duì)于保護(hù)我國(guó)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)的共同發(fā)展都有著極為重要的作用。從當(dāng)前我國(guó)的實(shí)際情況來看，低碳制造已經(jīng)不僅僅停留在理論階段，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中也已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用。

1.2 低碳制造理論的技術(shù)內(nèi)涵

1.2.1 清潔能源技術(shù)的應(yīng)用。從目前的情況來看，清潔能源技術(shù)的應(yīng)用在社會(huì)生產(chǎn)過程中已經(jīng)占據(jù)著極為重要的地位。而清潔能源技術(shù)包括太陽能技術(shù)、風(fēng)能技術(shù)、水能技術(shù)以及生物質(zhì)技術(shù)等。這些技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠幫助生產(chǎn)，同時(shí)也可以減少如煤炭、石油等傳統(tǒng)能源的消耗，為能源的可持續(xù)利用提供幫助，對(duì)于自然生態(tài)環(huán)境也起到保護(hù)的作用。

1.2.2 低碳制造設(shè)計(jì)技術(shù)。低碳制造設(shè)計(jì)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在不同的行業(yè)當(dāng)中，而低碳制造設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括生產(chǎn)流程、模型設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)方法等多個(gè)方面的內(nèi)容。

1.2.3 低碳制造技術(shù)。在低碳制造理論的應(yīng)用過程當(dāng)中，低碳制造技術(shù)是其中最為關(guān)鍵的一點(diǎn)，之所以這樣說是因?yàn)榈吞贾圃旒夹g(shù)是應(yīng)用在實(shí)際的生產(chǎn)過程當(dāng)中。從當(dāng)前我國(guó)低碳制造技術(shù)的發(fā)展情況來看，主要的低碳制造工藝包括制造工藝、制造過程以及車間低碳技術(shù)優(yōu)化等多個(gè)方面。通過低碳制造技術(shù)能夠?qū)Y源進(jìn)行充分的利用，同時(shí)也可以使得部分廢棄物進(jìn)行再生利用，這樣一來不僅可以減少資源的損耗，同時(shí)也可以減少?gòu)U棄物給生態(tài)環(huán)境帶來的危害，提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也能夠保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

1.2.4 碳匯技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)如今碳匯技術(shù)在機(jī)械生產(chǎn)過程中也發(fā)揮著重要的作用。所謂的碳匯技術(shù)就是通過新型碳捕捉技術(shù)，將大氣層中的二氧化碳進(jìn)行分離，然后再將分離出來的二氧化碳通過碳儲(chǔ)存技術(shù)將其與大氣層進(jìn)行隔離。從目前來看，我國(guó)的碳捕捉技術(shù)較為成熟，但是在碳的儲(chǔ)存上依然還存在著較為明顯的缺陷，因此還需要加快這一方面的研究工作。

2 低碳機(jī)械加工制造體系

從當(dāng)前我國(guó)機(jī)械加工的實(shí)際情況來看，低碳機(jī)械加工制造已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械加工的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，包括生產(chǎn)制造、物流運(yùn)輸、產(chǎn)品使用以及資源利用等各個(gè)不同的領(lǐng)域。而低碳機(jī)械加工制造的目的就在于通過對(duì)機(jī)械生產(chǎn)過程的控制，以此有效地提高產(chǎn)品生產(chǎn)過程中資源的利用率，同時(shí)在其他環(huán)境中盡可能減少?gòu)U棄物的排放，從而實(shí)現(xiàn)低碳目的。而要評(píng)判一種加工技術(shù)是否屬于低碳制造就需要從三個(gè)方面進(jìn)行考量，分別是資源的利用率、資源的消耗以及碳排放量。在低碳機(jī)械加工制造體系當(dāng)中，也是由三個(gè)方面的內(nèi)容來構(gòu)成，分別是產(chǎn)品的低碳設(shè)計(jì)、低碳化的生產(chǎn)過程以及低碳化的資源利用與開發(fā)。而在這其中，產(chǎn)品的低碳設(shè)計(jì)也是分為三個(gè)板塊的內(nèi)容，分別是輕量化、模塊化以及生態(tài)化設(shè)計(jì)。加工設(shè)備、加工工藝以及生產(chǎn)管理這三個(gè)方面的內(nèi)容則是屬于低碳化的生產(chǎn)過程，而資源利用與開發(fā)的低碳化則包含能源與原材料這兩個(gè)方面的內(nèi)容。

3 低碳制造理論在機(jī)械制造行業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用

自19世紀(jì)以來，人類社會(huì)的工業(yè)化程度不斷加深，不僅促進(jìn)了人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，同時(shí)也帶來了一系列的問題。在傳統(tǒng)的機(jī)械制造行業(yè)當(dāng)中，無論是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)都更為看重產(chǎn)品功能、質(zhì)量以及產(chǎn)品所能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，環(huán)境問題的加劇也讓所有人認(rèn)識(shí)到在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，不僅要注重經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也需要加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的保護(hù)以及資源的節(jié)約利用。因此，在這樣的情況下，低碳制造理論被提出。低碳制造理論的提出與應(yīng)用對(duì)于提高資源的利用率、減少?gòu)U棄物的排放以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的建立都有著巨大的作用。而要想真正做到這一點(diǎn)，充分發(fā)揮低碳制造的作用，那么在實(shí)際的應(yīng)用過程中還需要根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際情況以及當(dāng)?shù)丨h(huán)境以及資源因素的影響，更有針對(duì)性地進(jìn)行低碳制造的設(shè)計(jì)，這樣才能將低碳制造理論真正應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)過程當(dāng)中。而要想進(jìn)一步完善低碳制造理論，那么就需要在實(shí)踐過程中不斷進(jìn)行應(yīng)用，積累更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也能夠通過實(shí)踐來驗(yàn)證理論。在前文筆者就提到過，在低碳設(shè)計(jì)當(dāng)中主要分為三個(gè)板塊的內(nèi)容，分別就是輕量化、模塊化以及生態(tài)化的設(shè)計(jì)。下面筆者就將針對(duì)這三個(gè)方面在實(shí)際生產(chǎn)過程中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

3.1 輕量化設(shè)計(jì)

所謂輕量化的設(shè)計(jì)，從字面上來看就是要將產(chǎn)品盡可能輕量化，以此來提高產(chǎn)品的品質(zhì)。而要做到這一點(diǎn)，就可以從產(chǎn)品的重量、成本以及配套設(shè)施等多個(gè)方面去進(jìn)行綜合性的考慮，從而不斷進(jìn)行輕量化的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣一來不僅能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)還有助于提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。從當(dāng)前的情況來看，輕量化的設(shè)計(jì)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在船舶、機(jī)械、汽車等多個(gè)領(lǐng)域，輕量化設(shè)計(jì)在目前的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中也是被應(yīng)用得最為廣泛的一種。之所以輕量化設(shè)計(jì)能做到這一點(diǎn)是因?yàn)槿齻€(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：首先，輕量化設(shè)計(jì)能夠有效減少原材料以及能源的損耗，從而有效的節(jié)約資源，同時(shí)還可以提高資源的利用率；其次，輕量化設(shè)計(jì)能夠有效減少產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中以及使用過程中產(chǎn)生廢棄物，特別是碳的排放量，從而達(dá)到節(jié)能減排的效果，有效保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境；最后，輕量化設(shè)計(jì)還有減少噪音的作用，這樣一來就可以減少噪音污染，從而為國(guó)民創(chuàng)造一個(gè)更為良好的居住環(huán)境。當(dāng)然，輕量化設(shè)計(jì)有著各式各樣的好處，但是在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，一定要在保障機(jī)械產(chǎn)品性能以及安全性的基礎(chǔ)之上進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，這樣才能更好地保障產(chǎn)品的品質(zhì)與安全，使得產(chǎn)品產(chǎn)生更加巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 模塊化設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)是當(dāng)前一種較為新型的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。而所謂的模塊化設(shè)計(jì)就是根據(jù)不同的功能，將整個(gè)產(chǎn)品的制造分成不同的模塊，然后根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際需要以及設(shè)計(jì)需求，將不同的模塊進(jìn)行排列組合，從而生產(chǎn)出不同品種或者是規(guī)格的產(chǎn)品。從當(dāng)前我國(guó)的機(jī)械生產(chǎn)情況來看，模塊化設(shè)計(jì)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到機(jī)械、電子、航天航空等領(lǐng)域。而模塊化設(shè)計(jì)的好處就在于，在機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，由于機(jī)械產(chǎn)品功能性的不同以及大量的非功能性單元的生產(chǎn)制造會(huì)產(chǎn)生大量的原材料以及能源的浪費(fèi)，同時(shí)也使得產(chǎn)品在實(shí)際的使用過程中并不方便。這樣一來，不僅會(huì)提高機(jī)械運(yùn)行以及養(yǎng)護(hù)的成本，同時(shí)也不利于可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的建立。與此同時(shí)，在機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)當(dāng)中，很難采用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的非功能性單位進(jìn)行評(píng)判。而模塊化設(shè)計(jì)就可以通過將不同功能進(jìn)行模塊的劃分，通過模塊評(píng)判的方式對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行更為精準(zhǔn)的評(píng)判同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的目的，不僅能夠保障機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)也能夠提高資源的利用率，從而減少能源的損耗以及廢棄物的排放，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也能夠做到生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

3.3 生態(tài)化設(shè)計(jì)

生態(tài)化設(shè)計(jì)指的就是在保障機(jī)械產(chǎn)品的功能性以及安全性的前提下，盡可能地減少資源的損耗和浪費(fèi)，同時(shí)還要減少?gòu)U棄物的排放，從而更好地保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境。就目前情況來看，生態(tài)化設(shè)計(jì)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在能源、電子、化工以及建筑行業(yè)當(dāng)中。而生態(tài)化設(shè)計(jì)除了要保障產(chǎn)品的品質(zhì)以及安全性以外，還需要注重兩個(gè)方面：首先就是資源的可再生性；其次是減少有害材料的使用。只有做好這兩個(gè)方面才能更好地促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的創(chuàng)建。

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作者簡(jiǎn)介：黃志強(qiáng)（1969-），男，廣西龍州人，廣西農(nóng)墾國(guó)有龍北總場(chǎng)中級(jí)工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和加工、生產(chǎn)管理。

（責(zé)任編輯：王 波）