農業機械制造中綠色制造技術的應用研究

郭 杰，張悅湘，王 淦

（1.湖南農業大學機電工程學院，湖南 長沙410128；2. 智能農機裝備湖南省重點實驗室，湖南 長沙410128）

農業生產是我國民生之根基，隨著現代化農業和農業4.0 的提出，農業生產對農業機械的相關要求也越來越高。在以往的農機設計制造中，大部分都沒有考慮節約能源、資源再利用和綠色發展的問題，使得制造材料的浪費率、環境的污染率和農機的廢棄率不斷上升。在綠色制造理念提出后，現代機械制造的生產加工模式已逐步向清潔生產的方向發展，這不但提高了產品質量，同時也保證了低能耗生產效益的實現，使其在兼顧經濟效益與環境效益的前提下，既全面優化了資源配置，也充分考慮了生態環境保護等方面重要因素[1]。因此，加強綠色制造技術在農業機械中的應用對于推動我國現代化農業可持續發展將具有重要意義。

1 綠色制造技術概述

綠色制造技術是社會、經濟和環境因素三位一體深度融合而形成的制造新理論、新技術，已成為農業機械設計制造技術進行改革的關鍵。綠色制造要求在保證產品的功能、質量的前提下，綜合考慮環境影響和資源效率，通過開展技術創新及系統優化，將綠色設計、綠色技術和工藝、綠色生產、綠色管理、綠色供應鏈、綠色就業貫穿于產品全生命周期中，實現環境影響最小、資源能源利用率最高，獲得經濟效益、生態效益和社會效益協調優化[2]。

2 綠色制造技術的應用對農業機械的意義

2.1 提高制造資源利用率

傳統農業機械產品周期缺乏全局性與一致性，在使用年限后不能繼續作業，廢舊或閑置設備的回收率也沒有得到充分的重視，造成了每年均要消耗大量的資源和能源，同時廢棄的農機產品給環境也帶來極大的壓力[3]。而農業機械的綠色制造技術對制造程序進行簡化，減小對原材料的消耗，同時從農機產品全生命周期出發，采用先進的仿真技術進行優化和改良，不僅節省了人力、財力、物力，而且降低了工藝功耗和能源消耗，有效地提高資源的利用率。

2.2 減少環境污染

當前我國農業發展中面臨的主要問題之一就是農業環境的污染問題[4]。在傳統的農業機械設計制造過程中所產生的廢水、廢物等對周邊環境造成了一定的影響，其次，農業生產過程中農藥和化肥的不適時使用和過渡使用進一步破壞了農業生產環境。而基于綠色環保、服務農業發展理念的綠色制造技術通過對相關生產資料的科學配比和生產活動的科學安排，有效地增加了農業生產的科學性和環保性，從而降低了環境污染。

2.3 提高農機作業自動化水平

機械生產和作業的自動化是指農業生產作業過程中，機械動力和電力代替人力和畜力，以工作機械代替人工操作自動完成農業耕作[4]。隨著我國現代化農業的不斷推進，農業機械產品也迎來了較大的市場機遇和發展空間，農業機械的綠色制造通過與現代微電子技術、儀器與控制等技術的融合，提高了農業機械的自動化程度，進一步提升了農業生產效率，推動著現代化農業的不斷發展。

3 綠色制造技術在農業機械中的應用

3.1 綠色設計

綠色設計作為“綠色農機”的第一步，對于農業機械產品的整體構成具有極其重要的影響。在農機產品設計之初，需要從可持續發展的角度上去思考綠色設計的體系，認清設計的方向，使得農機產品及其零件能夠被重復利用、循環利用更新利用。其次，綠色設計考慮到產品的質量，從生命和功能以及環境因素，其設計必須采用有效的方法，必須具有并行性、集成性和綠色性，整個過程應考慮產品周期的相關因素，需要保證產品的性能以及提高產品的附加值，實現經濟效益的最大化[5]。

3.2 綠色材料

綠色制造的核心之一就是原材料的選擇，其決定著農業機械產品是否能夠達到綠色制造的要求。在選擇農機產品的制造材料時，不僅要保證較好的使用性能和加工性能，還要考慮環保型及與環境的協調性，更要考慮成本要求和材料再利用的要求。綠色材料的使用減少了農機產品廢棄零件對環境的破壞程度，從根源上促使了“綠色農機”的發展，既實現了經濟效益，又實現了社會效益。

3.3 綠色工藝

綠色加工是一種可持續的機械加工方式，也就是加工方式對環境的沖擊處于自然環境能進行自我修復的水平以下，從能源消耗、材料適應性、水以及其他所使用資源各方面，保持對環境最小的沖擊[6]。綠色工藝作為農業機械綠色制造的關鍵內容，主要包括各類先進的控制技術、表面處理技術以及材料科學技術等內容。目前，我國普遍采用的綠色工藝包括節能環保型、節約型以及先進的快速成型等工藝，在保證農機質量的前提下，獲取更大的經濟與社會效益。

3.4 綠色包裝

所謂“綠色包裝”是指對生態環境和人體健康無害、能循環復用和再生利用，有利于促進持續發展的包裝[7]。農機產品的包裝是農業機械綠色制造的最后工序，在選擇包裝材料時，為了避免華而不實的包裝給環境帶來壓力，應優先選用可循環利用、可降解、無污染性的綠色材料，在滿足包裝需要的同時降低了對環境的影響。

3.5 回收利用再制造

農業機械產品報廢后，若不及時回收處理，會造成廢物堆積和資源浪費。基于此，我們應該結合其材料的屬性，確定其回收利用的價值和對環境的破壞程度，將有較高回收價值的材料進行回收，加工之后再次投入生產制造，一方面，避免了材料的浪費；另一方面，降低了農機產品的生產成本，具有良好的經濟效益。

4 農業機械綠色制造技術的發展趨勢

農業機械的綠色制造技術從社會、經濟和環境三者結合的系統出發，在綠色發展理念的背景支撐下，充分運用先進的理論和技術來達到可持續發展的目的，不僅保證了農機產品的質量，還在一定程度上降低了生產成本，減少了環境污染。隨著我國市場經濟的不斷發展，政府有關部門對于農業機械產品的生產環境監管要求也越來越嚴格，面對現代化農業的不斷推進，農機制造企業也面臨著前所未有的挑戰。因此，我國農業機械綠色制造技術還需不斷地發展和完善。在今后一段時期內，現代農業機械產品的綠色設計與綠色制造將呈現出全球化、社會化、集成化、并行化、智能化和產業化的發展趨勢[8]。

5 結 語

綜上所述，綠色制造技術在農業機械中的應用對提高資源利用率、減小環境污染和提高農機的自動化水平具有重要的意義，為“綠色農機”的生產制造提供了強有力的理論與技術支撐。然而，現代化的農業機械綠色制造技術仍然存在些許不足，需要政府部門、科研機構、技術人員等多方的協調與配合，加強技術研究與創新，來提升農業機械的綠色化水平和農業生產效率，為實現農機產品現代化、智能化、信息化和可持續化做出努力。