綠色工藝技術應用策略研究

朱劍、聶蕾、王蕓、宋振坤、高春鋒 /北京精密機電控制設備研究所

近年來我國制造業快速增長，同時帶來了資源的加速消耗、污染的急劇增加及生產事故的顯著增長，傳統的“先發展、后治理”模式已不能有效控制污染，確保生產安全性。由此，綠色工藝創新、綠色工藝技術應用成為實現制造業轉型及綠色發展的有效策略。

以綠色工藝為代表的這類新技術的深入應用和廣泛推廣，不僅僅是工藝替換、設備更新，還常常伴隨生產模式調整、管理模式調整、關聯工藝環節調整等，導致短期內經營成本增長、生產效率降低等風險，這也是大部分企業更愿意延用老工藝的主要原因。因此有必要對綠色工藝技術的應用策略開展研究，以此推動企業綠色生產的發展，并為今后更多新工藝、新技術的應用提供借鑒。

一、新技術應用推廣模式

新技術的應用及推廣是在對新技術完成調研、科學鑒定及適應性檢驗的基礎上，再將成果應用進行擴散的活動，其流程一般如圖1 所示。首先，企業根據自身實際生產情況，提出技術發展需求；根據需要可成立專項工作團隊，制訂詳細實施計劃，并據此開展調研選型工作；再針對意向技術進行充分地試驗論證，通過開展小范圍試生產，對技術應用方案進行調整或改進，直至達到較佳效果；同時將試生產點打造為示范工程，以點帶面，推廣經驗，最終實現大規模應用。

本文以北京精密機電控制設備研究所在全所范圍內推廣安全環保清洗工藝替代汽油清洗為例，探討綠色新工藝應用策略。

二、汽油清洗替代實踐研究

1.明確汽油清洗替代需求

北京精密機電控制設備研究所是一家產研一體化單位，其主要產品伺服機構是集機、電、液于一體的高精度控制系統，對多余物非常敏感，因此產品清潔度要求普遍較高。過去研究所清洗工藝以浸泡、刷洗等手工操作為主，一般采用120#汽油作為清洗劑。汽油因其對有機類污垢具有較強的清洗效果，曾被廣泛應用于工業清洗領域。但汽油閃點較低（-50℃至-20℃），屬于易燃液體，其蒸汽與空氣混合后形成爆炸性混合物，使用后的汽油屬于危險廢棄物，對于環境有一定的危害性，且處置成本高。鑒于汽油的安全、環保風險，研究所決定開展汽油清洗替代工作，推廣安全環保清洗工藝應用。

2.成立專項工作團隊，制定方案，落實責任

鑒于伺服機構從最初的零件材料加工到最后的整機裝配測試，各階段、工序、工種均需要進行不同潔凈度要求的產品清洗，涉及的工況情況復雜，同時替代后還會導致生產成本變化、生產組織管理變化，是一項龐大復雜的工程項目。為此，研究所成立了“汽油清洗工藝替代”工作項目組，匯集所級安全主管領導、工藝技術人員、安全管理人員、生產管理人員和操作者，以確保工作的順利開展。

項目組制定了周密詳盡的工作方案計劃，主要包括：制定“汽油清洗工藝替代率90%以上”的總目標；明確項目組及相關單位職責，制定詳細的應用、推廣工作計劃，并層層落實責任到人；建立獎勵與制約機制，對積極試用清洗劑的部門和個人給予獎勵。汽油清洗工藝替代工作方案如圖2 所示。

3.充分調研，詳細論證，系統推進

（1）廣泛調研，尋找方向

通過大量調研，詳細了解了化學清洗、物理清洗以及微生物清洗的作用原理及技術特點，調研了溶劑型清洗劑、水基清洗劑及微生物清洗劑的清洗機理、環保性、工藝特性、經濟性等。在調研的同時試用各類清洗劑，初步體驗不同種類清洗劑的清洗效果及物理屬性。

伺服機構制造具體有多品種、小批量、產品更新快的生產特點，且部分零部組件結構復雜、潔凈度要求較高，生產現場產品清洗以超聲波清洗和手工清洗為主，基于上述特點伺服機構目前仍適合延用化學清洗方法。

綠色化學清洗劑的研發，是推動化學清洗技術發展的主要因素。當前普及較廣的綠色化學清洗劑主要有兩類：碳氫類溶劑型清洗劑和水溶性清洗劑，兩類清洗劑性能比較如表1 所示。

綜上分析，溶劑型清洗劑能夠較好的適應研究所現有生產條件，可作為后序工作試驗重點。

（2）充分論證，優選最佳工藝方案

因不同廠家、不同型號清洗劑的物理性能存在一定差別，能否滿足伺服產品清洗工藝要求需進行詳細論證。

一是分析充分。在開始試驗論證前，首先分析不同階段產品加工現狀及清洗污物的主要成分，如機加階段清洗污物主要為切削油、乳化液、研磨膏、極少量切削屑等，裝調階段清洗污物主要為防銹油、工作油液、機加后殘留的多余物等；其次需對過去產品清洗工序中常見質量問題進行總結，并將此納入后續驗證內容；此外，可采用頭腦風暴法，請各專業人員分析清洗劑對其他工序質量可能造成的影響，評估是否有必要進行專項試驗論證。通過前期的全面分析，為后續設立試驗項目及重點論證內容提供輸入，使研究及試驗工作目標清晰、明確。

二是計劃具體，分步實施。依據前期分析，工作小組制定了多項專項研究項目，如圖3 所示，同時制定實施方案及詳細工作計劃。

圖3 制定試驗項目情況

三是試驗驗證覆蓋全面。為使試驗結論更具說服力，試驗應盡可能覆蓋伺服產品各種生產工況。試驗項目，不僅應包含金屬類零件的清洗試驗，還應包含非金屬零件的清洗；不僅包含手工清洗試驗，還應包含超聲波清洗試驗；不僅包含常規零件清洗，還應包含特殊結構零件的清洗，如殼體類零件復雜內腔的清洗、高徑深比孔系清洗等。

四是檢測手段有效。科學論證過程，不僅要求試驗方案合理、可行，還要求試驗結果鑒定可靠、有效。對清洗劑性能的驗證，專項工作小組采用了多種檢測手段，以期充分并多維度地評價其綜合性能，詳見表2。

表2 清洗劑性能檢測方法應用

經充分論證，項目組完成了清洗劑優選工作，最終選定的2 種清洗劑能夠滿足研究所當前絕大部分工序的產品潔凈度要求。經確認，2 種清洗劑均不含《蒙特利爾議定書》規定的ODS 消耗大氣臭氧層物質，使用后由生產廠家定期回收，對人體健康危害也遠小于120#汽油。

本階段工作重點是試驗及論證，通過大量試用和有針對性地開展工藝研究，驗證新工藝能否滿足產品需求，同時確認新工藝的安全、環保等特性是否符合企業長遠發展。

4.加強培訓，推廣經驗，逐步擴大應用范圍

按照“論證、試點、推廣、推行、全面替代”的推廣方針，在充分論證的同時首先在典型班組開展試用，隨后各事業部均建立示范點，再逐步將應用范圍擴大至各班組，最后至全部取消汽油清洗工藝。研究所自2015 年應用推廣綠色清洗劑概況如圖4。

在上述應用推廣過程中，除攻克技術和管理問題外，遇到的最大阻力就是一部分操作者對使用清洗劑產生抵觸情緒。因為清洗劑揮發較汽油慢，清洗后產品干燥時間相對較長，使得操作者對清洗劑的使用體驗感較差。因此在工作初期時，清洗劑的推廣速度非常緩慢。為此，各部門多次組織操作者進行交流與培訓，提高全員科技素養，幫助操作者深入了解清洗劑的特性及替代汽油的必要性。此外，依據相關激勵制度，對積極參與試用和推廣的部門和個人及時給予獎勵。經過近2 年多的努力，操作者逐漸接受并適應了清洗劑的應用。

三、經驗與總結

自2019 年起，綠色清洗劑已在研究所全面應用，該項工作為后續推廣綠色新工藝提供了寶貴經驗，并帶來諸多啟示。

1.決策引領，應用綠色技術，推動企業可持續發展。

在各行各業快速發展的今天，企業領導都很重視新工藝新技術的應用；但在選擇新技術時，除關注技術性能外，從企業長遠發展角度還應重點考慮其環保性及安全性，以幫助企業實現可持續發展。汽油清洗工藝的全面替代，徹底消除了生產現場因汽油存儲和使用帶來的安全隱患，提升了企業本質安全；綠色清洗劑的應用降低了對操作者身體的危害，減少了對環境的污染，為企業帶來良好社會效益和生態效益。

表4 研究所自2015年清洗劑應用推廣情況概述

2.強化組織，詳細策劃，確保新技術應用順利實施

以新技術應用賦能高質量發展是企業可持續發展的關鍵，推廣應用新技術不僅僅是技術問題，更多的是經濟、管理、體制等多方面問題，因此需做到“領導要重視、組織要落實、計劃要具體、措施要到位”。汽油清洗替代工作立項初期就受到了所領導的高度重視，制定專項政策，保障技術人員和經費的到位；成立以業務領導為首，由管理、技術、生產等各方面人員組成的技術推廣團隊；結合研究所現狀，制定新工藝應用推廣計劃和切實可行的措施。同時，制定相應的激勵機制，為推廣新工藝應用創造良好的環境條件。

3.科學論證，為新技術應用提供保障

在實際工程中，新技術的應用通常不能簡單的照搬照抄，需要根據企業產品技術要求、生產環境、經濟成本等條件，選擇新技術的性能參數及應用范圍，才能使得新技術的應用可以為企業帶來產品質量的提升及經濟效益的增長。而科學論證、充分論證是新技術應用的前提條件和技術保障，在此期間，對試驗事實進行歸納、比較、分類、總結，盡可能的發現問題并解決問題，攻克技術應用瓶頸，為后續的新技術推廣掃清障礙。

4.培養科技示范單位，以點帶面

為確保新技術的順利推廣，不能采用一刀切的方式，否則會引發管理人員或操作者強烈的抵觸情緒。為此在調研初期，可選擇少量示范點開展試驗；隨著調研深入及研究工作的全面展開，逐步增加示范點，在各生產部門均建立新技術應用示范班組，除擴大試驗范圍進而充分試驗外，還要為其他班組起到示范帶頭作用，引導更多人員了解新技術及其應用的必要性，達到以點帶面的積極效果。

5.加強隊伍建設

日常生產過程中，加大宣傳力度，使全員認識到質量、成本、安全、環保等可帶來的經濟效益和社會效益；以科技為先導，強化全員科技意識，使全員意識到先進技術應用的重要性和必要性；轉變觀念，樹立求質量、要效益的思想，使管理人員、操作人員也自覺投入到科技的學習和科技的運用中來。企業整體科技素質的提高，必然大大有助于新技術的應用推廣。