深入推進我國機械業(yè)的綠色設計與綠色制造

佛山市金浪機械制造有限公司 梁 賢

深入推進我國機械業(yè)的綠色設計與綠色制造

佛山市金浪機械制造有限公司 梁 賢

闡述了在機械行業(yè)中推進綠色設計與綠制造的目的及必要性，解釋了綠色設計與綠色制造的概念，分析了我國目前機械業(yè)的“綠色”現(xiàn)狀，對綠色設計的內容及綠色制造技術作了綜述及展望。

機械行業(yè) 綠色設計 綠色制造

引言

邁進21世紀的今天，制造業(yè)的高速發(fā)展帶給了人類巨大的物質材富。然而，由于人類長期以來采取較為粗放的、大規(guī)模的發(fā)展模式，導致了環(huán)境的惡化及資源的枯竭。解決全球變暖、資源緊缺等問題已刻不容緩。綠色設計與綠色制造就是消除和避免制造業(yè)經濟惡化性發(fā)展的后果，尋求新的發(fā)展戰(zhàn)略而提出的新概念，是最優(yōu)化地利用資源和最低限度地產生廢物，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一。

一、綠色設計與制造技術的概念

綠色設計是“可持續(xù)生產”的設計，也稱生態(tài)設計、環(huán)境設計、生命周期設計，它著重考慮產品在整個生命周期中的環(huán)境屬性(可拆卸回收、可維護及重復利用、低秏能、低污染、無公害等)，并將其作為設計目標在滿足環(huán)境目標要求的同時，保證產品應有的基本功能、使用壽命、質量等。綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源利用率的現(xiàn)代制造模式,其目的是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢整個產品生命周期中,對環(huán)境的負面影響最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經濟效益和社會效益協(xié)調化。綠色設計與綠色制造是制造業(yè)的發(fā)展趨勢,是現(xiàn)代企業(yè)提高競爭力的必由之路。

二、我國機械制造的“綠色”現(xiàn)狀

在可持續(xù)發(fā)展的要求背景和國家科委和有關部門的支持下，我國一些高等院校和研究院所對綠色制造技術進行了廣泛的研究探索。機械科學研究院已完成了國家科委“九五”攻關項目。圍繞機械工業(yè)中九個行業(yè)對綠色技術需求和綠色設計技術自身發(fā)展趨勢進行了調研，在國內首次提出適合機械工業(yè)的綠色設計技術發(fā)展體系，同時還進行了車輛的拆卸和回收技術的研究。目前正在開展國家自然科學基金項目“環(huán)境綠色技術評價體系的研究”。在機械制造企業(yè)方面也取得一定進展，比如海爾的節(jié)能環(huán)保的無氟變頻空調、冰箱,翔博的機械應力消除設備,汽車行業(yè)的以塑代鋼的研究等。

三、綠色設計的主要內容

1. 綠色產品設計的描述與建模。首先設計人員要準確全面地描述綠色產品，建立系統(tǒng)的綠色產品評價模型，采用多目標模糊優(yōu)化設計，參照綠色產品的最新評價指標體系、評價標準原則，利用模糊評價法去衡量所設計產品的“綠色程度”，然后確定適宜的設計方案。

2. 綠色產品的結構設計。在滿足產品的基本性能要求外，主要考慮所設計的結構要易于拆卸。良好的可拆卸性使得維修和護理方便，并在產品報廢后可重用部分能充分有效地回收和重用，以達到節(jié)約資源和能源、保護環(huán)境的目的。可拆卸性是綠色產品設計的主要內容之一，它要求在產品設計的初級階段就將可拆卸性作為結構設計的一個評價準則。它研究的內容包括：（1）產品拆卸設計方法研究；（2）拆卸評價指標體系的建立；（3）拆卸結構模塊的劃分及其結構設計；（4）回收工藝及方式的研究。

3. 綠色設計的材料選擇。在選擇材料前必須了解材料對環(huán)境的影響，在滿足功能要求的前提下，選擇與環(huán)境兼容性好的綠色材料。現(xiàn)階段，選擇機械材料有五個原則：（1）材料本身性能的先進性；（2）選擇與環(huán)境兼容性好的綠色材料，含低能耗、少污染、易加工等；（3）盡量采用不加涂鍍工藝的材料以及易于再利用回收再制造或易于降解或分解的材料；（4）盡可能采用回收率較高的零部件及材料；（5）盡量減少所用材料的種類和數(shù)量。

4. 綠色機械產品的成本分析。綠色產品的成本分析與傳統(tǒng)的成本分析不同。由于產品設計初期就必須考慮產品的回收、再利用等性能，因此成本分析就必須考慮污染物的替代、產品回收重復利用的成本，特殊產品相應的環(huán)境成本等。同時也要考慮企業(yè)是否支出環(huán)保費用。同樣的環(huán)境項目，在各國或地區(qū)間的實際費用，也會形成企業(yè)間成本的差異。因此，在設計每一項目決策時都應進行綠色產品成本分析，以便設計出的產品“綠色程度”高且總體成本低。

四、綠色制造技術的簡述

1. 精密成形技術。精密成形技術是指零件成形后，僅需少量加工或不再加工就可用作機械構件的成形技術。它建立在新材料、新能源、信息技術、自動化技術等多學科高新技術成果的基礎上，改造了傳統(tǒng)的毛坯成形技術，使之由粗糙成形變?yōu)閮?yōu)質、高效、高精度、輕量化、低成本、無公害的成形。可大大縮短制造周期和減少原材料和能源的消耗。

2. 高速干式切削技術。高速干式切削技術是在無冷卻或少許潤滑油、劑的條件下，采用高切削速度進行切削加工的方法。切削液傳統(tǒng)的排屑、冷卻、潤滑作用已逐漸由刀具設計與制造及其他方法所代替。如刀具材料的發(fā)展使刀片可承受更高的溫度，減少了對潤滑的要求；真空或噴氣系統(tǒng)可以改善排屑條件；復雜刀具的制造可解決封閉空間的排屑問題等。

3. 微型機械加工技術。微型機械加工技術是指制作為機械裝置的微細加工技術。通過微型化、集成化、來搜索新原理、新功能的元件和系統(tǒng)，開辟一個新技術領域，形成批量化產業(yè)。其主要特點有：體積小、重量輕、耗能低、性能穩(wěn)定；有利于大批量生產，降低生產成本；慣性小、諧振頻率高、響應時間短；集約高技術成果，附加值高。

4. 快速原型制造(RPM)技術。RPM技術是用分層切片的軟件，將計算機產生的CAD模型處理成一系列薄截面層，并根據(jù)各截面層形狀的二維數(shù)據(jù)，采用黏結、熔結、聚合作用或化學反應等手段，逐層有選擇地固化液體或粘結固體材料，從而快速堆積制作出所要求形狀的零部件或模型。代表性技術有分層實體制造(LOM)，熔化沉積制造(FDM)，受到廣泛關注。

五、結語

機械制造業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，是制造人類財富的支柱產業(yè)，同時又是影響環(huán)境質量的主要因素之一。綠色設計與綠色制造是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需要，也是應對國際上的越來越嚴厲的綠色貿易壁壘的有效途徑。

[1] 謝黎明．機械工程與技術創(chuàng)新[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2005.257-62[2]周增圍.關于發(fā)展機械產品綠色設計與制造技術的探討[J]．今日科苑,2008(10)