煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)探討

黃 康

（河南龍宇能源股份有限公司機(jī)電制修廠，河南 商丘 476600）

近年來(lái)，煤礦企業(yè)逐步轉(zhuǎn)變了生產(chǎn)模式，傳統(tǒng)的人工作業(yè)逐步被機(jī)械作業(yè)所取代。煤礦機(jī)械成為生產(chǎn)中的關(guān)鍵要素，只有保障煤礦機(jī)械的良好性能，才能在生產(chǎn)的過(guò)程中發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量。煤礦機(jī)械性能的優(yōu)化需通過(guò)綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在保障機(jī)械基本性能的前提下，減輕機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中的環(huán)境污染、能源消耗，促進(jìn)煤礦機(jī)械的可靠運(yùn)行，加快煤礦行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

1 煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的內(nèi)涵和特點(diǎn)

1.1 煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的內(nèi)涵

對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)而言，要求相關(guān)的設(shè)計(jì)人員在機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，從整個(gè)生命周期出發(fā)，結(jié)合煤礦機(jī)械運(yùn)行與使用的環(huán)境特征、資源利用情況等來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)與制造。在煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)與制造中，應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)充分考慮了機(jī)械設(shè)備開(kāi)發(fā)、制造與投入等各環(huán)節(jié)對(duì)周邊環(huán)境所造成的影響，最大程度上實(shí)現(xiàn)了煤礦機(jī)械全生命周期運(yùn)行對(duì)環(huán)境不利影響的控制，使相應(yīng)的資源能夠得到最為科學(xué)與合理的配置。從煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)容來(lái)看，其包含的內(nèi)容相對(duì)較多，主要體現(xiàn)在綠色設(shè)計(jì)建模、綠色材料選擇、可拆卸設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)建立等方面。只有經(jīng)過(guò)綠色設(shè)計(jì)，才能改進(jìn)和提升煤礦機(jī)械的整體性能，使煤礦機(jī)械的環(huán)保性得到大幅度提升。

1.2 煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的特點(diǎn)

煤礦機(jī)械是煤礦生產(chǎn)中不可或缺的生產(chǎn)要素，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，相關(guān)人員更關(guān)注功能方面的考慮，而在綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)下，設(shè)計(jì)與制造人員需在保障煤礦機(jī)械基本使用功能的基礎(chǔ)上，注重對(duì)機(jī)械功效、利潤(rùn)持久性的設(shè)計(jì)。和傳統(tǒng)的煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)與制造相比，綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)有了明顯的變化，在設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中充分融入了環(huán)境保護(hù)、人機(jī)工程、環(huán)境行為等各種學(xué)科綜合知識(shí)，使得在煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，能夠?qū)C(jī)械對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響降至最小，最大程度上發(fā)揮煤礦機(jī)械的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)保效益。煤礦開(kāi)采作業(yè)具有復(fù)雜性，能源消耗很大，如果在煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中未關(guān)注機(jī)械的環(huán)保性和節(jié)能性，在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中將會(huì)造成嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境破壞，使煤礦企業(yè)蒙受較大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)損失。因此，加強(qiáng)煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需在機(jī)械原有性能、設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上，融入相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)等學(xué)科知識(shí)，不斷在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的全過(guò)程推行綠色設(shè)計(jì)理念，保障煤礦機(jī)械在運(yùn)行與使用的過(guò)程中，能夠充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)保效益，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2.1 煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)分析與成本控制

在煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先需要考慮的就是設(shè)計(jì)與制造的成本，如果所確定的煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)與制造成本相對(duì)較高，則專業(yè)人員需進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造方案可行性的綜合分析。與傳統(tǒng)的煤礦機(jī)械產(chǎn)品相比，綠色設(shè)計(jì)理念下要求相關(guān)人員要重點(diǎn)關(guān)注機(jī)械的環(huán)保性、能源消耗等問(wèn)題，在這種情況下，設(shè)計(jì)與制造的總體成本將會(huì)大大提升。通過(guò)設(shè)計(jì)分析與成本控制，能夠達(dá)到最為理想的設(shè)計(jì)效果，實(shí)現(xiàn)成本控制，減小煤礦機(jī)械產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的破壞。

2.2 選用綠色機(jī)械產(chǎn)品材料

在煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)過(guò)程中，要體現(xiàn)綠色化的思維，有關(guān)設(shè)計(jì)人員可以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中通過(guò)廢棄原材料等的回收來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種情況下，廢棄原材料對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響將大大降低，整個(gè)煤礦機(jī)械的制造成本也將得到有效的控制。比如，如果煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中所選擇的材料為金屬材料，最好選用熱塑性較好的材料；而在其他類型材料的選擇上，最好選用環(huán)保型材料。在煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，首先需著重考慮的就是材料的環(huán)保性，隨后還需分析材料的價(jià)格、使用時(shí)間等。

2.3 煤礦機(jī)械可拆卸設(shè)計(jì)

在煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)階段，有關(guān)設(shè)計(jì)人員需加強(qiáng)報(bào)廢拆卸的設(shè)計(jì)，通過(guò)這種設(shè)計(jì)，能使后期產(chǎn)品的可回收性大幅度提升。一般情況下，煤礦機(jī)械都呈現(xiàn)出體積大、工藝復(fù)雜、材料種類繁多及數(shù)量大的特征。在這種情況下，可拆卸設(shè)計(jì)能夠使機(jī)械性能提升。可拆卸設(shè)計(jì)主要集中于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面。

2.4 建立綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系

在綠色設(shè)計(jì)開(kāi)始之前，專業(yè)人員需結(jié)合煤礦機(jī)械的具體特征、設(shè)計(jì)要求，制訂完善的產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系，設(shè)計(jì)人員可以以此為基礎(chǔ)，保障設(shè)計(jì)的質(zhì)量。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后，要根據(jù)評(píng)價(jià)體系中的各指標(biāo)，開(kāi)展綜合評(píng)價(jià)。

2.5 建立煤礦機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)

煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)中，包含的設(shè)計(jì)要素相對(duì)較多，為保障綠色設(shè)計(jì)的質(zhì)量，相關(guān)部門需建立專門的數(shù)據(jù)庫(kù)，在該數(shù)據(jù)庫(kù)中整合各種設(shè)計(jì)要素，比如材料、環(huán)境與技術(shù)等都是數(shù)據(jù)庫(kù)中的內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)在一定程度上可以規(guī)范設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)行為，在實(shí)際的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，專業(yè)人員可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行各數(shù)據(jù)內(nèi)容、信息等的提取，為設(shè)計(jì)人員提供重要的指導(dǎo)與借鑒。

3 煤礦機(jī)械的綠色制造理念與技術(shù)分析

3.1 優(yōu)化制造流程

為提升煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)與制造效率，使機(jī)械的性能符合煤礦企業(yè)的生產(chǎn)特性，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需在綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，以煤礦企業(yè)的生產(chǎn)為基礎(chǔ)，對(duì)機(jī)械的形狀、尺寸與性能進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)制造流程的優(yōu)化。此外，專業(yè)的技術(shù)人員需與設(shè)計(jì)人員充分配合，對(duì)設(shè)計(jì)方案開(kāi)展綜合評(píng)價(jià)與選擇。在綠色設(shè)計(jì)與制造開(kāi)始之前，設(shè)計(jì)人員最需要掌握的就是機(jī)械中的非綠色成分，進(jìn)而制訂有針對(duì)性的綠色方案。設(shè)計(jì)人員需從機(jī)械的功能、質(zhì)量與開(kāi)發(fā)周期出發(fā)，不斷進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)環(huán)境、運(yùn)行環(huán)境等的調(diào)整。

3.2 機(jī)械產(chǎn)品的虛擬制造

虛擬制造技術(shù)是一種先進(jìn)的綠色制造技術(shù)，主要包含了虛擬開(kāi)發(fā)與虛擬生產(chǎn)技術(shù)。在煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造的過(guò)程中，虛擬技術(shù)的應(yīng)用能夠控制成本，進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率。虛擬制造與CAX的結(jié)合能使設(shè)計(jì)與制造工作更具虛擬化的特征，提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的效率。信息技術(shù)的應(yīng)用使得在設(shè)計(jì)與制造的過(guò)程中，相關(guān)的信息可以被存放于專有的數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的有效管理與利用。

3.3 煤礦機(jī)械產(chǎn)品的再制造

在煤礦機(jī)械達(dá)到使用壽命以后，通過(guò)對(duì)機(jī)械性能的優(yōu)化可以延長(zhǎng)其使用壽命。而產(chǎn)品再制造正是在此理念上形成的一種新型的設(shè)計(jì)理念，當(dāng)機(jī)械達(dá)到使用期限以后，通過(guò)再制造可以優(yōu)化與恢復(fù)機(jī)械的性能。這種設(shè)計(jì)與制造理念同樣屬于一種綠色理念，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需始終堅(jiān)持節(jié)能性、環(huán)保性的設(shè)計(jì)原則與要求，應(yīng)用相應(yīng)的技術(shù)來(lái)進(jìn)行廢舊機(jī)械的性能改造，達(dá)到優(yōu)化性能、延長(zhǎng)使用壽命的作用。機(jī)械產(chǎn)品的再制造使資源利用率大大提升，最大程度上實(shí)現(xiàn)了資源消耗與環(huán)境污染的控制。

3.4 煤礦機(jī)械技術(shù)的集成化技術(shù)

由于煤礦機(jī)械多為大型機(jī)械設(shè)備，其設(shè)計(jì)與制造的流程極為復(fù)雜，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的全生命周期內(nèi)，包含了多種設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，比如集成化技術(shù)。集成化技術(shù)可使煤礦機(jī)械的相關(guān)內(nèi)容處于一個(gè)集成化的系統(tǒng)中，保持良好的運(yùn)行與使用狀態(tài)。比如，可以結(jié)合機(jī)械的使用性能、設(shè)計(jì)工藝、材料選擇與用戶需求，建立集成化系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)、環(huán)境影響評(píng)估等的集成。

4 煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的推廣策略

4.1 積極提高工作人員的綠色意識(shí)

近年來(lái)，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的提出，在煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，綠色環(huán)保理念成為應(yīng)用最為廣泛的理念。隨著人們對(duì)環(huán)境與資源問(wèn)題的重視，人們逐步認(rèn)識(shí)到在煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)與制造的全生命周期內(nèi)存在較大的資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等問(wèn)題，不利于生態(tài)文明目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，要從根本上實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的推廣，煤礦企業(yè)就需要在日常的工作中著力提高相關(guān)人員的綠色意識(shí)，積極開(kāi)展各類培訓(xùn)與教育，通過(guò)培訓(xùn)來(lái)全面提高員工的綠色環(huán)保意識(shí)，并在日常的工作中逐步滲透環(huán)保意識(shí)。

4.2 建立完備的綠色監(jiān)管制度

當(dāng)前，很多煤礦企業(yè)的綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)應(yīng)用中，存在綠色環(huán)保工作質(zhì)量與效率低下的問(wèn)題，煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)與制造周期內(nèi)，存在對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染與破壞現(xiàn)象。因此，為最大程度上保障綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的推廣，就需要不斷完善綠色監(jiān)管制度，保障在煤礦企業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，能夠充分發(fā)揮監(jiān)督與管理的職責(zé)，保障綠色設(shè)計(jì)與制造工作的順利開(kāi)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，在煤礦行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的過(guò)程中，煤礦機(jī)械成為重要的生產(chǎn)要素。要達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，則煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)與制造必須始終堅(jiān)持環(huán)保性、節(jié)能性的原則，實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的合理利用，最大程度上避免煤礦機(jī)械全生命周期內(nèi)對(duì)生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生的不利影響，改變煤礦企業(yè)原有的發(fā)展模式。