基于绿色理念的机械制造探究

【摘 要】Green Manufacturing，即绿色制造是对基于绿色理念的机械制造的高度总结，它的主要内容是开发并应用清洁和高效的制造方法，实现制造材料的重复利用，提高各种资源的转换效率，降低制造过程中污染物的排放。绿色制造涉及了制造、环保以及资源优化利用等三方面的问题，因此，必须系统的观点来综合考虑绿色制造技术。在本中，笔者比较详细地分析并探讨了基于绿色理念的机械制造的相关问题。

【关键词】绿色制造；机械制造；环境保护；资源优化利用

一、绿色制造概述

制造业在促进经济发展方面功不可没，但是我们也应该认识到不合理的机械制造工艺也成为当前环境污染、生态破坏的重要凶手之一。基于绿色理念的机械制造技术，即绿色制造技术是当前人们探寻制造业可持续发展道路的一个重要成果，它在消除传统机械制造业的不足和弊端方面能够有效发挥其积极作用。不管是从经济发展的角度、社会发展的角度还是环境保护的角度，绿色制造技术都是人类实现可持续发展必然要采用的技术类型之一。绿色制造的优势在于，它认识到了经济社会和生态环境之间的关系，并将两者和谐地统一为一个完整的有机体，在充分考虑生态环境承载能力的基础之上合理地执行经济发展策略，放弃了以往短视的经济发展模式，坚持经济发展既要与当前的资源和环境情况相适应，又要能够满足人类长远发展的要求。具体到绿色制造技术的作用过程，它实现了制造过程中废弃物的低量化、无害化尤其是实现了废弃物的循环利用，绿色制造工艺所带来的市场竞争力、产品绿色化程度以及技术可持续发展程度均是传统机械制造工艺无法匹敌的。

二、基于绿色理念的机械制造分析

第一，合理选择原材料。绿色制造首先需要考虑的问题就是合理选择机械制造的原材料，建议选择对环境无害、可以再生、容易分解、能够重复利用并且回收简单的原材料。目前，进行机械制造时所选用的原材料通常是各种类型的合金、铁、钢等，这些原材料均能够进行有效地回收。也应该认识到，机械制造当中的某些非金属材料（例如，玻璃钢和工程塑料等）虽然具有不错的性能参数，但是由于这些非金属材料不容易分解或者是对生态环境存在不利影响，所以选择这些非金属材料不符合绿色制造的精神。在绿色制造观念的影响之下，材料工程学主要重点关注新型材料的研发，即研发新型的环保类材料使之满足绿色制造技术对于材料的各种要求。研发新型环保材料是一方面，另一方面需要加强对于材料的管理。例如，环保材料和非环保材料必须要分类堆放，禁止两种不同的材料混放在一起；对于达到使用周期的机械产品，对于产品当中能够进行回收利用的部分必须要进行充分地回收利用，对于不可以回收利用的部分，也要采用必须的环保处理措施，使其对环境的不利影响可以降低到最低程度。

第二，在机械产品的设计之初便需要重点考虑可回收问题。在对机械产品进行设计时，必须要充分考虑机械产品所使用的各种零配件材料的可回收利用率、可回收利用价值、回收利用方法、无害化处理工艺以及回收处理结构工艺等问题。设计中应该遵守能源消耗最小化、资源利用最大化、环境污染最轻化的原则。机械产品的可回收设计应该包括以下几个方面的内容：可回收材料、可回收工艺、可回收经济性评价；可回收结构设计等等。

第三，严格控制制造过程中废弃物的排放量。在机械产品的制造过程中不可避免地会产生各种废液、废气以及废渣等污染物，它们会严重污染周围的生态环境，破坏生态平衡，威胁人类的身体健康。绿色制造技术非常重视清洁能源和清洁生产工艺的研发和运用，在确保机械产品具有正常使用功能和使用质量的基础上，将生产过程中产生的各种污染物对生态环境的不利影响降到最低。另外，对于机械产品制造过程中产生的各种废液、废气以及废渣等污染物，积极采用各种清洁工作和环保工艺，确保它们在进入自然环境之前，自身的危害程度已经被降至最低。

第四，重视绿色制造过程中的经济性。在绿色制造过程中进行必要的经济分析是降低生产成本的必然要求，所以，在机械产品的制造之前，需要综合分析机械产品的再利用性能、可回收能力水平，并结合重复利用成本、产品拆卸成本、污染物代替成本等环境成本。通过必要的成本分析，能够在确保机械产品具有“绿色”的本色的前提下，最大程度上降低机械产品的制造成本，提高其经济性。

第五，提高机械产品的装配性能和拆卸性能。基于绿色理念的机械制造技术生产的现代化机械产品必须要具有良好的装配性能和拆卸性能。之所以重视机械产品的装配性能和拆卸性能，主要是因为良好的机械产品的装配性能和拆卸性能不仅方便机械产品的拆卸和装配，方便使用过程中的正常维护，而且能够在机械产品中某一部分达到使用寿命时轻而易举地将其拆除，更换新的部件，拆除的部分可以回收利用，而且机械产品的整体使用寿命大幅度延长，不会因为某个部件的损坏而“一损俱损”，实现了节约能源、节约资源和保护环境的绿色目标。

第六，反对过度包装。反对过度包装是绿色制造技术“绿色要求”的延伸，绿色化的包装应该适度，包装方案和包装结构应该得到必要的优化处理，包装材料的选择也应该选择能够循环利用、重复使用、容易降解而且处理简单的材料。传统的包装仅仅重视可靠性，对于包装的外观设计和色彩设计不是非常重视，但是在市场竞争日益激烈的今天，包装也应该通常巧妙的创意和设计体现出它的时代感和个性特点。绿色制造鼓励在不浪费资源、不污染环境的前期下追求机械产品内在质量和外在包装的完善，并且美观的造型、醒目的色彩也必然会成为机械制造厂商争夺市场的重要手段之一。

第七，构建完善的绿色制造数据库。绿色制造数据库是绿色制造的智力源泉，它在发挥绿色制造技术的环保功能方面具有至关重要的作用。绿色制造数据库应该包括以下内容：设计经验，环境影响评估准则以及相应的评估指标，产品制造、产品装配、产品销售、产品使用、人工降解时间、人工讲解费用以及它们对环境的影响指数，材料自然降解周期，材料对环境的影响指数等等。

第八，提高故障诊断技术。绿色设计需要考虑的是坏件的回收和恢复使用。机电产品在使用一定时间后，都要进行不同程度的修理。其实，这种维修制度有许多弊端：第一，资源的浪费；第二，影响设备性能的发挥。设备性能的发挥状态，并不是崭新的时候是最好的，而是需要经过一定的磨合期，当设备磨合到一定程度后，此时的性能才最好的。如果在设备性能最好的时候维修，这样务必会影响其性能的发挥，也就是破坏了其最好的磨合。针对这两种情况，有必要加强设备状态检测与故障诊断技术的研究。在维修之前，如果对设备的运动情况做到了心中有数，哪些设备出现了故障，哪些设备运行良好，这样，我们的维修就会做到有的放矢，也就会减少维修成本和不必要的最好配合。现今，最好的故障诊断技术，就是根据检查设备的运行状态信号（振动信号、温度信号、位移信号、电信号等），应用计算机技术、故障诊断技术、信号处理技术、神经网络技术以及数据挖掘技术，来确定设备运行的止常与否以及可能出现的故障。

第九，构建绿色制造技术体系。机电产品绿色制造的理论体系和总体技术是从系统的角度、从全局和集成的角度，研究绿色制造的理论体系、共性关键技术和系统集成技术。绿色制造的理论体系包括绿色制造的资源属性、建模理论、运行特性、可持续发展战略以及绿色制造的系统特性和集成特性等。绿色制造的体系结构和多生命周期工程包括绿色制造的目标体系、功能体系、过程体系、信息结构、运行模式等。绿色制造系统将企业各项活动中的人、技术、经营管理、物能资源、生态环境以及信息流、物料流、能量流和资金流有机集成，并实现企业和生态环境的整体优化，达到产品上市快、质量高、成本低、服务好，有利于环境，并赢得竟争的目的。鉴于资源消耗问题在绿色制造中的特殊地位，且涉及绿色制造全过程，因此应建立绿色制造的物质资源系统，并研究制造系统的物能资源消耗规律、肉向环境的产品材料选择、物能资源的优化利用技术，面向产品生命周期的物流和能源的管理与控制等问题。