随着生态环境问题的日益严重,如何有效满足生态环境的要求并获得较高的效益来进行制造已成为一个重点研究课题。我国相继发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006-2020)、《绿色制造科技发展“十二五”专项规划》(2012)、《中国制造2025》(2015)、《关于加快推进生态文明建设意见》(2015)以及《绿色制造2016专项行动实施方案》(2016)等相关条例政策,在此背景下如何基于生态足迹理论发展绿色制造成为一个需要迫切解决的问题。论文以“十二五”国家重点图书规划项目《绿色经济与绿色发展丛书》中著作《绿色制造》、“十一五”国家科技支撑计划项目“制造企业生产过程绿色规划与优化运行技术(2006BAF02A03)”、国家自然科学基金项目“基于工件能耗属性的制造系统能效提升方法研究(51275365)”等项目为依托,在借鉴系统工程学、可持续发展理论、生态经济学等先进理论的基础上,从生态足迹的理论视角对绿色制造系统的运行发展进行了相应的探索研究。论文以生态足迹理论为视角,分析绿色制造系统的基本内涵,明确其运行外部环境和系统运行的基本内容。为了简化绿色制造系统的复杂性,基于“同态同构”原理,利用“合成场元”和“集成场”理论建立了绿色制造系统集成模型。在此基础上剖析了绿色制造系统物质量的输入输出,并将其转化为与环境相关的生态约束,进一步对绿色制造系统的经济效益、社会效益和生态效益进行评价与优化,为生态足迹下绿色制造系统运行提供可借鉴的理论与方法。论文研究的主要内容有:(1)从制造与生态足迹的关系入手,分析了生态足迹下绿色制造系统研究的地位和作用。结合国内外相关领域的文献与标准政策研究现状,提出以“合成场元”和“集成场”理论来完成绿色制造系统集成,并在建立集成模型的基础上利用物质流分析和生态足迹分析法来进行绿色制造系统运行的生态约束分析,根据约束结果,来最终建立系统评价与优化的框架体系。(2)针对生态足迹下绿色制造系统的复杂性,本文利用“同态同构”原理,从“合成场元”和“集成场”视角将绿色制造系统进行有机集成。通过“合成场元”理论分析系统的集成场组成要素,建立绿色制造系统集成单元组成模型,通过对各集成单元的主导力进行分,得到“集成场”下绿色制造系统集成模型和“集成场”下绿色制造系统与生态系统集成联合模型组成的集成模型。并进一步对集成过程中的作用机理进行分析,从提升集成单元可支配资源质量、提升集成单元集成加速度和缩短集成单元间的可达距离三个方面提出相应的集成策略。(3)在系统集成的基础上,建立相应的外部环境模型。利用物质流分析法将绿色制造系统的输入输出物质量追溯到外部环境模型里的自然生态环境中,建立物质流分析模型,通过生态足迹法将自然生态环境“源头”的输入输出量使用对应的计算公式,转化为对外部生态环境产生的生态足迹,即生态足迹转化模型,与系统区域环境自身的生态承载力相比较,获得生态约束的结果,并对具体绿色制造系统的生态约束分析进行了例证说明。(4)在满足生态约束的基础上,以高生态效益、高经济效益和高社会效益为目标进行绿色制造系统评价与优化,分析系统评价与优化的关系,建立生态足迹下绿色制造评价与优化的框架体系,确立绿色制造系统评价指标体系、思路和方法,建立多目标优化为核心的系统模型和方法,最后通过具体的绿色制造系统评价与优化案例进行例证说明。