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【摘 要】绿色制造是环境保护，节约资源和能量，实现生态工业和社会可持续发展的一种途径，它要求在产品的设计和制造过程中考虑产品的整个生命周期，从而实现产品全生命周期对环境影响最小、资源利用率最高。本文在阐述绿色制造技的产生背景与概念的基础上，提出了实施绿色制造技术的基本程序与主要途径。
【关键词】绿色制造技术；实施；基本程序；主要途径
1、绿色制造技术的产生背景
二十世纪六十年代以来，随着世界经济的高速发展和人口爆炸性增长，地球环境加剧恶化，生态环境受到严重破坏，资源和能源日趋枯竭，严重危及到人类的生存和发展。而制造业是全社会消耗资源、污染环境的一个重要方面，据统计，制造业每年约产生 55 亿吨无害废物和 7 亿吨有害废物，污染物排放量占总总污染量的 70%以上。传统机械加工的资源利用率不高，对环境污染严重，损害人体健康。据美国工业有害废物来源统计表明：机械加工业产生的有害废物占工业有害废物来源的 5%，在各类污染源中名列第 4 位。传统的环境治理方式主要采用过程末端治理（End of Pipe），存在诸多弊端，如生产和环境治理分割、治污成本高、经济效益恶化等等，难以从根本上实现环境保护与治理。为了从源头上治理环境污染，在宏观上必须采用工业生态学原理，在微观上必须实施清洁生产和绿色制造。因此，开发和应用绿色机械制造技术是企业贯彻可持续发展战略的必由之路。
2、绿色制造技术的概念
绿色制造是二十世纪 80 年代和 90 年代的产物，1996 年美国制造工程师学会发表关于绿色制造的蓝皮书，提出绿色制造的概念。绿色制造技术（Green Manufacture Technology）又称环境意识制造（Environmentally Conscious Mannufacturing）、面向环境的制造（Manufacturing For Environment）等，是以传统制造技术为基础，并结合环境科学、材料科学、能源科学、控制技术等新技术的先进制造技术。是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的负面影响最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调一致。
3、实施绿色制造技术的基本程序
实施绿色制造通常可分为五个基本程序：预审→评审→方案优选→方案实施→持续绿色制造，核心内容是绿色制造过程评审和绿色制造技术方案优选两个基本环节。
3.1绿色制造过程评审
绿色制造过程评审是对机械制造过程现状及废物流、能量流等进行调查了解、诊断认识的过程。评审时，根据制造系统特点及其投入、产出关系，找出企业制造系统中存在的“非绿色环节”。通过对机械制造系统进行深入、客观的现状审查、分析研究以及对物料流和能量流的分析，明确制造过程中各环节的功能、状态和特性，特别是有关制造过程中资源利用转化、能源物料消耗、废物产生排放的现状和差距。在机械制造过程评审的基础上，针对系统中存在的差距，围绕机械制造过程中原材料投入、加工工艺及设备、生产运行及管理、产品和废物内部循环等环节，对有可能的节能、降耗、减污部分进行分析，寻找可削减废物、提高能效、提高效率、降低成本等的潜在因素。这些潜在因素包括：（1）原材料替换或复用；（2）通过技术革新对工艺流程设备进行改造；（3）加强运行与维护管理；（4）调整产品结构；（5）产品报废回收及再生等等。在此基础上，制订出减少资源损耗、减少制造过程中有毒物质使用、降低废弃物的排放、提高生产效率、降低综合成本的制造方案。
3.2绿色制造方案优选
绿色制造方案的优选是按照绿色机械制造评价方法，对制造方案的技术性、经济性和环境性进行评估。
制造方案的技术性主要包括加工时间、加工柔性和加工质量。加工时间是指产品加工时间要短，效率要高；加工质量是指加工过程中产品要达到精度指标；加工柔性是指加工系统适应外部和内部环境变化的能力要强。
制造方案的经济性包括硬件和软件两方面。硬件包括基础设施、设备、原材料、能耗、劳动力、切削液以及废物处理费用等；软件包括员工培训、保健费用以及各种应用软件。经济性是产品制造过程中必须考虑的重要因素，一个加工方案若不具备企业可接受的成本水平，就不具备实际可行性，从而不可能给企业带来效益。
制造方案的环境性主要包括节能、降耗、环保、劳保四方面内容。节能是指在制造过程中能源消耗最少；降耗是指制造过程中资源利用率最高，废物排放量最小；环保是指在制造过程中产生的环境污染最小；劳保是指在制造过程中确保生产者安全，对人体健康损害最小。
根据对方案技术性、经济性、环境性的评估结果，即可推荐可具体实施的绿色制造方案，同时要求所推选的方案与国内外同类方案相比具有先进性，并在本企业生产中具有实际可行性，可获得显著的环境和经济效益。对于推荐方案应编制可行性分析报告，供主管单位组织专家论证。当确定的方案实施过程中，应及时总结经验，找出缺陷与不足，然后再开始新一轮绿色制造的改进，即实现持续绿色制造。
4、实施绿色制造技术的主要途径
按照实施绿色机械制造的基本程序，确定了机械制造过程和制造系统中的“非绿色环节”，就可以按照选定方案实施绿色机械制造。实施绿色制造的主要途径为网络化、信息化和柔性化。
4.1网络化
制造的网络化，特别是基于Internet/Intranet的制造已成为重要的发展趋势。作为机械制造重要基础的绿色机械加工也需要大力推进网络化。通过企业局域网将各个分散的加工中心、数控设备等联接起来，可便于机械加工控制中心对整个加工进程进行总体监控，同时还可与企业中的工程设计系统、管理信息系统等各子系统实现集成，便于优化决策。
4.2信息化
绿色制造的追求目标是实现整体最优化制造，即从系统的观点出发，全面考虑企业和整个社会的综合成本，综合分析不同的材料、零部件、设备等加工因素，优化选择冷却方式、冷却介质及用量、加工参数等，确定最合理的制造方案，以实现加工时间少、生产效益高、环境污染小、综合成本低的目标。信息化是实施绿色制造的关键要素及有效手段。为实现整体最优化制造，需要建立加工设备、切削刀具、切削液、切削用量、工件材料、环境、能源等相关资料的机械加工数据库，采用有限元法、神经网络、人工智能等先进技术对各种绿色制造方法（如高速切削、干切削、MQL等）进行建模、仿真、虚拟加工和决策，并通过Intranet与企业的其它数据库系统互联共享，实现并行设计与生产。
4.3柔性化
现代生产方式已由大批量、单一品种生产逐渐转变为小批量、多品种生产，这就要求生产企业能够根据市场变化作出敏捷反应，快速适应市场需求。绿色制造的柔性包括机器柔性、工艺柔性、运行柔性和扩展柔性。加工系统应能实现快速重构，对新产品开发及产品更新换代具有快速响应能力，以最小成本和最短时间适应加工任务及环境的变化。
【参考文献】
[1]徐滨士.绿色再制造工程——21世纪的重要产业[J].航空制造技术，2002（06）.
[2]曹华军，刘飞，何彦，李智勇.面向绿色制造的机床设备选择模型及其应用[J].机械工程学报，2004（03）.
[3]栾忠权.基于产品环境生态指数的绿色设计方法研究[J].机械工程学报，2004（05）.
【关键词】绿色制造技术；实施；基本程序；主要途径
1、绿色制造技术的产生背景
二十世纪六十年代以来，随着世界经济的高速发展和人口爆炸性增长，地球环境加剧恶化，生态环境受到严重破坏，资源和能源日趋枯竭，严重危及到人类的生存和发展。而制造业是全社会消耗资源、污染环境的一个重要方面，据统计，制造业每年约产生 55 亿吨无害废物和 7 亿吨有害废物，污染物排放量占总总污染量的 70%以上。传统机械加工的资源利用率不高，对环境污染严重，损害人体健康。据美国工业有害废物来源统计表明：机械加工业产生的有害废物占工业有害废物来源的 5%，在各类污染源中名列第 4 位。传统的环境治理方式主要采用过程末端治理（End of Pipe），存在诸多弊端，如生产和环境治理分割、治污成本高、经济效益恶化等等，难以从根本上实现环境保护与治理。为了从源头上治理环境污染，在宏观上必须采用工业生态学原理，在微观上必须实施清洁生产和绿色制造。因此，开发和应用绿色机械制造技术是企业贯彻可持续发展战略的必由之路。
2、绿色制造技术的概念
绿色制造是二十世纪 80 年代和 90 年代的产物，1996 年美国制造工程师学会发表关于绿色制造的蓝皮书，提出绿色制造的概念。绿色制造技术（Green Manufacture Technology）又称环境意识制造（Environmentally Conscious Mannufacturing）、面向环境的制造（Manufacturing For Environment）等，是以传统制造技术为基础，并结合环境科学、材料科学、能源科学、控制技术等新技术的先进制造技术。是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的负面影响最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调一致。
3、实施绿色制造技术的基本程序
实施绿色制造通常可分为五个基本程序：预审→评审→方案优选→方案实施→持续绿色制造，核心内容是绿色制造过程评审和绿色制造技术方案优选两个基本环节。
3.1绿色制造过程评审
绿色制造过程评审是对机械制造过程现状及废物流、能量流等进行调查了解、诊断认识的过程。评审时，根据制造系统特点及其投入、产出关系，找出企业制造系统中存在的“非绿色环节”。通过对机械制造系统进行深入、客观的现状审查、分析研究以及对物料流和能量流的分析，明确制造过程中各环节的功能、状态和特性，特别是有关制造过程中资源利用转化、能源物料消耗、废物产生排放的现状和差距。在机械制造过程评审的基础上，针对系统中存在的差距，围绕机械制造过程中原材料投入、加工工艺及设备、生产运行及管理、产品和废物内部循环等环节，对有可能的节能、降耗、减污部分进行分析，寻找可削减废物、提高能效、提高效率、降低成本等的潜在因素。这些潜在因素包括：（1）原材料替换或复用；（2）通过技术革新对工艺流程设备进行改造；（3）加强运行与维护管理；（4）调整产品结构；（5）产品报废回收及再生等等。在此基础上，制订出减少资源损耗、减少制造过程中有毒物质使用、降低废弃物的排放、提高生产效率、降低综合成本的制造方案。
3.2绿色制造方案优选
绿色制造方案的优选是按照绿色机械制造评价方法，对制造方案的技术性、经济性和环境性进行评估。
制造方案的技术性主要包括加工时间、加工柔性和加工质量。加工时间是指产品加工时间要短，效率要高；加工质量是指加工过程中产品要达到精度指标；加工柔性是指加工系统适应外部和内部环境变化的能力要强。
制造方案的经济性包括硬件和软件两方面。硬件包括基础设施、设备、原材料、能耗、劳动力、切削液以及废物处理费用等；软件包括员工培训、保健费用以及各种应用软件。经济性是产品制造过程中必须考虑的重要因素，一个加工方案若不具备企业可接受的成本水平，就不具备实际可行性，从而不可能给企业带来效益。
制造方案的环境性主要包括节能、降耗、环保、劳保四方面内容。节能是指在制造过程中能源消耗最少；降耗是指制造过程中资源利用率最高，废物排放量最小；环保是指在制造过程中产生的环境污染最小；劳保是指在制造过程中确保生产者安全，对人体健康损害最小。
根据对方案技术性、经济性、环境性的评估结果，即可推荐可具体实施的绿色制造方案，同时要求所推选的方案与国内外同类方案相比具有先进性，并在本企业生产中具有实际可行性，可获得显著的环境和经济效益。对于推荐方案应编制可行性分析报告，供主管单位组织专家论证。当确定的方案实施过程中，应及时总结经验，找出缺陷与不足，然后再开始新一轮绿色制造的改进，即实现持续绿色制造。
4、实施绿色制造技术的主要途径
按照实施绿色机械制造的基本程序，确定了机械制造过程和制造系统中的“非绿色环节”，就可以按照选定方案实施绿色机械制造。实施绿色制造的主要途径为网络化、信息化和柔性化。
4.1网络化
制造的网络化，特别是基于Internet/Intranet的制造已成为重要的发展趋势。作为机械制造重要基础的绿色机械加工也需要大力推进网络化。通过企业局域网将各个分散的加工中心、数控设备等联接起来，可便于机械加工控制中心对整个加工进程进行总体监控，同时还可与企业中的工程设计系统、管理信息系统等各子系统实现集成，便于优化决策。
4.2信息化
绿色制造的追求目标是实现整体最优化制造，即从系统的观点出发，全面考虑企业和整个社会的综合成本，综合分析不同的材料、零部件、设备等加工因素，优化选择冷却方式、冷却介质及用量、加工参数等，确定最合理的制造方案，以实现加工时间少、生产效益高、环境污染小、综合成本低的目标。信息化是实施绿色制造的关键要素及有效手段。为实现整体最优化制造，需要建立加工设备、切削刀具、切削液、切削用量、工件材料、环境、能源等相关资料的机械加工数据库，采用有限元法、神经网络、人工智能等先进技术对各种绿色制造方法（如高速切削、干切削、MQL等）进行建模、仿真、虚拟加工和决策，并通过Intranet与企业的其它数据库系统互联共享，实现并行设计与生产。
4.3柔性化
现代生产方式已由大批量、单一品种生产逐渐转变为小批量、多品种生产，这就要求生产企业能够根据市场变化作出敏捷反应，快速适应市场需求。绿色制造的柔性包括机器柔性、工艺柔性、运行柔性和扩展柔性。加工系统应能实现快速重构，对新产品开发及产品更新换代具有快速响应能力，以最小成本和最短时间适应加工任务及环境的变化。
【参考文献】
[1]徐滨士.绿色再制造工程——21世纪的重要产业[J].航空制造技术，2002（06）.
[2]曹华军，刘飞，何彦，李智勇.面向绿色制造的机床设备选择模型及其应用[J].机械工程学报，2004（03）.
[3]栾忠权.基于产品环境生态指数的绿色设计方法研究[J].机械工程学报，2004（05）.