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                 綠色制造是人類社會可持續發展戰略在現代制造業中的體現。文中分析了制造業對環境的影響。介紹了綠色制造的概念及內涵,研究了產品設計、材料選擇、生產、包裝、使用到廢棄處理整個生命周期中的綠色制造關鍵技術,并以實例說明了綠色制造實施的可行性。

          l 綠色制造的概念

                 制造業在將制造資源轉變為產品的制造過程中,產品在其使用和廢棄處理過程中,都會產生廢棄物。由于制造業涉及范圍廣泛,因而其對環境造成的影響可想而知,如圖l所示。可以說,制造業一方面是創造人類財富的支柱產業,另一方面又是環境污染的主要源頭。




               20世紀80年代以來,隨著全球性環境污染和生態破壞的日益嚴重。一些發達國家在經歷了幾十年的末端治理之后,重新審視了它們的環境保護歷程,發現雖然在大氣、水污染控制和有害廢棄物處置方面取得了顯著進展。但仍有許多環境問題令人困擾,如全球氣候變暖、重金屬和農藥等污染物在環境介質間的轉移等。人們逐漸認識到,僅僅依靠開發更有效的污染控制技術所能實現的環境改善是有限的,關心產品和生產過程對環境的影響,依靠改進生產工藝和加強管理等措施來消除污染可能更為有效,于是提出了有關“綠色制造”的概念。

             綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源效率的現代制造模式,其目標是使得產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中,對環境的負面影響大大降低,資源效率增高,并使企業經濟效益和社會效益協調優化。而真正促使綠色制造走向市場,卻是多種因素共同作用的結果,如圖2所示。從當前社會積極實行可持續發展戰略的氛圍來看,綠色制造實質上是人類社會可持續發展戰略在現代制造業中的體現。




          2 綠色制造的關鍵技術

             從“大制造”的概念來講,制造的全過程一般包括:產品設計、工藝規劃、材料選擇、生產制造、包裝運輸、使用和報廢處理等階段。如果在每個階段都考慮到有關綠色的因素,就會產生相應的綠色制造技術。

          2.1 綠色設計

             傳統的產品設計,通常主要考慮的是產品的基本屬性,如功能、質量、壽命、成本等,很少考慮環境屬性。按這種方式生產出來的產品,在其使用壽命結束后,回收利用率低,資源浪費嚴重,毒性物質嚴重污染生態環境,形成一個“從搖籃到墳墓”的過程。綠色設計的基本思想就是要在設計階段就將環境因素和預防污染的措施納入產品設計之中,將環境性能作為產品的設計目標和出發點,力求使產品對環境的影響達減小。從這一點來說,綠色設計是從可持續發展的高度審視產品的整個生命周期,強調在產品開發階段按照全生命周期的觀點進行系統性的分析與評價,消除潛在的、對環境的負面影響,力求形成“從搖籃到再現”的過程。其與傳統設計的主要區別如表1所示。綠色設計主要可以通過生命周期設計、并行設計、模塊化設計等幾種方法來實現。



           

          2.2 綠色材料選擇

             綠色產品首先要求構成產品的材料具有綠色特性,即在產品的整個生命周期內,這類材料應有利于降低能耗,環境負荷減小。具體地說,在綠色設計時,材料選擇應從以下幾方面來考慮。

             (1)減少所用材料種類使用較少的材料種類,不僅可以簡化產品結構,便于零件的生產、管理和材料的標識、分類,而且在相同的產品數量下,可以得到更多的某種回收材料。

             (2)選用可回收或再生材料使用可回收材料不僅可以減少資源的消耗,還可以減少原材料在提煉加工過程中對環境的污染。寶馬(BMW)公司生產的z1型汽車,其車身全部由塑料制成,可在2O分鐘內從金屬底盤上拆除。車上的門、保險杠和前、后、側面的操縱板都由通用公司生產的可回收利用的熱塑性塑料制成。

             (3)選用能自然降解的材料福州塑料科學技術研究所與福建省測試技術研究所已成功研制出由可控光塑料復合添加劑生產的一種新型塑料薄膜。這種薄膜在使用后的一定時間內即可降解成碎片,溶解在土壤中被微生物吃掉,從而起到凈化環境的作用。

             (4)選用無毒材料在汽車和電子工業中,常用的是含鉛和錫的焊料。但是鉛的毒性極大,所以近年來,已經在油漆、汽油和其他諸多產品中限制或禁止使用它。

          2.3 清潔生產

             相對于真正的清潔生產技術而言,這里所提到的清潔生產僅僅指生產加工過程。在這一環節,要想為綠色制造做出貢獻,需從綠色制造工藝技術、綠色制造工藝設備與裝備等人手。

             在實質性的機械加工中,在鑄造、鍛造沖壓、焊接、熱處理、表面保護等過程中都可以實行綠色制造工藝。具體可以從以下幾方面人手:改進工藝,提高產品合格率;采用合理工藝,簡化產品加工流程,減少加工工序,謀求生產過程的廢料減少化,避免不安全因素;減少產品生產過程中的污染物排放,如減少切削液的使用等。目前多通過干式切削技術來實現這一目標。

          2.4 綠色包裝

             據羿戓制造所了解,現代商品的營銷有五大要素,即產品、價格、渠道、促銷和包裝。而在重視環境保護的世界氛圍里,綠色包裝在銷售中的作用也越來越重要。消費者更是對商品包裝提出了4R1D的原則,即Reduce(減少包裝材料消耗),Reuse(包裝容器的再充填使用),Recycle(包裝材料的循環利用),Recover(能源的再生),及De-gradable(包裝材料的可降解性)。

             綠色包裝是指采用對環境和人體無污染,可回收重用或可再生的包裝材料及其制品的包裝。首先必須盡可能簡化產品包裝,避免過度包裝;使包裝可以多次重復使用或便于回收,且不會產生二次污染。如在摩托羅拉的標準包裝盒項目方面,其做法是縮小包裝盒尺寸,提高包裝盒利用率,并采用再生紙漿內包裝取代原木漿,進而提高經濟效益。

          2.5 綠色處理技術

             在傳統的觀念中,產品壽命結束后,就再也沒有使用價值了。事實上,如果將廢棄的產品中有用的部分再合理地利用起來,既能節約資源,又可有效的保護環境,這也正是有些文獻中所提到的綠色產品的可回收性及可拆卸性設計問題兒。如此一來,整個制造過程也會形成一個閉環的系統.能有效減輕對環境的危害,這也正是與傳統制造過程開環特性不同的一點,見圖3。上海交通大學就針對汽車開展了可回收性綠色設計技術的研究,與Ford公司合作,研究中國轎車的回收工程問題。





          3 總結與展望

             綠色制造是一個復雜的過程,綠色意識也是一個長期的目標。要實現這一目標,在對各項行為進行監控時就需要更多更好地考慮到環境屬性成本的問題。在未來的日子里,還有以下幾方面的技術需要進一步研究。

             (1)電子產品生命周期短,又難于回收。因此,有關電子產品的回收利用問題,依然需要進一步研究。

             (2)必須加強有關危險性材料和工藝工程的監控。監控時要能自動獲得有關過程、質量及輻射程度的信息。

             (3)必須進一步開發以提高回收利用性、減少剩余量為目的的材料回收工藝及更有效的廢棄物管理系統。

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