黄志翔的现代机械及制造技术.doc

现代机械及制造技术绿色方向发展研究现状1 简介绿色制造则通过绿色生产过程（绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理）生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响, 同时原材料和能源的利用效率能达到最高。如何最有效地利用资源和最低限度的产生环境污染, 是摆在制造企业面前的一个重大课题。绿色制造实质上是人类社会可持续发展战略在现制造业的体现，也是未来制造业自动化系统必须考虑的重要问题。2 国内外绿色制造研究现状绿色制造及其相关问题的研究近年来非常活跃。特别是在美国、加拿大、西欧等一些发达国家,对绿色制造及相关问题进行了大量的研究。在美国,从一些国家重点实验室到国家研究中心,从东海岸的麻省理工学院到西海岸的Berkeley加州大学,大量的研究工作正在进行,如Berkeley加州大学不仅设立了关于环境意识设计和制造的研究机构,而且还在国际互联网上建立了可系统查询的绿色制造专门网页。卡奈基美隆大学的绿色设计研究所从事绿色设计、管理、制造、法规制定等的研究和教育工作,并与政府、企业、基金会等广泛合作。不少企业也进行了大量研究,如1996年美国SME学会关于绿色制造研究的圆桌会议的大多数骨干是来自企业界的负责人或代表。美国AT&T公司还在企业技术学报上发表了不少关于绿色制造的研究论文。美国国家科学基金会也对绿色制造中的相关问题的研究给予了高度重视和支持,如美国国家科学基金会1999年资助课题报告会所报告的与绿色制造相关的研究课题就有十余项。在此届大会上,NSF设计与制造学部主任Martin-Vega博士在大会主题报告中还指出了未来制造业面临的六大挑战性问题,环境相容性问题就是其中之一,而且指出目标就是减少制造过程中的废弃物和把产品对环境的影响降到最低限度;随后,Martin-Vega博士又提出未来的“十大关键技术”,其中包括“废弃物最小化加工工艺”。在欧洲,国际生产工程学会CIRP近几年每年均有不少论文对环境意识制造、多生命周期工程等与绿色制造本质一致的问题进行了研究。英国CfSD对生态设计、可持续性产品设计等进行了集中研究,总之,绿色制造的研究正在国际上迅速开展。特别是近年来,国际标准化组织ISO发布了有关环境管理体系的ISO14000系列标准,推动着绿色制造的研究更加活跃和迅速发展。在我国,近年来在绿色制造及相关问题方面也进行了大量的研究,国家自然科学基金和国家863/CIMS主题均支持了一定数量的绿色制造方面的研究课题,已取得了不少研究成果。国家863/CIMS主题还在中国现代集成制造系统网络(CIMSNet)开辟了绿色制造专题,对国内外绿色制造研究情况进行了综合介绍。国内不少高校和研究院所对绿色制造的理论体系、专题技术等都进行了大量的研究。国家环保局于1996年1月批准成立了国家环保总局华夏环境管理体系审核中心,专门负责ISO14000系列标准在我国的实施、培训工作以及同国际有关机构的交流。并建立了专门的网站中国环境管理体系认证信息网。ISO14000环境管理体系标准引起了我国众多企业的重视,根据最新统计,截至1999年9月2日,厦门ABB开关有限公司、上海高桥巴斯夫分散体有限公司、青岛海尔电冰箱股份有限公司等117家企业获得ISO14000标准认证。2.1国外研究现状国外不少国家的政府部门已推出了以保护环境为主题的绿色计划。1991年日本推出了绿色行业计划，加拿大政府已开始实施环境保护绿色计划。美国、英国、德国也推出类似计划。目前，在一些发达国家，除政府采取一系列环境保护措施外，广大消费者已热衷于购买环境无害产品的绿色消费的新动向，促进了绿色制造的发展。产品的绿色标志制度相继建立，凡产品标有“绿色标志”图形的，表明该产品从生产到使用以及回收的整个过程都符合环境保护的要求，对生态环境无害或危害极少，并利于资源的再生和回收，这为企业打开销路、参与国际市场竞争提供了条件。如德国水溶油漆自1981年开始被授于环境标志（绿色标志）以来，其贸易额已增加20。德国目前已有60种类型3500个产品授予环境标志，法国、瑞士、芬兰和澳大利亚等国于1991年对产品实施环境标志，日本于1992年对产品实施环境标志，新加坡和马来西亚也在1992年开始实施环境标志。目前已有20多个国家对产品实施环境标志，从而促进了这些国家绿色产品的发展，在国际市场竞争中取得更多的地位和份额。国际经济专家分析认为，目前绿色产品比例大约为510，再过10年，所有产品都将进入绿色设计家族，可回收、易拆卸，部件或整机可翻新和循环利用。也就是说，在未来10年内绿色产品有可能成为世界商品市场的主导产品。2.2 国内研究现状国内一些高等院校和研究院所在国家科委、国家自然科学基金会和有关部门的支持下对绿色制造技术进行了广泛的研究探索。 机械科学研究院已完成了国家科委“九五”攻关项目清洁生产技术选择与数据库的建立、机械工业基金项目绿色设计技术发展趋势及对策研究。围绕机械工业中九个行业对绿色技术需求和绿色设计技术自身发展趋势进行了调研，在国内首次提出适合机械工业的绿色设计技术发展体系，同时还进行了车辆的拆卸和回收技术的研究。目前正在开展国家自然科学基金项目“环境绿色技术评价体系的研究”。以环境保护绿色技术评价体系为研究载体，将ETV评价技术导入机械制造业的绿色设计、绿色制造，建立制造业的绿色概念、描述方法和ETV评价体系。清华大学为创建绿色大学，已将绿色工程技术列为优先发展和支持项目，在美国ChinaBridge基金和国家自然科学基金会的支持下，已与美国TexasTechUniversity先进制造实验室建立了关于绿色设计技术研究的国际合作关系，对全生命周期建模等绿色设计理论和方法进行系统研究，取得一定进展。上海交通大学针对汽车开展可回收性绿色设计技术的研究，与Ford公司合作，研究中国轿车的回收工程问题；与内贸部中国物资再生利用华东分公司合作，撰写了“探讨中国汽车销售、维修、二手车交易及回收利用一条龙管理模式的可行性报告”；与法国柏林工业大学IWF研究所建立了合作关系，在废弃工业品回收方面展开了研究工作。重庆大学承担了国家自然科学基金和国家863CIMS主题资助的关于绿色制造技术的研究项目，主要研究可持续发展CIMS（SCIMS）的体系结构研究、清洁化生产系统和体系结构及实施策略、清洁化生产管理信息系统等。国内已形成了一支从事绿色制造技术研究的专业队伍，为我国发展绿色制造技术奠定了基础。3 目前绿色制造技术主要有以下几个方面1）精密成形技术成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等。精密成形技术包括：精密铸造（湿膜精密成形铸造、刚型精密成形铸造、高精度造芯）、精密锻压（冷湿精密成形、精密冲裁）、精密热塑性成形、精密焊接与切割等。2）无切削液加工 无切削液加工的主要应用领域是机械加工行业，无切削液加工简化了工艺、减少了成本并消除了冷却液带来的一系列问题，如废液排放和回收等等。（3） 快速成形技术快速原型零件制造技术（RPM），其设计突破了传统加工技术所采用的材料去除的原则，而采用添加、累积的原理。其代表性技术有分层实体制造（LOM），熔化沉积制造（FDM）等等。以上这些技术之所以都被归于绿色制造工艺，是因为这些工艺和技术不仅减少了原材料和能源的耗用量或缩短了开发周期、减少了成本，而且有些工艺的改进对环境起到保护作用。这一切除了工艺革新外，还必须依靠信息技术，通过计算机的模拟、仿真, 实现绿色制造。我们应了解机械制造技术的发展过程，认识现代机械制造技术的现状，把握现代机械制造技术的发展趋势，科学高效地进行现代机械制造技术的研究，尽早地实现我国由制造业大国到制造业强国的过渡。4 小结我国作为一个发展中国家，在机械制造领域与国际水平相比还有相当大的差距，传统机械加工方式仍占主导位置，生产设备陈旧，技术落后严重；能源和原材料的浪费现象十分严重，比美国和日本等先进国家高出数十倍之多；环境保护意识在机械制造工业企业头脑中还比较淡薄，尤其是一些中小企业对环境的污染还比较严重，产品的回收利用率也很低，在先进制造系统与技术的研究上，尚处在起步阶段。目前在绿色制造技术发展所面临的问题主要有以下几个方面：（1）由于缺乏大量可靠的数据，在实际应用中大部分还只是定性分析与评价，需要材料、工艺、环境科学等多学科的共同努力，建立起公共的环境影响数据库。（2）绿色产品的综合评价；由于产品生命周期评价方法尚未完全标准化，且各种产品性能各异，适用范围不同，因此如何综合评价不同方面的环境影响还缺乏行之有效的方法。（3）缺乏完善的法律法规、税收政策和资金市场支持、环保部门切实有效的工作等。目前，这方面的法律法规还不能形成对绿色制造行为的有力