绿色制造

绿色制造

摘要：简述绿色制造的内涵，如何评价绿色产品和绿色材料，举例说明绿色包装设计的若干要点。简述绿色干切削技术及应用

关键词：绿色制造，绿色产品，绿色材料，绿色包装设计

1、绿色制造内涵

绿色制造（Green Manufacturing），又称环境意识制造(Environmentally Conscious Manufacturing)、面向环境的制造(Manufacturing For Environment,MFE)。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，其目的是使得产品在从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的损害最小，对资源的利用效率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。

绿色制造也可简单地表述为：用绿色材料、绿色能源，经过绿色的生产过程（绿色设计、绿色工艺技术、绿色生产设备、绿色包装、绿色管理等），最终生产出绿色产品。

有关绿色制造概念，以下几个方面值得关注：

（1）绿色制造涉及产品的全生命周期。产品全周期包括了从原材料制备到产品报废后的回收处理及再利用的全过程。如图3-1所示。从地球环境（土地、空气和海洋）中提取材料，加工制造成产品，并流通给消费者使用，产品报废后经拆卸、回收和再循环将资源重新利用。在产品整个生命周期过程中，不断地从外界吸收能源和资源，排放各种废弃物质。

（2）绿色制造主要涉及两个问题：环境影响问题和资源优化问题。这两个问题与制造本身相互交叉和影响。在满足社会效益和经济效益的同时，最终实现节约资源能源和环境保护的绿色制造目标。

（3）绿色制造不仅涉及制造科学问题，还涉及环境科学和管理科学领域的问题。

（4）绿色制造必须与市场需求、经济发展相适应。随着相关科学技术的发展，绿色制造的目标、内容会产生相应的变化和提高，也会不断地走向完善。

绿色制造涉及的内容包括：绿色设计、绿色材料、绿色制造工艺和绿色处理。其中，绿色设计是关键。绿色设计在很大程度上决定了产品整个生命周期的绿色

性。

另外，在绿色制造中还有一个重要的分支——再制造工程（Again Manufacturing）。它是利用多种表面工程的技术和其他技术形成的先进再造成形技术，引入全寿命周期的设计，通过恢复和提高废旧产品零部件的尺寸、形状和性能的途径制造新产品，从而为解决资源浪费、环境污染和废旧装备翻新创造了一个最佳方法和途径。

图3-1 产品全生命周期

2、绿色产品和绿色材料评价

绿色产品（Green Product）是指在其整个生命周期（原材料获取、生产、销售、使用维护、再使用、再循环和处置）过程中，对人类及生态环境无危害或危害少、资源利用率高、能源消耗低的产品。绿色产品是绿色设计和绿色制造技术创新的最高级别和最终体现，较好地实现了经济效益、社会效益和环境效益的协调与优化。

绿色产品在全生命周期过程中资源和能源消耗少、利用率高，对环境无害或少害，这种对资源、能源和环境的友好程度，称之为产品的“绿色度”。绿色产品评价问题是研究如何正确评价绿色产品的“绿色度”，从而指导企业改进产品设计和生产，并指导消费者正确消费。绿色产品和绿色材料评价可以从以下几个方面进行。

1）环境属性。绿色产品在其整个生命周期具有良好的环境保护性，即从材料采掘与加工、产品制造、使用维护、回收处理都应具有良好的环境属性：不危及

人体健康与安全，不造成环境污染。环境属性指标可分为环境污染和生态环境破坏两方面。环境污染可分为大气污染、液体污染、固体污染和噪声污染。

2）能源属性。绿色产品不仅要求在其生命周期循环中用最少的能耗来获得最大效益，而且要求逐步用可再生能源取代目前大量使用的化石能源。能源属性指标主要用能源类型及种类、能源利用率、再生能源使用率、使用能耗、回收处理能耗等来衡量。

3）资源特性。由于地球资源的有限性，要求单位重量或单位产品的材料由最少的资源量构成或者尽量多地由可再生资源构成，这是社会可持续发展的要求。包括：材料资源、设备资源、信息资源、人力资源。

4）经济属性。包括生产成本、用户成本（如使用成本、回收费用、处理费用等）和社会成本（如环境污染治理、职业保健、废弃物处理等）。对产品的生产进行成本分析，从中找出降低成本的环节，以最少的投入得到最大的经济效益，这便是产品的经济判据。与传统产品的成本的构成不同，绿色产品的成本不仅包括制造成本、使用成本、维护成本、能耗成本等，还包括回收处理费用、相关的环境保护的各种费用。

5）质量属性。绿色产品首先应具有优良的使用功能，质量是反映产品功能好坏的指标，它集中地反映了产品设计、生产等方面的技术先进性。

3、绿色包装设计

产品包装有两层含义：一是指产品的容器和外部包扎，即包装器材;二是指包装产品的操作过程，即包装方法。产品包装是为保护产品数量的完整性而必需的一道工序。由于产品的包装直接影响到产品的价值与销路，因而对绝大多数的产品来说，包装是产品运输、储存、销售不可缺少的必要条件。包装的作用：保护产品、提高产品储运效率、便于使用、促进产品销售、增加企业收。

绿色包装（Green Package）又称无公害包装和环境之友包装(Environmental Friendly Package)，指对生态环境和人类健康无害，节约资源，能重复使用和再生，符合可持续发展的包装。具体而言，绿色包装具有以下的含义：1）包装减量化（Reduce）。绿色包装在满足保护、方便、销售等功能的条件下，应是用量最少的适度包装。欧美等国将包装减量化列为发展无害包装的首选措施。

2）包装应易于重复利用（Reuse）或易于回收再生（Recycle）。通过再生制品、焚烧利用热能、堆肥化改善土壤等措施，达到再利用的目的。既无污染环境，

又可充分利用资源。

3）包装废弃物可降解腐化（Degradable）。为了不形成永久性的垃圾，不可回收利用的包装废弃物要能分解腐化，进而达到改善土壤的目的。世界各工业国家均重视发展利用生物或光降解的包装材料。

4）包装材料对人体和生物无毒无害。包装材料中不应含有有害物质，或有害物质含量应控制在有关标准以内。

5）在包装产品的整个生命周期中，均不应对环境产生污染或造成公害。即包装制品从原材料采集、材料加工、制造产品、废弃物回收再生，直至最终处理的生命全过程均不应对人体及环境造成公害。

以上绿色包装的含义中，Reduce、Reuse、Recycle和Degradable被称为发展绿色包装的3R和1D原则。前四点是绿色包装必须具备的要求，最后一点是依据生命周期评价，用系统工程的观点，对绿色包装提出的理想的、最高的要求。

绿色包装是一种理想包装，完全达到它的要求需要一个过程。为了既有追求的方向，又有可供操作分阶段达到的目标，可以按照绿色食品分级标准的办法，制定绿色包装的分级标准。

4、绿色干切削技术

环境和资源问题是当今和未来人类社会实现可持续发展需要解决的问题。随着高速加工技术的迅猛发展，加工过程中使用的切削液用量越来越大，虽然切削液有利于降低切削温度、延长刀具寿命、提高断屑和排屑能力，但若将未经处理的切削液直接排入江河湖海，就会破坏生态环境。此外，由于切削液的润滑剂中含有大量亚硝胺、多环芳香烃和细菌分解产物，直接接触将导致多种皮肤病、眼疾、呼吸系统疾病等，直接影响到操作者的身体健康。另据美国企业对加工成本的统计，在零件加工总成本中，切削液费用约占16%，而刀具的费用只占总成本的4%。近年来，世界各国为了贯彻环保政策、降低加工成本，大力研发及推广应用干式切削加工技术。到2003年德国制造业将有20%以上采用干切削技术，据测算:它的总制造成本就可降低1.6%以上，干切削技术已成为金属切削加工的重要发展方向。本文在分析干切削加工特点的基础上，提出了干切削对刀具、机床等工艺过程的具体要求，讨论了干切削的具体应用。

4.1干切削加工中的刀具技术

干切削加工是在没有切削液的条件下创造具有与湿切相同或基本相近的切削条件。因此，刀具是否能承受干切削时巨大的切削热是实现干切削的主要问题，