机械制造企业如何实施绿色生产

刘正山

（天津大港油田运输有限公司，天津 300272）



机械制造企业如何实施绿色生产

刘正山

（天津大港油田运输有限公司，天津 300272）

摘 要：本文对机械制造企业绿色生产系统的内容进行阐述，分析机械制造企业推行绿色生产的措施和方法，具有一定的参考价值。

关键词：绿色生产 机械制造企业 绿色产品 绿色加工过程 绿色企业

1 引言

绿色制造，也叫绿色生产。绿色生产的定义是在不牺牲产品的质量、功能、可靠性及使用寿命的前提下，充分利用资源和能耗，尽量减轻生产过程对环境产生的有害影响。

机械制造企业实施绿色化生产过程有着巨大的现实意义。一方面，响应国家的号召，保护环境，充分利用各种资源，减少企业生产过程中的废弃物对环境的污染，实现可持续发展的国家战略；另一方面，企业通过实施绿色生产过程，实现企业的升级和结构调整，提高企业竞争力，塑造企业良好形象。

2 机械制造企业绿色生产系统运行的具体内容

机械产品的生产系统一般分为三个阶段：产品设计阶段、产品生产加工阶段和产品包装阶段。每一个阶段都需要投入大量的人力、物力和财力，涉及到的生产要素主要有人员、设备、工艺方法、能源、原材料等。机械制造企业根据不同的产品特点，涉及到的环境因素多种多样。因此，环境保护、资源优化可以采用的方法和途径也是多方面的。为了便于归纳总结，本文从三个视角分析机械制造企业绿色生产系统的有机组成，即绿色产品、绿色加工过程和绿色企业。

2.1 绿色产品

机械制造企业的产品一般要经过专业技术人员的前期设计。产品设计是关键，起决定性作用。一个产品的设计需要考虑的因素很多，如产品的功能、选择材料、使用可靠性、使用寿命、安全性、经济性、加工制造的工艺方法等，这些是传统设计方法考虑的主要因素。而绿色生产的产品设计还要加上环境因素，即面向环境的产品设计DFE（Design for Environment），主要目标是采用尽可能合理优化的产品材料、结构、性能，在满足客户需要的同时，减少资源消耗以及对环境的负面影响。

产品设计中的材料选择。传统上往往比较重视材料的技术性能（强度、硬度、耐磨性、抗腐蚀性、导电性等）和经济因素（价格、成本等），但关于材料选择对环境影响方面的考虑较少。绿色产品的材料选择不但要考虑材料的技术、经济原则，还要遵循环境原则。一般的环境原则遵循以下几点：①优先选用可再生材料（如木材、动物皮毛等），尽量选用可回收再利用材料（如铁、铜、铝金属、塑料等）。②尽量选用易加工、低能耗、少污染的材料。③尽量选择环境兼容性好的材料，避免使用对人体有毒、有害和有辐射的材料。④选择材料易于回收、再利用、再制造和降解处理等。

产品设计中的结构大小、几何形状、制造精度和表面粗糙度对资源消耗影响巨大。产品结构大小关系到利用材料的多少，进而影响资源消耗。几何形状与加工制造有很大关系，一个形状简单的零部件显然比形状复杂的加工容易，加工成本低，加工能耗少。产品零部件的精度和表面粗糙度直接影响加工工艺的编排。好的产品设计要尽量避免过度加工，产品的精度和表面粗糙度满足使用要求即可，而过高的加工精度和表面粗糙度将会造成资源的浪费。

产品设计中的使用寿命与资源能耗优化的关系问题。这里，以机械制造企业最普通的产品减速器为例说明。减速器产品中包括传动轴和齿轮零件，这两种零件为了满足使用寿命要求，都要进行热处理工艺，耗费较大的能源。如果根据减速器的工作使用年限10年的要求，那么传动轴和齿轮的强度、硬度机械性能也应满足10年。而若产品设计和加工工艺使传动轴的寿命是5年，齿轮的寿命是15年。因此，这样的使用寿命是不经济的，会造成资源能耗的浪费。原则上，产品的使用寿命与组成它的各个零部件的使用寿命相一致。

机械制造企业的产品运送到使用客户那里，往往需要对产品进行必要的包装。包装是产品的附带品，不具有使用价值，主要是确保产品运输途中的安全性，避免造成产品功能和使用性的破坏。包装材料最终作为废弃物扔到环境中，给环境造成极大的危害。机械制造产品的包装应摒弃求新、求异的设计理念，采用面向环境的产品包装设计，简化包装结构和包装用材，尽量选用可回收易降解的材料，如纸质、木材等。这样，既可以减少资源的浪费，又可以减少环境污染和固体废弃物的处理费用。

2.2 绿色加工过程

机械制造企业的产品加工过程一般是原材料、毛坯转化成产品的过程，是资源流动的主要形式，包括物料的移动、形变（切削加工、冲压变形、焊接）、机械性能改变（热处理）、表面改性（电镀、涂漆）等，涉及物理化学反应、能量转化和资源消耗。企业加工技术水平的高低直接影响物料转化过程中的生产效率、资源利用率和环境污染状况。所以，提高加工技术水平是企业实施绿色加工的关键。从加工过程物质流方面进行考察，总结出机械制造企业影响环境的因素主要有：①原材料形变过程中产生的固体废弃物，如铁屑、边角料、作为报废处理的半成品、成品等。②加工工具使用过程的损耗，如废刀块、废刀具、废砂轮，工具、夹具、量具、设备修配产生的废零件等。③加工辅料，如润滑油、冷却液、化学反应用到的试剂溶剂、热处理使用的淬火油、电镀使用的电解液等。④生产过程的能源消耗，如设备驱动、厂房照明用的电能，生产工艺要求用到的燃气、燃油等。⑤机器运转振动产生的噪声，表面涂漆产生的粉尘污染、空气污染，强电流磁场设备产生的电磁辐射等。

绿色加工就是通过改进工艺，改善工具设备条件，优化工厂的整体布局和环境，系统地管控好上述五个方面的环境因素，尽可能减少它们对环境的负面影响。

（1）合理安排加工余量，一般零部件的加工工艺编排顺序为粗加工→精加工，每一工序的加工余量适度，既能满足加工质量的要求，又能使去除部分（铁屑）最小化。（2）加强产品的质量保障，减少生产过程中的不合格品数量。（3）提高操作人员的技能本领，科学规范使用各种刀具、工具、机床设备等；加强设备的维护保养，降低设备运行的故障率和维修成本。（4）提高辅料的利用效率，研究废油、废液回收再利用的工艺方法，探索干切削、干磨削（不使用冷却液）加工技术的可行性。（5）提高能源的利用效率，淘汰耗能大、效率低的生产设备，采用先进制造技术、加工设备及绿色能源等。（6）改善工厂环境，采取隔音减振措施，降低噪声污染；安装生产车间通风换气装置，减少粉尘、空气污染等。

技术先进性是实施绿色加工的前提。随着计算机网络、信息技术、数控加工技术的广泛应用，机械制造技术发生了革命性的变化。由于计算机在快速完成复杂计算和处理大量数据方面的能力优于人的大脑，使它在生产中广泛应用于计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺（CAPP）、企业资源计划（ERP）等，大大提高了机械制造企业的技术能力、生产效率、质量水平和资源利用率。

2.3 绿色企业

企业是大环境系统中的一个子系统，保护和建设好企业自身的绿色环境也是在保护整个生态系统的大环境。因此，企业的绿色生产系统建设不仅包括向社会提供有价值的绿色产品，优化资源利用的绿色加工过程，还包括企业厂区的园林绿化、工作现场的干净整洁、工人工作的舒适健康等一整套绿色化系统建设。

机械制造企业应当遵循发展循环经济和实施清洁生产的原则，推行工业废渣、废液、废气等资源化、无害化处理，实现企业“三废”的规范管理和综合利用。首先，进行垃圾分类管理。例如，对可回收的固体废弃物（废金属、废塑料、包装使用的废木材、纸质等），可定期由工厂管理部门联络废品回收公司负责回收；对不可回收利用废物（生活垃圾等），可由工厂联络环卫部门直接入厂清理；对危险废弃物（国家危险化学品目录中规定的化学品、容器、包装物等）的收集、存放、处置，应按照国家和企业相关规定管理，定期交给有资质的处置危险废弃物公司进行处理。此外，进行厂区的规划布局，合理设置专用贮存工业固体废弃物的场所、设施，合理铺设工业污水处理管路、设施、净化处理装置等。

机械制造企业应该系统规划，科学、合理安排生产布局。厂区留有空地，种植一些花草树木，建造与企业文化相吻合的景观造型艺术品，美化厂区环境。提倡企业采用先进的管理方法维护厂区环境，如日本5S管理、ISO14000国际环境管理体系标准等，努力创建一个干净、整洁、舒适、健康的工作环境。同时，加强员工培训教育，提高他们的企业绿色文化素养，如保护环境，不乱扔垃圾，不破坏绿化设施等。

3 机械制造企业推行绿色生产的措施及分析

图1 一般机械制造企业物料转化过程

图1为一般机械制造企业物料转化过程。绿色生产要求企业的输入尽可能少，而同样的产品输出，要使产生的环境污染尽可能小。机械制造企业推行绿色生产，就是对生产系统的物料使用和流动进行优化，寻找生产加工工艺过程中降低资源能源消耗、减少污染物排放量的潜在因素和方法，实现企业真正意义上的高效、低耗、环保可持续性的经营发展模式。

对于通过ISO14000系列环境管理体系标准认证的机械制造企业而言，推行绿色生产，企业需严格执行环境管理体系标准，定期进行体系标准的第三方评审活动，积极改进企业经营中的环境表现，对产生的环境污染量、资源消耗量等指标进行持续改进，最大限度地降低企业对环境的负面影响。

对于没有通过ISO14000系列环境管理体系标准认证的机械制造企业而言，如果要推行绿色生产，企业首先需要组建一个绿色生产评审小组。组长由企业领导或厂长担任，组员由技术部、检验部、制造部等部门主管组成。为了达到保护环境，提高企业资源利用率的目标，小组展开积极讨论，从而发现生产过程可能存在的“非绿色部位”，如资源利用率低、能源消耗大、废物排放多的生产单元。必要时，进行企业生产过程的深入调查和数据分析，特别是生产的投入产出比关系，即生产各投入要素（原材料、能源、辅助材料、刀具等）与产品产出量之间的数量关系，寻找企业生产系统中存在的资源浪费点。生产过程中的浪费分为一般性浪费和技术性浪费。一般性浪费指生产过程中显而易见的资源浪费现象，浪费的原因也比较容易找到。如产生的不合格品。对于生产的不合格品，可以通过加强企业质量管理来消除。技术性浪费则指隐藏在生产工艺过程中不易被发现的浪费，是需要通过专门的技术分析才能找出的浪费现象。例如，刀具使用的浪费，可能是刀具的选型不对或是刀具切削角参数不正确。此外，绿色评审小组提出绿色生产改进可行性方案。要对方案的技术性、经济性、环境改进效果进行评估。如果方案可行，评审小组组织协调企业生产各相关部门实施绿色生产改进方案，并安排一定人员跟踪实施效果，以便进行实施方案的持续改进。

4 结语

随着国家对环境保护的日益重视，机械制造企业实施生产系统的绿色化将是大势所趋。过去那种生产粗放、资源破坏、污染严重的企业生产模式终将在市场经济大潮中被淘汰，而建设资源节约型、环境友好型的企业，正成为中国企业可持续发展的理想模式，也必将在国家的经济建设和社会发展中占据主导地位，焕发勃勃生机。

参考文献

［1］左敦稳.现代加工技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2009.

［2］张新民，段雄.绿色制造技术的概念、内涵及其哲学意义［J］.科学技术与辩证法，2002，（1）：47-50.

［3］李天无.简明机械工程师手册［K］.昆明：云南科技出版社，1988.

［4］美国可切削性数据中心.机械加工切削数据手册［K］.北京：机械工业出版社，1989.

Machinery Manufacturing Enterprises How to Implement Green Production

LIU Zhengshan
（Tianjin Dagang Oilfield T ransportation Co. Ltd.， Tianjin 300272）

Abstract:Green production is a hot topic in the field of industrial production all over the world. The content of green production system of machinery manufacturing enterprises are described， and the machinery manufacturing enterprises measures and methods of green production were analyz ed， which has a certain reference value.

Key words:green production， green products， green machinery manufacturing enterprises， processing enterprises green