关于绿色制造的研究

卢永胜+王瑞琪+刘波+宋雨佳

摘 要：人类社会跨入21世纪后，与自然的协调、可持续发展已成为时代的主题。回首20世纪，制造业已成为创造人类财富的支柱产业，是人类社会无指纹迷宫和精神文明的基础。但是，另一方面，再将制造资源转变为产品的制造过程中和产品的使用和处理过程中，消耗了大量有限的资源并对环境产生了严重污染。因此，如何使制造业减少资源消耗和尽可能少地产生环境污染是21世纪制造业面临的重大问题之一。于是一个新的制造模式——绿色制造由此而生。

关键词：绿色制造；协调；可持续发展；产品生命理论周期；产业生态学

1 绿色制造概述

1.绿色制造的概念与内涵

绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的現代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对环境负面影响最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。

资源问题、环境问题、人口问题是当今人类社会面临的三大主要问题，绿色制造是一种重复你考虑前两大问题的一种现代制造模式；从制造系统工程的观点，绿色制造是一个充分考虑制造业资源和环境问题的复杂的系统工程问题。当前人类社会正在实施全球化的可持续发展战略，绿色制造是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现。

2.与绿色制造相关的概念

（1）可持续发展战略。恩格斯在《自然辩证法》中告诫人们：“不要过分让你陶醉于我们人类对自然界的胜利，对于每一次这样的胜利，自然界都对我们进行了无情的报复。”20世纪80年代末在世界经济陷入持续滞涨的窘迫态势下，人类全面总结自己发展的历程，重新审视自己的经济社会行为，提出了一种新的发展思路和发展战略——可持续发展战略。1987年联合国世界环境与发展委员会（WECD）提出“我们共同的未来”的研究报告，首次把“可持续发展”定义为：“既满足当代人需要，又不损害子孙后代满足其需求能力的发展。”我国在1995年召开的“全国资源环境与经济发展研讨会”上将“可持续发展”定义为：可持续发展的根本点就是经济社会的发展与资源环境协调，其核心就是生态与经济相协调。换句话说，可持续发展实质是谋求在经济发展、环境保护和生活质量的提高之间实现一种有机平衡的发展。

（2）产业生态学。产业生态学是将整个产业系统视为一种类似与自然生态系统的封闭体系，其中一个体系产生的“废物”，是另一个体系要素所需的“资源来源”。这样，整个产业系统内的各个要素就形成了相互依存，类似于自然生态系统的食物链过程的“产业生态系统”。

（3）产品生命理论周期。产品生命周期是指产品从原材料采掘、原材料生产、产品设计制造、包装储运、销售使用，直到最后废弃处置的全过程。产品生命周期管理主张从原材料供给过程、产品制造过程、产品储运过程、产品使用过程直到产品废弃处置过程，都应该对环境影响最小。以前的环境管理重点往往局限于“产品设计”，“产品制造”和“废置处理”3个阶段，而忽视了“原材料采掘与生产”和“产品使用”等重要阶段。仅仅控制某种产品制造过程中的环境影响，而忽视其“上游”的原材料供给方生产过程和其“上游”的产品使用方使用过程所带来的环境影响，结果很难准确评估和真正减少该种产品所产生的实际环境影响。从末端治理与简单生产工程控制逐渐转向于以产品周期各阶段为生命链的全方位、全过程控制管理是实现可持续发展的必然要求。这种产品生命周期管理的思想实质就是全面环境管理的思想。

2 面向绿色制造的材料选择

1.概述

各种统计表明，从能源、资源消费的比重和造成环境污染的根源分析，材料及其产品生产是造成能源短缺、资源过度消耗乃至枯竭和环境污染的主要原因之一。材料选择是产品设计和制造的第一步，因此，其绿色特性对产品的的绿色性能具有极为重要的影响。面向绿色制造的材料选择对最终产品的“绿色程度”具有重要意义。这主要表现在以下两个方面：首先材料是面向绿色设计和制造的基础，没有环境友好的材料可供选择，在很大程度上影响了绿色设计和制造的最终效果；其次，材料属性对绿色产品的绿色程度有着重要作用，由不同属性的材料制成的产品其绿色程度是不一样的，在它的提取、制备、生产和制品的使用与废弃过程中不仅消耗而资源和能源不同，而且造成的环境污染也是不同的。因此，在尽可能满足用户对材料性能要求的同时，必须考虑尽可能的节约资源和能源，尽可能减少对环境的污染，改变片面追求性能的观点。

2.产品材料对环境的影响

产品全生命周期过程实际上是一个以工件材料物流为主线的过程，伴随着产品材料的性能、结构和形状的改变。在原材料制备、产品制造加工、使用、回收处理的每一个过程中，材料都在直接地影响着环境。

3.面向绿色制造的材料选择原则

（1）材料的技术性原则。材料的技术性原则主要包括材料的力学性能（强度、延展性、耐磨性等），物理性能（密度、导热性、导电性、磁性等），化学性能（抗氧化性、抗腐蚀性等）。

（2）材料选择经济性原则。在满足零件对技术性能要求的前提下，选材时还应关注降低零件的总成本，零件的总成本包括材料价格、加工成本、回收处理成本以及其他一些费用。

（3）材料选择的环境协调性原则。材料选择的环境协调性原则是面向绿色制造的材料区别于传统材料选择的主要特点。材料选择的环境协调性原则主要考虑材料资源的丰富程度、材料的可回收性和可重用性、材料的能容量以及材料的毒害性等属性。

绿色制造事实是制造业环境污染头控制的关键途径，是21世纪制造业实现可持续发展的必由之路。作为一相对较新的概念，绿色制造还有诸多不完善，要想实现绿色制造，还需要更多理论和技术上的突破。

参考文献

[1]陈庄，刘飞，陈晓慧. 基于绿色制造的产品多生命周期工程. 中国机械工程，1999，10（2）：133-238

[2]刘光复，刘志峰，李钢. 绿色设计与制造. 北京：机械工业出版，1999