企业可持续性机械制造的研究

陈晓虹 黄佶 陈臻 童叙豪 蔡嘉宾

摘要：机械制造业规模不断拓展，高投入、低科技和低收益的大工厂粗放式生产模式由于其低端产能过剩，在产业升级重组的社会大背景下，面临产能压缩，发展陷入困境。绿色制造理念越发受到社会推崇，传统生产方式忽视环境与社会效益，使得环境污染与能源短缺问题加剧。可持续性机械制造在继承绿色制造理念的基础上，提出以科技创新、人才优先为核心的发展模式，以优化资源配置和提高人才素质作为提高市场竞争力的手段，推动企业转型升级。

关键词：可持续性;绿色制造;企业转型升级

中图分类号：F272                                         文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）16-0179-02

0  引言

機械制造业是国民经济的基础性行业，机械制造传统的生产模式因其低收益、低科技逐渐走向末路。随着机械制造业规模的扩大，由于低端产品的制造门槛低，低端机械产品的产能过剩。在此基础上，机械制造行业面临转型升级，低端产能受到压缩的态势越发明显。在社会期望的影响下，机械制造市场对于生态价值的需求拓展，机械制造的可持续性引发持续关注。

1  绿色制造与可持续制造

高资源消耗的机械制造行业在巩固与发展社会工业化的同时，加剧资源危机与环境污染问题。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，旨在减少制造业对环境的负面影响，提高其资源利用效率。[1]绿色制造理论对机械加工理论提出更高要求，具有节约资源、降低噪声、环境清洁和生产安全等良好绿色特色是机械加工系统未来发展的必然趋势。[2]在绿色制造理念的指导下，机械制造通过优化加工制造工艺，减少能源投入，削减废物流，带动机械产品生产环节内的绿色生产。

绿色制造理念指导的机械制造关注机械产品的制造过程，是基于机械制造静态过程;忽视机械制造行业的人员流动与资本转化，忽视机械行业的资源输入与产品输出，忽视机械制造的动态过程。绿色制造在人员资本更替的周期内保持稳定、渐进的发展;在人员与资本更替期，由于人员更替与资本结构转变陷入周期性发展困境，因此不具备可持续性。在绿色制造理念的基础上，将人员、资本、技术等资源要素依据发展需求进行动态化分配，减少人员、资本、技术等资源交替所造成的浪费，以低投入、低消耗、高科技和高收益为核心的可持续性机械制造。

2  可持续性机械制造内容

可持续性机械制造在产品生产周期内，在环境和资源因素的限制下，统筹考虑各种社会生产因素，根据机械市场需求动态化调整资源分配，利用现有资源通过优化工艺流程、科技进步和完善工作人员交接体制等方法，减少劳务、资本和能源的消耗，尽可能提高投入产出比，并且处理污染源，实现生态效益与企业经济效益统一体的现代制造模式。

2.1 绿色机械制造建模

绿色机械制造建模的建模对象为机械零件模型与机械加工系统任务模型。

绿色机械零件模型是在深刻把握机械市场需求后，经合理设计，在保证零件功能实现的前提下，依托计算机仿真制造技术，采用较少的毛坯原料，优化减材制造工艺流程，缩短生产周期，提高生产过程能源利用率。

绿色机械加工系统任务模型是通过合理资源调度，减少机械制造过程对于资源消耗与环境的负面影响。机械加工系统中的资源消耗和环境影响因素可分为两类：一类是与工件相关，受工件相关参数的影响（如工件材料、尺寸、加工参数等）;另一类则是与机床相关，受机床参数的影响（如动力参数、运动参数等）。[3]现阶段绿色制造难以大规模普及的主要原因在于在企业有限的资本限制下，高成本的绿色制造与低收益的机械加工系统之间的矛盾。企业以营利为目的，由于企业的经济效益受到产能压缩的冲击，企业发展面临发展窘境，用于产业升级的发展资本有限，无法负担起高昂的设备、技术和人才支出。绿色机械加工系统模型致力于协调企业经济利益与社会生态效益，绿色机械加工系统为机械产品附加生态经济价值，企业通过将具有生态经济价值的产品投入市场，以获取高生态附加值利益补偿低端产能压缩带来的损失。在环境法的规范作用与企业发展前景的自觉归顺作用下，绿色制造将带动企业向高科技、高收益与低污染的现代工业方向发展。

2.2 绿色材料选择与建设余料废料回收再生产制

倘若机械制造的余料或者废料容易处理，那么绿色制造的成本将会降低，企业在高额的生态罚单与少量因绿色制造所造成的成本上升之间，将更乐于选择对原材料回收理、利用清洁能源与废料回收。此时，选择一个绿色材料的重要性不言而喻。随着工程材料的发展，性能优异、价格合理和环境效益高的新材料有待于企业选择，应用新材料的企业将在不再局限于低端市场，可以开拓高精度、高负载等高端机械制造市场，将在产业转型升级的社会大背景下掌握发展的主动权。由于国家政策的扶持，以该手段进军高端市场的企业在实现企业盈利的同时，获得企业口碑并创造了社会效益。

由于机械制造大多采用减材制造，通过建设余料废料回收再利用制度，通过深化原材料供应商与机械制造企业的联系，运用大数据技术分析余料的梯次利用与回收，将原有余料所占的空间成本转化为经济效益。通过对废料的分析测量与挑选，合理评估再生产价值，与代加工企业合作，采用增材制造与减材制造相结合的新式加工法进行再生产，提高资源利用率。

2.3 绿色生产工艺的选择

机械绿色制造不仅表现在机械建模设计与材料选择，还要求在机械制造的过程中减少资源、能源的消耗。机械加工系统模型从理论指导绿色生产工艺的选择，但是由于实际制造的复杂性，忽视人员、资本与技术的模式不能完全满足绿色制造的要求，仍然绿色生产工艺要根据工人反馈进行优化。

2.4 机械产品的互换性强

大型机械是由大量的零件配合而成，机械产品的互换性强，机械零件的连接与传动部件发生疲劳破坏而发生失效时，维护和维修成本较低。标准件购买成本低，基于标准化生产的零件精度高，经标准安装后，可快速实现机械的正常工作。系统性是现代机械制造业和精密加工技术的普遍特点之一，主要体现在生产工艺流程和管理两个层面上。由于很多工业项目的需求设计内容都涵盖较多零部件，在工厂内制作模具和构件都需要完成系统化配置。[4]

2.5 建立人员培养与资本运转分配体制

可持续性机械制造在绿色制造的基础上，根据市场需求，进行动态化的资源配置（如图1）。

发展是解决现阶段发展困境的最优途径，发展是依靠人才的发展，所以人才是企业发展的核心资源。可持续性机械制造要求企业把人才培养放在核心地位，一切资源向人才倾斜。资本经固定化后主要投入人才培养体制，在人才培养体系中，由于人才定位的差异，分为两类人才：应用技能型人才与理论性人才。理论性人才在现有较为完善的培养体系中积极培养，但是由于现阶段应用技能型人才的发展模式不明确，限制了应用技能型人才的学习积极性。结合现代科技，一种新式應用技能型人才培养模式应运而生：应用技能型人才的培养可结合互联网，通过计算机虚拟仿真加工，依据可持续性制造要求，使得应用技能型人才掌握可持续性机械制造能力，养成可持续性机械制造职业素养。

3  结语

可持续性机械制造为企业转型和产业升级指明了方向，提出以人才为核心的转型方式。可持续性机械制造充分协调机械制造业发展与环境效益，基于可持续性机械制造理念构建的可持续性机械制造在绿色制造的基础上，突破绿色发展的局限，将保持长期积极发展态势。有利于机械制造型企业进一步贯彻落实国家相关政策要求，实现生产效益与环境效益的有机统一。

参考文献：

[1]刘飞，曹华军，张华.绿色制造的理论与技术[M].北京：科学出版社，2005.

[2][3]何艳，刘飞，曹华军，刘纯.面向绿色制造的机械加工系统任务优化调度模型[J].机械工程学报，2007，43：27-33.

[4]马莉冰.现代机械制造工艺及精密加工技术应用探讨[J].南方农机，2021，52（08）：137-138.