鑄造工程中的綠色設計.doc

鑄造工程中的綠色設計與制造綠色設計(GreenDesign，GD)是一種全新的設計理念，是設計方法和設計工具的有效集成，是從源頭對產(chǎn)品進行“綠化”的最有效的途徑和方法之一。綠色制造(GreenManufacturing，GM)是人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。綠色設計和綠色制造技術(shù)不僅應用于調(diào)控人類各種生產(chǎn)行為及勞動保護方式，而且被引入經(jīng)濟發(fā)展、社會管理與決策等更高層次領域內(nèi)。綠色設計和綠色制造技術(shù)的發(fā)展是人類文明與進步的體現(xiàn)。在鑄造業(yè)中的體現(xiàn)就是實行綠色鑄造工程，努力實現(xiàn)鑄造產(chǎn)品從設計、生產(chǎn)、使用到回收和廢棄處理的各個環(huán)節(jié)都符合特定的環(huán)境保護要求，與環(huán)境協(xié)調(diào)一致，并最大限度地利用資源和節(jié)約能源。同時通過增加科技投入和資本投放以及精心經(jīng)營，在資源得到充分利用和保持的基礎上，獲得最大的產(chǎn)出和效益。目前的綠色鑄造產(chǎn)品比例大約為5%10%；再過10年，所有的鑄造產(chǎn)品都將進入綠色設計家庭。就是說，綠色設計和綠色制造將成為鑄造業(yè)生產(chǎn)行為規(guī)范之一。 1鑄造業(yè)中綠色設計的體系結(jié)構(gòu) 綠色設計，通常也稱生態(tài)設計(Ecological Design，ED)、環(huán)境設計(Design For Environmental，DFE)、生命周期設計(LifeCycle Design，LCD)或環(huán)境意識設計( Environmental Conscious Design，ECD)等。圖1為鑄造業(yè)中綠色設計的體系結(jié)構(gòu)框圖。 圖1 綠色設計的體系結(jié)構(gòu) 該體系結(jié)構(gòu)將綠色設計的體系結(jié)構(gòu)，建立一個全面考慮環(huán)境影響和資源、能源利用效率的現(xiàn)代鑄造生產(chǎn)模式，在這種生產(chǎn)模式下，鑄造產(chǎn)品從設計、生產(chǎn)制造、加工運輸、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期中，都必須對環(huán)境的影響及負作用最小，資源和能源的利用效率最高，經(jīng)濟效益和社會效益同時提高(圖2)?？梢酝ㄟ^鑄造業(yè)中綠色設計的具體實施內(nèi)容來實現(xiàn)(圖3)。 圖2 鑄造產(chǎn)品多生命周期的物流系統(tǒng)圖3 鑄造業(yè)中綠色設計的具體實施內(nèi)容綠色設計是在產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性(可拆卸性、可回收性、可維護性、可重復利用性等)，并將其作為設計目標，在滿足環(huán)境目標要求的同時，保證產(chǎn)品應有的功能、使用壽命、質(zhì)量等。綠色設計在產(chǎn)品整個生命周期中都把產(chǎn)品的綠色程度作為設計目標，在設計過程中，充分考慮產(chǎn)品在原材料獲取、生產(chǎn)制造、運輸銷售、使用及回收處理對環(huán)境的各種影響。圖4為產(chǎn)品的生命周期的閉環(huán)系統(tǒng)。圖4 產(chǎn)品生命周期的閉環(huán)系統(tǒng)2鑄造業(yè)中綠色制造體系結(jié)構(gòu) 綠色制造(Green Manufacturing GM)，又稱環(huán)境意識制造( Environmental Conscious Manufacturing ECM)、面向環(huán)境的制造(Manufacturing For Environment MFE)等。綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標是使產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響(負作用)最小，資源效率最高(圖5)。綠色制造領域包括三部分:(1)制造領域，包括產(chǎn)品生命周期全過程；(2)環(huán)境領域；(3)資源領域。綠色制造就是這三大領域內(nèi)容的交叉和集成，如圖6所示。 圖5 綠色制造中產(chǎn)品生命周期圖6 綠色制造集成3綠色鑄造生產(chǎn)-清潔生產(chǎn) 聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署將清潔生產(chǎn)定義為:清潔生產(chǎn)是指將綜合預防的環(huán)境策略持續(xù)應用于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品之中，以期減少對人類和環(huán)境的風險。在綠色鑄造系統(tǒng)工程中，清潔生產(chǎn)就是成品率，直接降低了成本；減少或消除了環(huán)境污染。研究在鑄造產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)過程中，考慮資源優(yōu)化利用和環(huán)境保護的要求，使設計出來的鑄造產(chǎn)品在生產(chǎn)和使用過程中消耗的資源最少，使用的能源最少，對環(huán)境產(chǎn)生的污染最小，鑄件在報廢后便于回收和重新利用。有關環(huán)保統(tǒng)計表明，用于社會需求的最終產(chǎn)品所耗的原材料不到原材料總量的一半，而另外斗數(shù)以上的原材料則轉(zhuǎn)化為廢物又排放到環(huán)境中。因此，環(huán)境污染與資源的浪費是相互共生的，只注意生產(chǎn)末端的廢物處理，既浪費資源，也遠不能從根本上解決工業(yè)污染帶來的環(huán)境問題。而清潔生產(chǎn)通過“源削減”和“物料循環(huán)回用”兩大技術(shù)，能以盡可能小的環(huán)境代價和最少的能源資源消耗，獲取最大的經(jīng)濟發(fā)展效益。綠色鑄造工程系統(tǒng)的核心清潔生產(chǎn)是對鑄造業(yè)普遍存在的資源浪費、環(huán)境污染從源頭開始進行治理，通過回收處理和廢棄物利用從根本上予以解決。圖7為綠色鑄造中清潔生產(chǎn)體系構(gòu)圖。 圖7 綠色鑄造中清潔生產(chǎn)體系構(gòu)4綠色鑄造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展思想 聯(lián)合國世界環(huán)境與發(fā)展委員會(WCED)向聯(lián)合國第42屆大會提交的研究報告我們共同的未來中正式給出了“可持續(xù)發(fā)展”的主流定義:“可持續(xù)發(fā)展就是既滿足當代人的需要，又不對子孫后代滿足其需要之能力構(gòu)成危害的發(fā)展”，其內(nèi)涵十分豐富。它將生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展聯(lián)結(jié)為一個互為因果的有機整體，認為經(jīng)濟發(fā)展要考慮到自然生態(tài)環(huán)境的長期承載能力，使資源和環(huán)境既能滿足經(jīng)濟發(fā)展的需要，又使其作為人類生存的要素之一而直接滿足人類長遠生存的需要，從而形成了一種綜合性的發(fā)展戰(zhàn)略7。21世紀鑄造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式就是實施綠色鑄造工程，建立優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活、敏捷的鑄造系統(tǒng)?；谫Y源優(yōu)化配置和有效利用及環(huán)境保護的要求，最大限度地利用可再生的資源，從產(chǎn)品設計、原輔材料生產(chǎn)到產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售的全過程，采用先進技術(shù)裝備和科學管理手段進行優(yōu)化控制，生產(chǎn)出綜合性優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品(制造中節(jié)能降耗、污染小，使用中完全可靠、壽命長、性能穩(wěn)定的產(chǎn)品)，且生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的排放物數(shù)量少，無污染，無毒害，并最大限度地再生利用，接近零排放。這些思想把經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護和資源的高效利用緊密結(jié)合在一起，是鑄造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑和工作條件，提高職工福利待遇，吸引更多的人才投身于鑄造業(yè)，形成行業(yè)的良性循環(huán)，促進整個鑄造行業(yè)的全面發(fā)展和進步，為汽車、建筑、電子業(yè)提供高品質(zhì)鑄伯，為國民經(jīng)濟的發(fā)展做出應的貢獻。 在以可持續(xù)發(fā)展為主旋律的21世紀，綠色設計和綠色制造在鑄造業(yè)中被得到廣泛應用，鑄造業(yè)的生存和發(fā)展取決于其環(huán)境保護和資源利用的水平，以清潔生產(chǎn)為核心，采用先進的技術(shù)、設備和現(xiàn)代化的管理模式，并逐步進行鑄造企業(yè)的綜合產(chǎn)業(yè)化改造，實現(xiàn)鑄造廢棄物的零排放和廢舊材料的回收利用，在先進的信息技術(shù)和制造網(wǎng)絡技術(shù)的基礎上，在條件成熟的地區(qū)，建立綠色鑄造企業(yè)的廣域動態(tài)聯(lián)盟，進一步提高效率和效益，成為真正的綠色產(chǎn)業(yè)。 5結(jié)論 綜上所述，綠色設計是設計方法和設計工具的有效集成。綠色制造是產(chǎn)品整個生命周期中環(huán)境和資源高效利用的現(xiàn)代生產(chǎn)制造模式。應用于鑄造方面，就是在鑄造業(yè)中實現(xiàn)綠色設計和綠色制