綠色制造的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

1、 目 錄摘要 3Abstract40文獻(xiàn)綜述 5 0.1 發(fā)展綠色制造的背景 5 0.2 綠色制造的內(nèi)涵5 0.3 綠色制造的特點6 0.4 綠色制造發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢7 0.5 結(jié)語91 引言92 綠色制造的概念 103 綠色設(shè)計113.1 綠色設(shè)計的概念 113.2 綠色設(shè)計的內(nèi)容 123.3 綠色設(shè)計的方法 123.3.1 產(chǎn)品生命周期設(shè)計法123.3.2 并行工程法133.3.3 模塊化設(shè)計法163.4 綠色設(shè)計的研究現(xiàn)狀 173.5 綠色設(shè)計理念在機(jī)械實踐中的體現(xiàn) 204 綠色材料224.1 綠色材料的概念 224.2 綠色材料的分類 234.3 綠色材料的發(fā)展現(xiàn)狀 234.4 綠色材料

2、的發(fā)展趨勢 245 綠色制造工藝技術(shù)255.1 綠色制造工藝技術(shù)的概念255.2 綠色制造工藝技術(shù)的具體內(nèi)容及應(yīng)用26 5.2.1 干式加工26 5.2.2 準(zhǔn)干式加工295.2.3 風(fēng)冷卻切削技術(shù)295.3 綠色制造工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢306 產(chǎn)品的綠色包裝技術(shù)306.1 概念闡述 306.2 綠色包裝材料的種類316.3 綠色包裝的發(fā)展現(xiàn)狀326.4 發(fā)展綠色包裝技術(shù)的意義 337 產(chǎn)品的可拆卸、可回收技術(shù)337.1 產(chǎn)品回收利用概念337.2 影響產(chǎn)品拆卸回收利用的因素 347.3 我國產(chǎn)品回收利用現(xiàn)狀 348 綠色制造的研究方向359 實施綠色制造的措施369.1 加緊綠色制造關(guān)鍵技術(shù)的

3、研究369.2 提高公眾和企業(yè)的環(huán)境意識389.3 政府立法并加大執(zhí)法力度3810 結(jié)論 38參考文獻(xiàn)39致謝40綠色制造的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢摘要：本文在綜合大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，首先對綠色制造的概念和內(nèi)容作了簡要的論述。綠色制造過程包括五大部分：綠色設(shè)計、綠色材料的使用、面向環(huán)境、能源、材料的綠色制造工藝技術(shù)、產(chǎn)品的綠色包裝技術(shù)和產(chǎn)品可拆卸、可回收技術(shù)。著重介紹了各個環(huán)節(jié)的具體定義和發(fā)展現(xiàn)狀、這些部分在發(fā)展過程中所遇到的各種問題以及克服這些問題應(yīng)該采取的措施。面對制造行業(yè)對環(huán)境帶來的巨大影響，綠色制造是我國制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢。綠色制造是制造業(yè)發(fā)展的必由之路，它將使傳統(tǒng)的制造業(yè)發(fā)生巨大的變化，為可持

4、續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供重要的保證。綠色制造的研究具有非常高的科學(xué)價值和廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：綠色設(shè)計；綠色材料；綠色制造工藝技術(shù)；綠色包裝；回收利用 The development of green manufacturing and trendsAbstract: The concept and content of green manufacturing are discussed briefly basing on a great deal of integrated literature in this thesis. Green manufacturing process includes

5、 five major parts: green design, using of green materials, art and technology of green manufacturing which are facing environment, energy and materials, green packaging technology of products and sectional products, recyclable technology. Introduction is most focused on specific definition and devel

6、opment of all aspects, various problems and settlement measure should be taken in the development process of these parts. Green manufacturing is new trend of Chinese manufacturing industry development in facing of tremendous environmental impact brought by manufacturing industry. Green Manufacturing

7、 is the only way for development of the manufacturing industry. It will change the traditional manufacturing industry a lot and provide sustainable development strategy an important guarantee to. Research on green manufacturing has high scientific value and broad application prospects.Keywords：green

8、 design；green materials；art and technology of green manufacturing；green packaging；recycling0 文獻(xiàn)綜述迄今為止，人們對制造的理解和看法尚有許多不同的觀點，因而對綠色制造更各有所云。不管怎樣去理解、去認(rèn)識，但其實質(zhì)是相同的，即綠色制造具有節(jié)能、降耗、少環(huán)境污染或無環(huán)境污染的特征，是在傳統(tǒng)制造的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。綠色制造，又稱環(huán)境意識制造、面向環(huán)境的制造等。它是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效益的現(xiàn)代化制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)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(fù)作用）最

9、小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。綠色制造這種現(xiàn)代化制造模式，是人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。0.1 發(fā)展綠色制造的背景人與自然和諧發(fā)展問題已成為眾多領(lǐng)域、部門所關(guān)注的焦點。全球經(jīng)濟(jì)自20世紀(jì)60年代以來以前所未有的速度持續(xù)發(fā)展，但由于忽略了環(huán)境保護(hù)，結(jié)果帶來了嚴(yán)重的后果。當(dāng)今人類面臨著三大全球性的災(zāi)難：大氣層中臭氧的破壞和局部消失、過量的二氧化碳逸入大氣層導(dǎo)致溫室效應(yīng)以及酸雨的迅速蔓延。此外，工業(yè)廢棄物的大量增加和能源的巨大消耗，也已經(jīng)成為威脅人類生存的全球性問題。傳統(tǒng)的環(huán)境治理方法是末端治理，但不能從根本上實現(xiàn)對環(huán)境的保護(hù)，要徹底解決環(huán)境污染問題，必須從源頭

10、上進(jìn)行治理。對于制造業(yè)而言，就是要求考慮產(chǎn)品整個生命周期對環(huán)境的影響，最大限度地利用原材料、能源，減少有害廢物和固體、液體、氣體的排放物，改進(jìn)操作安全，減輕對環(huán)境的污染。綠色制造就是在這樣的背景下提出來的。它被看作是解決問題的根本方法和途徑，也是現(xiàn)代企業(yè)獲得競爭優(yōu)勢的主要來源。0.2 綠色制造的內(nèi)涵綠色制造技術(shù)是指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式。它使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、使用到報廢整個產(chǎn)品生命周期中不產(chǎn)生環(huán)境污染或環(huán)境污染最小化，符合環(huán)境保護(hù)要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，節(jié)約資源和能源，使資源利用率最高，能源消耗最低1。目前綠色制造的研究思路主要集

11、中在：（）從產(chǎn)品壽命周期的角度出發(fā)考慮制造全過程的技術(shù)和管理；（）從制造模式的角度來看待綠色制造；（）從環(huán)境和資源的角度來看待制造。由此看出，綠色制造具有廣義的內(nèi)涵。它首先有1個實現(xiàn)目標(biāo)，即保護(hù)環(huán)境和最有效地利用有限的資源。還包括2個層次的全過程控制，一是集體的制造過程，即物料轉(zhuǎn)化過程中，充分利用資源，減少環(huán)境污染，實現(xiàn)具體綠色制造的過程；另一是指在構(gòu)思、設(shè)計、制造、裝配、運輸、銷售、售后服務(wù)及產(chǎn)品報廢后回收的整個產(chǎn)品周期中每個環(huán)節(jié)均充分考慮資源和環(huán)境問題，以實現(xiàn)最大限度地優(yōu)化利用資源和減少環(huán)境污染的廣義綠色制造過程。綠色制造的產(chǎn)物是綠色產(chǎn)品，綠色產(chǎn)品是在其生命周期全程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)要

12、求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率最高，能源消耗最低的產(chǎn)品。即綠色產(chǎn)品應(yīng)有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，不產(chǎn)生環(huán)境污染或使污染最小化，同時有利于節(jié)約資源和能源，且這一特點應(yīng)貫穿于產(chǎn)品。傳統(tǒng)的制造模式是一個開環(huán)系統(tǒng)，即原料工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品使用報廢二次原料資源，從設(shè)計、制造、使用一直到產(chǎn)品報廢回收整個壽命周期對環(huán)境影響最小，資源效率最高，也就是說要在產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)，以系統(tǒng)集成的觀點考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性，改變了原來末端處理的環(huán)境保護(hù)辦法，對環(huán)境保護(hù)從源頭抓起，并考慮產(chǎn)品的基本屬性，使產(chǎn)品在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時，保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本性能、使用壽命、質(zhì)量等2。0.3 綠色制造的特點綠色制造與傳統(tǒng)制造相比，具有以下

13、特點1：（1）系統(tǒng)性。 綠色制造系統(tǒng)與傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)相比，其本質(zhì)特征在于綠色制造系統(tǒng)除保證一般的制造系統(tǒng)功能外，還要保證環(huán)境污染為最小。綠色制造系統(tǒng)資源利用率最大 廢棄資源最少環(huán)境污染最?。?）突出預(yù)防性。 綠色制造對產(chǎn)品和生產(chǎn)過程中進(jìn)行綜合預(yù)防污染的戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)以預(yù)防為主，通過污染源消減和保證環(huán)境安全的回收利用，杜絕廢棄物產(chǎn)生或使廢棄物最小化。（3）保持適合性。 綠色制造必須結(jié)合產(chǎn)品的特點和工藝要求，使綠色制造目標(biāo)符合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營發(fā)展的需要，又不損害生態(tài)環(huán)境，且能保持資源的合理使用。（4）符合經(jīng)濟(jì)性。 通過綠色制造技術(shù)的應(yīng)用，可節(jié)省原材料，減少能源的消耗，降低廢棄物處理處置費用，降低生產(chǎn)成本，

14、提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。在國際上綠色產(chǎn)品已經(jīng)獲得越來越廣泛的市場，生產(chǎn)綠色產(chǎn)品或環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品必然使企業(yè)在國際市場上具有更大的競爭力。（5）注意有效性和動態(tài)性。 綠色制造從產(chǎn)品末端治理轉(zhuǎn)向?qū)Ξa(chǎn)品及生產(chǎn)過程的連續(xù)控制，使污染物產(chǎn)生最少化或消失于生產(chǎn)過程中，綜合利用再生資源和能源、物料的循環(huán)利用技術(shù)，有效地防止二次污染。隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，綠色制造的目標(biāo)、內(nèi)容會產(chǎn)生相應(yīng)的變化和提高，也會不斷地走向完善。綠色制造必須與市場需求、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動態(tài)相適應(yīng)。0.4 綠色制造發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢0.4.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)一些高等院校和研究院所在國家科委、國家自然科學(xué)基金會和有關(guān)部門的支持下對綠色制造技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研

15、究探索。機(jī)械科學(xué)研究院已完成了國家科委“九五”攻關(guān)項目清潔生產(chǎn)技術(shù)選擇與數(shù)據(jù)庫的建立、機(jī)械工業(yè)基金項目綠色設(shè)計技術(shù)發(fā)展趨勢及對策研究。圍繞機(jī)械工業(yè)中九個行業(yè)對綠色技術(shù)需求和綠色設(shè)計技術(shù)自身發(fā)展趨勢進(jìn)行了調(diào)研，在國內(nèi)首次提出適合機(jī)械工業(yè)的綠色設(shè)計技術(shù)發(fā)展體系，同時還進(jìn)行了車輛的拆卸和回收技術(shù)的研究。目前正在開展國家自然科學(xué)基金項目“環(huán)境綠色技術(shù)評價體系的研究”。以環(huán)境保護(hù)綠色技術(shù)評價體系為研究載體，將ETV評價技術(shù)導(dǎo)入機(jī)械制造業(yè)的綠色設(shè)計、綠色制造，建立制造業(yè)的綠色概念、描述方法和ETV評價體系。清華大學(xué)為創(chuàng)建綠色大學(xué)，已將綠色工程技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展和支持項目，在美國China Bridge基金和

16、國家自然科學(xué)基金會的支持下，已與美國Texas Tech University先進(jìn)制造實驗室建立了關(guān)于綠色設(shè)計技術(shù)研究的國際合作關(guān)系，對全生命周期建模等綠色設(shè)計理論和方法進(jìn)行系統(tǒng)研究，取得一定進(jìn)展。上海交通大學(xué)針對汽車開展可回收性綠色設(shè)計技術(shù)的研究，與Ford公司合作，研究中國轎車的回收工程問題；與內(nèi)貿(mào)部中國物資再生利用華東分公司合作，撰寫了“探討中國汽車銷售、維修、二手車交易及回收利用一條龍管理模式的可行性報告”；與法國柏林工業(yè)大學(xué)IWF研究所建立了合作關(guān)系，在廢棄工業(yè)品回收方面展開了研究工作。重慶大學(xué)承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金和國家863CIMS主題資助的關(guān)于綠色制造技術(shù)的研究項目，主要研究可

17、持續(xù)發(fā)展CIMS（SCIMS）的體系結(jié)構(gòu)研究、清潔化生產(chǎn)系統(tǒng)和體系結(jié)構(gòu)及實施策略、清潔化生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)等。國內(nèi)已形成了一支從事綠色制造技術(shù)研究的專業(yè)隊伍，為我國發(fā)展綠色制造技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。0.4.2 國外研究現(xiàn)狀國外不少國家的政府部門已推出了以保護(hù)環(huán)境為主題的綠色計劃。1991年日本推出了綠色行業(yè)計劃，加拿大政府已開始實施環(huán)境保護(hù)綠色計劃。美國、英國、德國也推出類似計劃。目前，在一些發(fā)達(dá)國家，除政府采取一系列環(huán)境保護(hù)措施外，廣大消費者已熱衷于購買環(huán)境無害產(chǎn)品的綠色消費的新動向，促進(jìn)了綠色制造的發(fā)展。產(chǎn)品的綠色標(biāo)志制度相繼建立，凡產(chǎn)品標(biāo)有“綠色標(biāo)志”圖形的，表明該產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用以及回收的整個

18、過程都符合環(huán)境保護(hù)的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，并利于資源的再生和回收，這為企業(yè)打開銷路、參與國際市場競爭提供了條件。如德國水溶油漆自1981年開始被授于環(huán)境標(biāo)志（綠色標(biāo)志）以來，其貿(mào)易額已增加20。德國目前已有60種類型3500個產(chǎn)品授予環(huán)境標(biāo)志，法國、瑞士、芬蘭和澳大利亞等國于1991年對產(chǎn)品實施環(huán)境標(biāo)志，日本于1992年對產(chǎn)品實施環(huán)境標(biāo)志，新加坡和馬來西亞也在1992年開始實施環(huán)境標(biāo)志。目前已有20多個國家對產(chǎn)品實施環(huán)境標(biāo)志，從而促進(jìn)了這些國家綠色產(chǎn)品的發(fā)展，在國際市場競爭中取得更多的地位和份額。國際經(jīng)濟(jì)專家分析認(rèn)為，目前綠色產(chǎn)品比例大約為510，再過10年，所有產(chǎn)品都將進(jìn)入綠色設(shè)計

19、家族，可回收、易拆卸，部件或整機(jī)可翻新和循環(huán)利用。也就是說，在未來10年內(nèi)綠色產(chǎn)品有可能成為世界商品市場的主導(dǎo)產(chǎn)品。0.4.3 綠色制造的發(fā)展趨勢當(dāng)前，世界上掀起一股綠色浪潮，環(huán)境問題已經(jīng)成為世界各國關(guān)注的熱點，并列入世界議事日程。制造業(yè)將改變傳統(tǒng)制造模式，推行綠色制造技術(shù)，發(fā)展相關(guān)的綠色材料、綠色能源和綠色設(shè)計數(shù)據(jù)庫、知識庫等基礎(chǔ)技術(shù)，生產(chǎn)出保護(hù)環(huán)境、提高資源效率的綠色產(chǎn)品，如綠色汽車、綠色冰箱等，并用法律、法規(guī)規(guī)范企業(yè)行為，隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，那些不推行綠色制造技術(shù)和不生產(chǎn)綠色產(chǎn)品的企業(yè)，將會在市場競爭中被淘汰，使發(fā)展綠色制造技術(shù)勢在必行。綠色制造的未來發(fā)展方向，主要是以新能源在制造加

20、工中的利用，作為制造行業(yè)的動力發(fā)展方向，如使用風(fēng)能來進(jìn)行機(jī)械制造中的切削加工的冷卻等。同時對制造加工過程中的材料以及附加資源進(jìn)行再次處理進(jìn)行循環(huán)利用，如工業(yè)廢水的多次循環(huán)利用，使水資源缺乏的情況得到一定的緩解。同時使在產(chǎn)品制造過程中所用機(jī)器的精準(zhǔn)度不斷提高，減少因為機(jī)器本身而產(chǎn)生的對生產(chǎn)材料的浪費以及工人勞動力的浪費。加快全球制造行業(yè)同類企業(yè)間的技術(shù)交流，有利于防止因機(jī)械加工過程引起的不必要的浪費。綠色制造的實施與應(yīng)用首先必須得到企業(yè)自身的重視，從企業(yè)內(nèi)部的管理入手，不斷進(jìn)行工藝及管理創(chuàng)新，加強(qiáng)人員管理與培訓(xùn)，按照要求，對企業(yè)的運行進(jìn)行全過程控制，最終取得企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益與環(huán)境效益的同步

21、發(fā)展。0.5 結(jié)語 綠色制造過程包括綠色設(shè)計和綠色制造設(shè)備以及綠色制造的工藝、物料和環(huán)境。綠色制造是人類的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在制造業(yè)的重要體現(xiàn)，而且是決定能否實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)。綠色制造是制造業(yè)發(fā)展的必由之路，它將使傳統(tǒng)的制造業(yè)發(fā)生巨大的變化，為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供重要的保證。綠色制造的研究具有非常高的科學(xué)價值和廣闊的應(yīng)用前景。1 引言制造業(yè)是將可用資源(包括能源)通過制造過程，轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的工業(yè)產(chǎn)品和生活消費品的過程。制造業(yè)一方面是制造人類財富的支柱產(chǎn)業(yè)；另一方面也產(chǎn)生大量廢棄物(物料廢棄物、能源廢棄物、產(chǎn)品使用終結(jié)后的廢棄物等)，對環(huán)境造成污染，是當(dāng)前環(huán)境污染的主要源頭。如

22、何使制造業(yè)盡可能少地產(chǎn)生環(huán)境污染是當(dāng)今的環(huán)境問題研究的個重要方面。資源、環(huán)境、人口是當(dāng)今人類社會面臨的三大主要問題，特別是環(huán)境問題，正對人類社會生存與發(fā)展造成嚴(yán)重的威脅。隨著全球環(huán)境問題的日益惡化，人們愈來愈重視對于環(huán)境問題的研究。近年來的研究和實踐使人們認(rèn)識到：環(huán)境問題決非是孤立存在的，它和資源、人口兩大問題有著根本性的內(nèi)在聯(lián)系，特別是資源問題，它不僅涉及人類世界有限資源的合理利用，而且它又是環(huán)境問題的主要根源。傳統(tǒng)的環(huán)境治理方法主要采用過程末端治理, 但存在諸多弊端, 如部門分割、增量發(fā)展、成本高昂、經(jīng)濟(jì)效益惡化、科技惰性等, 難以從根本上實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與治理。為了從源頭上治理環(huán)境污染, 在

23、宏觀上必須遵循熱力學(xué)第二定律, 在中觀上必須采用工業(yè)生態(tài)學(xué)原理, 在微觀上必須實施清潔生產(chǎn)和綠色制造。為了尋求從根本上解決制造業(yè)環(huán)境污染的有效方法，到了90年代，隨著全球性產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和人類對客觀認(rèn)識的日益深化，在全球掀起了一股綠色消費浪潮。在這股綠色浪潮中設(shè)計師們更多地以冷靜、理性的思維來反省一個世紀(jì)以來工業(yè)設(shè)計的歷史進(jìn)程。展望新世紀(jì)的發(fā)展方向，而不只是追求形式上的創(chuàng)新。而實際上，進(jìn)入90年代，工業(yè)設(shè)計需要理論上的突破。于是不少設(shè)計師轉(zhuǎn)向從深層次上探索工業(yè)設(shè)計與人類可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系，力圖通過設(shè)計活動，在人社會環(huán)境之間建立起一種協(xié)調(diào)發(fā)展的機(jī)制，這標(biāo)志著工業(yè)設(shè)計發(fā)展的一次重大轉(zhuǎn)變。綠色制造的概

24、念應(yīng)運而生，成了當(dāng)今制造工業(yè)發(fā)展的主要趨勢之一。2 綠色制造的概念綠色制造是一種現(xiàn)代制造模式, 它綜合考慮了制造業(yè)對環(huán)境的影響和對資源效率的利用, 它的目標(biāo)是使產(chǎn)品在設(shè)計、制造、裝配、運輸、銷售、使用的整個過程中, 對資源的利用率最高, 對環(huán)境造成的有害影響最小。其主要內(nèi)容為：（1）綠色設(shè)計。在簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、建立綠色產(chǎn)品設(shè)計指標(biāo)評價體系的基礎(chǔ)上，提出綠色設(shè)計工具，并與其它設(shè)計工具如CAD(Computer Aided Design)計算機(jī)輔助設(shè)計，CAPP（Computer Aided Process Planning）計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計等集成，形成集成環(huán)境。特別積極推行產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計，即

25、一切環(huán)境問題都要解決在設(shè)計之中。選用無污染、低污染、可再生、可再用的材料進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，選用科技含量高，資源消耗低，環(huán)境污染少的生產(chǎn)技術(shù)和工藝，選用便于高效拆洗、綜合利用的產(chǎn)品技術(shù)方案。（2）綠色材料。減少所用材料的品種和數(shù)量，選用易加工、低能耗、少污染、容易再回收的材料。（3）面向環(huán)境、能源、材料的綠色制造工藝技術(shù)。（4）產(chǎn)品的綠色包裝技術(shù)。（5）產(chǎn)品可拆卸、可回收技術(shù)1。實施綠色制造是一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程。制造系統(tǒng)中資源消耗種類繁多，消耗情況復(fù)雜，從而造成制造過程對環(huán)境的污染狀況多樣，程度不一。在這種情況下，不僅需要研究制定一套綠色制造的評價指標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn)，而且要隨著產(chǎn)品的變換、技術(shù)的更新

26、，及時進(jìn)行修訂。總之，綠色制造是綜合考慮制造、環(huán)境與資源三大領(lǐng)域的創(chuàng)新。從技術(shù)層面上來看，綠色制造是綠色產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)、綠色制造技術(shù)、產(chǎn)品的回收與循環(huán)再制造技術(shù)的集成與綜合。從生產(chǎn)性質(zhì)層面上來看，綠色制造又是精益生產(chǎn)、柔性生產(chǎn)、快捷制造的延伸與發(fā)展。從技術(shù)創(chuàng)新層面上來看，綠色制造已經(jīng)在影響和引導(dǎo)當(dāng)今制造技術(shù)的發(fā)展理念和方向2。3 綠色設(shè)計綠色設(shè)計是獲得綠色產(chǎn)品的基礎(chǔ)，并且已成為當(dāng)前設(shè)計領(lǐng)域的研究熱點之一。研究表明：設(shè)計階段決定了產(chǎn)品制造成本的70一80，而設(shè)計本身的成本僅占產(chǎn)品總成本的10，如果考慮環(huán)境因素，這個比例還會增大。因為產(chǎn)品設(shè)計所造成的生態(tài)破壞程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計過程本身所造成的對生態(tài)影響

27、的程度。出此，只有從設(shè)計階段將產(chǎn)品“綠色程度”作為設(shè)計目標(biāo)，才能取得理想的設(shè)計結(jié)果。目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國家在產(chǎn)品設(shè)計時努力追求小型化（少用料)、多功能(一物多用，少占地)、可回收利用(減少廢棄物數(shù)量和污染)；生產(chǎn)技術(shù)追求節(jié)能、省料、無廢少廢，閉路循環(huán)等，都是努力實現(xiàn)綠色設(shè)計的有效手段。綠色設(shè)計是綠色制造的關(guān)鍵和第一步。不僅要在產(chǎn)品及其生命周期全過程的設(shè)計中，充分考慮對資源和環(huán)境的影響，而且要在充分考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、開發(fā)周期和成本的同時，優(yōu)化各有關(guān)設(shè)計因素，使得產(chǎn)品及其制造過程對環(huán)境的總體影響減到最小。因此，綠色設(shè)計在很大程度上決定了材料、工藝、包裝和產(chǎn)品壽命終結(jié)后處理的綠色性。3.1 綠色設(shè)計

28、的概念綠色設(shè)計不同于傳統(tǒng)設(shè)計，綠色設(shè)計包含產(chǎn)品從概念形成到生產(chǎn)制造、使用乃至廢棄后的回收、重用及處理處置的各個階段，即涉及產(chǎn)品整個壽命周期，是從搖籃到再現(xiàn)的過程。也就是說，要從根本上防止污染，節(jié)約資源和能源，不能等產(chǎn)品產(chǎn)生了不良的環(huán)境后果之后再采取防治措施(現(xiàn)行的末端處理即是如此)，要預(yù)先設(shè)法防止產(chǎn)品及其工藝對環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)作用。概括起來，可以給綠色設(shè)計這樣一個定義：綠色設(shè)計是這樣一種設(shè)計，即在產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性(自然資源的利用、環(huán)境影響及可拆卸性、可回收性、可重復(fù)利用性等)，并將其作為設(shè)計目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時，并行地考慮并保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本功能、使用壽命、經(jīng)濟(jì)性

29、和質(zhì)量等。其基本思想是：在設(shè)計階段就將環(huán)境因素和預(yù)防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計目標(biāo)和出發(fā)點，力求使產(chǎn)品對環(huán)境的影響為最小。對工業(yè)設(shè)計而言，綠色設(shè)計的核心是“3R”（Reduce.Recycle.Reuse）,不僅要減少物質(zhì)和能源的消耗，減少有害物質(zhì)的排放，而且要使產(chǎn)品及零部件能夠方便地分類回收并再生循環(huán)或重新利用3。 3.2 綠色設(shè)計的內(nèi)容 綠色設(shè)計的主要內(nèi)容包括：綠色產(chǎn)品設(shè)計的材料選擇與管理；產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計；產(chǎn)品的可回收性設(shè)計16。 1）綠色產(chǎn)品設(shè)計的材料選擇與管理。 一方面，不能把含有有害成分與無害成分的材料混放在一起；另一方面，對于達(dá)到壽命周期的產(chǎn)品，有用部

30、分要充分回收利用，不可用部分要用一定的工藝方法進(jìn)行處理，使其對環(huán)境的影響降到最低。 2）產(chǎn)品的可回收性設(shè)計。 綜合考慮材料的回收可能性，回收價值的大小，回收的處理方法等。 3）產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計。 設(shè)計師要使所設(shè)計的結(jié)構(gòu)易于拆卸，維護(hù)方便，并在產(chǎn)品報廢后能夠重新回收利用。 除此之外，還有綠色產(chǎn)品的成本分析，綠色產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)庫等。 3.3 綠色設(shè)計的方法 3.3.1 產(chǎn)品生命周期設(shè)計法傳統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)是產(chǎn)品的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能和相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范。企業(yè)通常只管設(shè)計與制造產(chǎn)品，并將生產(chǎn)的產(chǎn)品投向市場，而使用是用戶的事，廢棄淘汰后的處理或回收則是社會的事，生產(chǎn)廠家、用戶和社會三者之間沒有太多的聯(lián)系。產(chǎn)品使用期

31、間對人體健康造成的傷害及在生命周期過程中造成的環(huán)境污染由社會承擔(dān)，不會追溯到生產(chǎn)廠家。這種狀況已經(jīng)不能適應(yīng)未來社會發(fā)展的要求。只有生產(chǎn)廠家、用戶和社會三者共同關(guān)心并參與產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)，也就是進(jìn)行產(chǎn)品的全生命周期設(shè)計，才能克服傳統(tǒng)設(shè)計存在的不足。產(chǎn)品生命周期設(shè)計的各個環(huán)節(jié)可用圖1來描述。從此圖可以看出，個產(chǎn)品的生命周期包括以下各個環(huán)節(jié)：市場需求分析、設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)制造、銷售、使用及廢棄后的回收處理。在設(shè)計過程中，設(shè)計方案的選擇是根據(jù)某種評價函數(shù)來進(jìn)行，這種評價函數(shù)必須包含圖1中外圍所示的各項因素，即產(chǎn)品的基本屬性、環(huán)境屬性、勞動保護(hù)、資源有效利用、可制造性、企業(yè)策略和生命周期成本4。 圖1 產(chǎn)品

32、生命周期設(shè)計輪圖 Fig1. Design Cycle of Product Lifecycle 產(chǎn)品的基本屬性是指產(chǎn)品應(yīng)具有的功能、質(zhì)量、成本、服務(wù)及壽命。環(huán)境屬性是指在產(chǎn)品生命周期內(nèi)的任何一個階段都不會造成環(huán)境污染。勞動保護(hù)或職業(yè)保健是指在生命周期設(shè)計中，分析評價產(chǎn)品生命周期內(nèi)各階段的工作條件對勞動安全和人體健康的影響，并采取適當(dāng)措施減少或消除這種影響。資源有效利用在這里通常是指材料資源和能源，由于材料和能源生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染，如煤炭發(fā)電會排放出大量的二氧化碳和二氧化硫，原材料的提取冶煉會排放大量的煙塵和產(chǎn)生輻射等，因而必須節(jié)約能源和原材料，實現(xiàn)其最佳有效的利用?？芍圃煨允侵府a(chǎn)

33、品可制造性能的好壞，如制造工藝性、裝配工藝性、拆卸工藝性等。企業(yè)策略是指企業(yè)為迎合市場及用戶需求而制定的本企業(yè)的若干特殊政策，如綠色產(chǎn)品戰(zhàn)略、綠色設(shè)計準(zhǔn)則、企業(yè)綠色形象等。生命周期成本不同于傳統(tǒng)產(chǎn)品的成本概念，它不僅包括設(shè)計成本、生產(chǎn)成本及某些附加成本，也包括使用成本及廢棄淘汰產(chǎn)品的拆卸回收、處理處置成本等。3.3.2 并行工程方法為了在設(shè)計過程中考慮產(chǎn)品的整個生命周期，在設(shè)計觀念、方法和組織方面必然產(chǎn)生根本性的變革。從這個意義上講，設(shè)計就是將產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)適應(yīng)挑戰(zhàn)性要求而提出的所有商業(yè)屬性和技術(shù)屬性匯集起來的過程。對設(shè)計的這種理解使設(shè)計跨出了只是滿足某種技術(shù)要求的概念范圍，它同時強(qiáng)調(diào)了產(chǎn)

34、品設(shè)計的商業(yè)效果。并行工程正是實現(xiàn)這一目標(biāo)的有效途徑。并行工程是現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)的一種模式和系統(tǒng)方法，它以集成、并行的方式設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)，力求使產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計一開始就考慮產(chǎn)品生命周期全過程的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計劃和用戶的要求等，最終使產(chǎn)品達(dá)到最優(yōu)化4。綠色設(shè)計與一般設(shè)計相比而言，對并行工程有著更加迫切的需求。綠色設(shè)計的產(chǎn)品既要具有基本的性能與功能，又要滿足環(huán)境要求。綠色設(shè)計比一般產(chǎn)品設(shè)計涉及的問題更多，問題的復(fù)雜程度也更高(如涉及資源消耗、產(chǎn)品綠色性能的評價等)。GTW環(huán)保技術(shù)人員職業(yè)健康及安全監(jiān)督人員回收處理人員維修服務(wù)人員市場銷售人員工藝設(shè)計人員產(chǎn)品設(shè)計人員圖2 綠色產(chǎn)品并行

35、設(shè)計小組的組成Fig.2 Composition of Concurrent Design Group for Green Products要實現(xiàn)并行綠色設(shè)計，首先要實現(xiàn)人員的集成。即采用綠色協(xié)同工作組(Green Team WorkGTW)的模式，這是一種先進(jìn)的設(shè)計人員組織模式。由于設(shè)計目標(biāo)和涉及問題的復(fù)雜性，并行綠色設(shè)計應(yīng)組織多專業(yè)(如材料、設(shè)計、工藝和環(huán)境等)開發(fā)小組負(fù)責(zé)整個產(chǎn)品的設(shè)計，并要求設(shè)計小組內(nèi)所有人員協(xié)調(diào)工作，并行交叉地進(jìn)行。圖2即為綠色產(chǎn)品并行設(shè)計小組的組成。其次，要進(jìn)行有關(guān)信息與技術(shù)集成。實現(xiàn)并行綠色設(shè)計的關(guān)鍵是產(chǎn)品的信息集成和技術(shù)方法的集成。產(chǎn)品生命周期全過程中的各類信息

36、的獲取、表達(dá)、表現(xiàn)和操作工具都集成在一起并組成統(tǒng)一的管理系統(tǒng)，特別是產(chǎn)品信息模型和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。產(chǎn)品開發(fā)過程中涉及的多學(xué)科知識以及各種技術(shù)和方法也必須集成，并形成集成的知識庫和方法庫，以利于并行過程的實施。這兩種集成能提供所需的分析工具和信息，并能在設(shè)計過程中盡可能早地分析設(shè)計特征的影響，規(guī)劃生產(chǎn)過程，從而提供一個集成的工程支撐環(huán)境。并行綠色設(shè)計的支撐環(huán)境并行工程支撐環(huán)境綠色設(shè)計支撐環(huán)境統(tǒng)一的產(chǎn)品模型分布式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)支撐環(huán)境開放式界面控制系統(tǒng)綠色設(shè)計知識庫綠色數(shù)據(jù)庫綠色設(shè)計評價系統(tǒng)圖3 并行綠色設(shè)計的支撐環(huán)境Fig3. Support Environment for Concurrent Gr

37、een Design此外，并行綠色設(shè)計需要有一定的支撐環(huán)境。由于并行綠色設(shè)計是基于并行工程的綠色設(shè)計，因此其支撐環(huán)境應(yīng)包括并行工程支撐環(huán)境和綠色設(shè)計支撐環(huán)境兩部分，如圖3所示。并行綠色設(shè)計可根據(jù)圖4所示的設(shè)計網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。每個設(shè)計人員在各自的工作站上既可以像在傳統(tǒng)的CAD工作站上一樣進(jìn)行自己的設(shè)計工作，又可以同時與其他工作站進(jìn)行通信。根據(jù)設(shè)計目標(biāo)的要求，既可以隨時應(yīng)其他設(shè)計人員的要求修改自己的設(shè)計，也可以要求其他設(shè)計人員修改其設(shè)計以適應(yīng)自己的要求。這樣，多種工作就可以并行協(xié)調(diào)地進(jìn)行。 設(shè)計人員設(shè)計工作站設(shè)計人員設(shè)計工作站綠色設(shè)計公用數(shù)據(jù)庫和知識庫設(shè)計工作站設(shè)計人員設(shè)計人員設(shè)計工作站 圖4 并行綠

38、色設(shè)計的設(shè)計網(wǎng)絡(luò) Fig4. Design Network of Concurrent Green Design并行綠色設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計相比，實現(xiàn)了各環(huán)節(jié)之間的信息交流與反饋，在每一次決策中都能從優(yōu)化產(chǎn)品生命周期的角度考慮問題，從而消除了產(chǎn)品設(shè)計過程中的反復(fù)修改。而且在設(shè)計過程中將產(chǎn)品壽命終結(jié)后的拆卸、分離、回收、處理處置等環(huán)節(jié)都考慮進(jìn)去，使所設(shè)計的產(chǎn)品從概念形成到壽命終結(jié)再回到回收處理形成了一個閉環(huán)過程，滿足了產(chǎn)品生命周期全程的綠色要求。3.3.3 模塊化設(shè)計法 模塊化設(shè)計就是在對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計出一系列功能模塊，通過模塊的

39、選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足市場的不同需求。模塊化設(shè)計既可以很好地解決產(chǎn)品品種規(guī)格、設(shè)計制造周期和生產(chǎn)成本之間的矛盾，又可為產(chǎn)品快速更新?lián)Q代，提高產(chǎn)品質(zhì)量，方便維修，有利于產(chǎn)品廢棄后的拆卸回收，增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力提供必要條件4。產(chǎn)品模塊化對綠色設(shè)計具有重要意義。這主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 1)模塊化設(shè)計能夠滿足綠色產(chǎn)品的快速開發(fā)要求。按模塊化設(shè)計開發(fā)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是由便于裝配、易于拆卸和維護(hù)、有利于回收及重用等模塊單元織成的，簡化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并能快速組合成用戶和市場需求的產(chǎn)品。 2)模塊化設(shè)計可將產(chǎn)品中對環(huán)境或?qū)θ梭w有害的部分、使用壽命相近的部分等集成在同一模塊中，便于拆卸回收和維護(hù)更換等，

40、同時，由于產(chǎn)品由相對獨立的模塊組成，團(tuán)此，便于維修，必要時可更換模塊，而不致影響生產(chǎn)。3)模塊化設(shè)計可以簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。按傳統(tǒng)的觀點，產(chǎn)品由部件組成，部件由組件構(gòu)成，組件由零件構(gòu)成，因而要生產(chǎn)一種產(chǎn)品，就得制造大量的專用零件。而按模塊化的觀點，產(chǎn)品由模塊構(gòu)成，模塊即為構(gòu)成產(chǎn)品的單元，從而減少了零部件數(shù)量，簡化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。模塊化設(shè)計可根據(jù)綠色設(shè)計的不同目標(biāo)要求來進(jìn)行。如在模塊化設(shè)計時，若以可重用性為主，則需要考慮兩個主要因素：期望的零(部)件壽命及其重用性能。考慮零(部)件壽命時，可將長壽命的零(部)件集成在相同模塊中，以便產(chǎn)品維護(hù)和回收后的重用；當(dāng)考慮可重用性時，應(yīng)將具有相同重用性零(部)件(回

41、收價值與回收成本之比)集成在同一模塊中。模塊化設(shè)計能較為經(jīng)濟(jì)地用于多品種小批量生產(chǎn)，更適合與綠色產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計，如可拆卸結(jié)構(gòu)設(shè)計等。除上述設(shè)計方法之外，在綠色設(shè)計中，還必須考慮所設(shè)計的每個零部件應(yīng)具有均衡的使用壽命，即進(jìn)行均衡壽命設(shè)計。對于產(chǎn)品設(shè)計而言，要達(dá)到使產(chǎn)品的每個零部件具有相同或相似的使用壽命，有時是不可能的。此時，應(yīng)考慮使一些重要組成部件具有較長的壽命，而那些易損件、易于更換的零部件，則可設(shè)計成在產(chǎn)品整個生命周期中根據(jù)具體情況可多次更換的短壽命零部件，即所謂的長壽命設(shè)計。3.4 綠色設(shè)計的研究現(xiàn)狀 目前的綠色設(shè)計研究主要集中在能源、原材料等資源的合理利用；廢舊產(chǎn)品的回收利用和拆卸；安

42、全健康問題等方面。1）合理利用能源、材料等資源為了解決各種重大的環(huán)境影響問題，美國國家制造科學(xué)中心制定了一項綠色制造計劃，它采用兩種方法來減輕制造過程對環(huán)境的影響：一是在制造過程中不用或少用有害物質(zhì)；二是分析各種置換方案中廢棄物的產(chǎn)生機(jī)理。前者的研究目標(biāo)大部分集中在材料置換與選擇上，后者則努力改進(jìn)制造過程的安全性。選擇理想的材料和制造過程，既可以提高技術(shù)效果和生產(chǎn)效率，還能減輕對環(huán)境的影響。然而，選擇最合適的材料和工藝過程是非常復(fù)雜的。一種叫做計算機(jī)輔助材料與工藝選擇的交互式專家系統(tǒng)提供了選擇材料和工藝過程的方法。它由4個主要模塊織成：篩選模塊；知識采集與咨詢模塊；設(shè)計分析模塊；成本估計模塊。

43、為了合理地選擇材料，還需要建立包括各種材料特性信息的材料數(shù)據(jù)庫。成對比較法提供了綠包產(chǎn)品的決策體系，并可用來進(jìn)行樣品比較。這些決策包括：零部件材料選擇；緊固件的數(shù)量和類型；接觸件用的潤滑劑；裝配件上零部件的幾何關(guān)系。然后用比較結(jié)果來分派設(shè)計任務(wù)，這樣能極大地提高設(shè)計方案的環(huán)境適應(yīng)性。 節(jié)能就是采取“少入少出”的原則，在一種產(chǎn)品上少用額外能源，或者減少這個產(chǎn)品在不用期間的能量總消耗。最近在大多數(shù)電池供電的“掌中寶”和膝上式計算機(jī)開始安裝能量管理軟件，以減少能量浪費。2）廢舊產(chǎn)品的拆卸回收 綠色設(shè)計突出了綠色產(chǎn)品拆卸和回收利用的重要性。所謂回收利用就是從用過產(chǎn)品上回收材料或零部件，然后再把它們用到

44、新產(chǎn)品上。回收利用的另一個含義就是采用有利于產(chǎn)品材料回收和重新使用的產(chǎn)品設(shè)計方法。實質(zhì)上，回收利用就是反復(fù)地利用用過的材料和零部件。 (1)回收利用 據(jù)報道造紙業(yè)的產(chǎn)品回收利用率已達(dá)到50，而塑料工業(yè)的回收利用率卻很低。在美國售出的2620萬噸塑料樹脂中，回收利用率還不到1。回收利用廢舊產(chǎn)品的好處在于：一是創(chuàng)造企業(yè)的綠色形象；二是重新使用全部零部件或分裝件，這樣能降低生產(chǎn)成本?；厥绽靡笏玫牟牧虾途o固方法與現(xiàn)行技術(shù)相適應(yīng)。材料回收利用可適用的總原則包括：簡化機(jī)械拆卸；避免材料間發(fā)生自污染結(jié)合；材料使用標(biāo)準(zhǔn)化等。在回收利用設(shè)計上存在著兩個問題，就是拆卸技術(shù)和回收利用成本問題。由于回收利用和重

45、構(gòu)技術(shù)是不斷發(fā)展變化的，這就增加了廢舊產(chǎn)品利用的困難性。處理這一問題遵循兩條準(zhǔn)則：一是先拆卸最有價值的部分；二是盡量發(fā)揮每一拆卸作業(yè)的生產(chǎn)效率。寶馬汽車公司在回收利用和拆卸設(shè)計方面做了大量工作該公司生產(chǎn)的Z1型和BMW3251汽車計多零部件是由可回收利用的塑料制成的。在拆卸時，公司首先將注意力放在適合重新使用的、最有價值的零部件的拆卸上5。一種產(chǎn)品要做到百分之百完全回收利用是不現(xiàn)實，也是不經(jīng)濟(jì)的，所以部分拆卸可能是最經(jīng)濟(jì)的方式。因而，回收利出的目的是最大可能地利用這種回收資源，盡量減少產(chǎn)品的剩余量和污染。為了有助于回收利用，還必須重視材料的識別與分類技術(shù)。(2)拆卸 產(chǎn)品拆卸主要是從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境

46、兩方面考慮。廢舊產(chǎn)品的拆卸就是尋求在現(xiàn)行技術(shù)條件下如何經(jīng)濟(jì)地回收利用其材料和零部件。拆卸的定義就是從產(chǎn)品或部件上有規(guī)律地拆下可用的構(gòu)成件的過程，同時保證不因拆卸過程而造成該零部件的損傷。在拆卸方面所遇到的最大的技術(shù)挑戰(zhàn)是怎樣設(shè)計出易于拆卸的產(chǎn)品。設(shè)計一種易于拆卸又易于裝配的產(chǎn)品是一個復(fù)雜的過程。以往在設(shè)計產(chǎn)品和機(jī)器時，考慮裝配多，而很少考慮拆卸。在易于裝配易于拆卸的產(chǎn)品設(shè)計中，需要解決易分離性、緊固件、模塊化設(shè)計、材料選擇等諸多問題。拆卸設(shè)計是綠色設(shè)計的一個重要組成部分，這樣設(shè)計出的產(chǎn)品，其大部分零部件都能重新使用或回收利用。拆卸成本則與所用的時間和拆卸的零部件數(shù)量成正比13。產(chǎn)品拆卸方法通常

47、有兩種：逆裝配法和強(qiáng)力法。逆裝配法就是以裝配順序的反方向進(jìn)行拆卸。強(qiáng)力法就是采用各種方法切開零部件14。目前的產(chǎn)品拆卸起來不是很方便，其主要原因在于缺少拆卸所需的全部信息；產(chǎn)品的某些部分在使用過程中可能改動過；因磨損而使連接在一起的元件難于分開；許多消費品采用不易拆卸的設(shè)計方式等。拆卸設(shè)計就是設(shè)法克服這些不足，提高產(chǎn)品的可回收利用能力和可拆卸能力。在拆卸沒計中遇到的另一個問題就是拆卸順序。為了順利拆卸，需要考慮產(chǎn)品局部和全局兩方面的幾何形狀信息。零部件的成功拆卸，不僅取決于所要拆卸的零部件之間的關(guān)系，而且也取決于與裝配件上其他所有零部件的關(guān)系?；趫D形的推理方法可通過特征數(shù)據(jù)庫自動生成拆卸順序

48、。3）安全健康問題 綠色設(shè)計的另一個研究內(nèi)容就是安全和健康問題。如在汽車和電子工業(yè)行業(yè)中，現(xiàn)在最常用的是鉛錫釬料。由于鉛毒性極大，近十年來，已經(jīng)限制或禁止在油漆、汽油等其他許多產(chǎn)品中使用鉛。因此，大量的研究集中在用無鉛釬料或?qū)щ娦阅z粘劑代替鉛錫釬料。導(dǎo)電性膠粘劑由于具有良好的經(jīng)濟(jì)性和可回收利用能力，可能是鉛錫釬料的最合適替代品。同樣，鈹是另一種工業(yè)有毒材料，與其接觸后可能危及健康，必須對工業(yè)用鈹進(jìn)行實時監(jiān)控。 瑞典的沃爾沃(volvo)汽車公司設(shè)計了一種產(chǎn)品設(shè)計環(huán)境優(yōu)先戰(zhàn)略系統(tǒng)，它使用環(huán)境負(fù)荷基數(shù)指標(biāo)來衡量汽車所用材料對環(huán)境產(chǎn)生的影響。4）其他相關(guān)問題 除上述主要研究內(nèi)容外，綠色設(shè)計也與其他學(xué)

49、科領(lǐng)域有密切的關(guān)系，如環(huán)境保護(hù)、污染防治等。因此，研究這些相關(guān)內(nèi)容對有效地開展綠色設(shè)計也是必不可少的，如面向環(huán)境的設(shè)計DFE(Design For Environment) 、生命周期工程LCE（Life Cycle Engineering)與生命周期估計LCA（Life Cycle Assessment）等。 綠色設(shè)計由于涉及的學(xué)科領(lǐng)域多(如機(jī)械學(xué)科、材料學(xué)科、環(huán)境保護(hù)、社會科學(xué)和管理學(xué)科等)，涉及的范圍廣，屬于多學(xué)科交叉研究領(lǐng)域，目前還處于不斷發(fā)展完善之中。因此，綠色設(shè)計的實施需要從系統(tǒng)的角度，進(jìn)行綜合分析和協(xié)調(diào)，從技術(shù)和管理兩方面著手，并需要社會各方面的共同努力。3.5 綠色設(shè)計理念在機(jī)

50、械實踐中的體現(xiàn)8數(shù)控車床是制造業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)加工的主要工作母機(jī)之一，隨著制造業(yè)自動化的發(fā)展和數(shù)字化加工要求的提高，其市場需求量大幅度增加。因此，開發(fā)綠色環(huán)保的數(shù)控車床尤為重要。普通車床的主傳動系統(tǒng)主要是變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計，傳動鏈多、傳動關(guān)系復(fù)雜、制造周期長。在綠色設(shè)計規(guī)范下，為簡化傳動鏈，數(shù)控車床主軸驅(qū)動可有三種形式：a.采用變頻電機(jī),實現(xiàn)多檔內(nèi)自動無級調(diào)速；b.采用主軸伺服電機(jī),實現(xiàn)無級調(diào)速；c.由電動機(jī)直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)。床身是數(shù)控車床的主要支承件，傳統(tǒng)的鑄造過程環(huán)境污染嚴(yán)重、能耗高。目前，采用鋼板焊接床身結(jié)構(gòu)代替，不但可提高機(jī)床的強(qiáng)度和剛性，而且因為減少了鑄造工藝而大大減少了機(jī)床在制造過程中的環(huán)境

51、污染和能源消耗。同時，為了消減車床工作中的振動，可在床身內(nèi)填充泥芯和混凝土等阻尼材料，當(dāng)振動時，利用相對摩擦來耗散振動能量。數(shù)控車床的潤滑油路主要包括主軸箱油路和導(dǎo)軌潤滑油路。一般主軸箱油路是封閉的，機(jī)油在循環(huán)使用，不會飛濺污染環(huán)境。而導(dǎo)軌潤滑油路則是敞開式的，主要通過安裝在床身尾側(cè)的集中潤滑器集中供油，沒有進(jìn)行回收，是造成加工中工作環(huán)境污染的主要因素。根據(jù)綠色制造理念的可回收性設(shè)計思想，為達(dá)到機(jī)油完全回收，可以對導(dǎo)軌潤滑油路進(jìn)行改造或在導(dǎo)軌外加輔助回油槽。此外，從導(dǎo)軌回流的機(jī)油，可能含有雜質(zhì)，需過濾干凈方可重新使用。為達(dá)到此目的，需外加一個多層回油過濾器，使從導(dǎo)軌回流的機(jī)油經(jīng)多層過濾后再回流

52、到油箱，從而達(dá)到機(jī)油的反復(fù)利用。包括減少拆卸的工作量。如使產(chǎn)品模塊化，減少連接件的數(shù)量，減少使用材料的種類，采用可兼容的材料，盡量合并需要拆卸的零件，使需要拆卸的零件易于獲得、易于拆卸。如保證產(chǎn)品拆卸過程中具有穩(wěn)定性，廢液易于排放，使用易拆卸或破壞的緊固件，減少緊固件數(shù)量。多數(shù)零件采用相同的緊固方式，易于到達(dá)拆卸或切割位置，避免零件復(fù)雜的拆卸路徑。由于軸承屬于精密的機(jī)械零部件，又是用硬質(zhì)耐磨材料構(gòu)成，其制造一般都需要經(jīng)過車削、磨削等工序來完成，這就必然要使用切削液、磨削液等對環(huán)境具有污染的物質(zhì)。隨著切削刀具和切削技術(shù)的發(fā)展，目前國內(nèi)外對軸承采用干切削和硬切削已有很多的研究。但由于軸承是經(jīng)受交變

53、應(yīng)力的部件，如何有效地控制其加工表面的殘余應(yīng)力狀態(tài)，成為制約這一技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。目前國外已有先通過硬車削再對軸承滾道表面進(jìn)行滾壓的軸承加工工藝，這一方法除了使成本減少到原來的55%，壽命也提高了五倍。國內(nèi)對軸承的硬車削技術(shù)還停留在實驗的階段，如何改進(jìn)軸承的加工工藝，通過改變切削條件和方法，主動控制軸承加工表面的應(yīng)力狀態(tài)是當(dāng)前我國軸承行業(yè)實現(xiàn)綠色制造的關(guān)鍵技術(shù)。故障診斷技術(shù) 較常用的技術(shù)手段有振動監(jiān)測、噪聲監(jiān)測、溫度監(jiān)測、油液分析、無損探傷等。故障診斷技術(shù)可以在設(shè)備運行過程或基本不拆卸的情況下,監(jiān)測設(shè)備的運行技術(shù)狀況, 預(yù)測設(shè)備的可靠性, 判斷故障的部位和原因?？煞乐雇话l(fā)故障和事故的發(fā)生,減

54、少事故性停機(jī)，較科學(xué)地確定設(shè)備修理間隔期和內(nèi)容,降低維修成本,保證安全生產(chǎn),節(jié)約能源。據(jù)統(tǒng)計, 采用該項技術(shù)后, 可減少75%以上的機(jī)械設(shè)備事故, 維修費用降低25%75%, 已成為提高機(jī)械設(shè)備安全、穩(wěn)定、可靠、長周期、滿負(fù)荷地優(yōu)質(zhì)運行服務(wù)以及實現(xiàn)綠色維修的關(guān)鍵技術(shù)。表面工程技術(shù)表面工程指表面預(yù)處理后，通過進(jìn)行鍍層、涂覆、注入和氧化等表面處理,改變固體材料表面的形態(tài)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)等，制備出優(yōu)于本體材料的特殊功能薄層，使機(jī)件達(dá)到更高的耐磨損、防腐蝕、抗疲勞和耐高溫等性能。表面處理技術(shù)的主要加工方法有：原子分子沉積，如鍍、氣相沉積等；顆粒沉積, 如熱噴涂等； 涂敷覆蓋,如噴塑、刷鍍等；表面改性處理,如離子濺射注入、激光表面處理等；表