綠色制造的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

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0文獻綜述迄今為止，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（負作用）最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(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)濟自20世紀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，結(jié)果帶來了嚴重的后果。當今人類面臨著三大全球性的災難：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致溫室效應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，要徹底解決環(huán)境污染問題，必須從源頭上進行治理。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中在：（１）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；（２）從制造模式的角度來看待綠色制造；（３）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，即保護環(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)境保護要求，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)品應有利于保護生態(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)境保護辦法，對環(huán)境保護從源頭抓起，并考慮產(chǎn)品的基本屬性，使產(chǎn)品在滿足環(huán)境目標要求的同時，保證產(chǎn)品應有的基本性能、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)綠色制造系統(tǒng)資源利用率最大廢棄資源最少環(huán)境污染最小（2）突出預防性。綠色制造對產(chǎn)品和生產(chǎn)過程中進行綜合預防污染的戰(zhàn)略，強調(diào)以預防為主，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)濟性。通過綠色制造技術(shù)的應用，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，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟性。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)科學技術(shù)的發(fā)展，綠色制造的目標、內(nèi)容會產(chǎn)生相應的變化和提高，也會不斷地走向完善。綠色制造必須與市場需求、經(jīng)濟發(fā)展的動態(tài)相適應。0.4綠色制造發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢0.4.1國內(nèi)一些高等院校和研究院所在國家科委、國家自然科學基金會和有關(guān)部門的支持下對綠色制造技術(shù)進行了廣泛的研究探索。機械科學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)展趨勢進行了調(diào)研，在國內(nèi)首次提出適合機械工業(yè)的綠色設(shè)計技術(shù)發(fā)展體系，同時還進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)境保護綠色技術(shù)評價體系為研究載體，將ETV評價技術(shù)導入機械制造業(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。清華大學為創(chuàng)建綠色大學，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ChinaBridge基金和國家自然科學基金會的支持下，已與美國TexasTechUniversity先進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)計理論和方法進行系統(tǒng)研究，取得一定進展。上海交通大學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。重慶大學承擔了國家自然科學基金和國家863／CIMS主題資助的關(guān)于綠色制造技術(shù)的研究項目，主要研究可持續(xù)發(fā)展CIMS（S－CIMS）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國外不少國家的政府部門已推出了以保護環(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)達國家，除政府采取一系列環(huán)境保護措施外，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，促進了綠色制造的發(fā)展。產(chǎn)品的綠色標志制度相繼建立，凡產(chǎn)品標有“綠色標志”圖形的，表明該產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用以及回收的整個過程都符合環(huán)境保護的要求，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)境標志（綠色標志）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)境標志，日本于1992年對產(chǎn)品實施環(huán)境標志，新加坡和馬來西亞也在1992年開始實施環(huán)境標志。目前已有20多個國家對產(chǎn)品實施環(huán)境標志，從而促進了這些國家綠色產(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)濟專家分析認為，目前綠色產(chǎn)品比例大約為5－10％，再過10年，所有產(chǎn)品都將進入綠色設(shè)計家族，可回收、易拆卸，部件或整機可翻新和循環(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產(chǎn)品。0.4當前，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，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工中的利用，作為制造行業(yè)的動力發(fā)展方向，如使用風能來進行機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行再次處理進行循環(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器的精準度不斷提高，減少因為機器本身而產(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，有利于防止因機械加工過程引起的不必要的浪費。綠色制造的實施與應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，不斷進行工藝及管理創(chuàng)新，加強人員管理與培訓，按照要求，對企業(yè)的運行進行全過程控制，最終取得企業(yè)經(jīng)濟效益、社會效益與環(huán)境效益的同步發(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價值和廣闊的應用前景。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，是當前環(huán)境污染的主要源頭。如何使制造業(yè)盡可能少地產(chǎn)生環(huán)境污染是當今的環(huán)境問題研究的—個重要方面。資源、環(huán)境、人口是當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)濟效益惡化、科技惰性等,難以從根本上實現(xiàn)環(huán)境保護與治理。為了從源頭上治理環(huán)境污染,在宏觀上必須遵循熱力學第二定律,在中觀上必須采用工業(yè)生態(tài)學原理,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以來工業(yè)設(shè)計的歷史進程。展望新世紀的發(fā)展方向，而不只是追求形式上的創(chuàng)新。而實際上，進入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)展的機制，這標志著工業(yè)設(shè)計發(fā)展的一次重大轉(zhuǎn)變。綠色制造的概念應運而生，成了當今制造工業(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(ComputerAidedDesign)計算機輔助設(shè)計，CAPP（ComputerAidedProcessPlanning）計算機輔助工藝過程設(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體系和標準，而且要隨著產(chǎn)品的變換、技術(shù)的更新，及時進行修訂。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)在影響和引導當今制造技術(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)破壞程度遠遠大于設(shè)計過程本身所造成的對生態(tài)影響的程度。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，才能取得理想的設(shè)計結(jié)果。目前，工業(yè)發(fā)達國家在產(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)，要預先設(shè)法防止產(chǎn)品及其工藝對環(huán)境產(chǎn)生的負作用。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、可重復利用性等)，并將其作為設(shè)計目標，在滿足環(huán)境目標要求的同時，并行地考慮并保證產(chǎn)品應有的基本功能、使用壽命、經(jīng)濟性和質(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，對于達到壽命周期的產(chǎn)品，有用部分要充分回收利用，不可用部分要用一定的工藝方法進行處理，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)計傳統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)是產(chǎn)品的技術(shù)、經(jīng)濟性能和相應的設(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，不會追溯到生產(chǎn)廠家。這種狀況已經(jīng)不能適應未來社會發(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、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)品生命周期設(shè)計輪圖Fig1.DesignCycleofProductLifecycle產(chǎn)品的基本屬性是指產(chǎn)品應具有的功能、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)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，它同時強調(diào)了產(chǎn)品設(shè)計的商業(yè)效果。并行工程正是實現(xiàn)這一目標的有效途徑。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、進度計劃和用戶的要求等，最終使產(chǎn)品達到最優(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，問題的復雜程度也更高(如涉及資源消耗、產(chǎn)品綠色性能的評價等)。GTWGTW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)品并行設(shè)計小組的組成Fig.2CompositionofConcurrentDesignGroupforGreenProducts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(GreenTeamWork—GTW)的模式，這是一種先進的設(shè)計人員組織模式。由于設(shè)計目標和涉及問題的復雜性，并行綠色設(shè)計應組織多專業(yè)(如材料、設(shè)計、工藝和環(huán)境等)開發(fā)小組負責整個產(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，并行交叉地進行。圖2即為綠色產(chǎn)品并行設(shè)計小組的組成。其次，要進行有關(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的獲取、表達、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)…Fig3.SupportEnvironmentforConcurrentGreenDesign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工作站上一樣進行自己的設(shè)計工作，又可以同時與其他工作站進行通信。根據(jù)設(shè)計目標的要求，既可以隨時應其他設(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)計以適應自己的要求。這樣，多種工作就可以并行協(xié)調(diào)地進行。設(shè)計人員設(shè)計工作站設(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并行綠色設(shè)計的設(shè)計網(wǎng)絡(luò)Fig4.DesignNetworkofConcurrentGreenDesign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、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更換等，同時，由于產(chǎn)品由相對獨立的模塊組成，團此，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)計的不同目標要求來進行。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?？紤]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)品維護和回收后的重用；當考慮可重用性時，應將具有相同重用性零(部)件(回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)計的每個零部件應具有均衡的使用壽命，即進行均衡壽命設(shè)計。對于產(chǎn)品設(shè)計而言，要達到使產(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)生機理。前者的研究目標大部分集中在材料置換與選擇上，后者則努力改進制造過程的安全性。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雜的。一種叫做計算機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。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，然后再把它們用到新產(chǎn)品上?；厥绽玫牧硪粋€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％?；厥绽脧U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。材料回收利用可適用的總原則包括：簡化機械拆卸；避免材料間發(fā)生自污染結(jié)合；材料使用標準化等。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)濟的，所以部分拆卸可能是最經(jīng)濟的方式。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)濟和環(huán)境兩方面考慮。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)品是一個復雜的過程。以往在設(shè)計產(chǎn)品和機器時，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)品拆卸方法通常有兩種：逆裝配法和強力法。逆裝配法就是以裝配順序的反方向進行拆卸。強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。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。導電性膠粘劑由于具有良好的經(jīng)濟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)境負荷基數(shù)指標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)計也與其他學科領(lǐng)域有密切的關(guān)系，如環(huán)境保護、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(DesignForEnvironment)、生命周期工程LCE（LifeCycleEngineering)與生命周期估計LCA（LifeCycleAssessment）等。綠色設(shè)計由于涉及的學科領(lǐng)域多(如機械學科、材料學科、環(huán)境保護、社會科學和管理學科等)，涉及的范圍廣，屬于多學科交叉研究領(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)計理念在機械實踐中的體現(xiàn)[8]數(shù)控車床是制造業(yè)進行生產(chǎn)加工的主要工作母機之一，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)主要是變速機構(gòu)的設(shè)計，傳動鏈多、傳動關(guān)系復雜、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,實現(xiàn)多檔內(nèi)自動無級調(diào)速；b.采用主軸伺服電機,實現(xiàn)無級調(diào)速；c.由電動機直接驅(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，不但可提高機床的強度和剛性，而且因為減少了鑄造工藝而大大減少了機床在制造過程中的環(huán)境污染和能源消耗。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軌潤滑油路。一般主軸箱油路是封閉的，機油在循環(huán)使用，不會飛濺污染環(huán)境。而導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，為達到機油完全回收，可以對導軌潤滑油路進行改造或在導軌外加輔助回油槽。此外，從導軌回流的機油，可能含有雜質(zhì)，需過濾干凈方可重新使用。為達到此目的，需外加一個多層回油過濾器，使從導軌回流的機油經(jīng)多層過濾后再回流到油箱，從而達到機油的反復利用。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，易于到達拆卸或切割位置，避免零件復雜的拆卸路徑。由于軸承屬于精密的機械零部件，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)受交變應力的部件，如何有效地控制其加工表面的殘余應力狀態(tài)，成為制約這一技術(shù)推廣應用的關(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力狀態(tài)是當前我國軸承行業(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,減少事故性停機，較科學地確定設(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%以上的機械設(shè)備事故,維修費用降低25%~75%,已成為提高機械設(shè)備安全、穩(wěn)定、可靠、長周期、滿負荷地優(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)表面工程指表面預處理后，通過進行鍍層、涂覆、注入和氧化等表面處理,改變固體材料表面的形態(tài)、化學成分、組織結(jié)構(gòu)和應力狀態(tài)等，制備出優(yōu)于本體材料的特殊功能薄層，使機件達到更高的耐磨損、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；表面接合,如包金屬箔、化學粘接等。材料選擇使用可再生的材料，使用較少的材料種類進行簡化設(shè)計，盡可能地少用復合材料，以便于材料的回收再利用。使用適合于工藝性能的材料，以降低零件加工的難度與廢品率，節(jié)約加工及維修過程的能量消耗。4綠色材料4.1綠色材料的概念在綠色制造中的材料應是低能耗、低成本、少污染的材料。這是從所用材料自身的生產(chǎn)過程來考慮的。了解材料生產(chǎn)過程，對綠色材料選擇是很重要的。也就是說，綠色材料對材料本身的制造過程也提出了嚴格的要求。設(shè)計綠色產(chǎn)品就應該選擇低能耗、低成本、少污染的材料。所用材料應是易加工且加工中無污染或污染最小，這是從材料制成零件(產(chǎn)品)的制造過程來考慮的。深入分析材料的加工過程，選擇易加工且加工中無污染或少污染材料是保證產(chǎn)品綠色要求，減少和控制生產(chǎn)制造過程污染的保證。也就是說，材料選擇應使產(chǎn)品制造過程中產(chǎn)生的廢棄物最少，并對環(huán)境污染最小。所用材料應是易回收、易處理、可重用、可降解材料，這是從產(chǎn)品報廢后易于處理的角度來考慮的。目前世界各國尤其是在工業(yè)化發(fā)達國家，廢舊商品的處理已經(jīng)越來越引起人們的重視，并取得了相當?shù)某删?。如美國每輛報廢汽車重量的75％部分都己獲得了重新利用。因此，我們可以得出綠色材料的定義。綠色材料是指在制備和生產(chǎn)過程中能耗低、噪音小、無毒性并對環(huán)境無害的材料和材料制成品。也包括那些對人類及環(huán)境有危害,但采取適當措施后就可以減少或消除危害的材料及制成品[6]。其主要概念包括材料本身的先進性，材料生產(chǎn)過程的安全性，低噪聲、無污染材料使用的合理性，滿足回收以及符合現(xiàn)代工程學的要求等。4.2綠色材料的分類常見的綠色材料主要包括綠色能源材料、綠色建筑材料、綠色循環(huán)材料和綠色凈化材料。綠色能源材料,是指在利用潔凈的能源(釋放出能量或能量轉(zhuǎn)化過程中對環(huán)境不造成化學污染)時所采用的相關(guān)材料。綠色建筑材料,是指有利于環(huán)境保護的建筑材料。從其物理和化學性能角度講,要滿足強度和耐化學腐蝕的要求。從原料來源角度講,要最大限度地減少對綠色土地資源的破壞。從耗能角度講,要具有節(jié)約能源的功能。從環(huán)境保護角度講，要具有凈化(對環(huán)境無化學污染)功能，有利于人類身心健康。綠色循環(huán)材料，是指利用固體廢物(城市生活垃圾)制造的可再生循環(huán)制備和使用的材料，如再生紙、再生塑料、再生金屬以及再循環(huán)利用混凝土等。綠色循環(huán)材料具備可多次重復循環(huán)使用、廢棄物可做再生資源、廢棄物的處理消耗能量少、廢棄物的處理對環(huán)境不產(chǎn)生化學污染等特點。綠色凈化材料，是指能分離、分解或吸收廢氣、廢液而不給環(huán)境造成化學污染的材料。4.3綠色材料的發(fā)展現(xiàn)狀近兩年來，關(guān)于綠色材料及其制品的研究和開發(fā)，眾多的材料科學工作者在諸如凈化環(huán)境、防止污染、替代有害物質(zhì)、減少廢棄物、材料的資源化、利用自然資源等方面做了大量的研究工作，并已取得了重要的進展。在這里，綠色材料是一種廣義的概念，它包括創(chuàng)造產(chǎn)品零部件的材料、包裝材料、裝飾材料等。1）純天然材料的開發(fā)和利用木材是地球上數(shù)量最多的植物材料，日本已經(jīng)有好幾處全部用木材建造的大型體育場館和娛樂設(shè)施。從生態(tài)觀點看，木材加工能耗低，可再生循環(huán)利用且易于處理。因此，對木材的開發(fā)和應用研究受到越來越多的重視，如木材陶瓷在日本正成為研究熱點。將木材經(jīng)樹脂浸漬，在高溫真空下分解形成炭化木纖維和炭化酚醛樹脂的多孔結(jié)構(gòu)。該陶瓷可用作汽車離合器的摩擦材料。另外，將樹皮粉碎，與聚脂纖維混合制成墊子，可用于重油吸收。2）再循環(huán)制備和使用的材料關(guān)于材料的再循環(huán)制備和使用，目前是國際上許多材料科學工作者研究的一個熱門領(lǐng)域，也是綠色材料研究的一個重要內(nèi)容[7]。一般來說，可再生循環(huán)制備和使用的材料具有以下特征：(1)可多次重復循環(huán)利用。(2)廢棄物可作為再生資源。(3)廢棄物的處理消耗能量最小。(4)廢棄物的處理對環(huán)境不產(chǎn)生二次污染或?qū)Νh(huán)境影響最小。材料的再生利用是節(jié)約資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一個重要途徑。同時，也減少了污染物的排放，避免了末端處理的工序，提高了環(huán)境效益。廢物再生利用在全世界已很流行，特別是材料再生及再循環(huán)利用的研究已幾乎覆蓋了材料應用的各個方面。如各種廢舊塑料的再循環(huán)，農(nóng)用薄膜的再生利用，鋁罐、鐵罐、塑料瓶等舊包裝材料的回收再利用．冶金爐渣的綜合利用等已基本上在進行工業(yè)化規(guī)模的實施。對可循環(huán)制備和使用的材料的研究，杜邦公司最新推出一種以100％高密度聚乙烯制成的化學防護衣，用于接觸有毒有害化學品的阻隔防護。該產(chǎn)品可完全回收再制造。也可焚燒處理，并不產(chǎn)生鹵化物。在日本，已有把纖維強化塑料進行再循環(huán)粉碎處理，用于瀝青路面材料的強化。3）環(huán)境兼容性涂層材料所謂環(huán)境兼容性涂層材料是指在材料保護系統(tǒng)或金屬的表面處理過程中采用的對環(huán)境有益的一類材料[7]。核心問題是在涂層材料的加工制備和使用、直至廢棄后的環(huán)境消化和吸收等整個過程都與環(huán)境有兼容性。關(guān)于環(huán)境兼容性涂層材料的研究開發(fā)，目前的研究熱點主要有：采用純天然材料作為材料合成、制備新的涂層材料；或者通過改造生產(chǎn)工藝、優(yōu)化某些組分以降低對環(huán)境的負擔性。4）汽車廢氣凈化用催化劑材料眾所周知，汽車廢氣的排放是造成城市環(huán)境問題的主要原因之一。采用催化轉(zhuǎn)化的方法，把汽車尾氣中的有害氣體，如CO、NOx及CH等轉(zhuǎn)化成N2和水，對防止城市大氣污染有重要意義。傳統(tǒng)的催化劑材料是Pr、Pd和Rh等貴重金屬元素。1996年5月以來，美國的福特汽車公司正與中國有關(guān)部門聯(lián)合開展貴重金屬和稀土復合材料的汽車尾氣催化劑材料的研究。同時，德國的Degusaa公司針對中國情況正致力于開發(fā)適用于柴油車和摩托車尾氣凈化的新型催化劑材料。4.4綠色材料的發(fā)展趨勢綠色材料是材料發(fā)展的必然。減少環(huán)境污染，保護生態(tài)環(huán)境，選擇綠色材料，設(shè)計綠色產(chǎn)品是保持企業(yè)競爭優(yōu)勢，并贏得市場的根本措施。1994年8月在日本召開的第三屆先進材料國際會議上首次設(shè)立了環(huán)境意識材料分會場，根據(jù)環(huán)境意識材料的定義，人們預測2l世紀的材料應滿足三個特點：為人類開拓更廣泛的活動范圍和環(huán)境(即材料的先進性)；追求人類的活動范圍與外部環(huán)境的協(xié)調(diào)性(材料的環(huán)境適應性)；為活動范圍中的人類生活環(huán)境帶來繁榮和舒適(材料的舒適性)。我國政府也非常重視發(fā)展與環(huán)境的問題，已將環(huán)境保護列為我國的基本國策之一，并確定了在發(fā)展中解決環(huán)境保護，在保護環(huán)境的基礎(chǔ)上實行可持續(xù)發(fā)展的原則。在產(chǎn)品設(shè)計中選擇綠色材料是實現(xiàn)綠色產(chǎn)品設(shè)計和制造的關(guān)鍵一步，是盡快實現(xiàn)我國產(chǎn)品與世界標準接軌，增強國際競爭力的強有力措施。盡管目前的研究主要還局限在材料的回收和重復利用工藝技術(shù)、環(huán)境凈化材料、減少三廢的技術(shù)和工藝、減少環(huán)境污染的代替材料、可降解材料等方面，但環(huán)境保護和安全問題已日益成為材料選擇的關(guān)鍵因素。選擇綠色材料將是一種趨勢。一個完全由綠色材料制成的綠色產(chǎn)品時代將不是夢想。5綠色制造工藝技術(shù)5.1綠色制造工藝技術(shù)的概念綠色制造工藝技術(shù)是以傳統(tǒng)的工藝技術(shù)為基礎(chǔ),并結(jié)合材料科學、表面技術(shù)、控制技術(shù)等新技術(shù)的先進制造工藝技術(shù)。其目標是對資源的合理利用,節(jié)約成本,降低對環(huán)境造成的污染。根據(jù)這個目標可將綠色制造工藝劃分為三種類型:節(jié)約資源的工藝技術(shù)、節(jié)省能源的工藝技術(shù)、環(huán)保型工藝技術(shù)[8]。(1)節(jié)約資源的工藝技術(shù)是指在生產(chǎn)過程中簡化工藝系統(tǒng)組成、節(jié)省原材料消耗的工藝技術(shù)。它的實現(xiàn)可從設(shè)計和工藝兩方面著手。在設(shè)計方面,通過減少零件數(shù)量、減輕零件重量、采用優(yōu)化設(shè)計等方法使原材料的利用率達到最高；在工藝方面,可通過優(yōu)化毛坯制造技術(shù)、優(yōu)化下料技術(shù)、少無切屑加工技術(shù)、干式加工技術(shù)、新型特種加工技術(shù)等方法減小材料消耗。(2)節(jié)省能源的工藝技術(shù)加工過程中要消耗大量的能量，這些能量一部分轉(zhuǎn)化為有用功，而大部分則轉(zhuǎn)化為其它能量形式而消耗掉。消耗掉的能量總是伴隨著各種各樣的有害損失。如摩擦損失掉的能量伴隨著磨損而導致機床過早地喪失應有的精度。轉(zhuǎn)化成熱量的能量會使工藝系統(tǒng)溫度升高，影響加工精度。損失掉的能量還可能會產(chǎn)生振動和噪聲，降低工藝系統(tǒng)的可靠性，并污染環(huán)境，對操作者及周圍環(huán)境造成不同程度的危害。目前，采用的方法主要有減磨、降耗或采用低能耗工藝等。(3)環(huán)保型工藝技術(shù)生產(chǎn)過程是一個輸入輸出系統(tǒng)，當給系統(tǒng)注入加工過程所要求的各要素時，系統(tǒng)會輸出除最終目標產(chǎn)品外，還會輸出對環(huán)境、操作者等有影響或危害的物質(zhì)，如廢液、廢氣、廢渣、噪聲等。環(huán)保型工藝技術(shù)就是通過一定的工藝環(huán)節(jié)，使這些物質(zhì)盡可能減少或完全消除，提高系統(tǒng)運行效率。最為有效的方法是在工藝設(shè)計階段全面考慮，積極預防污染的產(chǎn)生，有時也同時增加末端治理技術(shù)。5.2綠色制造工藝技術(shù)的具體內(nèi)容及應用從節(jié)約資源的工藝技術(shù)方面來說，在機械加工中，綠色制造工藝技術(shù)主要應用在少無切屑加工技術(shù)、干式加工技術(shù)、新型特種加工技術(shù)三個方面，具體內(nèi)容見圖5。少無切削加工如精鍛等開發(fā)刀具干式切削探索加工條件綠切削排屑處理色準干式切削表面處理制干式加工開發(fā)刀具造干式磨削探索加工條件工磨削藝磨削液用量磨削液選擇準干式磨削油屑分離特種加工如電火花加工、激光加工等圖5綠色制造工藝的主要內(nèi)容Fig5.TheMainContentsofGreenManufacturingProcess在機械加工中，綠色制造工藝技術(shù)主要是在切削和磨削上采用干切削和干磨削的方法來進行加工。常規(guī)的加工方法例如車削、銑削、磨削等，都需要切削液來幫助加工，切削液在加工中的作用主要有冷卻、潤滑、排屑和清洗的作用。但是，隨著高速加工技術(shù)的迅猛發(fā)展，加工過程中使用的切削液用量越來越大，其流量有時高達80～100L/min。大量切削液的使用造成了很多有害影響，如零件的生產(chǎn)成本大幅度提高，環(huán)境污染嚴重，對工人的身體健康造成危害等。干式加工是在加工過程中不采用切削液的一種加工方法。由于在加工過程中不采用切削液，所以可獲得潔凈無污染的切屑，省去了切削液及其處理的大量費用[9]。這種加工方法從原理上來講并不陌生，比如鑄鐵的干銑削加工就在實際生產(chǎn)中使用了很長時間。但是現(xiàn)在我們所說的干式加工并不是只在鑄鐵材料的加工中應用，而是要在所有材料的加工中采用干式加工技術(shù)。目前，德國在干式加工方面的研究和應用處于國際領(lǐng)先地位。5.2.1干式加工（1）干切削干切削加工方法有很多種。如干車削、干銑削、干鉆削、干式螺紋加工、干式齒輪加工等。其中干車削是研究和應用最多的一種加工方法。美國Leistritz公司在加工絲杠時，先是在軟的工件上加工出螺紋，再把有螺紋的工件淬硬，然后逐件精磨，加工一根絲杠需要近170個工時，為了提高生產(chǎn)效率，該公司采用GE超硬磨料公司的PCBN刀具進行旋風銑削加工，鋼坯在精加工絲杠螺紋之前被淬硬，以硬旋風銑削取代軟車削和精磨工序，明顯提高了金屬切除率，加工時間縮短為1.75h，提高效率近100倍。（2）干磨削在磨削加工時，用油基磨削液會產(chǎn)生油氣、煙霧。使生產(chǎn)環(huán)境惡劣，而且磨削液的后期處理成本太高，要改善這種情況，可以采用干磨削方式來加工。在干磨削加工中，現(xiàn)在采用的一種較為有效的方式是強冷風磨削。強冷風磨削是通過熱交換器，把壓縮空氣用液氮-190°C冷卻到-110°C,然后經(jīng)噴嘴噴到磨削點上(由于溫度下降，原來空氣中的水分會凍結(jié)在管道中，因此需使用空氣干燥裝置)，由于壓縮空氣溫度很低，所以在磨削點上很少有火花出現(xiàn)，也幾乎沒有熱量產(chǎn)生，因而工件變形極小，可得到10μm以內(nèi)的橢圓度。目前，采用CBN（立方氮化硼）砂輪的強冷風磨削技術(shù)在實際應用中有很好的效果。CBN砂輪的磨削比約為30000,在加工過程中砂輪幾乎不磨損,所以在磨屑中也沒有砂輪的粉末，設(shè)置在磨削點下方的真空泵吸入的磨屑的純度很高，易于直接再次回收利用。由于在加工中不采用磨削液，所以磨削效率也更高。（3）影響干式加工的其它因素干式加工并不是簡單地取消切削液就可以實現(xiàn)，它對刀具材料、機床結(jié)構(gòu)、工藝技術(shù)等均有較高的要求[9]。(1)刀具技術(shù)要求干式加工對刀具材料要求很高，它要求材料要具有很高的紅硬性和熱韌性，良好的耐磨性、耐熱沖擊和抗粘結(jié)性，現(xiàn)在立方氮化硼(CBN)、聚晶金剛石(PCD)、超細晶粒硬質(zhì)合金等超硬材料已經(jīng)廣泛應用于干切削。經(jīng)研究表明，高速鋼和硬質(zhì)合金經(jīng)過PCD涂層處理后也可以用于干切削。在對刀具的幾何參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要滿足干切削對斷屑和排屑的要求。對韌性材料的加工來說，斷屑是很關(guān)鍵的，目前車刀三維曲面斷屑槽方面的設(shè)計制造技術(shù)已經(jīng)比較成熟，可針對不同的工件材料和切削用量很快設(shè)計出相應的斷屑槽結(jié)構(gòu)與尺寸，并能大大提高切屑折斷能力和對切屑流動方向的控制能力。(2)機床技術(shù)要求干式加工在切削區(qū)域會產(chǎn)生大量的切削熱，如果不及時散熱，會使機床受熱不均而產(chǎn)生熱變形，這個熱變形就成為影響工件加工精度的一個重要因素。因此機床應配置循環(huán)冷卻系統(tǒng)，帶走切削熱量，并在結(jié)構(gòu)上有良好的隔熱措施。實驗表明，干式切削理想的條件應該是在高速切削條件下進行，這樣可以減少傳到工件、刀具和機床上的熱量。干切削時產(chǎn)生的切屑是干燥的,這樣可以盡可能的將干切削機床設(shè)計成立軸或傾斜式床身。工作臺上的傾斜蓋板用絕熱材料制成，在機床上配置過濾系統(tǒng)排出灰塵，對機床主要部位進行隔離。現(xiàn)在切削加工已朝著高速、超高速方向發(fā)展，高速切削機床的發(fā)展給干切削的實現(xiàn)創(chuàng)造了良好的條件，對于精密切削機床，可在機床上裝上監(jiān)控系統(tǒng)，以檢測切削區(qū)域的溫度變化、切削力的變化以及刀具的磨損，并配以機床補償裝置。(3)工藝技術(shù)要求對機械加工來說，要實現(xiàn)干切削，工件材料在很大程度上起著決定性的作用，經(jīng)研究表明干切削的“工件材料加工方法”的組合如表１所示。表１工件材料加工方法Tab1.MethodofWorkpieceMaterialProcess工件材料加工方法車削銑削鉸削鉆孔攻絲鑄鐵鋼ⅹⅹⅹ鋁合金ⅹⅹ超硬合金ⅹⅹⅹⅹⅹ復合材料由上表可見，超硬合金最難進行干切削，鋼次之，而鑄鐵的干切削性能最好。鋁合金在加工過程中產(chǎn)生的切屑很容易與刀具發(fā)生咬焊式粘連，采用高速干切削這種方法可以解決這種問題。實驗表明在高速切削中95%～98%的切削熱都傳給了切屑，切屑與刀具前刀面接觸的部分被局部熔化，很容易被切離工件表面，減少了積屑瘤的產(chǎn)生，可提高鋁合金的加工精度和表面質(zhì)量。為了減少高溫條件下刀具和工件之間材料的粘結(jié)和擴散，要注意刀具材料和工件之間的搭配，還可以采用硬車和激光輔助切削等方法對不適合進行磨削加工的零件和抗拉強度極高的零件進行加工。鈦鋁釩合金(Ti6Al4V)和反應燒結(jié)氮化硅(RBSN)是典型的難加工材料，用液氮冷卻刀具可以進行加工。采用干切削和干磨削技術(shù)能夠節(jié)約資源，降低能耗，就目前來看其加工的范圍還比較有限。對于干切削來說，應該利用現(xiàn)有的刀具材料探索新的加工條件，以達到干切削的要求。干磨削會使磨削液的作用完全喪失掉，在實際應用中還不太多。在研究干磨削方式的同時，還應該積極探索新的磨削方式以達到綠色制造的要求。5.2.2準干式加工干式加工并不是簡單地取消切削液就可以實現(xiàn)，它對刀具材料、機床結(jié)構(gòu)、工藝技術(shù)等均有較高的要求，所以目前它的應用范圍還比較有限。而完全采用濕加工又有資源浪費和環(huán)境保護等方面的問題，如果將干、濕加工的優(yōu)點結(jié)合,既能夠達到加工要求，又能夠使切削液的費用降到最低，達到與干切削相同的要求，這種切削方式稱為準干式切削。準干式切削是一種介于濕式切削和純干式切削之間的一種切削方式。一般濕式切削時切削液消耗量可能在5L/min以上，而準干式切削時切削液消耗量可能在50mL/h以下。汽束噴霧冷卻切削就是目前應用較多的一種準干式切削方式。在切削時采用一定壓力(0.3～1MPa)的壓縮空氣使微量切削液(50～125mL/h)霧化，并以高速噴向切削區(qū)，使在該區(qū)域高溫下呈霧化狀態(tài)的切削液很快汽化，由于液體在汽化時會吸收大量熱量，因而可使切削區(qū)域內(nèi)的熱量大幅度下降，使工件變形很小，所產(chǎn)生的切屑通過重力作用落入切削區(qū)域下方的收集區(qū)內(nèi)。實驗表明，當機床調(diào)整到最佳狀態(tài)時，每工時所消耗的切削液在50～125mL/h之間，刀具、工件和切屑都是干燥的。清潔干凈的切屑還可以回收再利用，既不污染環(huán)境又可以節(jié)約資源。5.2.3風冷卻切削技術(shù)干式加工是綠色制造工藝研究的重點，但是在一定條件下，沒有任何冷卻措施的干式加工還很難實現(xiàn)，還需要對刀具進行冷卻和潤滑。在這種情況下,可以采用風冷卻切削技術(shù)。風冷卻切削技術(shù)是將從空氣源供給來的空氣經(jīng)過除濕器將水分除去后，送入空氣冷卻器冷卻至-30℃，再經(jīng)絕熱管由風嘴將冷風送至切削部位，同時向加工點噴少量的無害植物油，以防銹并且有一定潤滑作用。在風嘴的對面設(shè)有集塵裝置以收集廢屑和風塵，通過集塵器內(nèi)的過濾器將切屑濾去。但是目前風冷卻切削技術(shù)還存在以下問題，如切屑收集、純風冷時刀具的潤滑、已加工工件的防銹、冷風的噪聲，還要從解決這幾個問題著手，對風冷卻切削技術(shù)進行研究[8]。5.3綠色制造工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢綠色制造工藝技術(shù)的未來發(fā)展方向，主要是以新能源在機械制造加工中的應用，作為機械加工的動力發(fā)展方向，如使用風能來進行切削加工的冷卻等。同時對工業(yè)加工過程中的廢料等進行循環(huán)利用，使生產(chǎn)資源缺乏的情況得到一定的緩解。不斷使機械加工的機床向著高精度的方向發(fā)展，減少因為機器本身而產(chǎn)生的對生產(chǎn)材料的浪費。以上介紹的只是綠色機械制造加工工藝的一小部分，為了人類的生存環(huán)境，還需要廣大科研人員不斷地努力，總結(jié)出更多先進的綠色制造加工工藝。綠色制造及其工藝技術(shù)的實施與應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，不斷進行工藝及管理創(chuàng)新，加強人員管理與培訓，按照要求，對企業(yè)的運行進行全過程控制，最終取得企業(yè)經(jīng)濟效益、社會效益與環(huán)境效益的同步發(fā)展。6產(chǎn)品的綠色包裝技術(shù)6.1概念闡述綠色包裝是國際營銷強有力的手段之一。現(xiàn)代商品營銷五要素中，即產(chǎn)品、價格、渠道、促銷和包裝，在重視環(huán)境保護的世界氛圍中，綠色包裝在銷售中的作用日益重要，越來越受到各國消費者的青睞。21世紀綠色革命的重要內(nèi)容“綠色包裝革命”是新一輪市場競爭的重要砝碼。帶有濃厚環(huán)保氣息的綠色包裝的商品，在國際市場中具有較強的生命力和競爭力。實施綠色包裝既是保護環(huán)境的需要，又能增強我國包裝業(yè)發(fā)展后勁，提高競爭能力的重要手段，也是實施可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。綠色包裝發(fā)源于1987年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展委員會發(fā)表的《我們共同的未來》，到1992年6月聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會通過了《里約環(huán)境與發(fā)展宣言》、《21世紀議程》，隨即在全世界范圍內(nèi)掀起了一個以保護生態(tài)環(huán)境為核心的綠色浪潮。現(xiàn)在人們普遍認可的綠色包裝的含義有以下幾個方面：1）實行包裝減量化(Reduce)。綠色包裝在滿足保護、方便、銷售等功能的條件下，應是用量最少的適度包裝。歐美等國將包裝減量化列為發(fā)展無害包裝的首選措施。2）包裝應易于重復利用(Reuse)或易于回收再生(Recycle)。通過多次重復使用，或通過回收廢棄物，生產(chǎn)再生制品、焚燒利用熱能、堆肥化改善土壤等措施，達到再利用的目的。既不污染環(huán)境，又可充分利用資源。3）包裝廢棄物可以降解腐化(Degradable)。為了不形成永久的垃圾，不可回收利用的包裝廢棄物要能分解腐化，進而達到改善土壤的目的。當前世界各工業(yè)國家均重視發(fā)展利用生物或光降解的包裝材料。Reduce、Reuse、Recycle和Degradable即是當今世界公認的發(fā)展綠色包裝的3R和1D原則。4）包裝材料對人體和生物應無毒無害。包裝材料中不應含有有毒物質(zhì)或有毒物質(zhì)的含量應控制在有關(guān)標準以下。5）在包裝產(chǎn)品的整個生命周期中，均不應對環(huán)境產(chǎn)生污染或造成公害。即包裝制品從原材料采集、材料加工、制造產(chǎn)品、產(chǎn)品使用、廢棄物回收再生，直至最終處理的生命全過程均不應對人體及環(huán)境造成公害。以上綠色包裝的含義中，前四點應是綠色包裝必須具備的要求，最后一點是依據(jù)生命周期評價，用系統(tǒng)工程的觀點，對綠色包裝提出的理想的、最高的要求[10]。6.2綠色包裝材料的種類1）重復再用和再生的包裝材料重復再用包裝，如啤酒、飲料、醬油、醋等包裝采用玻璃瓶反復使用。再生利用包裝，可用兩種方法再生，物理方法是