綠色制造概論課件

綠色製造概論綠色製造的形成背景環(huán)境問題資源問題人體健康問題水污染1998年全國廢水排放總量為394.4億噸，其中生活污水排放量194.0億噸，工業(yè)廢水排放量200.4億噸；廢水中COD排放總量1503萬噸，其中生活COD排放量695萬噸，工業(yè)COD排放量808萬噸；固體廢物1998年，我國工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量8.0億噸，排放量0.7億噸；廢氣1998年，對我國約130萬個工業(yè)企業(yè)的排汙狀況的調(diào)查表明：在廢氣中二氧化硫排放總量2087萬噸，煙塵排放總量1335萬噸，工業(yè)粉塵排放量1344量萬噸；雜訊全國90%的城市道路交通雜訊處於輕度至中度污染水準(zhǔn)，年際間全國平均聲級變化不大。全國一半以上城市區(qū)域環(huán)境雜訊居於中等污染水準(zhǔn)，少數(shù)小城市污染嚴(yán)重，重點城市穩(wěn)中略有好轉(zhuǎn)。溫室效應(yīng)臭氧層破壞圖為2000秋季南極上空的臭氧洞，其中紫色、紅色、深酒紅、灰色代表臭氧洞，南極上空70%的臭氧遭到破壞。全球酸化的敏感程度富營養(yǎng)作用全球氮富營養(yǎng)臨界負(fù)荷的分佈不同的環(huán)境影響結(jié)果環(huán)境交換潛在影響影響後果CO2全球變暖全球變暖區(qū)域氣候變化極端天氣現(xiàn)象人類生命損失CH4臭氧耗竭紫外線強度增加皮膚癌免疫系統(tǒng)損害生態(tài)系統(tǒng)損失HCFC22光化學(xué)臭氧形成呼吸系統(tǒng)的問題植物損害材料損壞生活環(huán)境損失甲苯酸化作用森林損害死海、死湖材料損壞文化價值損失SO2富營養(yǎng)藻類繁茂缺氧莊稼損失NOx穩(wěn)定的毒性慢性毒性，例如，癌癥和生殖力減弱漁業(yè)損失PCB生態(tài)毒性生態(tài)系統(tǒng)中的急性和慢性毒性物種損失Cd對人類毒性環(huán)境中對人類健康的急性和慢性毒性健康標(biāo)準(zhǔn)降低和減少生命HCl填埋的廢物地下水污染，水污染、空氣污染VOC圖4.2排放物、環(huán)境潛在影響、以及不同影響結(jié)果之間的關(guān)係水資源1998年度我國十大流域（水系）中，63%的監(jiān)測斷面水質(zhì)超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)；遼河、海河污染嚴(yán)重，以Ⅴ類或劣Ⅴ類水質(zhì)為主；松花江以Ⅳ類水質(zhì)為主；淮河幹流水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)，但總體水質(zhì)依然較差；黃河幹流局部河段污染嚴(yán)重；長江幹流和珠江水系水質(zhì)良好。近岸海水水質(zhì)三類及劣於三類占一半以上。南海在四個海區(qū)中水質(zhì)最好，黃海次之，東海污染最重。沙漠化據(jù)估計，全球約有29％的陸地呈現(xiàn)荒漠化，35％的土地處於荒漠化威脅之下，嚴(yán)重荒摸化的土地占6%。同時，水土大量流失，全球每年水土流失約240億噸，我國每年因土壤流失而損失的土地營養(yǎng)成分高達(dá)13.39億噸，相當(dāng)於46.7億噸化肥。資源礦產(chǎn)資源據(jù)統(tǒng)計，按照當(dāng)前的資源消耗率和開採量，在現(xiàn)有探明的礦產(chǎn)資源中，估計石油可供使用30年，鐵可供使用93年，天然氣可供使用58年、煤可供使用226年。生物資源環(huán)境污染已嚴(yán)重威脅到生物的多樣性。自1600年以來，已有724個物種滅絕，目前還有3956個物種瀕臨滅絕，3647個物種為瀕危物種，7240個物種為稀有物種。人體健康環(huán)境污染對人體健康不僅會產(chǎn)生直接影響，還會產(chǎn)生間接影響。直接影響：例如，隨著各種新材料、新工藝的採用，我國出現(xiàn)了一些過去未發(fā)生或者很少發(fā)生的職業(yè)病，如正已烷中毒、三氯甲烷中毒、三氯乙烯中毒等；

間接影響：以溫室效應(yīng)為例，全球變暖會通過改變大氣中污染物的化學(xué)反應(yīng)速度或通過影響調(diào)節(jié)污染物如何積累和分散的風(fēng)或降水等因素，來影響空氣污染狀況和來自接觸被污染空氣的健康影響。例如三藩市灣地區(qū)的環(huán)境溫度提高4℃便可能提高臭氧水準(zhǔn)20%，並使不符合國家空氣品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的地區(qū)面積擴大1倍。又如受全球變暖影響的瘧疾蔓延的概略模型表明，到2100年，伴隨全球平均氣溫上升3℃，每年瘧疾病將增加5000萬~8000萬例。環(huán)境污染造成的經(jīng)濟損失治理費用

1998年全國工業(yè)污染治理投資244億元，城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資估計560億元，總投資預(yù)計超過GDP的1%；全國工業(yè)廢水處理率為87.4%，達(dá)標(biāo)率65.3%；工業(yè)煙塵達(dá)標(biāo)率79.5%總的經(jīng)濟損失估計

世行專家估計，按照1995年經(jīng)濟增長速度為10％，我國僅大氣污染和水污染每年造成的損失即高達(dá)540億美元，這個數(shù)字接近1995年中國國內(nèi)生產(chǎn)總值的8％。警鐘！

科學(xué)家在《世界自然資源保護大綱》中痛心地寫到：“地球不是我們從父輩那兒繼承來的，而是從我們後輩那兒借來的”，這句話發(fā)人深思。我們這一代人不能因為自己的私欲而肆意濫用資源、污染環(huán)境、破壞生態(tài)，把一個破損、污穢不堪的地球留給我們的子孫，讓他們譴責(zé)我們的無知、貪婪和短視。應(yīng)該意識到“我們只有一個地球”！可持續(xù)發(fā)展成為了社會發(fā)展的必然?？沙掷m(xù)發(fā)展思想的形成（一）

可持續(xù)發(fā)展（SustainableDevelopment）思想起源於環(huán)境保護，但卻是對人類傳統(tǒng)發(fā)展模式，尤其是對工業(yè)革命以來的所有物質(zhì)和精神文明成果的反思，它的形成經(jīng)歷了一個漫長的過程。1972年6月5日，聯(lián)合國在瑞典斯德哥爾摩召開了有114個國家代表參加的“人類環(huán)境會議”，並通過了著名的《人類環(huán)境宣言》。宣言中明確指出：“為了這一代和將來世世代代，保護和改善人類環(huán)境已經(jīng)成為人類一個緊迫的目標(biāo)，這個目標(biāo)將同爭取和平、全世界的經(jīng)濟與社會發(fā)展這兩個既定的基本目標(biāo)共同協(xié)調(diào)地發(fā)展”，“保護和改善人類環(huán)境是關(guān)係到世界各國人民的幸福和經(jīng)濟發(fā)展的重要問題，也是世界各國人民的迫切希望和各國政府的責(zé)任?！痹摃h標(biāo)誌著人類環(huán)境時代的開始和可持續(xù)發(fā)展思想的萌芽。

可持續(xù)發(fā)展思想的形成（二）1980年，國際自然資源保護聯(lián)合會、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署和世界基金會共同發(fā)表了《世界自然保護大綱》。大綱中對可持續(xù)發(fā)展思想進(jìn)行了較為系統(tǒng)的闡述，指出:人類利用對生物圈的管理，使生物圈既能滿足當(dāng)代人的最大持續(xù)利益，又能保持其滿足後代人需求與欲望的能力。1987年，挪威前首相布倫特蘭夫人領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展委員會發(fā)表了一份題為《我們共同的未來》的報告，該報告第一次對可持續(xù)發(fā)展的概念進(jìn)行了科學(xué)的論述，指出：可持續(xù)發(fā)展是在滿足當(dāng)代人需求的同時，不損害人類子孫後代的滿足其自身需求的能力。它標(biāo)誌著可持續(xù)發(fā)展思想逐步走向成熟和完善。

可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)容（一）從經(jīng)濟學(xué)的角度出發(fā)，對可持續(xù)發(fā)展的一般理解為：在環(huán)境得以持續(xù)發(fā)展的制約條件下，使環(huán)境資源的利用效益達(dá)到最大化。從社會學(xué)的角度出發(fā)，可持續(xù)發(fā)展被定義為“改進(jìn)人類的生活品質(zhì)，同時不要超過支持發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)的承受力。”從生態(tài)學(xué)的角度出發(fā)，可持續(xù)發(fā)展被定義為“尋找一種最佳的生態(tài)系統(tǒng)和土地利用的空間構(gòu)形，以支持生態(tài)的完整性和人類願望的實現(xiàn)，使環(huán)境的持續(xù)性達(dá)到最大?！笨沙掷m(xù)發(fā)展的內(nèi)容（二）從地理學(xué)角度出發(fā)，所強調(diào)的是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，並認(rèn)為可持續(xù)發(fā)展的核心是“人與地球”的關(guān)係。從工業(yè)技術(shù)的角度出發(fā)，可持續(xù)發(fā)展就是指借助各種技術(shù)手段，在產(chǎn)品壽命迴圈全過程的各個環(huán)節(jié)中採取措施，使產(chǎn)品在其生產(chǎn)、使用以及回收處理中節(jié)省能源和資源，減少或消除環(huán)境污染，並保護勞動者的健康和安全。可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)容劃分從宏觀層上講，可持續(xù)發(fā)展就是要保持人與自然的共同協(xié)調(diào)發(fā)展，達(dá)到人與自然的共同繁榮。從中觀層上講，可持續(xù)發(fā)展是指處於一定區(qū)域的人口、環(huán)境、經(jīng)濟和社會的協(xié)調(diào)發(fā)展。強調(diào)在資源（包括能源）和環(huán)境得到合理持續(xù)利用與保護的條件下，取得最大的經(jīng)濟效益、社會效益以及生態(tài)效益。從微觀層上講，可持續(xù)發(fā)展就是借助各種技術(shù)手段，使人類社會的各種生產(chǎn)活動節(jié)省能源和資源，減少或消除環(huán)境污染，保護勞動者的健康和安全。製造業(yè)的環(huán)境、資源問題

環(huán)境污染主要源於工業(yè)的非“綠色”行為。尤其是製造企業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，造成全球環(huán)境污染的70％以上的排放物來自製造業(yè)，它們每年約產(chǎn)生55億噸無害廢物和7億噸有害廢物。面對嚴(yán)峻的環(huán)境現(xiàn)狀和社會各界的壓力，各國政府都採取了積極地態(tài)度，提出了相應(yīng)的環(huán)保措施和對策。例如增大環(huán)保投資、建設(shè)污染控制和處理設(shè)施、制定污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、實行環(huán)境立法等，以控制和改善環(huán)境污染問題。ISO14000系列標(biāo)準(zhǔn)ISOGuide66:1997對環(huán)境管理體系認(rèn)證機構(gòu)的基本要求ISO14001:1996環(huán)境管理體系－規(guī)範(fàn)及使用指南ISO/AWI14001ISO14001修訂版:1996ISO14004:1996環(huán)境管理體系－原則、體系和支持技術(shù)通用指南ISO/AWI14004ISO14004修訂版:1996ISO14010:1996環(huán)境審核指南－通用原則ISO14011:1996環(huán)境審核指南－審核程式－環(huán)境管理體系審核ISO14012:1996環(huán)境審核指南－審核員資格要求ISO/DIS14015環(huán)境管理–組織和現(xiàn)場的環(huán)境評價ISO/CD19011環(huán)境與品質(zhì)審核指南ISO14020:2000環(huán)境標(biāo)誌和聲明－通用原則ISO14021:1999環(huán)境標(biāo)誌和聲明－自行聲明的環(huán)境申訴(II型環(huán)境標(biāo)誌)ISO14024:1999環(huán)境標(biāo)誌和聲明－I型環(huán)境標(biāo)誌和聲明－原則與程式ISO/TR14025:2000環(huán)境標(biāo)誌和聲明－III型環(huán)境聲明ISO14031:1999環(huán)境管理－環(huán)境績效評估－指導(dǎo)綱要ISO/TR14032:1999環(huán)境管理－環(huán)境績效評估－ISO14031案例研究報告ISO14040:1997環(huán)境管理－生命週期評價－原則與框架ISO14041:1998環(huán)境管理－生命週期分析－目標(biāo)範(fàn)圍界定及清單分析ISO14042:2000環(huán)境管理－生命週期分析－影響評價ISO14043:2000環(huán)境管理－生命週期分析－解釋ISO/WDTR14047環(huán)境管理生命週期評價ISO14042應(yīng)用實例ISO/CD14048環(huán)境管理—生命週期評價—數(shù)據(jù)檔格式ISO/TR14049:2000ISO14041目標(biāo)、範(fàn)圍定義和清單分析的應(yīng)用實例ISO14050:1998環(huán)境管理-術(shù)語和概念—術(shù)語使用原則指南ISO/FDIS14050ISO14050修訂版:1998ISO/TR14061:1998幫助組織運用有關(guān)ISO14001和ISO14004的資訊ISO/WD14062將環(huán)境因素結(jié)合到產(chǎn)品生產(chǎn)中的指導(dǎo)方針I(yè)SO14000系列標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容按照ISO14000系列標(biāo)準(zhǔn)的功能，可以分為兩類，第一類：評價組織環(huán)境管理體系；環(huán)境行為評價；環(huán)境審核第二類：評價產(chǎn)品生命週期評估；環(huán)境標(biāo)誌；產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的環(huán)境指標(biāo)。國內(nèi)外相關(guān)法律法規(guī)末端治理及問題

但是十多年的實踐表明：這種僅著眼於末端治理(End-of-Pipe)，即通過治理污染物達(dá)標(biāo)排放的辦法，雖能在一定時期內(nèi)或在局部地區(qū)起到一定的作用，但並不能從根本上解決工業(yè)污染問題。其原因在於：末端治理技術(shù)總是滯後於污染的形成；末端治理辦法，不僅需要投資，而且使一些可以回收的資源(包含未反應(yīng)的原材料)得不到有效的回收利用而流失末端治理在許多情況下並不是治理污染，而是污染轉(zhuǎn)移。綠色製造的提出面對末端治理的問題、嚴(yán)重的環(huán)境和資源問題，全球迅速掀起了一場“綠色浪潮”。各種新概念、新思想不斷湧現(xiàn)：*綠色製造*綠色設(shè)計*清潔生產(chǎn)*生命週期分析*綠色消費*綠色行銷*綠色產(chǎn)品*再製造工程*工業(yè)生態(tài)學(xué)綠色製造的研究現(xiàn)狀從九十年代開始，綠色製造的研究和應(yīng)用更是受到各國政府、企業(yè)和學(xué)術(shù)界的關(guān)注。1996年，美國製造工程師學(xué)會專門發(fā)佈了綠色製造的藍(lán)皮書，對綠色製造的內(nèi)涵進(jìn)行了系統(tǒng)介紹；從1998年起，該學(xué)會還在其網(wǎng)站上設(shè)立了“綠色製造”欄目；國際生產(chǎn)工程學(xué)會和電氣和電子工程師協(xié)會每年都要舉辦有關(guān)綠色製造方面的專門會議，探討產(chǎn)品設(shè)計和製造中的環(huán)境問題。世界上的著名大學(xué)（如美國MIT、伯克利、斯坦福、密歇根、卡內(nèi)基梅??；荷蘭的德爾福特大學(xué)，德國的柏林工大，日本的東京大學(xué)，澳大利亞的墨爾本工業(yè)大學(xué)以及我國的清華、上海交大、重大、合肥工大等）和企業(yè)（如IBM、Benz、GM、Ford、Philips等）均投入了大量人力、物力和財力開展這方面的研究。特別是近年來，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的ISO14000環(huán)境管理系列標(biāo)準(zhǔn)，更是大大推動了綠色製造地發(fā)展。有關(guān)綠色製造的研究主要集中在以下兩個方面：綠色製造體系結(jié)構(gòu)研究要在製造企業(yè)中實施綠色製造，首先要確定綠色製造的體系結(jié)構(gòu)，以便指導(dǎo)具體的實施過程。但由於綠色製造的概念和內(nèi)涵還處於探索階段，還未形成完整的體系結(jié)構(gòu)，目前在這方面的研究工作主要有：綠色製造的體系結(jié)構(gòu)（重大劉）

BENZ的清潔生產(chǎn)體系清潔生產(chǎn)體系結(jié)構(gòu)(重大張)綠色製造的體系結(jié)構(gòu)（重大劉）環(huán)境安全性資源優(yōu)化利用三項內(nèi)容綠色資源綠色生產(chǎn)過程綠色商品綠色原材料綠色能源來源豐富便於利用便於回收處理耗能省環(huán)保性好儲量豐富可再生性綠色設(shè)計綠色生產(chǎn)設(shè)備綠色生產(chǎn)技術(shù)綠色環(huán)境綠色原材料節(jié)省能源節(jié)省資源保護環(huán)境便於回收利用符合人機工程兩個目標(biāo)綠色製造兩個過程物料轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)品生命週期全過程圖1-2.1綠色製造的體系結(jié)構(gòu)BENZ的清潔生產(chǎn)體系影響資源能源原材料生產(chǎn)環(huán)

境產(chǎn)品製造產(chǎn)品使用回收處理及再利用廢料管理影響影響影響影響影響圖1-2.2Dialmer-Benz集團建立的清潔生產(chǎn)體系結(jié)構(gòu)圖清潔生產(chǎn)體系結(jié)構(gòu)(重大張)圖1-2.3清潔化生產(chǎn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)綠色製造理論、方法研究產(chǎn)品生命週期分析

面向環(huán)境的設(shè)計

再製造工程工業(yè)生態(tài)學(xué)產(chǎn)品生命週期分析生命週期分析(LifeCycleAnalysis，簡稱LCA)是在二十世紀(jì)六十年代末和七十年代初提出的，其主要分析評價的對象是產(chǎn)品的包裝物。隨著人們環(huán)境意識地進(jìn)一步增強，產(chǎn)品生命週期分析逐漸受到社會各界的關(guān)注，應(yīng)用範(fàn)圍也逐步拓寬到冰箱、汽車等複雜產(chǎn)品。世界各國的許多研究機構(gòu)(如SETAC、丹麥技術(shù)大學(xué)的生命週期研究中心LCC等)都建立了工作組從事有關(guān)LCA的方法研究，並已取得了一定的進(jìn)展。LCA工具總匯LCA工具開發(fā)者BousteadModelBousteadConsulting(英國)LCAInventoryToolChalmersIndustriteknik(瑞典)LimsChemSystem(美國)TEAMEco—bian(法國)GaBiInstituteforPolymerTestingandScience.IPK(德國)Eco—ProEMPA(瑞士)LMSEco.inv.toolLMSUmweltsysteme(瑞典)Oeko—baseMigros(瑞士)DEMSPIRAInternatioanl(英國)EcoAssessorPIRAInternatioanl(英國)SimaProPreConsulting(荷蘭)PIAInstituutVoorToegepasteMilieo—Economie(英國)IDEAVTT(SF)EDIP—toolInstituteforProductDeveloment(丹麥)EPS—toolSwedishEnvironmentalResearchInstitute—IVL(瑞典)CUMPANDaimler—Bena(德國)MatrixapproachAY&Y(美國)Pre—LCAToolBattelle/Digital(美國)SimaproLCA工具LCA的標(biāo)準(zhǔn)化1993年以來，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)便開始進(jìn)行LCA的國際標(biāo)準(zhǔn)化研究。LCA的普通標(biāo)準(zhǔn)已於1997年完成，並編制在ISO14040中，現(xiàn)在有關(guān)LCA不同階段的更詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)正在制定中，它們包括：目標(biāo)確定、範(fàn)圍確定、清單分析、影響分析、方法解釋；1995年5月，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織CEN發(fā)表了一個被稱為CEN的報告，與ISO標(biāo)準(zhǔn)比較，它只是一個針對包裝階段的詳細(xì)的指南而已。面向環(huán)境的設(shè)計綠色設(shè)計中的材料選擇與綠色材料面向資源優(yōu)化利用的設(shè)計節(jié)能設(shè)計面向拆卸回收的設(shè)計綠色設(shè)計中的材料選擇材料選擇是實現(xiàn)綠色產(chǎn)品的關(guān)鍵和前提，如何改變現(xiàn)有設(shè)計中只注重材料技術(shù)和經(jīng)濟性的材料選擇思路，將環(huán)境問題納入設(shè)計開發(fā)之中，已經(jīng)成為綠色設(shè)計的重要內(nèi)容。目前主要的研究工作表現(xiàn)在：研究綠色設(shè)計中的選材準(zhǔn)則，如優(yōu)先選用可再生材料、回收材料、可降解材料等；建立材料的環(huán)境負(fù)擔(dān)資料庫和專家系統(tǒng)；收集整理其生命週期的各種環(huán)境數(shù)據(jù)和知識；研究材料生命週期評價的方法；開發(fā)各種材料生命週期評價系統(tǒng)電腦軟體綠色材料的研製所謂綠色材料，也稱為生態(tài)材料，是指在滿足一般功能要求的前提下，具有良好的環(huán)境相容性的材料。目前綠色材料發(fā)展的諸多方向：如材料的輕量化設(shè)計，長壽命設(shè)計，生物降解材料的開發(fā)等。目前，綠色材料的開發(fā)工作已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，如英國ICI綜合化學(xué)公司利用名為Alcaligenceseutrophus的微生物將葡萄糖和丙酸發(fā)酵合成為共聚聚酯；美國瓦那

蘭巴特製藥公司推出了藥用澱粉膠囊以及熱塑性生物降解塑膠；義大利孟特愛迪生集團的諾瓦孟特公司用澱粉和變性聚乙烯醇的混合物開發(fā)了名為“Mater-Bi”的生物降解塑膠；日本工業(yè)技術(shù)院四國工業(yè)技術(shù)研究所開發(fā)出了纖維素、脫乙醯多糖天然高分子的複合生物降解塑膠等。節(jié)省資源設(shè)計和節(jié)能設(shè)計節(jié)省資源和能源是產(chǎn)品設(shè)計的一個重要內(nèi)容，目前在這方面的研究很多：如：建立資源消耗模型、資源消耗評估體系、二維優(yōu)化下料理論及技術(shù)、各種節(jié)能技術(shù)等，在這兒就不多談了。產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計產(chǎn)品易拆卸性是衡量產(chǎn)品易回收和易維修的重要指標(biāo)，因此對產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計已成為設(shè)計領(lǐng)域的研究熱點。儘管人們結(jié)合生產(chǎn)實踐提出了一些可拆卸性設(shè)計準(zhǔn)則，但如何在設(shè)計中客觀的貫徹這些經(jīng)驗、準(zhǔn)則還有待探索。目前可拆卸性設(shè)計研究主要集中在：收集整理DfD的有關(guān)知識，提出DfD的設(shè)計準(zhǔn)則，如減少所用材料的種類，儘量減小零部件拆卸方向和移動的複雜性等。拆卸的可行性評估，例如借助產(chǎn)品的幾何資訊進(jìn)行評估；利用零部件之間的結(jié)合面來判斷產(chǎn)品的可拆卸性，另外還有基於成本的方法、虛擬拆卸等方法創(chuàng)建新的DfD方法和工具。從事這方面研究的人還較少，並且成果多是與CAD集成的專家系統(tǒng)。產(chǎn)品的可回收性設(shè)計

產(chǎn)品報廢後的回收利用能有效地節(jié)省原材料，減少廢棄物對環(huán)境的危害。歐美、日本等發(fā)達(dá)國家制定的回收法規(guī)已引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，Alting提出了面向回收的設(shè)計的概念，即在產(chǎn)品設(shè)計時，就考慮到產(chǎn)品未來的回收及再利用問題，從而大大提高產(chǎn)品、零件的回收利用率，節(jié)省資源和能源，並對環(huán)境影響最小?？苫厥招栽O(shè)計主要包括：可回收材料及標(biāo)誌、回收工藝及方法、回收經(jīng)濟性及可回收產(chǎn)品及零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計等等。美、德、日等西方發(fā)達(dá)國在汽車、家電等行業(yè)應(yīng)用面向回收的產(chǎn)品設(shè)計思想，取得了良好的社會、經(jīng)濟效益?？逻_(dá)公司採用可回收性設(shè)計思想開發(fā)的“相迷救星”相機銷量最大，贏利最高。另外，歐委會還成立了有政府和工業(yè)界代表組成的工作組，著手提高廢舊汽車的回收利用率。面向拆卸回收的設(shè)計的主要準(zhǔn)則(一)明確拆卸對象對有毒或者輕微毒性的零件或再生過程中會產(chǎn)生嚴(yán)重環(huán)境問題的零件應(yīng)該拆卸，以便於單獨處理，如焚化或填埋；對於由貴重材料製成的零部件應(yīng)能夠拆卸，實現(xiàn)零部件重用或貴重材料的再生；對於製造成本高、壽命長的零部件，應(yīng)盡可能易於拆卸，以便直接重用或再製造後重用。

面向拆卸回收的設(shè)計的主要準(zhǔn)則(二)儘量減少拆卸工作量儘量使用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，減少拆卸工具數(shù)量和種類，增加自動化拆卸的比例；儘量減少零部件數(shù)量。把由多個零件完成的功能集中到一個零件或部件上，從而縮短拆卸時間。尤其對於工程塑膠類材料，因為它具有易於製成複雜零件的特點，所以特別適於零件功能集成，見圖。儘量減少材料種類；Whirlpool公司一家德國協(xié)作公司將包裝材料的種類由20種減少到4種，使廢物處理成本下降了50%儘量使用相容性好的材料組合；如線路板是由環(huán)氧樹脂、玻璃纖維以及多種金屬構(gòu)成的，由於金屬和塑膠之間的相容性較差，目前線路板的回收問題還一直困擾著企業(yè)界。常用熱塑性材料相容性見表。面向拆卸回收的設(shè)計的主要準(zhǔn)則(三)在結(jié)構(gòu)上儘量簡化設(shè)計，減小拆卸難度儘量減少聯(lián)接件的數(shù)量；一般來說，聯(lián)接件越少則意味著拆卸工作也越少。儘量減少聯(lián)接件的類型；減少聯(lián)接件類型，有助於減少拆卸工具的數(shù)量，減少拆卸工藝的設(shè)計。儘量使用易於拆卸或者易於破壞的聯(lián)接方式。設(shè)計時應(yīng)確保產(chǎn)品具有良好的可達(dá)性，給拆卸、分離等操作留有合適的操作空間，例如在零件表面應(yīng)該給拆卸操作留有可抓持的空間特徵，以便零部件處於自由狀態(tài)時，可以輕鬆的抓取。面向拆卸回收的設(shè)計的主要準(zhǔn)則(四)易於拆卸設(shè)計合理的拆卸基準(zhǔn)；設(shè)置合理的排放口位置，有些產(chǎn)品在廢棄淘汰後，往往含有部分廢液，如汽車中的汽油或柴油、潤滑油，機床中的潤滑油等；剛性零件準(zhǔn)則，產(chǎn)品設(shè)計時，儘量採用剛性零件，因為非剛性零件的拆卸過程比較麻煩封裝有毒、有害材料，最好將有毒、有害材料製成的零部件用一個密封的單元體封裝起來，便於單獨處理。儘量使用簡單的拆卸路線；簡單的拆卸運動，有助於實現(xiàn)拆卸過程的自動化。面向拆卸回收的設(shè)計的主要準(zhǔn)則(五)易於分離一次表面準(zhǔn)則，即組成產(chǎn)品的零件，其表面最好是一次加工而成，儘量避免在其表面上再進(jìn)行諸如電鍍、塗覆、油漆等二次加工。因為二次加工後的附加材料往往很難分離，它們殘留在零件表面則形成材料回收時的雜質(zhì)，影響材料的回收品質(zhì)

設(shè)置合理的分類識別標(biāo)誌，以便分類回收模壓標(biāo)誌

?

條形識別標(biāo)誌

?

顏色識別標(biāo)誌

儘量減少鑲嵌物，通常，當(dāng)零部件中鑲嵌了其他種類的材料會大大增加產(chǎn)品回收難度。面向拆卸回收的設(shè)計的主要準(zhǔn)則(六)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的可預(yù)估性準(zhǔn)則，產(chǎn)品在使用過程中，由於存在污染、腐蝕、磨損等，且在一定的時間內(nèi)需要進(jìn)行維護，這些因素均會使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不確定性，即產(chǎn)品的最終狀態(tài)與原始狀態(tài)之間發(fā)生了較大的改變。為了在產(chǎn)品廢棄淘汰時，其結(jié)構(gòu)的不確定性減少，設(shè)計時應(yīng)該遵循以下準(zhǔn)則：避免將易老化或易腐蝕的材料與需要拆卸、回收的零件組合

要拆卸的零部件應(yīng)防止外來污染或腐蝕

面向拆卸回收的設(shè)計的評價體系面向拆卸回收的設(shè)計的評價過程就是對設(shè)計方案進(jìn)行評價——修改——再評價——再修改，直到滿足設(shè)計要求的動態(tài)過程。評價的主要問題包括用什麼指標(biāo)評價來描述產(chǎn)品的拆卸回收性能，怎樣進(jìn)行評價，用什麼標(biāo)準(zhǔn)來衡量評價結(jié)果。因此，提出一套完整的拆卸回收性評價指標(biāo)體系是評價系統(tǒng)的基礎(chǔ)。拆卸回收的評價體系主要由以下幾部分組成：產(chǎn)品的拆卸/裝配、產(chǎn)品的重用/回收/處理、材料選擇、產(chǎn)品的可維修性能，基本框架如圖所示面向拆卸回收的設(shè)計的評價體系框架再利用/回收/處置拆卸/裝配材料選擇可維修性能環(huán)境總目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)時間拆卸能量特殊要求緊固類型拆卸方向拆卸路徑幾何約束緊固件數(shù)拆卸工具零部件數(shù)量接近零部件分離材料相容性特殊處理材料分類產(chǎn)品壽命回收方法人的因素設(shè)備要素環(huán)境要素故障率可靠性修理平均修理時間費用複雜性國家法律法規(guī)地方材料相容性材料特性毒性危險材料處理圖2-9.3拆卸回收目標(biāo)評價體系圖面向拆卸回收的設(shè)計的常用指標(biāo)(一)標(biāo)準(zhǔn)拆卸時間，是指一個一般熟練的工人(手工拆卸)或者一臺拆卸機器人的平均拆卸時間。對標(biāo)準(zhǔn)動作進(jìn)行分析、匯總，對待評價動作進(jìn)行分解，使之變成一系列標(biāo)準(zhǔn)動作。

拆卸能量，產(chǎn)品拆卸必然要消耗能量，聯(lián)接方式不同，消耗的能量也不同。因此，可以用拆卸能量來反映拆卸的難易程度。其值大小可以根據(jù)不同的力學(xué)公式計算。面向拆卸回收的設(shè)計的常用指標(biāo)(二)拆卸的幾何約束，拆卸的幾何約束主要包括視覺可達(dá)、實體可達(dá)、空間可達(dá)等方面。視覺可達(dá)是指在拆卸操作時，操作者應(yīng)能看到產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，並有足夠的空間允許拆卸人員進(jìn)行不同角度的觀察。

實體可達(dá)是指在拆卸過程中，操作人員身體的某一部分或工具能夠接觸到被拆卸對象或拆卸部位。

空間可達(dá)，是指對拆卸的部位進(jìn)行拆卸操作時，其周圍要有足夠的拆卸操作空間，以方便拆卸。

面向拆卸回收的設(shè)計的常用指標(biāo)(三)拆卸深度，拆卸深度既關(guān)係到產(chǎn)品報廢後的資源再生率，又關(guān)係到拆卸的經(jīng)濟性。一般來講，拆卸深度越深，零部件和資源的回收再利用率就越高，回收的資源價值也越大。同時，隨著拆卸程度的加深，相應(yīng)拆卸成本也上升，因此存在一個最優(yōu)（最佳）拆卸深度。拆卸的工藝設(shè)計給定產(chǎn)品組產(chǎn)品分析產(chǎn)品裝配分析產(chǎn)品使用方式與影響分析（UMEA）決定拆卸策略潛在危險潛在價值再生重用可能性現(xiàn)有回收再利用技術(shù)連接元件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)層次裝配順序零件使用條件使用地點影響意外變化（指材料變性等）非破壞性拆卸、部分破壞性拆卸、破壞性拆卸拆卸過程計畫和策略圖2-9.13拆卸工藝制定步驟再製造工程面對處理大量失效、報廢產(chǎn)品(1996年全球有2400萬輛汽車，2000年全球有2000萬臺電腦被淘汰)這一嚴(yán)峻問題，再製造工程應(yīng)運而生。美國羅切斯特理工學(xué)院建立了全國再製造和資源恢復(fù)中心，田納西大學(xué)綠色產(chǎn)品和技術(shù)研究中心將進(jìn)行汽車行業(yè)的再製造技術(shù)研究。凱南—弗拉格勒商學(xué)院開展了逆向後勤學(xué)的教學(xué)。目前美國軍隊是世界上最大的再製造者，也是最大的受益者。根據(jù)美國波士頓大學(xué)教授羅伯特.倫德收集的1996年統(tǒng)計資料表明，美國再製造行業(yè)產(chǎn)值530億美元，雇傭48萬人。1999年4月27日《今日美國報》報導(dǎo)，福特公司正在建立舊部件交流中心，充分回收再製造的部件，預(yù)計將實現(xiàn)10億美元/年的營業(yè)額；德國《商報》1999年1月在文章《未來10年的科技》中認(rèn)為，2006～2007年全球汽車的材料和部件的90%均可以重新使用。再製造工程的定義再製造工程是一個統(tǒng)籌考慮產(chǎn)品部件全生命週期管理的系統(tǒng)工程，是利用原有零件並採用再製造成型技術(shù)(包括高新表面工程技術(shù)及其它加工技術(shù))，使零部件恢復(fù)尺寸、形狀和性能，形成再製造的產(chǎn)品。主要包括在新產(chǎn)品上重新使用經(jīng)過再製造的舊部件，以及在產(chǎn)品的長期使用過程中對部件的性能、可靠性和壽命等通過再製造加以恢復(fù)和提高，從而使產(chǎn)品或設(shè)備在對環(huán)境污染最小，資源利用率最高，投入費用最小的情況下重新達(dá)到最佳的性能要求。再製造的過程產(chǎn)品清洗目標(biāo)對象拆卸目標(biāo)對象清洗目標(biāo)對象檢測再製造技術(shù)選擇再製造檢驗圖2-10.2再製造過程再製造零部件分類再製造技術(shù)廢舊零件清洗噴塗法粘修法焊修法電鍍法熔敷法塑性變形法機加工修理法火焰絲材法火焰粉末法電弧絲材法等離子噴塗超音速噴塗有機粘接無機粘接堆焊焊補低溫鍍鐵電鍍金屬及合金電刷鍍低真空熔敷鐳射熔敷選擇性鐳射熔敷校正脹縮片法鐓粗修理尺寸法換位法部分更換法鑲套法手工堆焊振動堆焊埋弧堆焊噴焊鋁合金鑄鐵鋼圖2-10.4廢舊機件常用再製造技術(shù)分類工業(yè)生態(tài)學(xué)的定義工業(yè)生態(tài)學(xué)描述的是一種工業(yè)仿生系統(tǒng)，它通過模仿生態(tài)系統(tǒng)物與物之間的關(guān)係來實現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，在該系統(tǒng)中一種工業(yè)活動的廢物(產(chǎn)出)是另一種工業(yè)活動的原材料(投入)。

工業(yè)生態(tài)學(xué)的意義工業(yè)生態(tài)學(xué)認(rèn)為：一個工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，完全可以像一個生物生態(tài)系統(tǒng)那樣迴圈運行：植物吸取養(yǎng)分，合成枝葉，供草食動物享用，草食動物又為肉食動物所捕食，而它們的排泄物和屍體又成為其他生物的食物。由於工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可大幅度削減污染和原材料需求，因此被認(rèn)為是解決當(dāng)今環(huán)境污染、資源枯竭以及能源短缺問題的有效方法。

工業(yè)生態(tài)學(xué)的發(fā)展(一)

工業(yè)生態(tài)學(xué)的經(jīng)過了30年的發(fā)展，總的來說收穫較?。?0年代中期，孕育階段，在聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署、聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織和聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會等機構(gòu)內(nèi)，各種見解沸沸揚揚。例如，1976年聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會組織了一次名為“技術(shù)與無廢料生產(chǎn)”的報告會，會議提出了不少類似於清潔生產(chǎn)和工業(yè)生態(tài)學(xué)的觀點。1977年，美國地球化學(xué)家普雷斯頓.克羅德在給德國地球?qū)W年會的一篇學(xué)術(shù)報告中按目前的定義首先（或至少首批之一）使用了“工業(yè)生態(tài)學(xué)”一詞。工業(yè)生態(tài)學(xué)的發(fā)展(二)80年代，由美國的羅伯特.艾瑞斯和瑞士的彼得.巴切尼各自獨立地提出了工業(yè)代謝理論。在80年代初，紐約州立大學(xué)的生態(tài)教育學(xué)家查爾斯.哈爾開始講授工業(yè)生態(tài)學(xué)並出版著述。同一時期，巴黎的一位大學(xué)教授雅克.維尼龍也以獨立的方式試圖推動工業(yè)生態(tài)學(xué)這一概念。在俄羅斯也一樣，蒙德萊夫（Mendeleiev）化工學(xué)院從10年前起就開設(shè)了一個工業(yè)生態(tài)系，但沒有引起什麼反響。工業(yè)生態(tài)學(xué)的發(fā)展(三)1989年9月羅伯特.福羅什和尼古拉.加勞布勞斯在《科學(xué)美國人》?？柹习l(fā)表了題為《可持續(xù)工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略》的文章，在同一時期，美國工程科學(xué)院在華盛頓發(fā)起了《科技與環(huán)境計畫》，主要內(nèi)容是組織討論會，發(fā)表報告文集。第一個報告文集《科技與環(huán)境》於1989年出版，其中包括了許多將朝著工業(yè)生態(tài)學(xué)方向演進(jìn)的觀點。1991年5月，美國科學(xué)院組織