绿色制造技术

   绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。

   一、技术概述 
   
   绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。
   
   传统的制造模式是一个开环系统，即原料—工业生产—产品使用—报废—二次原料资源，从设计、制造、使用一直到产品报废回收整个寿命周期对环境影响最小，资源效率最高，也就是说要在产品整个生命周期内，以系统集成的观点考虑产品环境属性，改变了原来末端处理的环境保护办法，对环境保护从源头抓起，并考虑产品的基本属性，使产品在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量等。 
   
   二、现状及国内外发展趋势 
   
   1．技术发展趋势
   当前，世界上掀起一股“绿色浪潮”，环境问题已经成为世界各国关注的热点，并列入世界议事日程，制造业将改变传统制造模式，推行绿色制造技术，发展相关的绿色材料、绿色能源和绿色设计数据库、知识库等基础技术，生产出保护环境、提高资源效率的绿色产品，如绿色汽车、绿色冰箱等，并用法律、法规规范企业行为，随着人们环保意识的增强，那些不推行绿色制造技术和不生产绿色产品的企业，将会在市场竞争中被淘汰，使发展绿色制造技术势在必行。
   
   2．国外现状
   国外不少国家的政府部门已推出了以保护环境为主题的“绿色计划”。1991年日本推出了“绿色行业计划”，加拿大政府已开始实施环境保护“绿色计划”。美国、英国、德国也推出类似计划。目前，在一些发达国家，除政府采取一系列环境保护措施外，广大消费者已热衷于购买环境无害产品的绿色消费的新动向，促进了绿色制造的发展。产品的绿色标志制度相继建立，凡产品标有“绿色标志”图形的，表明该产品从生产到使用以及回收的整个过程都符合环境保护的要求，对生态环境无害或危害极少，并利于资源的再生和回收，这为企业打开销路、参与国际市场竞争提供了条件。如德国水溶油漆自1981年开始被授于环境标志（绿色标志）以来，其贸易额已增加20％。德国目前已有60种类型3500个产品授予环境标志，法国、瑞士、芬兰和澳大利亚等国于1991年对产品实施环境标志，日本于1992年对产品实施环境标志，新加坡和马来西亚也在1992年开始实施环境标志。目前已有20多个国家对产品实施环境标志，从而促进了这些国家“绿色产品”的发展，在国际市场竞争中取得更多的地位和份额。
   
   国际经济专家分析认为，目前“绿色产品”比例大约为5~10％，再过10年，所有产品都将进入绿色设计家族，可回收、易拆卸，部件或整机可翻新和循环利用。也就是说，在未来10年内绿色产品有可能成为世界商品市场的主导产品。
   
   3．国内研究基础
   国内一些高等院校和研究院所在国家科委、国家自然科学基金会和有关部门的支持下对绿色制造技术进行了广泛的研究探索。
   
   机械科学研究院已完成了国家科委“九五”攻关项目——清洁生产技术选择与数据库的建立、机械工业基金项目——绿色设计技术发展趋势及对策研究。围绕机械工业中九个行业对绿色技术需求和绿色设计技术自身发展趋势进行了调研，在国内首次提出适合机械工业的绿色设计技术发展体系，同时还进行了车辆的拆卸和回收技术的研究。目前正在开展国家自然科学基金项目“环境绿色技术评价体系的研究”。以环境保护绿色技术评价体系为研究载体，将ETV评价技术导入机械制造业的绿色设计、绿色制造，建立制造业的绿色概念、描述方法和ETV评价体系。
   
   清华大学为创建绿色大学，已将绿色工程技术列为优先发展和支持项目，在美国“China Bridge”基金和国家自然科学基金会的支持下，已与美国“Texas Tech University”先进制造实验室建立了关于绿色设计技术研究的国际合作关系，对全生命周期建模等绿色设计理论和方法进行系统研究，取得一定进展。
   
   上海交通大学针对汽车开展可回收性绿色设计技术的研究，与Ford公司合作，研究中国轿车的回收工程问题；与内贸部中国物资再生利用华东分公司合作，撰写了“探讨中国汽车销售、维修、二手车交易及回收利用一条龙管理模式的可行性报告”；与法国柏林工业大学IWF研究所建立了合作关系，在废弃工业品回收方面展开了研究工作。
   
   合肥工业大学开展了机械产品可回收设计理论和关键技术及回收指标评价体系的研究。
   
   重庆大学承担了国家自然科学基金和国家863/CIMS主题资助的关于绿色制造技术的研究项目，主要研究可持续发展CIMS（S—CIMS）的体系结构研究、清洁化生产系统和体系结构及实施策略、清洁化生产管理信息系统等。
   
   华中理工大学、浙江大学、北京航空航天大学等高院校也开展了绿色制造技术研究。
   
   国内已形成了一支从事绿色制造技术研究的专业队伍，为我国发展绿色制造技术奠定了基础。 nextpage
   
   三、“十五”目标及主要研究内容 
   
   1．目标
   （1）提出绿色设计理论和方法，建立绿色产品设计指标评价体系，提出绿色设计工具，并与其它设计工具（如CAD、CAE、CAPP等）集成，形成集成环境。

   （2）与企业结合选择若干典型产品，建立产品绿色制造示范点。

   （3）以汽车为对象，提供可回收、可拆卸成套技术，并与企业结合，建立示范点。
   
   2．主要研究内容

   （1）绿色产品设计评价系统模型的建立

   ①绿色产品设计理论和方法

   从寿命周期角度对绿色产品的内涵进行全面系统的研究，提出绿色产品设计理论和方法。

   ②绿色产品的描述和建模技术

   在绿色产品设计理论和方法的基础上，对绿色产品进行描述，建立绿色产品评价体系，在产品生命周期中，对所有与环境相关的过程输入输出进行量化和评价，并对产品生命周期中经济性和环境影响的关系进行综合评价，建立数学模型。

   ③绿色产品设计数据库

   建立与绿色产品有关的材料、能源及空气、水、土、噪声排放的基础数据库，为绿色产品设计提供依据。

   ④典型产品绿色设计系统集成

   针对具体产品，收集、整理面向环境设计的资料，形成指导设计的设计指南，建立绿色产品系统设计工具平台，并与其它设计工具（如CAD、CAE、CAPP等）集成，形成集成的设计环境。
   
   （2）绿色产品清洁生产技术

   ①节省资源的生产技术

   本项目主要从减少生产过程中消耗的能量、减少原材料的消耗和减少生产过程中的其他消耗三方面着手研究。

   ②面向环保的生产技术

   主要研究减少生产过程中的污染，包括减少生产过程的废料、减少有毒有害物质（废水、废气、固体废弃物等）、降低噪声和振动等。

   ③产品包装技术

   包装是产品生产过程中的最后一个环节，产品包装形式、包装材料、以及产品贮存、运输等方面都要考虑环境影响的因素。
   
   （3）产品可拆卸、可回收技术

   ①产品可卸性技术

   提出产品可卸性评价方法，提出产品可卸性评价指标体系，进行可拆卸结构模块划分和接口技术研究。

   ②产品可回收技术

   提出可回收零件及材料识别与分类系统，并开展零件再使用技术研究，包括可回收零部件的修复、检测，使其符合产品设计要求，进行再使用（再使用包括同化再使用和异化再使用）技术、材料再利用技术的研究（包括同化再利用和异化再利用）。
   
   （4）机电产品噪声控制技术

   ①声源识别、噪声与声场测量以及动态测试、分析与显示技术；

   ②机器结构声辐射计算方法与程序；

   ③机器结构振动和振动控制技术；

   ④低噪声优化设计技术；

   ⑤低噪声结构和材料；

   ⑥新型减振降噪技术
   
   （5）面向环境、面向能源、面向材料的绿色制造技术

   ①面向环境的绿色制造技术

   研究使产品在使用过程中能满足水、气、固体三种废弃物减量化、降低振动与噪声等环境保护要求的相关技术。

   ②面向能源的绿色制造技术

   研究能源消耗优化技术、能源控制过程优化技术等以达到节约能源、减少污染的目的。

   ③面向材料的绿色制造技术

   研究材料无毒、无害化技术，针对高分子材料，研究废旧高分子材料回收的绿色技术，高分子过滤材料——功能膜材料，玻璃纤维毡增强热塑性复合材料等。对现有材料的环境性能改进技术等。