機械工業(yè)綠色技術(shù)研究
1綠色制造技術(shù)的內(nèi)容
(1)綠色設(shè)計
在綠色制造實施問題中,綠色設(shè)計是關(guān)鍵。綠色設(shè)計是在產(chǎn)品及其壽命的全過程的設(shè)計中,充分考慮對資源和環(huán)境的影響,在充分考慮產(chǎn)品的性能、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)境的總體負(fù)影響減到最小。綠色設(shè)計又稱為面向環(huán)境的設(shè)計。其基本內(nèi)涵包括:
1)在產(chǎn)品設(shè)計的全過程中,產(chǎn)品的基本技術(shù)性能屬性與環(huán)境資源屬性、經(jīng)濟屬性并重,且環(huán)境資源屬性優(yōu)先,相互協(xié)調(diào)發(fā)展;
2)在設(shè)計階段應(yīng)充分考慮產(chǎn)品在使用廢棄后的可拆性和回收利用性;
3)提出了產(chǎn)品設(shè)計者和生產(chǎn)企業(yè)在環(huán)境保護、節(jié)約資源方面應(yīng)承擔(dān)的社會責(zé)任,即對大宗工業(yè)產(chǎn)品,企業(yè)不但要生產(chǎn)產(chǎn)品,同時,還應(yīng)在可能的范圍內(nèi),承擔(dān)產(chǎn)品回收和再利用的義務(wù);
4)它是對傳統(tǒng)設(shè)計方法、設(shè)計理念的發(fā)展和創(chuàng)新,體現(xiàn)了人類對機械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)科認(rèn)識的深化。
(2)綠色材料
綠色材料是指在制備、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品,也包括那些對人類、環(huán)境有危害,但采取適當(dāng)?shù)拇胧┖缶涂梢詼p少或消除的材料及制成品。選擇綠色材料是實現(xiàn)綠色制造的前提和關(guān)鍵因素之一。選擇綠色材料的具體原則是:
1)優(yōu)先選用可再生材料,盡量選用回收材料,提高資源利用率,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展;
2)盡量選用低能耗、少污染的材料;
3)盡量選擇環(huán)境兼容性好的材料及零部件,避免選用有毒、有害和有輻射特性的材料。所用材料應(yīng)易于再利用、回收、再制造或易于降解。
(3)綠色工藝
采用綠色工藝是實現(xiàn)綠色制造的重要一環(huán),綠色工藝與清潔生產(chǎn)密不可分。綠色工藝是指清潔工藝,是既能提高經(jīng)濟效益,又能減少環(huán)境影響的工藝技術(shù)。它要求在提高生產(chǎn)效率的同時必須兼顧削弱或消除危險廢物及其他有毒化學(xué)品的用量,改善勞動條件,減少對操作者的健康威脅,并能生產(chǎn)出安全的與環(huán)境兼容的產(chǎn)品。綠色工藝的實現(xiàn)方式包括:
1)改變原材料投入,回收產(chǎn)品的再利用以及對原材料的就地再利用,特別是在工藝過程中的循環(huán)利用;
2)改變生產(chǎn)工藝或制造技術(shù),改善工藝控制,改造原有設(shè)備,將原材料消耗量、廢棄物產(chǎn)量、能源消耗、健康與安全風(fēng)險以及生態(tài)的損壞減少到最低程度;
3)加強對自然環(huán)境資源使用以及空氣、土壤、水體和廢物排放的環(huán)境評價,根據(jù)環(huán)境負(fù)荷的相對尺度,確定其對生物多樣性、人體健康、自然資源的影響評價。
(4)綠色包裝
選擇綠色包裝材料已經(jīng)成為研究熱點,各種包裝材料占據(jù)了廢棄物的很大一部分。廢棄的包裝材料的處置給環(huán)境帶來了極大的負(fù)擔(dān),尤其是一些塑料和復(fù)合化工產(chǎn)品,很多是難以回收和再利用的,有的降解周期可達(dá)上百年,給環(huán)境帶來了極大的危害。因此,產(chǎn)品的包裝應(yīng)摒棄求新、求異,應(yīng)簡化包裝,選擇無毒、無公害、可回收或易于降解的材料及可反復(fù)利用的產(chǎn)品。并且應(yīng)改進產(chǎn)品結(jié)構(gòu),減少重量,也可以達(dá)到改善包裝,降低成本并減少對環(huán)境的不利影響。
(5)回收利用
產(chǎn)品的綠色處理即回收,在其生命周期中占有重要地位,正是通過各種回收策略,產(chǎn)品的生命周期形成了一個閉合的回路,最終通過回收又進入下一個生命周期的循環(huán)之中。其中包括:重新使用、繼續(xù)使用、重新利用和繼續(xù)利用。為了便于綠色處理,在設(shè)計中要主要考慮產(chǎn)品的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計,如針對拆卸的設(shè)計方法。只有在產(chǎn)品設(shè)計的初始階段就考慮報廢后的拆卸問題,才能實現(xiàn)產(chǎn)品最終的高效回收。綜上所述,綠色制造是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在制造業(yè)中的體現(xiàn),也就是說,綠色制造是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。說明綠色制造是制造業(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,可為持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供重要的保證。
2綠色制造發(fā)展現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢
(1)綠色制造技術(shù)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。
(2)國外現(xiàn)狀與趨勢
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(dá)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(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家于1991年對產(chǎn)品實施環(huán)境標(biāo)志,日本也于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。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,目前世界上“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。
(3)國內(nèi)相關(guān)研究的進展
我國在國家科學(xué)技術(shù)部和有關(guān)部門的支持下對綠色制造技術(shù)進行了廣泛的研究與探索。目前已完成了“清潔生產(chǎn)技術(shù)選擇與數(shù)據(jù)庫的建立”、“綠色設(shè)計技術(shù)發(fā)展趨勢及對策研究”等專項研究。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,并且開展了“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,建立制造業(yè)的綠色概念、描述方法和評價體系。在許多大專院校相繼開展了全生命周期建模等綠色設(shè)計理論和方法的系統(tǒng)研究、針對汽車開展可回收性綠色設(shè)計技術(shù)的研究、廢棄工業(yè)品回收研究工作、機械產(chǎn)品可回收設(shè)計理論和關(guān)鍵技術(shù)及回收指標(biāo)評價體系的研究、以及清潔化生產(chǎn)系統(tǒng)和體系結(jié)構(gòu)及實施策略的研究等專項課題,并取得一定進展。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)。
(4)我國“十二五”期間綠色制造技術(shù)的發(fā)展任務(wù)
在《機械工業(yè)“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃》中提出:要加速發(fā)展綠色制造技術(shù)及節(jié)能環(huán)保技術(shù)裝備,促進產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品優(yōu)化升級。“十二五”國家科技計劃先進制造技術(shù)領(lǐng)域中提出,將加強綠色制造基礎(chǔ)理論與共性技術(shù)的基礎(chǔ)研究,其中包括綠色制造基礎(chǔ)理論、產(chǎn)品壽命預(yù)測與安全服役基礎(chǔ)理論的研究。并加強綠色制造基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫與標(biāo)準(zhǔn)、基于全生命周期的產(chǎn)品設(shè)計工具應(yīng)用、綠色生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)與裝備、制造過程碳效優(yōu)化技術(shù)、產(chǎn)品壽命預(yù)測與安全服役關(guān)鍵技術(shù)、低碳烯烴及衍生物關(guān)鍵工藝、技術(shù)及裝備等前沿技術(shù)研究。形成應(yīng)用開發(fā)及集成示范模式,即行業(yè)、區(qū)域綠色制造產(chǎn)業(yè)應(yīng)用示范。同時,《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》的發(fā)布,使高端裝備制造業(yè)概念成為領(lǐng)銜“十二五”規(guī)劃的關(guān)鍵字眼。“十二五”期間,發(fā)展高端裝備制造業(yè)的總體思路是面向我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求,其中綠色制造是重點發(fā)展領(lǐng)域之一。“十二五”時期,我國既面臨著重大的發(fā)展挑戰(zhàn),也擁有前所未有的發(fā)展機遇。國家“十二五”規(guī)劃的首要任務(wù)是實現(xiàn)綠色發(fā)展,推動綠色革命,創(chuàng)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會,全面降低能耗,減少溫室氣體排放,促進發(fā)展模式的轉(zhuǎn)型。綠色發(fā)展不僅僅是國家的重要發(fā)展目標(biāo),同時也是中國積極參與國際治理、提供國際公共物品的主要途徑之一。“十二五”規(guī)劃的整體思路就是以綠色發(fā)展為基本要求,要把生態(tài)環(huán)境建設(shè)作為主要的發(fā)展思路和基本原則,促進綠色發(fā)展,建設(shè)綠色中國。可以說,“十二五”規(guī)劃是中國的首個綠色發(fā)展規(guī)劃。綠色發(fā)展和生態(tài)建設(shè),在總體設(shè)計上包括五個方面的戰(zhàn)略內(nèi)涵,即建設(shè)資源節(jié)約型社會、建設(shè)環(huán)境友好型社會、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、建設(shè)氣候適應(yīng)型社會、實施國家綜合防災(zāi)減災(zāi)戰(zhàn)略,總體成為“十二五”規(guī)劃期間的綠色規(guī)劃設(shè)計。總之,“十二五”規(guī)劃是中國綠色現(xiàn)代化的重要起點。全球氣候變化,不僅是全球的最大挑戰(zhàn),也是我國未來發(fā)展的最大挑戰(zhàn),我們需要積極地參與這項綠色工業(yè)革命,并為人類做出貢獻。
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