1、綠色制造的提出

　　在人類即將跨入21世紀(jì)的今天，當(dāng)微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電子技術(shù)和機(jī)械工業(yè)相結(jié)合，從而使古老的機(jī)械工業(yè)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，卻產(chǎn)生了對(duì)能源和原材料的巨大消耗和浪費(fèi)及對(duì)生態(tài)環(huán)境的日益破壞，使得全世界的技術(shù)人員和環(huán)保人士都在全力解決此類問題，美國、日本、德國等發(fā)達(dá)國家在這方面都取得了不少成果。我國對(duì)該領(lǐng)域已經(jīng)開始重視起來。目前機(jī)械制造工業(yè)存在的主要問題有：

　　(1)廢舊或閑置設(shè)備回收和再利用率較低

　　這在舊機(jī)床處理方面問題尤為突出，我們的許多工廠常見的場(chǎng)景就是廠房內(nèi)滿身銹跡的廢舊設(shè)備，大批五、六十年代的舊機(jī)床和數(shù)控機(jī)床、加工中心、FMS、CIMS甚至網(wǎng)絡(luò)加工等先進(jìn)制造系統(tǒng)并存，如何改造和利用好這些舊設(shè)備是擺在我們面前的大課題。

　　(2)能源和原材料的浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重

　　這在某些國營大廠表現(xiàn)更為明顯：滿地的切屑、小零件和無從下腳的遍地油污也許能說明我國在由原料到產(chǎn)品所消耗的能源和原材料為什么比美國和日本等先進(jìn)國家高出數(shù)十倍之多。

　　(3)環(huán)境保護(hù)意識(shí)在機(jī)制工業(yè)廠家頭腦中還比較淡薄尤其是一些中小企業(yè)對(duì)環(huán)境的污染還比較嚴(yán)重。

　　(4)產(chǎn)品的回收利用率很低

　　長期以來我們沿襲的生產(chǎn)模式是生產(chǎn)→流通→消費(fèi)→廢棄的開式循環(huán)，現(xiàn)在我們提倡的是閉式循環(huán)的生產(chǎn)模式，就是在原來的生產(chǎn)模式中增加一個(gè)"回收"環(huán)節(jié)。廠家在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造過程中就應(yīng)該充分地考慮回收的問題，我國清華大學(xué)的家電產(chǎn)品和上海交通大學(xué)汽車的全生命周期綠色設(shè)計(jì)現(xiàn)在已取得了不少成果。

　　近幾年開始開發(fā)的綠色制造，正是針對(duì)以上這些現(xiàn)象，提出綜合考慮環(huán)境因素和資源利用效率的現(xiàn)代制造模式。傳統(tǒng)制造和綠色制造的最大區(qū)別就是傳統(tǒng)制造只是根據(jù)市場(chǎng)信息設(shè)計(jì)生產(chǎn)和銷售產(chǎn)品，而其余就考慮得較少。綠色制造則通過綠色生產(chǎn)過程(綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理)生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，同時(shí)原材料和能源的利用效率能達(dá)到最高。目前已經(jīng)頒布的 ISO9000系列國際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和ISO14000國際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)更為綠色制造提供了廣闊的應(yīng)用空間，一場(chǎng)"綠色革命"已經(jīng)來到，如何去迎接 21 世紀(jì)的制造業(yè)--綠色制造是我們每個(gè)機(jī)械行業(yè)技術(shù)人員所亟待解決的課題。

　　2、綠色制造工藝和先進(jìn)技術(shù)

　　在機(jī)加工發(fā)展歷史中，許多新型高效的先進(jìn)工藝和方法總在不斷推出，從而使機(jī)制工業(yè)在近幾十年來快速發(fā)展，但以上提到的存在問題也不得不引起我們的關(guān)注。隨著技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，產(chǎn)品的更新?lián)Q代和廢棄速度加快，如何加以回收利用也是一大難題;機(jī)制工業(yè)高投人、低產(chǎn)出和對(duì)材料能源的大量浪費(fèi)以及由此而來的工業(yè)廢棄物增多更是與現(xiàn)在提倡的可持續(xù)發(fā)展背道而馳的;機(jī)制工業(yè)對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響還沒有引起各方面的充分注意。所以推廣綠色制造工藝和先進(jìn)技術(shù)勢(shì)在必行，環(huán)境友好型和對(duì)用戶及操作者友好型的綠色制造工藝將是未來工藝技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)之一。

　　2.1 綠色制造工藝的簡略定義

　　所謂綠色制造工藝是近幾年才提出來的一個(gè)新概念，目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義。根據(jù)機(jī)加工的特點(diǎn)，筆者提出幾點(diǎn)參考意見：

　　(1)設(shè)計(jì)人員必須具有良好的環(huán)境意識(shí)

　　既綜合考慮了產(chǎn)品的TQCS(Time，Quality，Cost，Service)屬性，還要注重產(chǎn)品的E(Envir-onment)屬性，即產(chǎn)品使用的綠色度，在國際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)ISO14000于1996年1月份正式頒布和實(shí)施以后，這在不久的將來會(huì)成為衡量產(chǎn)品性能的一個(gè)重要因素。

　　(2)廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的零部件

　　更重要的是設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)充分考慮產(chǎn)品報(bào)廢時(shí)的回收利用，產(chǎn)品報(bào)廢后，容易拆卸和分解，并可加以回收或再生將是21世紀(jì)綠色工業(yè)產(chǎn)品的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

　　(3)盡量簡化工藝，優(yōu)化配置 提高系統(tǒng)運(yùn)作效率，使原材料和能源的消耗最少。

　　(4)減少不可再生資源和短缺資源的使用量，盡量采用各種替代物質(zhì)和技術(shù)。

　　2.2 綠色制造工藝的應(yīng)用

　　綠色制造工藝在目前來說尚處在起步階段，完全成熟的技術(shù)和在實(shí)際中應(yīng)用的技術(shù)還不多，筆者只能就目前比較熱門的研究方向和發(fā)展趨勢(shì)談一談本人的幾點(diǎn)體會(huì)。

　　(1)成形制造技術(shù)正向凈成形方向發(fā)展

　　成形制造技術(shù)包括鑄造、焊接、塑性加工等，目前它正從接近零件形狀(Near Net Shape Process)向直接制成工件，即精密成形或凈成形(NetShape Process)方向發(fā)展。這些工件有些可以直接或者稍加處理即可用于組成產(chǎn)品，這樣就可以大大減少原材料和能源的消耗。

　　(2)干式加工開始得到應(yīng)用

　　目前干式加工的主要應(yīng)用領(lǐng)域是機(jī)械加工行業(yè)，如干切削加工、干磨削加工等等。干式加工顧名思義就是加工過程中不采用任何冷卻液的加工方式。干式加工簡化了工藝、減少成本并消除了冷卻液帶來的一系列問題，如廢液排放和回收等等。目前干式加工雖然在國外已經(jīng)得到局部應(yīng)用，并也取得了一些成效，如美國、日本、德國等采用于車削、干磨削、干鏜削等都取得了一定的成果，但在我國還剛開始研究，并且干式加工工藝本身還尚須全面論證，不過作為一種新型的加工工藝，已經(jīng)得到了世界各國的廣泛注意和研究。

　　(3)工藝模擬技術(shù)得到迅速發(fā)展 工藝模擬技術(shù)主要應(yīng)用于熱加工過程，過去通常必須做大量的實(shí)驗(yàn)才能初步控制和保證加工工件的質(zhì)量，采用工藝模擬技術(shù)將數(shù)值模擬、物理模擬和專家系統(tǒng)相結(jié)合，確定最佳工藝參數(shù)、優(yōu)化工藝方案，預(yù)測(cè)加工過程中可能產(chǎn)生的缺陷和防止措施，從而能有效控制和保證加工工件的質(zhì)量。

　　(4)新型制造技術(shù)的不斷涌現(xiàn) 現(xiàn)在對(duì)制造技術(shù)本身來說，各學(xué)科、專業(yè)之間的界限已經(jīng)不那么明顯，從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開始，直到產(chǎn)品的加工工藝、加工過程、質(zhì)量檢測(cè)、最后裝配和包裝，這些中間環(huán)節(jié)之間的界限已逐步走向淡化消失，逐漸趨向一體化，如現(xiàn)在CAD、CAPP、CAM的出現(xiàn)就使設(shè)計(jì)和制造成為一體。現(xiàn)在推出一種新型技術(shù)--快速原型零件制造技術(shù)(RPM)，其設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)加工技術(shù)，采用材料"去除"的原則，而采用"添加、累積"的原理。代表性技術(shù)有分層實(shí)體制造(LOM)，熔化沉積制造(FDM)等等。

　　(5)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)( NT)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)( VRT)與制造業(yè)相結(jié)合構(gòu)成敏捷制造(AM) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用主要包括虛擬制造技術(shù)和虛擬公司( VC)兩個(gè)部分，虛擬制造技術(shù)就是在真正產(chǎn)品生產(chǎn)之前，在虛擬制造環(huán)境下生成軟產(chǎn)品模型(Soft Prototype)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品( Hard Prototype)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)其性能和可制造性進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估。從而減少損耗，降低成本。虛擬制造技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，就可根據(jù)市場(chǎng)需求，將產(chǎn)品所涉及到的不同公司，臨時(shí)組建成一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系的虛擬公司。目前正著手組建的"分散網(wǎng)絡(luò)化制造"( DNM)就是虛擬企業(yè)的一種模式，它的目標(biāo)是在中國內(nèi)地和香港的2000家制造企業(yè)之間通過Internet建立制造資源信息網(wǎng)絡(luò)來實(shí)施敏捷制造。

　　以上這些技術(shù)之所以都被歸于綠色制造工藝是因?yàn)檫@些工藝和技術(shù)或減少了原材料和能源的耗用量或縮短開發(fā)周期、減少成本，而且有些工藝改進(jìn)對(duì)環(huán)境起到保護(hù)作用。雖然現(xiàn)階段由于種種原因還不能全面施行和應(yīng)用這些工藝和技術(shù)，而且它們本身也許還有需要完善之處，但有理由相信綠色制造工藝將在本世紀(jì)大顯身手。