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關鍵詞:綠色競爭力;生命周期;指標體系
資料顯示,裝備制造業(yè)產(chǎn)值占中國GDP總額的四分之一,是我國工業(yè)的基礎和核心競爭力所在,積極搶占裝備制造領域是我國謀求世界工業(yè)強國的戰(zhàn)略重點。然而,隨著環(huán)境問題日益嚴重,裝備制造業(yè)的“高投入、高耗能、高污染、低產(chǎn)出”特點日益凸現(xiàn)。近年來,裝備制造企業(yè)出口遭遇綠色環(huán)保、技術標準等貿(mào)易壁壘增多。另外我國出臺了新大氣法等一系列環(huán)保政策,史無前例地加大了對企業(yè)環(huán)境行為的管制。企業(yè)是經(jīng)濟運行的微觀主體之一,也是節(jié)能減排轉型發(fā)展的主力。國際綠色貿(mào)易壁壘和國內(nèi)環(huán)境規(guī)制政策是高懸在裝備制造企業(yè)頭上的雙刃劍,挑戰(zhàn)與機遇并存。在新的國內(nèi)外經(jīng)濟環(huán)境下,中國裝備制造業(yè)必須轉變傳統(tǒng)的發(fā)展模式,從最初的原材料采掘到最終的廢棄物處理進行全過程的綠化,企業(yè)才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,中國經(jīng)濟轉型發(fā)展才有堅強的微觀基礎。為此,本文從生命全周期角度,嘗試構建裝備制造企業(yè)綠色競爭力評價指標體系,旨在客觀評估和反映裝備制造企業(yè)綠色競爭力綜合狀況,為企業(yè)提高綠色競爭力起到精準導航作用。
一、企業(yè)綠色競爭力相關理論與評價方法文獻綜述
競爭是市場經(jīng)濟環(huán)境下企業(yè)生存和發(fā)展的內(nèi)在要求和動力。國際上對企業(yè)競爭力理論經(jīng)過幾十年的探索,形成了幾大經(jīng)典學派,如以Michael Porter(1990) 為代表的環(huán)境學派、以Birger Wernerfelt(1984)和Barney JB(1991)為主要代表的資源學派、以Brian Loasby和Christian Knudsen(1995) 為代表的企業(yè)能力理論。企業(yè)綠色競爭力是在綠色經(jīng)濟形勢下提出的新概念,將企業(yè)發(fā)展對資源能源的消耗以及對環(huán)境的影響納入企業(yè)決策的影響要素中,使得企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營等活動符合市場競爭的綠色標準,從而在新的經(jīng)濟環(huán)境下持續(xù)獲得競爭優(yōu)勢。
本部分主要包括如下內(nèi)容:
(一)國外文獻綜述
國際上對綠色競爭力概念的論述較少,主要從環(huán)境管制對企業(yè)競爭力的影響這一方面切入,并依據(jù)觀點不同分為兩派。悲觀派認為環(huán)境管制會使企業(yè)需要投入更多的資金、精力來應對環(huán)保壓力,增加成本,降低市場競爭力。如Walley.N 和Whitehead.B.(1994)認為環(huán)境管制使企業(yè)承擔巨額費用,無力投資有前景項目,從而降低競爭力;Jaffeetal (1995)認為企業(yè)受到環(huán)境管制要為解決污染問題直接耗費成本,還因進行環(huán)保所需的生產(chǎn)要素價格間接提高花費成本。
而樂觀派認為,環(huán)境管制將促使企業(yè)開展綠色技術創(chuàng)新活動來滿足環(huán)境保護的要求,從而有利于企業(yè)綠色競爭力的提升。Michael Porter(1995)認為,合理環(huán)境管制可以激發(fā)被管制企業(yè)進行創(chuàng)新來產(chǎn)生效益;一些學者如Gabel,Sinclair-Desgagne(1997)認為環(huán)境管制可以通過外部刺激減少組織內(nèi)部的非效率;另外一些學者則認為企業(yè)可以通過提高環(huán)保技術來創(chuàng)造競爭優(yōu)勢,如Sam?Fankhauser(2013)提出一個國家的綠色競爭力是向綠色經(jīng)濟轉型的核心,將成為全球變化的決定性因素。近年來研究觀點大體傾向于樂觀派,認為環(huán)境管制勢在必行,對企業(yè)提高競爭力有積極作用。
(二)國內(nèi)文獻綜述
國內(nèi)對綠色競爭力的研究開始于21世紀初,如洪小瑛(2002)認為綠色競爭力由綠色的資源、技術、管理等綜合作用形成的系統(tǒng)概念;陳紅喜(2005)對各家觀點進行提煉,定義企業(yè)綠色競爭力為相較之競爭對手,某企業(yè)能夠協(xié)調(diào)環(huán)保需求更有效地供應契合要求的綠色產(chǎn)品和服務,提高市場份額,獲取效益,從而保持自身可持續(xù)發(fā)展的能力。
目前對綠色競爭力的評價方法眾多,主要評價方法如表1所示。
(三)對既有研究的評述
前人的研究豐富了綠色競爭力的相關理論,對綠色競爭力的測評方法具有科學性和實用性,但仍存不足。國外缺少對綠色競爭力影響要素的探究和歸納,國內(nèi)學者沒有系統(tǒng)涵蓋生命全周期各階段。既有文獻缺乏專門針對裝備制造企業(yè)的綠色競爭力評估體系,普適性的評價體系只能發(fā)揮指導作用,對裝備制造企業(yè)缺乏可操作性。基于此,筆者在參考前人研究基礎上,從生命全周期的視角,嘗試構建能全面反映裝備制造企業(yè)產(chǎn)品的綠色競爭力評價體系。
二、基于生命全周期理論的裝備制造企業(yè)綠色競爭力的影響要素及作用機理
從生命周期視角考察裝備制造企業(yè)綠色競爭力的影響因素,需從最初的產(chǎn)品設計到最終的廢棄物處理,進行全過程的跟蹤與定量分析,找出企業(yè)綠色競爭力在全生命周期各環(huán)節(jié)的影響的因素,探究其影響路徑,對癥下藥。
要解決裝備制造業(yè)面臨的耗能與污染問題,提升自身的綠色競爭力務必在產(chǎn)品設計階段就實施生態(tài)設計,從源頭來降低有形產(chǎn)品對資源、能源的需求,減少直接的生產(chǎn)成本,同時降低污染的排放量減少后期的治污成本,提升綠色競爭力;而原材料選擇方面,應采購綠色原材料,并選擇綠色供應商,在減耗、節(jié)約成本的同時減少對環(huán)境的破壞;在生產(chǎn)過程中,綠色競爭力主要體現(xiàn)在“清潔生產(chǎn)”的實踐,進行綠色的工藝設計,減少生產(chǎn)環(huán)節(jié),實行節(jié)能管理,持續(xù)地利用工業(yè)生產(chǎn)過程和產(chǎn)品以最大程度地減少環(huán)境污染;在銷售階段綠色競爭力需要綠色的銷售網(wǎng)絡進行支撐,即綠色包裝、綠色物流、綠色存儲以確保產(chǎn)品能以最有效、最綠色的方式從工廠運送到客戶手中;在產(chǎn)品使用階段,裝備制造企業(yè)作為服務方應當以便利客戶為導向,發(fā)展專業(yè)化服務體系。而產(chǎn)品用后處置階段,企業(yè)應當完善舊件回收系統(tǒng),并保證三廢的穩(wěn)定、持續(xù)達標,減輕環(huán)境壓力,降低控污費用,提升企業(yè)環(huán)境友好形象。
可以看出,在最初的產(chǎn)品研發(fā)設計到最終的產(chǎn)品用后處置,都對環(huán)境有很大的影響,裝備制造企業(yè)因其高耗能、高污染的特性,更需全方位把控好各個環(huán)節(jié),在入口減少消耗,在出口降低污染,是提高綠色競爭力的高效路徑。
三、基于生命全周期理論的企業(yè)綠色競爭力評價體系構建
(一)評價指標構建原則
科學性原則。設計評價體系應當在進行調(diào)研考證后,綜合定性、定量,科學、客觀地展現(xiàn)企業(yè)綠色競爭力的真實情況。
創(chuàng)新性原則。本文立足新的視角考量企業(yè)的綠色競爭力,涵蓋了產(chǎn)品研發(fā)設計、原材料采掘與生產(chǎn)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品銷售、使用和廢棄物管理,立意新穎。
可操作性原則。指標的篩選需要考慮定性指標是否可合理量化以及定量指標數(shù)據(jù)是否方便搜集。本文在篩選指標時兼顧可操作性,使得數(shù)據(jù)真實可取,客觀反映真實情況。
(二)評價體系的構建
本文構建指標體系的思路就是以生命周期為視角出發(fā),圍繞評價目標,將指標分層剖解,最后構建完整的評價體系,從而保持嚴謹?shù)倪壿嬤B貫。如表2所示。
設計環(huán)節(jié)是促進裝備制造企業(yè)從中國制造向中國創(chuàng)造的重要橋梁,在技術創(chuàng)新上形成先行優(yōu)勢,將從根本上來降低有形產(chǎn)品對資源、能源的需求,來減少直接的生產(chǎn)成本,同時降低排污量減少后期的治污成本。因此企業(yè)的生態(tài)設計能力應當在各階段占據(jù)首位。
裝備制造企業(yè)的產(chǎn)品多為復雜龐大的機械裝備,配置眾多,在生產(chǎn)過程中高耗能、重污染,因此實行清潔生產(chǎn),控制好能源消耗總量和強度,對企業(yè)提升總體的綠色競爭力尤為重要。因此筆者認為,企業(yè)的綠色生產(chǎn)能力在評價體系中的重要性僅次于生態(tài)設計能力。
2015年我國廢鋼鐵、廢有色金屬、廢塑料等十大類再生資源回收總量達2.5億噸,回收總值為6446.9億元,工程機械等8個領域35家機電產(chǎn)品再制造企業(yè)作為試點,經(jīng)認定的再制造產(chǎn)品達到100余種。由此筆者認為,產(chǎn)品的用后處置階段是直面減排壓力的一環(huán),雖是生命周期的末端,在綠色競爭力的構成要素的地位也相當重要。
2016年7月,工信部、發(fā)改委、環(huán)保部《開展工業(yè)產(chǎn)品生態(tài)設計的指導意見》,著力推廣無毒無害或低毒低害的綠色材料和產(chǎn)品。裝備制造業(yè)所需原料采購量大,應當面向上游實行綠色集中采購,選擇綠色供應商,將大大有利于綠色競爭力的提升。原材料供應階段的重要性應當略低于產(chǎn)品用后處置階段,但高于銷售及使用階段。
裝備制造業(yè)的大多產(chǎn)品非日常消費品,相對其他環(huán)節(jié),銷售和使用階段對環(huán)境的影響略小,因此,在企業(yè)綠色競爭力的六大階段中,銷售和使用階段的重要性相對最小,但由于很多機械裝備在其使用階段的能耗也相當大,因此也應盡可能將產(chǎn)品包裝、產(chǎn)品運輸、儲存方式及有關的售后服務體系方方面面都考慮進來,盡可能完善產(chǎn)品配送體系,并發(fā)展專業(yè)化服務體系。
四、結論
在國內(nèi)外經(jīng)濟形勢轉變的大背景下,裝備制造企業(yè)的綠色競爭力重要性日益凸顯,本文基于生命全周期理論在要素層將企業(yè)的綠色競爭力分為六大階段,反映企業(yè)在各階段對環(huán)境的影響,是對裝備制造企業(yè)綠色競爭力的系統(tǒng)評價研究??偟膩碚f,本文強調(diào)系統(tǒng)考慮產(chǎn)品在整個生命周期的環(huán)境影響,不單是考慮局部影響;并倡導可持續(xù)發(fā)展,關注產(chǎn)品在不同生命周期的潛在環(huán)境影響,著眼于人類與生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展,尋求經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益的和諧共存。
構建企業(yè)綠色競爭力評價體系工程龐雜,涉及面廣,在數(shù)據(jù)處理方法和綜合評價方法的選擇有待更深入的研究。筆者只是嘗試性地站在生命周期角度對綠色競爭力評價體系作初探,希望社會各界繼續(xù)研究,構建起更科學合理的裝備制造企業(yè)綠色競爭力評價體系,促進企業(yè)全方位的提高綠色競爭力。
參考文獻:
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在機械產(chǎn)品的設計階段,就應充分考慮到產(chǎn)品在使用廢棄后的回收利用性以及可拆卸性。(2)綠色設計法提出了生產(chǎn)企業(yè)與產(chǎn)品設計者應在節(jié)約資源和保護環(huán)境上主動承擔起一定的社會責任。尤其對于大型或大量的機械產(chǎn)品制造,企業(yè)在加工生產(chǎn)這些產(chǎn)品的同時,還應在可能的范圍內(nèi),主動承擔產(chǎn)品的回收與再次利用的義務。(3)在人類資源日益枯竭,生存環(huán)境不斷惡化的新時期背景下,綠色設計法是對傳統(tǒng)設計理念和設計方法的創(chuàng)新與改良,體現(xiàn)了人們對環(huán)境及資源的重視,以及對整個機械產(chǎn)品設計學科認識的深化。
2.機械設計與制造中綠色設計的主要內(nèi)容
2.1綠色材料的選擇與管理
綠色材料即可回收、可再生,且對環(huán)境污染較小、低能耗的材料。因此在機械設計中應首先選用環(huán)境兼容性好的材料與零部件,并盡量避免選用有輻射性、有毒或有害的材料。要求所用材料能夠有利于回收、再利用、再制造或易于降解,從而實現(xiàn)機械制造業(yè)在資源利用率方面的上升,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。同時,在機械設計與制造中,還應當盡量減少所選用材料的種類,從而降低產(chǎn)品在廢棄后的回收成本。例如:模具材料的綠色程度對最終產(chǎn)品的綠色性能有著重要的影響,可通過舍棄過往對材料表面進行化學處理的方法,而改用物理方法實現(xiàn)防腐與脫模;選用對環(huán)境危害較小的鎳磷鍍代替電鍍鉻;用不銹鋼材料來加工防腐模具來代替電鍍的方式等等。
2.2拆卸性設計
在傳統(tǒng)的設計方法中多數(shù)只是考慮到產(chǎn)品的可裝配性,而較少考慮到產(chǎn)品的拆卸性。綠色設計中著重要求將拆卸性作為機械設計與制造中,產(chǎn)品結構設計評價的一個重要準則,從而使產(chǎn)品在報廢以后,能夠對其零部件實現(xiàn)高效且不加破壞的拆卸,以便有利于材料和零部件的重新利用與循環(huán)再生,進而達到保護環(huán)境和節(jié)省資源的目的。拆卸性設計的基本原則主要包括以下幾點:第一,應實現(xiàn)產(chǎn)品零件的多功能性,從而降低應拆卸零部件的數(shù)目以及拆卸時的工作量;第二,應避免在設計時,對有相互影響的材料進行組合,盡量避免零部件的污損;第三,在機械設計與制造中,應減少零件的多樣性,并努力向著零件的標準化、模塊化和系列化方向發(fā)展。
2.3可回收性設計
可回收性設計是指在設計中,充分考慮到產(chǎn)品各零件回收再利用的可能性,以及相應的回收處理方法和回收費用等問題。可回收性設計一般包括兩種途徑,即零部件的再利用和原材料的再循環(huán),在當前鑒于材料再循環(huán)的困難與高昂的成本,因此較為合理的可回收性設計應重點突出零部件的再利用??苫厥招栽O計的主要措施包括了以下幾點:在機械設計與制造中,盡量使用可重新利用的材料;使用對環(huán)境影響較小的材料,例如可再生材料、易回收材料以及無毒無害材料等;對于已使用過的零部件進行再加工和翻新等措施。
2.4綠色產(chǎn)品的成本分析
在對機械制造業(yè)中綠色產(chǎn)品的成本分析,應與傳統(tǒng)的成本分析有所區(qū)別,在綠色產(chǎn)品設計的初期,即綜合考慮到產(chǎn)品在回收、再利用上的性能。因此在作綠色產(chǎn)品的成本分析時,必須考慮到產(chǎn)品拆卸、污染物替代、特殊產(chǎn)品相應的環(huán)境成本以及重復利用成本等等。綠色產(chǎn)品的成本分析應在每一次設計選擇時進行,以便于設計出的產(chǎn)品更突出綠色環(huán)保性,且成本更低。
2.5綠色產(chǎn)品的設計數(shù)據(jù)庫
綠色產(chǎn)品的設計數(shù)據(jù)庫應詳細包括了產(chǎn)品壽命周期中與經(jīng)濟性、環(huán)境性等相關的一切數(shù)據(jù),如材料成分、各類材料對環(huán)境的影響數(shù)值、材料的自然降解周期、人工費用以及機械制造中裝配、銷售和使用所產(chǎn)生的附加數(shù)量與環(huán)境的影響值等等。因此綠色產(chǎn)品的設計數(shù)據(jù)庫對了機械產(chǎn)品的設計與制造過程都有著舉足輕重的影響與作用。
2.6綠色產(chǎn)品的包裝設計
對綠色產(chǎn)品的包裝設計,應重點突出以下幾方面原則:首先應材料最省,即綠色產(chǎn)品的包裝在滿足銷售、保護以及提供充足信息功能的前提下,所適應材料應最少且文明適度的包裝;其次,應盡量選用可回收或易于降解,且對人體無毒害性的包裝材料,例如使用EPS、聚乙烯產(chǎn)品等在大自然中易于自然分解且不會污染環(huán)境的材料;最后,所選用的包裝材料應易于再循環(huán)和回收利用,通過再循環(huán)使用和重復使用的包裝,從而提高包裝物的生命周期,有效降低包裝廢棄物的出現(xiàn)。
3.總結
在機器的制作加工程序中,經(jīng)過降低對刀具的消耗,尤其是對一些構造繁瑣以后成本高的刀具消耗,是能夠減少制造成本的一條關鍵措施。所以在現(xiàn)在社會的環(huán)境以及制造措施的背景下,能夠執(zhí)行探索一種使用與高速制作與制造的新式刀具物料,同時經(jīng)過對這些制作與加工這種新式刀具的有關措施系數(shù)開展更具體的探索與改善,持續(xù)的創(chuàng)新與健全在制作制造過程中使用的新式刀具,除此之外,涂層刀具也在前進過程中,能夠在很大程度上提升切削速度以及使用長久性。
2綠色機械制造工藝技術的類型
2.1能源節(jié)約型綠色機械制造工藝在以往的機器生產(chǎn)技術中,消耗的能源多,產(chǎn)生的能量大多數(shù)都因為摩擦生熱被轉變?yōu)閮?nèi)能抑或其他樣式的能量被消耗掉,這不僅增加了對機器的損耗,并且對機器的工作時間帶來影響,對機床及其生產(chǎn)的精準度產(chǎn)生影響,并且還浪費了能源對環(huán)境帶來破壞。能源節(jié)省型綠色機器生產(chǎn)技術就是解決這些狀況,在機器生產(chǎn)程序中,經(jīng)過降低機器的損耗,適量的運用能夠再生資源,引入低消耗的措施,運用低消耗的綠色設施等減少能源消耗的措施。
2.2資源節(jié)約型綠色機械制造工藝資源節(jié)約型綠色機械制造工藝是指在機械制造過程中,以保證機械產(chǎn)品質(zhì)量和符合機械制造標準為前提,通過簡化工藝和減少原材料消耗的方法來達到資源的有效利用的工藝技術。例如,在刀具的制造過程中,我們可以通過優(yōu)化毛坯的形狀,選擇新型的刀具材料,盡量減少切削液的使用量,從而減少機械加工的余料,降低原材料的消耗,延長刀具的使用壽命,達到節(jié)約資源和提高生產(chǎn)效率的目的。
2.3環(huán)境保護型綠色機械制造工藝機械制造工藝實際上就是一個物質(zhì)經(jīng)過一系列加工制造過程,變成最終需要得到的產(chǎn)品的過程,但在這個過程中會產(chǎn)生一些廢液、廢氣、廢渣、噪聲等對環(huán)境和操作者有危害的物質(zhì)。環(huán)境保護型綠色機械制造工藝是指通過工藝初始設計和末端處理技術,盡量減少或消除有害物質(zhì)的影響,從而提高機械制造系統(tǒng)效率的工藝技術。
3發(fā)展綠色機械制造工藝技術的策略
3.1綠色設計綠色設計是指根據(jù)產(chǎn)品的品質(zhì)要求,在綠色理念的指導下,對機械的工作原理、結構、運動方式力、能量的傳遞、各個零件的材料和形狀的尺寸進行設計,并通過計算分析轉化圖紙作為制造依據(jù)的工作過程。要做好綠色設計,需從設計之初就要充分考慮產(chǎn)品流轉的各個環(huán)節(jié)中所應注意的環(huán)保問題,并將環(huán)保作為設計的重要指導原則。綠色設計涉及十多項設計階段,包括選材、結構設計、工藝設計、包裝運輸設計、使用維護設計、拆卸維護設計、報廢處置設計等。要將各階段的設計方案系統(tǒng)地協(xié)調(diào)和整合起來,因此,綠色設計也成了一個具有綠色性、集成性、并行性的系統(tǒng)。
3.2綠色選材綠色選材是指綠色機械制造過程中,在滿足產(chǎn)品的適用性能和制造工藝特性的條件下,綜合考慮綠色環(huán)保的要求所選擇的能源和材料,具體包括材料的選擇和能源的選擇。綠色選材應遵循以下原則:一是,優(yōu)先選用可再生能源與材料;二是,盡量選用原料豐富,成本低,污染少的能源與材料;三是,盡量避免選用有毒、有害、有輻射性的能源與材料。
3.3綠色工藝綠色技術就是在機器生產(chǎn)程序中,運用相關的工具以及設施,根據(jù)節(jié)省能源、操縱能源、降低污染的需求,把各式原材料根據(jù)相關的秩序開展生產(chǎn),以便獲得所期望的達標產(chǎn)品。優(yōu)異的綠色機器生產(chǎn)措施包含:運用干切削措施,低溫切削措施,綠色時時切削措施,使用高精準度的冷碾措施,金屬粉末的注射成型工藝,采用可編程的控制器技術、數(shù)顯技術、數(shù)據(jù)技術來改造舊機床,凈化廢液等。
3.4綠色處理綠色處理是指將在機械制造過程中排放出的廢液、廢氣、毛坯腳料以及破損的零件設備等廢渣,進行回收利用或將其變成對環(huán)境無污染的物質(zhì)的過程。綠色處理的方法有:第一,根據(jù)各排放氣體的性能,能吸收的就采用物理或化學方法吸收,能燃燒的就在燃燒爐中通入氧氣完全燃燒。第二,廢液集中進行回收、轉化、燃燒等處理。第三,將有毒的廢渣進行集中深埋,或是采用化學方法將其變成無毒無害物質(zhì),將有棱角的銳利廢棄物收集在一起并作集中處理。第四,將已報廢的產(chǎn)品回收并使用到下一個周期中,變廢為寶。
4結束語
關鍵詞:機械制造工藝;綠色化;機械制造業(yè);機械制造成型技術;快速成型技術;冷輾擴技術 文獻標識碼:A
中圖分類號:TH186 文章編號:1009-2374(2015)32-0084-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.32.045
機械制造是為各個工業(yè)生產(chǎn)部門提供技術裝備的行業(yè),制造業(yè)的發(fā)展推動了工業(yè)發(fā)展,促進了國民經(jīng)濟的建設與發(fā)展。機械制造是以大規(guī)模地開發(fā)和利用自然資源為基礎發(fā)展而成的,這種發(fā)展模式極大地破壞了生態(tài)環(huán)境,影響了行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展,綠色化制造理念由此產(chǎn)生。
1 機械制造工藝綠色化理念提出背景
1.1 傳統(tǒng)機械制造業(yè)能源浪費嚴重
傳統(tǒng)機械制造工藝存在能源浪費嚴重問題。在生產(chǎn)過程中,由于機械摩擦產(chǎn)生的熱量轉化為機械內(nèi)能或其他形式能量,降低了機械設備的實用性能和使用壽命,使設備的精準度降低,影響了產(chǎn)品的質(zhì)量,同時也造成了資源和能源的浪費。采用新型生產(chǎn)技術,降低機械設備的能源損耗,適量運用再生資源,降低機械制造業(yè)的能源損耗。
1.2 傳統(tǒng)機械制造環(huán)境危害嚴重
機械制造工藝是將一種物質(zhì)經(jīng)過系列加工制造,變?yōu)榫哂幸欢▽嵱霉δ艿漠a(chǎn)品的過程,在加工過程中會產(chǎn)生大量廢水、廢渣、廢氣、噪聲等對環(huán)境或技術人員有害的物質(zhì),需要進行改進。綠色工藝是將機械制造工藝設計進行改進或在工藝終端增加污染物處理技術,以減少或消除污染物的產(chǎn)生,降低機械制造工藝對環(huán)境或人的損害,提高機械效率的經(jīng)濟效益和社會效益。
1.3 傳統(tǒng)機械制造資源浪費嚴重
傳統(tǒng)機械制造工藝中,工藝流程復雜,制作原料多為傳統(tǒng)金屬資源,在制作過程中,使用大量切削液,造成極大的資源浪費。綠色化工藝是在保持機械產(chǎn)品質(zhì)量和性能均達標的前提下,利用先進的自動化技術對制作工藝進行改進,減少原料消耗量。另外,尋找可再生新型材料替代傳統(tǒng)原材料,在節(jié)約資源的同時,提高產(chǎn)品的使用壽命和性能。例如在制作刀具時,可通過自動化技術對毛坯形狀進行優(yōu)化,并選擇新型的材料,降低切削液使用量,從而減少余料的產(chǎn)生,達到節(jié)約資源的目的。
2 機械制造工藝綠色化的可行性
2.1 高新技術為機械制造綠色化提供技術支持
2.1.1 先進的機械制造成型技術。在綠色生產(chǎn)理念推動下,機械制造工藝有了新的發(fā)展,如精密鑄造、直接沉積和冷擠壓等成型技術已得到廣泛應用。精密成型將是零件加工未來的發(fā)展方向,而自由成型相對于切削工藝,具有能耗低、成本低、生產(chǎn)周期短、污染少等優(yōu)點,更具有發(fā)展空間。
2.1.2 快速成型技術。現(xiàn)代多媒體技術不斷發(fā)展,三維立體打印技術的發(fā)明,極大地推動了多個行業(yè)的發(fā)展。機械制造業(yè)利用此原理,將三維數(shù)據(jù)通過快速成型機將層層原材料快速加工成機械產(chǎn)品,該技術可在不使用任何磨具、工具或刀具的幫助下,快速、準確、直接地生產(chǎn)形狀各異的復雜零件,余料少,節(jié)約了資源,提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。
2.1.3 冷輾擴技術。冷輾擴技術使用初期,由于精度限制,該技術應用范圍僅限于成型和碾擴,而數(shù)控技術的發(fā)展極大地推動了此項技術的應用。技術原理主要是通過碾壓輪生產(chǎn)產(chǎn)品的外輪廓、內(nèi)模具生產(chǎn)產(chǎn)品的內(nèi)輪廓,機械作用將二者擠壓在一起,在套圈壁的輔助下不斷滾動,使產(chǎn)品直徑變薄、成型。冷碾擴技術不受壓力影響,減少了工藝步驟,可達到節(jié)約原材料的目的。
2.2 綠色化理念在機械制造工藝中的應用
2.2.1 機械制造設計階段綠色化。機械制造工藝綠色化的應用體現(xiàn)的首要階段為設計階段,在對產(chǎn)品進行設計之初,應充分考慮產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所應注意的各種環(huán)保問題,并將節(jié)能、環(huán)保作為設計的主要原則。例如,對產(chǎn)品的材料選擇、產(chǎn)品結構優(yōu)化、制作技術選擇、拆卸維護設計、后期運輸、使用、報廢處置等,各階段設計方案應協(xié)調(diào)統(tǒng)一,使產(chǎn)品制造及使用全過程在節(jié)能減排方面均達到最優(yōu)化,實現(xiàn)綠色化生產(chǎn)。
2.2.2 機械制造過程綠色化。機械制造在制作過程中,要達到節(jié)能減排的目的,需在選材和技術上進行嚴格選擇。材料選擇方面應選擇可再生能源、原料豐富、成本低、污染少的能源或材料;盡量避免使用有輻射性、有毒、有害的能源或材料;技術方面應采用干切削、低溫切削、高精準冷碾、金屬粉末注射成型、可編輯的數(shù)控技術等,利用先進的技術降低能耗、減少材料浪費、縮減制造成本,從而實現(xiàn)機械制造的綠色化生產(chǎn)工藝。
2.2.3 機械制造污染物處理。機械制造過程中會產(chǎn)生大量廢水、廢渣、廢氣、毛坯腳料、不合格零件等,直接廢棄不僅會對環(huán)境造成巨大破壞,還造成了能源和資源的浪費。對以上廢棄物進行處理的主要方法為,回收可燃性氣體作為燃料重復利用、回收或轉化廢液中的有用成分,利用化學方法將有毒物質(zhì)轉化為低毒或無毒物質(zhì)進行排放,將報廢零件或毛坯腳料進行回收再利用,變廢為寶。
3 機械制造工藝綠色化中亟待解決的問題
3.1 綠色制造理念普及深度有待于加強
綠色化制造理念提出和發(fā)展的時間較短,對于綠色制造理念的理解不夠全面,理解深度有待于進一步加強。鑒于國家政策的要求,部分機械制造企業(yè)針對企業(yè)生產(chǎn)中存在的問題進行改進,降低了生產(chǎn)對于周邊環(huán)境的破壞,但其制造工藝仍存在資源浪費現(xiàn)象,需要進一步優(yōu)化,從機械制造全過程實現(xiàn)綠色制造理念,節(jié)約企業(yè)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益。
3.2 人才的缺乏
機械制造業(yè)的發(fā)展,綠色制造理念的實現(xiàn),需要大量具有高素質(zhì)、高技術的人才。而機械制造專業(yè)人才一般由高職、中職、技工院校培養(yǎng),在人才培養(yǎng)過程中,對于綠色制造理念培養(yǎng)深度無法滿足社會的需求,綠色制造是綠色資源、綠色生產(chǎn)和綠色產(chǎn)品的交叉綜合,是時展的需要,是科技發(fā)展的趨勢。傳統(tǒng)教學與實踐脫離嚴重,所培養(yǎng)的人才僅能勝任傳統(tǒng)制造行業(yè)的工作,而對于新型的綠色化生產(chǎn)工藝無法勝任。改革機械制造專業(yè)人才培養(yǎng)模式,提高人才的專業(yè)技能及專業(yè)理念是當今制造業(yè)急需解決的問題。
4 結語
機械制造業(yè)是關系多個行業(yè)發(fā)展水平的工業(yè)制造業(yè),該行業(yè)的能源消耗較大,極大地限制了行業(yè)的發(fā)展。在國家提倡經(jīng)濟發(fā)展綠色化的今天,機械制造業(yè)應認清形勢,充分利用先進的制造工藝及制造技術,不斷對傳統(tǒng)制造工藝進行改進升級,以實現(xiàn)機械制造工藝的綠色化。
參考文獻
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【關鍵詞】綠色制造;基本理念;機械制造
為了實現(xiàn)自然與社會的和諧發(fā)展,基于可持續(xù)發(fā)展的綠色制造理念被人們提出且應用到機械制造行業(yè)當中來。不僅在一定程度上減少了對緩解的污染,還在一定程度上降低了生產(chǎn)成本,增加企業(yè)的經(jīng)濟效益。
一、綠色制造理念
綠色制造技術,簡單來講就是指在對現(xiàn)有成本進行有效控制的前提之下,在保證產(chǎn)品的質(zhì)量及其使用功能不被影響的基礎之上,將生產(chǎn)制造以及生產(chǎn)加工對周圍環(huán)境和資源的整體破壞降到最低。在現(xiàn)階段先進的生產(chǎn)理念中強調(diào),講綠色設計以及制造技術始終貫穿于產(chǎn)品設計以及生產(chǎn)加工的整個流程,而且在這個環(huán)節(jié)中要其操作流程以及操作技術能夠滿足保護環(huán)境的要求。在現(xiàn)階段的機械制造工藝當中,所謂的綠色制造工藝可以分為一下幾種:
1.少無切削技術
在機械制造過程中,通過利用少無切削的生產(chǎn)加工技術,能夠極大的減少作業(yè)的加工余量。此外通過使用冷擠壓以及精鑄等相對成熟的生產(chǎn)技術以及工程塑料,實現(xiàn)其從近似成型到仿型以及凈成型的方向發(fā)展,不僅能在制造過程中有效的節(jié)省生產(chǎn)產(chǎn)品所消耗的能源以及物料,同時也能有效的縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期以及生產(chǎn)成本。
2.高速加工技術
這種技術是近些年發(fā)展和推廣起來的一種集優(yōu)質(zhì)、高效和低耗等特征于一身的綠色制造生產(chǎn)工藝。在產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程中,因這項技術能在確保產(chǎn)品質(zhì)量的基礎之上,能夠有效的降低和控制能源與物料的消耗,并能夠極大的提高產(chǎn)品的生產(chǎn)加工效率,所以該技術是當下綠色制造工藝未來發(fā)展的一個具體方向。
3.新型刀具技術
在機械的生產(chǎn)制造過程中,通過減少對刀具的磨壞損耗,特別是對那些結構比較復雜或者是價格昂貴的刀具的損耗,是實現(xiàn)生產(chǎn)成本降低的一條有效途徑。因此基于當前的社會背景以及生產(chǎn)技術,可以實施開發(fā)或者研究一種應用于告訴加工及生產(chǎn)的新型的刀具材料,并通過對這些生產(chǎn)以及制造這種新型刀具的相關技術參數(shù)進行更詳細的研究與優(yōu)化,來不斷地改進和完善應用于各種加工和生產(chǎn)的新型刀具,此外也可以發(fā)展涂層刀具,來實現(xiàn)刀具切削效率以及耐用度的有效提高。
4.快速原型生產(chǎn)加工技術
由于在機械的生產(chǎn)制造過程中,通過利用這種技術能夠實現(xiàn)資源有效節(jié)約,同時也能在一定程度上減少生產(chǎn)加工過程中,廢棄物的排出,所以這種技術是當下比較有發(fā)展前途的綠色生產(chǎn)加工技術,它的主要特點可以分為:很少或者是沒有下腳料,而且其面相相當環(huán)保;在使用過程中能夠合理的解決計算機相關設計制造過程中的“看得見卻摸不著”的問題;其系統(tǒng)具有柔性高等優(yōu)點,因此在作業(yè)流程中,只需對CAD模型進行適當?shù)男薷?,就可以將其生成各種形狀不同的元器零部件;此外它還有具備對材料使用廣泛性的特點;在生產(chǎn)加工以及制造過程中,不需要專用的生產(chǎn)模具以及加工夾具。
二、綠色制造理念的各種工藝
當前由于機械制造業(yè)的主導權是被發(fā)達國家所掌握,因此在生產(chǎn)以及制造過程中所制定的標準以及規(guī)范大都是依據(jù)發(fā)達國家的國情來制定的,根本沒有將發(fā)展中國家的實際國情考慮在內(nèi),所以造成制定以及實施的一些標準雖然在發(fā)達國家取得了一定的成果,但在部分發(fā)展中國家卻毫無作用。而且部分發(fā)達國家為了保護自身國家的自然環(huán)境,將一些污染比較嚴重的制造行業(yè)轉移到當前經(jīng)濟以及技術欠發(fā)達的發(fā)展中國家,其中我國就是其中之一。而這些發(fā)展中國家為了發(fā)展自身的經(jīng)濟以及改善就業(yè)情況,往往也比較愿意接這種產(chǎn)業(yè)的轉移。
1.選用綠色原材料
在綠色制造理念下,生產(chǎn)制造過程中所選用的原材料除了要確保材料的質(zhì)量以及適應性能較強之外,還要滿足生產(chǎn)加工制造過程的某些特性以及實現(xiàn)其與環(huán)境的有效協(xié)調(diào),因此可以這么說,選用綠色材料是企業(yè)在實現(xiàn)綠色生產(chǎn)加工以及制造的有效前提,也是重要因素之一。在綠色生產(chǎn)制造過程中,選用綠色物料時應遵循以下幾個基本原則:(1)優(yōu)先選擇可再生的原材料,同時盡量選擇使用回收材料,并提高物料資源的使用效率,以切實實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展;(2)在選擇過程中,盡量選擇那種原材較為豐富且成本較低的原材料。
2.綠色切削加工技術
在機械生產(chǎn)制造過程中,其主要的污染來源就是切削液,而切削液的整體造價也相當昂貴的,有時甚至會占去總成本的15%作用,因此在機械制造生產(chǎn)制造過程中,通過引入綠色切削加工技術,來有效的解決和處理因使用切削液而帶來的各種問題,不僅能夠有效的提高切削效率,同時也能實現(xiàn)生產(chǎn)成本的有效降低。而綠色切削加工技術,簡單來講就是指在機械生產(chǎn)制造過程中,基于環(huán)節(jié)保護以及資源節(jié)約的有效前提,實現(xiàn)綠色生產(chǎn)、綠色切削的一種專業(yè)加工技術。在整個生產(chǎn)作業(yè)流程中,都是以綠色為主,也就是說在機械制造過程中,在確保產(chǎn)品質(zhì)量以及使用性能的同時,將其對環(huán)境的污染降低最低。當前干式切削以及低溫切削和綠色濕式切削是我國在機械制造行業(yè)中最常用的幾種綠色切削工藝。
3.冷輾擴技術
在以往的機械制造流程中,冷輾擴技術其作用比較單一,只能將產(chǎn)品進行單一的輾擴以及成型,而且也無法有效的保證其精準度。但隨著當前數(shù)控技術以及產(chǎn)品材料性能和比例技術的不斷發(fā)展和成熟,冷輾擴技術已經(jīng)得到了進一步的重視與發(fā)展。
在上世界80年代末期,出現(xiàn)了一種新型的機械設備,它的具體工作原理是通過利用一個用碾壓輪來驅動的外模具以及一個用芯軸來驅動的內(nèi)模具,在滑座的操作運動之下,將其內(nèi)部的支撐輪相互的擠壓在一起,并使得其套圈內(nèi)壁受到內(nèi)部的碾壓力實現(xiàn)其由局部向切向以及徑向往復滾動,并最終實現(xiàn)其直徑受力變薄,進而完成產(chǎn)品套圈擴徑成型。同這種傳統(tǒng)的操作方法相比,這一操作流方法實現(xiàn)了無壓控制,而且主要是通過利用計算機數(shù)控并依據(jù)產(chǎn)品的實際輪廓以及材料性能和具體直徑等來實現(xiàn)其內(nèi)壁由厚變薄的。這一操作方法等引入和應用不僅擴大了冷輾擴技術的實際應用范圍,同時也在一定程度上提高了其精準度。