绿色制造技术机械制造（共12篇）
绿色制造技术机械制造 篇1
21世纪以来, 全球经济以前所未有的高速度持续发展, 但由于忽略了环境污染, 结果带来了全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、空气污染、水源污染、土地沙化等恶果。与此同时, 工业生产低效率且过度利用资源和能源, 同时大量地产生并向环境排放各种废水、废气、废渣、噪音、电磁等污染物质, 使得人类的健康和生存空间受到了严重的威胁。因此, 采用绿色的加工手段和工艺措施, 将是机械制造业迫切需要解决的问题。
制造业是将可用资源 (包括能源) 通过制造过程, 转化为可供人们使用和利用的工业品或生活消费品的产业。它涉及到国民经济的大量行业, 如机械、电子、化工、食品、军工等。制造业是创造人类财富的支柱产业, 其功能是通过制造系统来实现的。
制造业在将制造资源转变为产品的制造过程中和产品的使用和处理过程中, 同时产生废弃物 (废弃物是制造资源中未被利用的部分, 所以也称废弃资源。废弃物是制造业对环境污染的主要根源。由于制造系统量大面广, 因而对环境的总体影响很大。可以说, 制造业一方面是创造人类财富的支柱产业, 但同时又是当前环境污染的主要源头。有鉴于此, 如何使制造业尽可能少地产生环境污染是当前环境问题的一个重要研究方向。于是一个新的概念绿色制造由此产生, 并被认为是现代企业的必由之路。
各国专家的研究普遍认为, 绿色制造是解决制造业环境污染间题的根本方法之一, 是实施环境污染源头控制的关键途径之一。绿色制造实质上是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现。
1 绿色制造技术概述
制造业的发展在为人类创造了新的物质文明的同时, 也带来了一系列问题, 其中之一就是对资源的消耗和工业废弃物造成的污染, 破坏了人类的生存环境、制约了经济的可持续发展。因此, 绿色产品生产是制造业实施可持续发展战略的必然选择。绿色制造作为21世纪现代制造模式已成为工业化国家发展的必由之路, 尤其对于人均自然资源较少、浪费严重的中国, 具有更大的意义。
1.1 绿色制造的目的
绿色制造的基本思想就是综合考虑资源和环境的关系, 从产品设计阶段就开始致力于防止污染, 依靠先进的工艺、设备和严格的科学管理等手段, 以有效的物流循环为核心, 使废弃物最少, 并尽可能使废弃物无害化, 达到在产品的整个寿命周期内对环境的危害最小, 资源利用率最高, 从而实现人类生产的可持续发展。综合起来就是两个目的:资源综合利用和环境保护。
1.2 绿色制造的内容
使用绿色能源主要指无污染的自然能m, 如风能、潮汐能、太阳能等;实现绿色生产包括绿色设计、绿色工艺、绿色设备、绿色包装、绿色标志等;制造绿色产品采用再生性好、易于回收或处理的绿色材料, 制造能持续利用的产品。
1.3 实现绿色制造的途径
法律途径加强立法, 强化宜传和教育.提高全社会的环保意识和观念;管理途径从产品的设计、生产和使用等方面加强环保管理;技术途径不断吸取机械、电子、信息、材料、能源等各领域的最新技术成果, 从产品的设计、生产的规划、包装和营销等方面优化资源利用, 防止环境污染。
2 绿色设计概述
绿色设计是指在产品及其生命周期全过程的设计中, 充分考虑对资源和环境的影响, 在综合考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时, 优化相关设计因素, 使得产品及其制造过程对环境的总体影响和资源消耗减到最小。
3 绿色制造技术在机械制造中的应用
绿色制造技术是未来工艺技术的发展方向之一。在具体的物料转化过程中, 通过充分考虑制造过程中的资源消耗和环境影响间题, 根据制造系统的实际, 对制造工艺方法和过程进行优化选择和规划设计, 尽量规划和选取物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方案和工艺路线, 从而减少制造资源消耗, 减少对环境的影响。目前, 绿色制造技术在机械制造中的应用方向主要有以下几种:
3.1 采用先进的刀具结构
应用整体硬质合金圆形刀具:用细颗粒、超细颗粒硬质合金制造的钻头、立铣刀、丝锥等圆形刀具与现在常用的同类高速钢刀具相比, 切削速度可提高几倍, 能在很大程度上提高加工效率。借助五轴联动数控工具磨床皿代的整体硬质合金圆形刀具不再是千篇一律的标准刀具, 而是结构创新的特色刀具, 因而此类刀具的性能有显著的提高。
3.2 应用高速加工机床
为适应21世纪机械加工高效率、高精度、高柔性与绿色化的要求, 高速、高效的新一代机床一一高速机床应运而生, 高速机床最大特点是在满足高效生产的同时, 也大大提高了被加工零件的加工精度和表面质量。运用高速加工的“一次过“技术, 可将传统的粗精加工一次加工完成, 既可获得高质量的加工表面, 又省去了传统的若干工序, 使加工效率得以极大提高。很好地解决了加工柔性和产量、投资与更新的矛盾, 满足了机械行业目前多品种, 大批量, 少投资的要求, 由于其高的切削速度、高的进给速度及短的换刀等辅助时间, 因而生产效率显著提高。
3.3 绿色切削加工技术
随着新技术、新工艺的发展, 精密铸造、冷挤压、直接沉积等成型技术和工程塑料在机械制造中的应用日趋成熟, 从接近零件形状向精密成形、仿形方向发展。用自由成形制造代替切削加工肩些成形件不需要机械加工, 就可直接使用, 这样不仅可以节约传统毛坯制造时的能耗物耗, 同时也大大减少了产品的制造周期和生产费用。
3.4 快速成型RP技术
快速成型又叫快速原型制造技术, 他是利用三维CAD的数据, 通过快速成型机胳一层层的材料堆积成实体原型。它与传统机加工去除材料的方法截然相反, 该工艺可以在没有任何刀具、模具及工装夹具的情况下, 快速、准确、直接地制造任意复杂形状的三维实体和零件, 实现零件的生产。因此, 既节约资源、降低制造成本, 又能减少加工废弃物对环境的污染, 同时也大大提高了新产品样件的制造速度。
3.5 使用复合机床
复合加工机床进行零部件生产的最大特征是, 把需要几台不同机床的加工统合到一起, 以1台复合加工机可将工序较容易地集成起来。他有以下几个特点:提高生产效率:复合加工机床可以通过一次性工具装卡, 完成过去需要几台不同的机床所完成的加工, 这样加工的整个工时和加工时间都会得到减少;保持高精度:由于无需将工件再次装卡, 不必在意定位问题, 使精度容易得到保持;节省能源、降低成本:与需要购买几台不同的设备进行加工相比, 1台复合机是很合适的, 与开动几台设备相比, 能源也得到节省运行成本也得以降低。
结束语
机械制造业是将可用资源通过制造过程, 转化为可供人们使用和利用的工业产品或生活消费品的产业。制造业一方面是制造人类财富的支柱产业;另一方面又产生大量废弃物, 对环境造成污染, 是当前环境污染的主要源头。绿色制造技术正是采取从源头控制污染, 有效地利用自然资源, 减少环境保护的费用。可以预测, 在不久的将来, 绿色产品必将成为商品市场的主导产品, 而绿色产品的制造技术则将成为工业生产行业的规范。
参考文献
[1]孟令启.机械制造工程学[M].郑州:郑州大学出版社.2007.
[2]张安峰.绿色再制造工程基础及其应用[M].北京:中国环境科学出版社.2005.
[3]陈勇.机械制造技术[Z].
绿色制造技术机械制造 篇2
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。
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。
论绿色机械制造技术的发展 篇3
绿色，在人们的意识里是纯净和环保的象征，意味着郁郁葱葱和天然健康无污染。什么是绿色机械制造呢？这是在20世纪八九十年代的时候所提出的新概念。这种技术又叫做环保技术，是以传统旧工艺为主，继而通过和环境、生产技术、科学材料类等一些技术来进行的创新性先进技术。其目标是使产品在生产的全部工作链中的制造、包装、应用、后期处理等能够产生较小的影响。
文中所说的绿色制造工艺具有很多优点和特点：工艺技术设计合理、回收利用处理得很好、选择可回收材料、制造过程中的资源利用率大、对环境造成的污染小。
首先，由于绿色环保和可利用性高，此种工艺是在21世纪中的主流推广技术。它在传统工艺的基础上进行改造和创新，使其可利用性提高了，保留了传统工艺的优点，改进了其不足的地方，进行了高水平的一个提升发展；再次，它是一个全球性质的核心技术。随着社会的不断进步，顺应当今社会的激烈竞争，新型技术此起彼伏。作为国家发展的核心技术，它自然而然地承担了国家发展的重担。最后，它是驾驭生产过程的系统工程，它特别强调计算机技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理等方面的应用。
以下是笔者根据绿色机械制造技术的特点，在推广绿色机械制造技术，谋求新发展时应该采取的几方面具体措施：
一、选择绿色材料
在我们的生活中不乏一些产品，或性能优质，或性能普通。但是在真正的生产制造过程中，过多地考虑到产品的性能和作用，然而却忽视了最重要的一点：其对环境的影响；同时也对所用材料的再回收利用没有过多地进行考究。所以常常避免不了在生产过程中或者使用后期造成对环境的巨大影响和资源浪费。所以，材料的选择方法和选用何种材料是一个重要的环节。理应选择对环境污染尽量少、利用率高的材料，避免对环境造成不必要的破坏。在选用何种材料的时候应该在尽量满足功能的条件下选择绿色环保材料。近年来环境污染的加剧使人们的环境保护意识有了很大的转变，所以应考虑可持续发展。
二、选择绿色设计模式
在绿色设计中，我们应考虑到如下几个问题：随着社会的不断进步和发展，各方面的功能完善是现今的主要市场需求，大家会选择同价位、高性比的产品，因而也就产生了只重视工艺，不注意产品的回收利用以及绿色性。所以绿色设计就是根源，为解决源头问题，应考虑所有的因素。因此，在绿色设计的过程中，我们也应该考虑到以下几个问题：（1）产品在进行设计的时候应该考虑尽量简洁化以及可拆卸功能；（2）回收再利用设计。尽量能做到回收利用最大化，为环境保护发挥一定的表率作用；（3）产品运输方便性。总之，在设计的过程中应该加强绿色化的概念，提高回收利用率，在保证绿色的情况下也要保证企业的经济效益。
三、采用自动化模式
目前，自动化技术是最受大家欢迎的一种热门技艺，可以代替手工化的制造技术的主要性能是采用一体化的运作程序将复杂的程序简单化、系统化，可以直接用一种方式、统一步骤进行生产制造，省去了不必要的损耗。自动化模式是顺应时代要求而产生的新兴技术，在将来肯定会更加简化甚至全自动化，广泛应用于生产制造、一体化工艺、现代化生产模式等诸多方面。
四、机械制造要绿色化
地球上资源的不断缺乏和资源告急，引起了世界人民的广泛关注，同时也引起了各种保护部门的绿色环保意识。人们的追求也渐渐以绿色为主。绿色制造，简而言之就是，从生产到制造再到应用，后期的回收等都遵循环保健康的理念，能最大化地确保原材料和利用率的高效。这就是绿色化的重要意义所在。
总之，在如今这个快速发展的社会中，只有顺应消费者诉求及高精度、高效率的绿色概念等，才能长久发展。现在有很多建设取得了不错的成绩，在绿化方面也取得新成绩。但在环境方面也付出了一定的代价。对于今后的发展，绿色化、自动化、机械化是未来的方向和目标，只有以之为契机，才能更加快速地发展壮大。所以，机械制造业要有长远发展，必将以降低资源耗费，发展纯净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为永恒发展奋斗目标。
参考文献：
杨章民.论现代机械制造技术及其发展趋势[J].黑龙江科技信息，2008（25）.
机械制造过程中绿色制造技术应用 篇4
近年来,我国的生态环境不断的遭到的破坏,使得生态危机不断的加重。国家为了促进环保节能的发展,正逐步的加大对各个领域的环保节能管理监督力度, 特别是工业,对工业采取绿色生产技术,以减少工业对环境造成的污染,减少对环境造成的破坏。绿色制造技术就是这样一种符合可持续发展战略的技术,它能够有效的促进生态化工业的发展[1]。随着经济的发展,绿色制造技术广泛应用于机械制造的各个方面,其已经成为最具发展潜力的制造技术。
1绿色制造技术概述
1.1绿色制造技术概念
绿色制造是综合考虑环境影响和资源效益的一种现代化的制造模式,绿色制造的目的是减少产品整个生命周期对环境的影响,提高资源从设计、制造、包装、 运输、使用到报废处理的使用效率,从而协调优化企业经济效益和社会效益[2]。因此,绿色制造又称为环境意识制造、面向环境制造。绿色制造技术是指在保证产品功能、质量、成本的前提下,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现代制造模式,该技术要求对生态环境无害或危害极少,要求节约资源、能源,并提高资源、能源的使用率。
1.2绿色制造技术特点
(1)绿色材料
绿色制造中最重要的组成部分就是绿色材料,其是指在绿色制造中尽量选择没有污染或污染小的材料,同时这些材料具备可循环使用和回收使用的特性。因此,机械制造业应积极研发能够可循环使用或回收使用的没有污染或污染小的材料,以便这些材料能够创造更高的经济效益,从而促进机械制造业的发展[3]。此外, 机械制造业还需控制好绿色材料的开发成本,以最大化实现产品效益,最小化降低对环境的污染。绿色材料既是绿色制造技术的核心又是机械制造领域的发展趋势。
(2)绿色设计
绿色设计是指在机械制造过程中综合考虑产品的质量、产品的寿命、产品和环境的关系等方面情况,综合考虑环境因素对绿色设计的影响。采用绿色设计设计出的产品具有绿色性、集成性和并行性等特性。在绿色设计中,需充分考虑产品周期关联方面的影响,并合理的改进产品各方面的功能,从而优化机械产品, 完善机械产品功能[4]。
(3)绿色工艺
绿色工艺是指在生产产品过程中,能够有效降低对环境造成的污染,能提高资源、能源使用率。科学合理使用绿色工艺需要考虑节能环保的技术,需要充分考虑如何降低材料使用率,如何减少废气材料的产生,如何减少对环境造成的污染,需要研究如何降低产品污染程度。此外,还需讨论如何使用绿色环保材料, 以便提高资源、能源的使用率。
(4)绿色处理方法
绿色处理方法是指在生产中合理有效的加工废弃材料,以便这些废弃材料能够合理有效的运用到下一个产品生产中。因此,在设计产品时,需合理的分析产品的原材料,分析产品的使用结构,从而合理有效的使用再次使用技术,进而提升产品的功能。
2机械制造过程中绿色制造技术的应用
(1)制造机械产品时合理使用绿色材料
在绿色制造过程中,绿色材料是指无污染或污染小的材料,这些材料在使用之后仍可以回收利用,从而达到绿色制造的效果。因此,想要合理的进行机械产品的制造,就需要科学合理的使用绿色材料[5]。机械制造业在制造过程中,需要改变传统的生产观念,同时结合材料的经济效益,结合环境效益,科学的选择绿色材料,合理的使用绿色材料,从而提高对环境的保护,进而减少对环境造成的污染和破坏。
(2)设计机械产品时使用绿色方法
绿色设计是集产品功能、质量、环境为一体的设计方法,进行机械产品绿色设计是系统性的概念,在进行机械产品结构绿色设计之前,需详细的分析产品的整个生命周期,并在确保产品质量的同时,始终贯彻绿色的思想理念。在进行机械产品结构绿色过程中,设计人员需详细的分析产品生产时间和造价问题,需细致的分析产品质量问题,并将绿色观念落实到设计方案中。在机械产品结构绿色设计工作完成后,审查可能产生的企业经济效益和社会效益,在没有问题的情况下进行制造生产。
(3)使用绿色制造工艺生产机械产品
将传统机械产品制造工艺与绿色制造工艺科学有效的结合能够减少产品在生产过程中的资源、能源使用率,能降低产品在生产过程中对环境造成的影响。在机械制造过程中,绿色制造工艺包括以下三方面工艺:1)绿色节能工艺。这方面的工艺是指在生产机械产品过程中能有效降低资源、能源消耗的工艺[6]。2)节约资源工艺。这方面的工艺是指在生产机械产品过程中合理有效的简化生产过程, 从而进一步降低资源消耗的工艺,该工艺主要使用新材料或提高产品生产制造技术,从而从根本上降低生产产品使用成本。3)环保生产工艺。这方面工艺是机械制造中绿色制造技术的关键部分,其是通过科学合理的加工手段加工机械生产过程中产生的废弃、废液以及废料等废弃物,从而减少这些废弃物对环境造成的污染和破坏。通过以上三方面的工艺能够充分促进机械制造中绿色制造技术的应用, 进而减少产品在生产过程中对环境造成的破坏。
(4)采取绿色处理方法以减少对环境造成的污染
在机械制造过程中,产品的包装会极大的污染环境,产品在包装过程中,极易产生废弃物,这些废弃物的数量非常之大,对这些废弃物采取绿色处理方法, 以便合理的回收废弃物,或促进废弃物更快速的讲解,从而有效的保护环境,减少废弃物对环境造成的污染,然而这些处理方法使用的成本较高,因此,在包装过程中,需要采取绿色包装,这样不仅防止破坏环境,还节约了成本,同时使产品包装具有美观的效果[7]。近年来,机械制造业中使用较多的绿色包装材料是木板、 三合板等,这种材料制成的绿色包装在一定程度上能够减少对环境造成的污染, 同时其还能够回收再利用。目前,我国研发了蜂窝纸板绿色包装材料,该类纸板不仅能够有效减少对环境的影响,还能降低机械产品的破坏,其在废弃之后对环境造成的污染和破坏力度会降低,因而可以达到良好的绿色制造效果,值得在机械制造业中推广与应用。
3结语
在机械制造中,绿色制造技术是通过科学合理的利用生产资源、能源,以减少资源、能源的浪费,从而降低制造过程中对环境造成的污染和破坏,同时综合考虑机械制造业的经济效益和社会效益,选择先进的制造技术。机械制造过程中充分的利用绿色制造技术,以保护环境,提高生产资源的利用率,从而提高机械制造业的经济效益,提高社会效益,进而提高机械制造业的竞争力。
参考文献
[1]徐颖.绿色机械制造工艺技术应用探索[J].中国科技信息,2014,16:157-158.
[2]詹建军.机械制造过程中绿色制造技术应用[J].装备制造技术,2014,07:229-231.
[3]李金明.浅析绿色制造技术在机械制造过程中的应用[J].科技致富向导,2012,09:430.
[4]买尔达·库尔班江.绿色制造技术在机械制造中的应用与思考[J].中国高新技术企业,2015,04:97-99.
[5]卢菊梅.基于绿色制造技术在机械制造过程中的应用分析[J].橡塑技术与装备,2015,20:141-142.
[6]付金彪.石油机械制造过程中绿色制造技术的应用[J].科技与企业,2013,13:278.
绿色制造技术机械制造 篇5
一、单选题 【本题型共15道题】
1.常规情况下激光切割的最大厚度可达到（）。
A．1mm B．10mm C．20mm D．50mm E．200mm 用户答案：[C] 得分：3.00
2.水性涂料以水作溶剂，具有节省资源、消除火灾危险性、改善环境条件和(等特点。
A．耐水性好 B．降低污染 C．烘烤不产生油烟 D．对涂装设备腐蚀性小 用户答案：[B] 得分：3.00
3.超声波在工业上的应用有很多，其中最广泛的应用是（）。
A．超声波检测 B．超声波焊接)C．超声波清洗 D．超声水处理 E．超声波消毒
用户答案：[A] 得分：3.00
4.在循环水处理中，取部分循环水量按要求进行处理后，仍返回系统的方法称为：（）
A．旁流水处理法 B．化学药剂法 C．物理水处理法 D．生化处理法
用户答案：[A] 得分：3.00
5.利用水的蒸发及空气和水的传热原理带走水中的热量、把循环水水温降低下来的设备，称为冷却构筑物，下列哪种构筑物应用最广：（）
A．水面冷却池 B．喷水冷却池 C．集水池 D．冷却塔
用户答案：[D] 得分：3.00
6.声波在传播过程中遇到障碍物时，在分界面处将处产生反射与投射，如果透射的声能与入射声能相比很低，则称该障碍物具有（）性能。A．吸声 B．隔声 C．消声
用户答案：[B] 得分：3.00
7.以下哪项不属于再制造技术的发展趋势：（）
A．高效的表面工程技术应用 B．自动化再制造技术 C．柔性化特征 D．大批量再制造技术 用户答案：[D] 得分：3.00
8.如果在建筑的西向布置遮阳，下列哪种形式减少辐射的效果最好（）。
A．水平外遮阳 B．水平内遮阳 C．垂直外遮阳 D．垂直内遮阳
用户答案：[A] 得分：0.00
9.以下加工方法中，被加工金属的热胀冷缩对加工尺寸影响最大的是哪一项？（）
A．干式切削 B．低温切削 C．硬态切削 D．高压水射流切削 用户答案：[A] 得分：0.00
10.()是实现可持续发展的根本途径，是人类社会工业技术进步的结果，也是保证自然资源的合理开发利用、保持资源循环利用的必要手段和发展循环经济的内在要求。
A．回收利用再生资源 B．回收废旧物品 C．回收机电产品 D．回收废旧汽车
用户答案：[A] 得分：3.00
11.外墙内保温同外墙外保温相比有何优点（）。
A．施工方便 B．保温隔热效果强
C．墙体温度波动小，不易开裂
D．进行节能建筑改造时，不会对使用面积产生影响 用户答案：[A] 得分：3.00
12.有机酯水玻璃砂的关键技术是：（）A．泡沫模样材料及成形技术 B．EVA塑料膜加热软化温度 C．真空度 D．旧砂再生技术
用户答案：[D] 得分：3.00
13.工业上的激光应用有很多种，其中最广泛的应用是（A．激光焊接 B．激光切割 C．激光表面处理 D．激光打孔 E．激光打标
用户答案：[B] 得分：3.00
14.特种锻造，不包括：（）。
A．多向模锻（含闭塞锻造、分模模锻）B．挤压 C．辊锻、辗压 D．粉末锻造 E．等温锻造 F．超塑性成形）。G．常规模锻、自由锻 用户答案：[B] 得分：0.00
15.（）主要以噪声预测数据为基础，建立合理、高效、明确的城市噪声管理体系，使噪声治理有计划、有重点、有效果。
A．噪声地图 B．声景观 C．听力保护措施
用户答案：[A] 得分：3.00
二、多选题 【本题型共5道题】
1.虚拟制造系统在模拟实际制造系统时，应具有的特征包括：（A．功能一致性 B．结构相似性 C．组织灵活性 D．集成化 E．智能化
用户答案：[ABE] 得分：0.00
2.粉末涂料涂装的优点是：()
A．健康环保 B．运输和贮存方便）C．不需防腐剂 D．涂料气味小
用户答案：[BCD] 得分：0.00
3.精密锻造设备要求（）。
A．刚性好，保证变形过程中机器本身的变形小，保证锻造工件的尺寸精度 B．导向机构精密，保证模具的合模精度
C．具有多缸的动作能力，实现精密锻造多个模具运动的要求 D．具有生产工序的自动监控和检测功能等 E．与设备关系不大，只与模具有关 用户答案：[ABCD] 得分：2.00
4.中国制造2025，提出的指导方针是：()
A．创新驱动 B．质量为先 C．绿色发展 D．结构优化 E．人才为本
用户答案：[ABCD] 得分：0.00
5.研发项目主要方向、任务与目标包括（）。A．拟突破的技术方向 B．主要功能与任务 C．近期和中期目标 D．重要科研成果 E．达到的经济效益目标 用户答案：[ABCD] 得分：2.00
三、判断题 【本题型共15道题】
1.有机酯硬化水玻璃砂的再生主要有以下几种方法：①机械干法再生②机械湿法再生③ 这二种方法的联合再生方法。（）
Y．对 N．错
用户答案：[Y] 得分：3.00
2.把太阳辐射能转换成热并加以利用属于太阳能热利用技术。（）
Y．对 N．错
用户答案：[Y] 得分：3.00
3.激光切割完全没有环境污染。（）
Y．对 N．错 用户答案：[N] 得分：3.00
4.推荐的绿色涂装共有16项技术，其中有6项工艺材料技术、6项装备技术、4项管理技术。（）
Y．对 N．错
用户答案：[Y] 得分：3.00
5.中水水源一般需要通过技术经济比较确定，并应优先选择水量充裕稳定、污染物浓度低、水质处理难度小、安全且居民易接受的中水水源。依次考虑优质杂排水、杂排水、生活污水。（）
Y．对 N．错
用户答案：[Y] 得分：3.00
6.燃气红外线辐射采暖属于中温辐射。（）
Y．对 N．错
用户答案：[Y] 得分：0.00
7.水性涂料不含有机溶剂。（）
Y．对 N．错
用户答案：[Y] 得分：0.00
8.目前，针对废弃电器电子产品的目录产品广泛采用的回收利用技术为机械拆解+专业处理技术。（）
Y．对 N．错
用户答案：[N] 得分：3.00
9.砂型铸造是铸造工艺的主要方法，占整个铸件产量的80%~90%。（）
Y．对 N．错
用户答案：[Y] 得分：3.00
10.再制造是指将废旧产品进行修复。（）
Y．对 N．错
用户答案：[Y] 得分：0.00
11.中水主要是建筑杂用水和城市杂用水，其水质除了安全可靠，卫生指标等必须达标外，还应符合人们的感官要求，另外，回用的中水不应引起设备和管道的腐蚀和结垢。中水虽然用途不同，但选用的水质指标相同。（）Y．对 N．错
用户答案：[N] 得分：3.00
12.一般固体份在55%的涂料均可称为高固份涂料。（）
Y．对 N．错
用户答案：[N] 得分：3.00
13.“环保预处理一零部件拆解一机械化破碎一机械化分选一ASR回收利用”是大部分发达国家进行汽车产品回收利用所采用的技术路线。（）
Y．对 N．错
用户答案：[Y] 得分：3.00
14.从能源利用的格局来看，低品位余热对节能减排战略的作用比较低。（）
Y．对 N．错
用户答案：[N] 得分：3.00
15.高能束热处理的功率密度至少达到50W/cm2。（）Y．对 N．错
绿色制造技术机械制造 篇6
关键词：工程机械；绿色设计；制造；技术
随着我国工业化水平的不断提高，有效推进了工程机械制造业的蓬勃发展，但同时也对生态环境产生了一定的影响。近年来人们的节能环保意识逐渐增强，工程机械绿色设计与制造技术应运而生，加强对工程机械绿色设计与制造技术的研究，对工程机械行业的可持续性发展具有实际意义。
1 绿色设计与制造技术解析
绿色设计与制造技术是当前我国可持续发展理念下产生的一种现代化的技术，其是在综合考虑生态环境与资源利用的基础上进行的产品设计与制造技术，从而确保将产品的设计、工艺、加工、包装、使用管理以及报废处理的产品全生命周期内对生态环境的负面影响降到最小并且最大化的实现资源利用率，促进企业经济效益、社会效益以及环境效益的有效提高。
2 工程机械绿色设计与制造技术的具体应用
工程机械有效应用绿色设计与制造技术充分体现了工程机械产业的可持续性发展战略，符合环境友好型与资源节约型现代化社会发展的趋势，这也是市场经济体制下工程机械产业增强市场竞争力的关键途径，其具体应用分析如下：
2.1 工程机械绿色设计
工程机械绿色设计是在设计阶段综合考虑生产、环境和资源方面，通过科学、合理的手段设计出资源节约型、低污染型以及可重复利用或回收再利用的工程机械设备。需要设计人员充分掌握所设计机械设备的使用功能、使用寿命以及使用环境等，另外还包括设计产品的相关技术、并行工程等因素，从而真正设计出统筹兼顾生产、资源与环境三方要素的工程机械产品。首先，节约能源资源。工程机械绿色设计主要指的是设计出来的工程机械产品是资源节约型产品，在保障工程机械功能与性能的前提下，消耗最少的能源资源，以有效应对目前我国能源资源供需结构严重失衡的局面。例如利用机夹式不重磨刀具替代传统的焊接刀具设计，从而有效节约刀柄的材料；再比如在进行机械设计时配备变频调速装置，以在低功率运行下将电能消耗降到最低；其次，保护生态环境，降低环境污染程度。在设计过程中要综合人机工程学理论的相关要求，降低生态环境的污染以及对机械操作者的人身危害。例如在设计液压传动设备的液压系统时可以采用新型防污过滤技术，延长液压系统的使用周期，有效减少污染物的排放次数和数量。
工程机械绿色设计的方法主要包括3种：一是生命周期设计法，全生命周期设计法主要指的是有机整合工程机械产品从设计到投入生产再到回收循环利用或销毁的全部环节，综合考虑各环节所需的资源和对生态环境的影响，从而设计出符合节能环保理念的工程机械产品；二是并行工程法，并行工程法主要是并行参考工程机械产品制造过程中的成本、质量、功能、用户要求等诸多方面，并及时反馈各种信息，保障设计出各方面性能最优的工程机械产品；三是模块化设计法，模块化设计法是根据工程机械产品的功效将工程机械产品的设计过程划分为不同的模块，在设计时只需考虑每个作为独立整体的模块情况，保障每个独立模块的设计符合资源节约和环境友好理念，同时还要满足科学发展观的要求，有效实现工程机械产品的绿色设计。
2.2 工程机械绿色制造
工程机械绿色制造的重要影响因素是绿色工艺的选用，同时选用无毒、无害、绿色环保的材料进行工程机械的生产制造。绿色工艺是以生态环境保护和资源节约为理念，指导工程机械的生产制造，不仅要提升生产效率，还要减少使用对环境有害以及对机械使用者有危害的生产工艺，达到集约型生产的目的。绿色工艺主要是优化工程机械产品生产加工顺序及工艺，金属成型时的清洁工艺以及对加工时所用工具的使用等。绿色工艺的使用要按照相关要求优化、调整产品的加工顺序，同时也要准确掌握加工过程中各环节的生产时间、人工的使用情况以及具体细节，避免不必要人工和时间等资源的浪费。
工程机械产品的绿色制造技术主要有：第一，资源节约型制造技术。资源节约型制造技术的主要内容有节约制造过程中的能源消耗、节省原材料的消耗以及辅料的消耗。节约能源消耗主要说的是采用现代化的技术和手段，例如数控技术，尽量减少生产制造过程中无用能量的消耗；节约原材料消耗主要说的是一方面要合理利用无毒、无害、绿色环保型的原材料，同时积极采用可再生利用的材料，提高废气材料的利用率。还有就是注重优化排料与排样工艺，降低辅助材料的浪费。第二，节能环保型制造技术。节能环保型制造技术主要内容有减少废料的生成并实现有序排放和循环再利用；减少有毒、有害物质的生成并实现科学化处理；减少噪音及振动，合理调节温度，净化空气等。对于有毒、有害物质例如废气、废水等的生成，主要采取事前预防的措施，就加工处理冷却环节可以利用水蒸气、液氮、空气冷却等新型加工方式，有效预防有害物质的产生；噪音污染的治理可以构建封闭式加工制造单元结构，还可以利用抽风、隔音降噪等新技术，防止粉尘扩散和噪音传播，有效降低噪音污染。第三，可循环利用制造技术。可循环利用制造技术是指在工程机械产品报废后，能够实现对其进行拆卸、清洗，利用表面工程等加工技术对部分零部件进行再加工、处理，恢复零部件的良好性能，达到循环再利用的目的。
3 结束语
总体而言，工程机械绿色设计和制造技术的有效应用，是工程机械制造业满足现代社会节能环保发展需求的关键途径，在整个工程机械产品的生命周期内，将对环境的影响降到最低限度，并进一步减少能源的消耗，协调企业的环境效益、经济效益与社会效益的相统一，促进工程机械产业的绿色、可持续性发展。
参考文献：
[1]李先广.机床制造业绿色制造运行模式及其特征主线研究[D].重庆大学，2012.
绿色制造技术机械制造 篇7
关键词：绿色制造,新型机械,制造工艺,装备技术
前言
随着各个国家工业化进程的逐渐加快, 机械制造业已经成为促进国家经济建设发展的支柱产业。尤其是在科学技术不断完善的背景下, 越来越多新型的机械制造技术被广泛使用。但是, 在大力发展机械制造业的同时, 也为环境、资源带来了很大的压力。环境破坏、资源枯竭的现象越来越严重, 如果不及时缓解, 将会给人与自然的和谐发展造成不可预计的后果。现阶段, 越来越多的国家开始落实节能减排、保护环境的计划。因此, 绿色制造技术的实施势在必行。
1 绿色制造技术的相关概述
1.1 绿色制造技术的含义
20世纪80年代, 绿色制造的概念第一次被提出。20世纪90年代, 绿色制造的概念被进一步完善, 从而衍生出绿色制造技术的概念。绿色制造技术是一种以绿色理念为指导, 融合绿色设计、绿色工艺、绿色包装、绿色生产等绿色行为的一种机械制造技术[1]。在使用过程中, 绿色制造技术集合了环境科学、材料科学、能源科学等多种先进的理论知识, 目的是在机械制造过程中, 实现从产品设计、产品制造、产品包装、产品运输、产品使用到产品报废处理的各个环节, 对环境、资源造成的负面影响最小, 实现资源利用率的最大化, 达到工业企业经济效益与社会效益稳定提升的目标。
1.2 绿色制造技术与传统制造技术的区别
1.2.1 传统制造技术
现阶段, 机械制造行业中使用的机械制造技术大都是传统制造技术。从自然界中获取所需要的资源, 经过一系列加工工艺制作出所需要的工程材料, 是传统制造技术的基本特征。它虽然实现了机械制造的目的, 但是在制造过程中会产生大量的废气、废水、废渣等污染物。这些污染物的肆意排放, 严重影响了地球的自然环境。再加上人们对资源储备的强取豪夺, 造成资源大量流失、浪费的现象严重, 地球不可再生资源的储备量越来越少。另外, 传统制造技术不仅会给自然环境与资源带来很多不利影响, 还会危害人类的身体健康。
1.2.2 绿色制造技术
如果说传统制造技术是一种开环的生产系统, 那么绿色制造技术就是一种闭环的生产系统。它能够使用清洁生产的方式将机械制造过程中排出的废弃物进行循环再利用, 最大限度地降低污染物对自然环境的影响, 还能够实现自然资源利用率的最大化, 降低机械制造过程中的资源浪费现象。在实施绿色制造技术时, 还会采用先进的技术手段完善机械制造生命周期中的各个阶段, 科学管理零件、设备进行, 以助于资源的有效利用[2]。
综上分析可知, 传统制造技术与绿色制造技术在各个环节都存在一定区别。绿色制造技术充分考虑了产品在生命周期中各个环节的发展, 实现了对机械制造最优化的控制, 在不影响机械制造质量与效率的前提下, 实施节约资源、保护环境的计划。
2 面向绿色制造的新型机械制造工艺
2.1 节约资源型机械制造工艺
机械制造过程中会使用大量不可再生金属, 而传统的机械制造技术无法实现对不可再生金属的充分利用, 而资源浪费现象屡见不鲜, 不利于社会经济建设的可持续发展。绿色制造提倡使用节约资源型机械制造工艺, 从产品方案设计的过程中进行优化, 全面考虑产品运输、产品使用、产品报废处理等各个环节造成的能源损耗, 使用无切削加工技术、干式加工技术进行机械制造的加工, 减少加工余量, 提升机械制造废弃物的循环使用[3]。
2.2 降低能耗型机械制造工艺
降低能耗型机械制造工艺主要表现在节能减排方面。众所周知, 在机械制造过程中会使用到大量的钢铁、有色金属、煤炭等资源, 而这些资源都属于不可再生资源。随着人类对地球上不可再生资源的肆意掠夺, 不可再生资源的储量正在大幅度降低, 节约资源计划的实施刻不容缓。节能减排是节约资源的一种主要方式, 通过对资源的循环使用来实现提高资源利用率的目标。常见的节能技术有技术技能、工艺节能、管理节能、新能源的使用、绿色设备、改进润滑方式等。不管是哪一种节能方式, 都是为了实现资源利用率最大化的目标。
2.3 环境保护型机械制造工艺
机械制造业的发展不仅会造成资源枯竭的问题, 还会导致严重的环境污染, 使人类生活在被污染的环境中, 呼吸着被污染的大气, 饮用着被污染的水源, 严重威胁人类生命健康的稳定发展。热处理技术是造成环境严重污染的机械制造工艺之一[4]。为了改善现在生活的环境, 应该在机械制造过程中尽量减少对热处理工艺的使用。常见的环境污染有大气污染、水资源污染以及其他污染。在机械制造过程中, 改变节能结构和燃烧方式, 积极使用新能源作为燃料, 使用集中供热的形式进行供热、供暖, 从而有效解决大气污染给环境带来的困扰。水资源污染主要是由于工业废水、废油的肆意排放造成的。因此, 国家要制定严格的污水排放制度, 对机械制造业进行严格监督与管理, 确保污水排放问题能够得到妥善处理, 从源头上治理水资源污染问题。
3 面向绿色制造的新型机械装备技术
3.1 面向绿色制造的新型机械装备技术的切削液系统
切削液系统主要掌管着切削与加工, 在机械制造过程中发挥着重要作用。传统的切削液系统包括两个方面:切削液供给系统与切削液。传统的切削液系统在使用过程中存在着很多弊端, 且操作过程比较复杂, 涉及到的零件比较繁琐, 制作成本也相对较高, 不利于工业企业经济效益的稳定提升。另外, 传统的切削液系统资源利用率较低, 会给环境带来很大的危害。
绿色的切削液供给系统能够妥善解决好上述问题。首先, 绿色的切削液供给系统设计的时候, 在不影响其使用性能的前提下, 降低了成本, 具有可操作性强的基本特征;其次, 绿色的切削液供给系统通过科学的配比来确定切削液的使用量, 大大提升了其冷却、润滑、防锈的效果;第三, 绿色的切削液供给系统的通用性较强, 能够适应各种切削方案与切削材料[5]。
3.2 面向绿色制造的新型机械装备技术的机床和刀具系统
首先, 要对绿色制造的新型机械装备技术的机床设备进行研究。随着科学技术的不断完善, 机械制造自动化技术的大力推广, 社会对机床设备也提出了新的要求, 传统的机床设备向更加安全、环保、节能的方向转变。机床产业可以使用高速干切削技术、MQL技术对机床结构进行改进, 有效缓解了机床使用过程中造成的环境污染, 降低切削液的使用, 开发出绿色环保的机床设备[6]。其次, 要对绿色制造的新型机械装备技术的刀具系统进行研究, 积极提升刀具的制造技术, 减少机械制造过程中刀具的损耗, 从根本上降低对不可再生资源的使用, 减少刀具生产成本。与此同时, 还要落实刀具回收计划, 促进刀具的循环再利用, 最大限度地提升不可再生资源的利用率。
4 结论
综上分析可知, 随着人们保护环境、节约资源意识的逐渐提高, 传统机械制造业的发展模式已经无法适应时代的进步, 传统的机械制造技术需要进行不断完善。绿色制造技术能够实现对机械制造整个生命周期的控制, 最大限度地降低机械制造给环境带来的影响, 实现资源利用率的最大化, 对于提升工业企业经济效益与社会效益的稳定发展大有助益。
参考文献
[1]李先广.机床制造业绿色制造运行模式及其特征主线研究[D].重庆:重庆大学, 2012.
[2]舒林森.离心压缩机再制造叶轮服役寿命预测模型及数值仿真研究[D].重庆:重庆大学, 2013.
[3]黄彦春.基于绿色制造的新型机械制造工艺及装备技术研究[J].中小企业管理与科技, 2015, (2) :140-141.
[4]王晓俊.发动机活塞加工过程的不确定性分析及绿色工艺规划[D].湘潭:湖南科技大学, 2013.
[5]谭俊, 陈建敏, 刘敏, 等.面向绿色制造与再制造的表面工程[J].机械工程学报, 2011, (20) :95-103.
绿色制造技术机械制造 篇8
关键词：机械制造,新工艺,绿色制造,研究与应用
1 引言
工业是一个地区乃至一个国家最为重要的产业支柱, 而机械制造是工业体系中不可分割的组成部分, 机械制造业为经济的发展提供了巨大的动力。绿色制造就是要求在生产中节约资源、减少对环境的破坏, 这是上世纪80年代提出的经济可持续发展战略的一部分。传统的机械制造是一种高能耗、高污染的工业, 为了改变这一缺点, 实现可持续发展, 绿色制造必须要研发新工艺新技术。
2 绿色制造工艺的基本含义
2.1 绿色制造工艺的产生背景
随着经济的高速发展, 人们不得不去面对人口膨胀、资源枯竭以及环境等问题。传统的机械制造业能耗高污染大, 而且管理模式是先破坏后治理, 极不合理, 并使治理成本不断上升, 有统计显示制造业每年会产生几十亿吨废物和几亿吨有害物质。
2.2 发展绿色制造的意义
发展绿色制造是大势所趋, 社会潮流所向, 绿色制造可以在保证产品功能、质量、生产成本不变的情况下综合考虑环境的影响对资源的消耗。发展绿色制造工艺技术是为了让资源更好地得到利用, 环境得到更好的保护, 有利于子孙后代的未来[1]。发展绿色制造也是我国建设生态文明的必由之路, 是建设制造业强国的内在要求。
3 绿色制造新型机械工艺的应用
3.1 低能耗型工艺
绿色制造工艺在节能方面有很多种, 如技术节能、工艺节能、管理节能、发展新能源等。技术节能简单而言就是进行技术改造, 采用比较节能的新型设备, 淘汰高能耗的老旧设备, 从而提高资源、能源的利用率;工艺节能就是改变原有高能耗的机械加工工艺, 运用先进工艺进行生产;管理节能即加强管理, 避免无故的能源消耗;利用风能、地热能、太阳能等可再生的新型能源也是降低能耗的重要方法。
3.2 节约型工艺
绿色制造是绿色制造工艺的核心问题, 而节约是绿色制造工艺的一大优点。节约资源型工艺是简化生产的工艺系统组成达到节省材料的目的的技术。在机械制造生产过程中会消耗大量的原材料, 产生大量的生产废物, 绿色制造型的机械制造工艺正好可以通过优化技术, 改进制造金属, 采用新技术等方式减少消耗, 节约资源, 从而解决这些问题。
3.3 环保型工艺
传统的机械制造技术对周围的环境影响很大, 主要有大气污染、水污染、土地污染等其他污染。机械制造行业产生的大气污染主要来源于工业窑炉, 它产生的含氮化合物会危害人体健康, 为了解决这一问题, 绿色制造工艺采用了不同的能源燃烧方式以及集中供热等方法。机械制造的工业废水中含油, 需要从污染的源头开始对水污染进行治理;对于土地污染等其他污染形式应积极采取相应的措施治理[2]。
4 传统机械制造工艺走向绿色制造
4.1 传统机械制造与绿色制造
针对上文所述的传统的机械制造业带来的高能耗高污染, 要求人们必须对其做出改变, 来适应这个社会的发展趋势, 不然会被社会淘汰。传统的机械制造流程图 (见图1) , 这样的流程制造在生产过程中会产生大量的废水、废气、废渣等生产废物, 它们会进入到环境中对环境造成严重的破坏;在制造生产过程中需要投入大量的人力物力, 还会产生噪声造成噪声污染;生产过程中对原材料的利用率不高造成了大量的浪费。而绿色制造的机械制造技术 (见图2) 正是针对传统机械制造技术的不足做出了相应的改进, 减少了对原材料的浪费以及对环境的污染。
4.2 原料的选择
传统的机械制造的原材料的选择只是针对市场需要来选择, 忽略了生产过程中产生的废物和生产产品丢弃后对环境造成的危害。以前因为人们把本来可以用来生产产品的原材料当作一般的生产废物来处理, 而绿色制造既要考虑资源的利用率又要考虑产品性能能否满足要求。
5 总结
绿色制造工艺正在社会化、国际化, 资源减少, 环境问题都是世界性的问题, 这也是绿色制造技术国际化的重要原因。对于高消耗、高污染的机械制造业世界各国都应该制定相应的措施来引导机械制造走向绿色生产。
参考文献
[1]褚邦伟.机械产品绿色制造管理体系研究[D].济南:山东大学, 2012.
初探船舶绿色制造技术 篇9
1 船舶绿色制造术的概念
船舶绿色制造技术是一种在船舶技术、制造、管理活动中融入“绿色”理念, 在保证船舶产品的功能、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技术。
绿色造船技术使船舶产品在设计、制造、管理过程中对环境的污染小, 资源利用率高, 能源消耗低, 浪费小, 符合可持续发展的要求。
2 船舶绿色制造技术
2.1 绿色设计
绿色设计是指以资源节约和环境保护为指导思想的新型工业设计。对于绿色造船来说绿色设计是源头, 船舶产品在制造、营运、报废拆解过程的绿色度取决于船型、结构、功能冗余、节能以及材料的合理选用和利用这几个方面。
(1) 舱室绝缘材料。选材时, 不仅要考虑技术性能, 还应考虑环保性能。随着新型节能环保的绝热保温材料的开发与应用, 传统的舱室绝缘材料将逐步被替代。
(2) 环保焊接材料。在设计时应首选低毒、低烟、对环境污染小、对健康危害轻的环保型焊丝 (焊条) 。
(3) 船用涂料。传统的溶剂型涂料因对人体有害和污染环境无法满足绿色造船的需要取而代之的是无污染、节能、高效、低耗的绿色涂料。
2.2 绿色生产
绿色生产需要解决的主要问题是:提高切割、焊接、涂装过程中的资源利用率与控制环境污染。因此, 采用先进的生产工艺与装备就成为开展绿色生产的基本保证。
2.2.1 绿色加工
(1) 干式切削加工, 是一种加工过程中不采用任何冷却液的加工方式。这种加工方式不但简化了工艺, 降低了成本, 而且消除了冷却液的排放和处理。
(2) 无余量制造。无余量制造是船体建造过程中以加放尺寸精度补偿量取代余量。通过设置合理的建造公差, 采用有效地工艺技术与管理, 对船体零部件, 结构进行尺寸精度控制的一项精度控制技术。
2.2.2 绿色焊接
(1) 高效焊接电源。高效、节能是焊接电源的发展方向。逆变焊接电源具有节能、高效、直流输出稳定、焊接质量高等优点, 成为焊接电源的发展方向。随着微电子技术和计算机技术的发展, 数字焊接电源日趋成熟。
(2) 高效焊接工艺。熔化极气体保护焊是一种高效、节能、操作简单、易于实现焊接机械化的焊接工艺。
单丝或多丝埋弧自动焊, 因其焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光和少烟尘等优点, 已成为船舶制造的重要焊接工艺。
(3) 高效焊接装备。横向对接焊缝焊机有效地解决了横向焊缝采用手工焊接所务法解决的焊缝成形质量差、生产效率低、作业条件差、劳动强度大等问题。门架式双丝埋弧焊接装备是拼板焊接的专用设备, 其焊接速度高、焊缝成形质量好, 是替代“单丝多道焊工艺”的新一代垂直气电焊设备。
2.2.3 绿色涂装
(1) 实施船舶绿色涂装。应从全局出发, 以统筹优化的造船理念为指导, 根据船体分道、区域舾装、区域涂装的施工特点, 深化涂装生产设计, 加强涂装生态的动态管理, 提高涂装质量和作业效率, 降低资源消耗和有害物排放。
(2) 采用先进的涂料和涂装工艺。采用长效型车间底漆, 减少分段制造期间的锈蚀;采用厚膜型涂料, 减少涂装次数, 提高效率;采用万能型底漆, 减少涂料品种, 简化工序。
(3) 环保涂装工艺装备研发与应用。移动式分段涂装房是一种模块化、环保型涂装设施。其容积大小可根据工程而定, 并在指定地点快速搭建。该设施具有磨料循环利用功能。同时, 采用粉尘和漆雾分离技术, 有效控制有机溶剂排放, 实现涂装环保化。
移动式喷砂除锈装备的集成度高、外型小、移动方便, 是船体合拢后的舱壁除锈装备。该装备集磨料喷射单元、磨料回收单元、磨料清理单元和系统控制单元于一体, 具有磨料循环利用功能, 节省资源、作业环保、舱壁清洁度高等优点。
2.3 绿色管理
绿色管理投入少, 作用大, 效果好, 是绿色造船的重要组成部分。企业要实现经济与环保协调发展, 绿色管理不容忽视。
2.3.1 压缩无效作业时间, 提高生产效率
(1) 按区域/阶段/类型对造船生产作业流程的各个工序作业程度不间断地进行跟踪分析, 通过岗位合并、培训复合技术人员、提高工时利用率。
(2) 重视压缩吊运、整理等辅助作业时间。在材料管理上, 按材料使用顺序安排存放位置要求物件在物流过程中不停顿、不倒道、不转向, 尽量缩短物流路线, 减少吊运时间。
(3) 推行工序前移是企业压缩无效作业时间, 提高生产效率非常成功的做法。
2.3.2 强化管理, 节约成本
(1) 提高钢材利用率。运用计算机辅助管理手段, 推行钢板代码管理。对每张钢板从进厂、入库、预处理、领用、加工、装配、余料退料全过程实施控制。及时了解钢板 (包括余料) 的库存、流向及加工情况。
(2) 控制预处理钢材与分段储备, 提高场地利用率。严格按需求进行钢材预处理和生产分段, 通过强化计划管理, 改善作业条件, 既可以保证连续生产, 又能将场地资源有效利用。
2.3.3 走社会化供能之路, 降低生产能耗
我国有的造船企业引进世界先进的“安全、健康、环保”生产理念, 取消厂内的制氧车间和乙炔站, 用性能更好、安全无毒的新型燃气逐步替代传统的乙炔。向周边电厂购买余热, 走社会化之路。不仅节省了船厂有限的土地资源, 而且降低了能耗, 减少了污染物排放, 降低生产成本。
2.3.4 实施绿色采购, 为生产提供绿色材料
物资采购是绿色造船活动中重要的一个环节。绿色采购制度要求采购船用材料、机械、电器等, 不仅要评价其质量和价格, 还要评价其是否影响环境和人体健康, 对环保类产品实行优先采购。
结束语
绿色制造技术机械制造 篇10
绿色制造(Green manufacturing),又称环境意识制造(Environmentally conscious Manufacturing),绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输,使用到报废处理的整个产品生命周期中,对环境的影响(负作用)最小,资源效率最高,并使企业经济效益和社会效益协调优化的大制造模式。
绿色制造是有非常深刻的内涵,它涉及的问题领域包括三部分:一是制造问题,包括产品生命周期的全过程;二是环境影响问题;三是资源优化问题,绿色制造就是这三部分内容的交叉和集成。绿色制造考虑两个过程:一个是产品生命周期全过程和物流转化过程,即从原材料到最始产品的过程,通过绿色制造要达到两个目标:一个是减少环境污染,一个是实现资源优化。因此绿色制造包含的内容十分广泛,包括绿色设计、绿色生产、绿色再制造等现代设计和制造技术。
绿色制造与传统的制造模式具有本质的不同,主要表现在以下几个方面:
绿色制造是面对整个生命周期过程的广义制造,要求产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处的整个生命周期中实现减少环境污染,资源优化的目标。绿色制造是以提高企业经济效益、社会效益和生态效益为目标,强调以人为本,集成各种先进技术和现代管理技术,实现企业经济效益,社会效益和生态效益的协调优化。绿色制造致力于包括制造资源、制造模式、制造工艺、制造组织等方面的创新,鼓励采用新的技术方法、新的材料。
绿色制造是人类可持续发展战略在制造业的重要生产模式,也是实现社会可持续发展目标的基础和保障。
二、绿色制造对机械制造业可持续发展的意义
1. 发展绿色制造技术对机械制造业可持续发展的必要性
环境、资源、人口是当今人类社会面临的三大主要问题,特别是环境问题,其恶化程度与日俱增,正对人类社会的生存与发展造成严重的威胁。人们从这种严酷的现实中认识到环境与发展是密不可分的,要从根本上解决环境问题,必须转变发展模式和消费模式,即由资源型发展模式逐渐转变为技术型发展模式,依靠科技进步、节约资源和能源、提高效益、减少废物排放、实施清结生产和文明消费、建立社会、经济、资源与环境相协调的发展模式,即可持续发展模式。
制造业是将可用资源,通过制造过程,转化为可供人们使用和利用的工业品或生活用品的产业。它涉及到国民经济的大量行业,其中机械制造业在发展中为人们的衣、食、住、行提供了许多性能不同的机电产品,有力地推动了社会的发展和进步。20世纪90年代以来,我国机械工业在提高质量、优化结构、增进效益的基础上,逐步调整发展战略,使产业结构和布局不合理的状况有所改善,但是国际市场竞争力弱,资源配置效益较差,产品质量不高等问题仍然相当突出,而且资源和原材料消费较大,对环境污染严重,可持续发展能力不强。鉴于此,必须改变原来粗放型的老模式(高投入、高消耗、高污染),而大力发展绿色制造技术以适应新时代的要求。
2. 发展绿色制造技术是机械制造业可持续发展的重大机遇
可持续发展的理念正从不同的角度,以不同的方式向传统的工业界和企业生产经营者发出挑战,同时也是重大的发展机遇。
绿色制造是一种以保护环境和资源优化为目标的现代制造模式。发展绿色制造技术不仅是一个社会效益显著的行为,也是取得显著经济效益的有效手段,如:发展绿色制造技术可最大限度地提高资源利用率、减少资源消耗、直接降低成本。同时环境将得到改善,从而有助于提高员工的主动性和工作效率。企业也将会有更好的社会形象,从而可增加无形的资产和国际竞争力。同时发展绿色制造技术也必将推动机械制造业的新一轮技术创新,在新的制造模式下,必须利用高新技术和现代管理来提高生产率、节约自然资源投入、减少污染,以促进经济的可持续增长。
三、机械制造业发展绿色制造技术的内容和途径
在机械制造业中,从设计、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、包装、使用和维护、报废回收等全周期的各个环节都有资源消耗和不同程度的污染。机械制造业的绿色制造内容主要包括:绿色设计、绿色材料、绿色工艺、绿色处理等。在绿色制造实施过程中,绿色设计是关键,因为在产品的全部生命周期中,虽然设计费用仅占产品全部成本的5%左右,却决定了80%~90%的产品生命周期的全部消耗。
1. 绿色设计
绿色设计又称为生态设计、环境设计、生命周期设计或环境意识设计,它是融产品的质量、功能、寿命和环境于一体的系统设计方法,也就是说在设计之初就应在产品生命周期的各个环节都考虑产品的环境属性(如:可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等),并将其作为一个重要的指导原则。要实现此目的,我们提出了并行绿色设计新模式,这是一个系统的设计方法,具有绿色性、集成性和并行性,它首先是在绿色(节能、环保)设计的原则指导下,在一开始就考虑产品周期全过程的所有因素,包括产品质量、成本、进度计划、用户要求等。在设计过程中使材料选择、结构设计、工艺设计、包装运输设计、使用维护设计、拆卸回收设计、报废处置设计等多个设计阶段同时进行、相互协调,各阶段和整体设计方案、分析评价结果及时进行信息交流和反馈。从而在其设计研发过程中及时改进,使产品设计达到最优化。从绿色设计的工作流程看,牵涉到企业及其上下游供应链的多个部分,涉及对象包括产品设计者、生产制造者、企业决策者、环境分析专家、零部件供应商等,考虑的因素从原材料一直到废弃物的处理。作为这样一种先进的设计模式,涉及到一系列关键技术,包括绿色并行工程的协同组织模式、协同支撑平台、绿色设计的数据库和知识库、设计过程的评价技术和方法,绿色并行设计的决策支持系统等。许多技术有待于今后的进一步深入研究。
2. 绿色材料
绿色材料是指在选材时尽量选择无污染或少污染,易回收的材料。为此一方面要多开发绿色材料,并建立绿色材料库。二是设计选材时要注意经济效益与社会效益相协调。
3. 绿色工艺
绿色工艺是指在产品加工过程中尽量节约能源、减少污染。绿色工艺与洁清生产密不可分。绿色工艺主要还应从技术入手,尽量研究和采用物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方案。如现在的精确成形、干式切削、准干式切削、生产废物再利用、快速原型制造等都是绿色工艺的新技术。
4. 绿色处理
绿色处理是指上一个生命周期报废的产品通过有效的回收又进入下一个生命周期的循环中。为了便于产品的绿色处理,一方面是设计之初就要考虑产品的材料和结构设计,如采用面向拆卸的设计方法、模块化的设计方法。二是发展绿色再制造技术,如再制造加工、过时产品的性能升级等。
参考文献
[1]李伟:先进制造技术.机械工业出版社,2005,7
[2]刘飞:绿色制造的研究现状与发展趋势.中国机械工程出版社.2002.2
[3]刘飞曹华军张华等:绿色制造的理论与技术.科学出版社,2005,1
绿色制造技术在模具中的应用分析 篇11
【关键词】绿色设计与制造；模具；发展；应用
0.前言
绿色制造，又称环境意识制造（Environmentally Conscious Manufacturing）、面向环境的制造（Manufacturing For Environment）等，是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式。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，并使企业经济效益和社会效益协调优化。而在制造业中，模具的使用量超过了一般的设备，它的生产技术影响着国家制造水平的高低。基于绿色制造技术的原则和目标，在模具制造中使用这项技术，能以最低的能源消耗换来最高的经济效益和社会效益。本文将阐述绿色制造的设计和加工工艺，并且就它在模具的应用中所产生的作用进行分析。
1.模具与绿色制造
1.1传统设计和绿色设计
模具生产是制造工业化的基础，传统的模具设计和生产过程是资源的浪费过程，一旦开模，那么模具材料就很难再次利用，因此模具设计和制造中，资源利用率很低，能源浪费严重，并且模具生产中含有的有害物质会严重污染生态环境，危害人体健康。而绿色制造模式是一个闭环系统，能从设计、制造、使用一直到产品报废、回收，减少整个寿命周期对环境影响，提高资源利用率，也就是说要在产品整个生命周期内，考虑产品环境属性，改变原来末端处理的环境保护办法，对环境保护从源头抓起，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。传统设计和绿色设计相比，前者多注重如何制造出合格的模具，后者能在环保基础上考虑材料的合格性，并且会考虑到模具的回收再利用。而传统设计的产品在使用后大多数都是废弃的“垃圾”，回收率低下，严重污染环境。
1.2绿色模具材料的选择
模具基础是模具材料的选择，是否属于绿色产品，对最后产品的形成有着重要影响。因此在考虑到环境问题的基础上，绿色模具材料应该符合低能耗、低成本、少污染的特点，而少污染材料是指在加工过程中，没有产生或者较少产生污染物的材料，能便于回收，可以多次重复使用或者可降解。例如，可以使用优质镜面模具钢加工型腔，采用不锈钢来加工防腐模具，以镍磷镀代替电镀铬。这些材料与技术相比传统设计材料和技术能减少对环境的污染，也能降低成本。
1.3绿色模具的设计
绿色制造的首要考虑因素是产品的使用年限，对于一些冲压模具，可以采用一模多形、一形两用或者拼装式等手段改进结构，采用弹性卸料板，合理选取冲压间隙值，借此来提高模具的使用率。最大限度提升模具使用寿命，应该选择适当的模面位置，选择合适的模具造型，利用有效的锻造制造设备，这样也能方便模具的拆洗和零件的更换。拆洗和更换，能够为模具的长期使用提供有效保障，并且在一定程度上减少污染。绿色模具材料具有很高的可回收性，因此在设计过程中，使用节能环保材料，减少特殊工具的连接件，选择可重复利用的零部件，便于拆卸联接，尽量减少焊接、铆接、胶接的出现，这样能够更有利于对模具损坏部分的维护。
模具设计要求规范化、标准化、系列化，这些是在模具专业化生产过程中提高质量、缩短周期、降低成本的有效措施。多重规格的标准模架和配件，能使有限的资源得到充分利用，不仅节约了资源，而且能方便加工管理。在模具设计过程中，机械生产车间会产生严重的噪音污染，不仅影响周边环境，而且会对操作人员的身体产生极大的冲击，对耳朵健康造成很严重的威胁。所以，在进行设计的时候应该采取措施减少噪音的产生，甚至消除噪音。消除噪音的方法有很多，在制造过程中可以使用摩擦离合器代替原有的刚性离合器，在噪音产生部位上使用隔音罩，或者使用有减震器的无冲击模架。
在技术方面，采用模具CAD/CAPP/CAM一体化。目前国内CAD三维技术被广泛运用。采用CAD技术能够减少设计图纸的使用，节约资源和能源，并且能运用这些技术对模具成品进行分析，了解材料的流动情况，产品强度、刚度和抗冲击力度，能够在第一时间了解到产品的使用情况。模具的包装设计也必须面向环境，确保包装材料从简或者使用绿色包装材料。很多包装材料都是难降解或者难以回首的材料，最后只能进行焚烧或者掩埋，这些材料的使用不仅浪费了资源，而且很大程度上污染了环境。因此，包装上应该采取无毒、无公害、易回收、易降解的环保材料与设计。
目前科技发展日新月异，模具制造与更新步伐不断加快，因此绿色模具在使用后，应该遵循回收再利用的原则，即根据模具的使用磨损情况，将其中一些可再用部分进行拆卸并进行加工维护，方便再次使用，而剩下的则作废料处理。
2.绿色模具的加工工艺
制作绿色模具必须采用绿色工艺，这是提高绿色制造的重要手段，不仅能为企业提高紧急效益，还能减少对环境的影响。绿色模具的制造工艺能够改善劳动条件，减少污染物的用量和排放量，减少对环境的污染，减少操作者的健康威胁，并且能确保成型模具可以适应生产生活的需要。目前绿色制造工艺有快速成型技术、虚拟现实技术、高速切削、激光加工等方法。
快速成型技术又称快速原型技术，是利用计算机辅助设计、精密机械、数控、激光技术和材料科学技术，采用离散、堆积原理将所需要加工的零件利用CAD技术转化为实物原型，这样方便检测物体设计质量和功能。虚拟现实技术与快速成型技术类似，都是通过计算机及相关设备对于物体全面建模和仿真，有利于减低成本，缩短生产周期。高速切削能将产品加工得非常光滑，减少因为再加工所造成的材料损耗和抛光时间，有利于提高生产效率。激光加工不同于传统刀具切削，不会产生很多的切削，也不会损坏刀具和产生噪音。作为绿色制造加工技术，激光加工是非接触、无磨损、无噪音、无切削的加工技术，不会对环境产生很大的影响，因此值得采纳。
【参考文献】
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绿色制造技术机械制造 篇12
关键词：绿色制造,信息系统,无线射频识别技术,语义WEB服务
0 引言
汽车工业是一个高投入、高产出、集群式发展的产业部门。在一些发达国家,汽车工业的产值约占国民经济总产值的8%,占机械工业产值的30%,其实力足以左右整个国民经济的发展,是国民经济的支柱产业。然而,在汽车制造过程中却伴随着大量的资源消耗和环境影响。绿色制造作为一种综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式,其目标是使企业在制造过程中对环境的负面影响小、资源利用率高、经济效益与可持续发展效益协调优化[1]。
汽车制造过程是一个复杂的系统工程,包括了数百道工序、上万个零部件、数以亿计的工艺参数,汽车制造的绿色制造模式需要将这些参数进行统计分析、将工序以及零部件进行优化设计,以达到节约资源、减少排放的目的,这就必然需要得到信息技术的强力支撑,信息系统的架构及其运作方式直接影响到绿色制造模式的实施。早在1999年,刘飞等[2]就提出了绿色集成制造系统(GIMS)及其构成框架,强调了信息系统对于实施绿色制造模式的重要意义。目前的相关研究主要集中在绿色制造的某一环节引入信息系统的支持,如Donnelly等[3]采用产品的环境管理系统(PBEMS)在朗讯科技进行生态设计,但斌等[4]、王能民等[5]建立了绿色供应链的体系结构,Seliger[6]在生命周期评价环节上应用的了Gabi软件系统及数据库等,但却缺少对企业范围内面向绿色制造的信息系统规划及其运行模式的系统思考。本文从面向特定行业——汽车行业的绿色制造信息系统框架模型着手,提出与之对应的运行模式,并对该模式下的信息数据采集技术以及基于语义的信息系统的集成技术进行了研究,期望对汽车制造企业实施绿色制造战略的信息系统进行一些有益的探索。
1 面向绿色制造的汽车制造企业信息系统框架模型及运行模式
面向绿色制造的信息系统不仅要保证企业日常的经营运作,而且要为绿色制造战略的运作提供支撑。本文研究的重点是将绿色制造支持信息系统与企业经营运作的信息系统进行统筹,从而提出一种面向绿色制造的信息系统框架模型,同时设计出一种在此框架模型下各种信息系统的运行模式。
图1所示为本文提出的一种面向绿色制造的汽车制造企业信息系统框架模型,主要由模型支撑层、应用引擎层、信息系统运作层、汽车生命周期主线层以及模型协同展示层5个部分构成。同时,它还包括信息系统集成框架,即企业服务总线。
模型支撑层是该框架模型的最基层,它包括信息系统运行的基本网络环境、数据库、信息安全保证分系统,以及企业的知识库(knowledge base)、评价库(evaluation base)等。与传统的支撑层不同,这里的知识库和评价库具有特殊意义。知识库是绿色制造知识工程中的知识集群,是针对汽车绿色制造中的某一或某些领域问题,采用某种(或若干)知识表示方式在计算机存储器中存储、组织、管理和使用的互相联系的知识片集合。这些知识片涵盖较低层次的绿色制造事实知识与较高层次的策略知识,包括相关的理论知识、事实数据、经验的启发式知识等。如在汽车绿色研发设计中,采用绿色材料以不产生或者尽可能少地产生有害物质、采用清洁工艺以减少化学排放及减少产品能源消耗、采用无害可循环物质、易拆卸设计均属于该知识库范畴。
应用引擎层是面向绿色制造的汽车制造企业信息系统框架的应用支撑,它包括业务流程引擎、业务规则引擎、消息引擎、资源调度引擎、运行监控引擎、事务管理、日志管理、目录管理等应用中间件平台,提供对上层信息系统的业务和应用的支持,实现各信息系统共性的基础技术和业务管理功能。应用引擎层可以基于现有的应用服务产品构建,如WebSphere、WebLogic等,同时根据系统集成和应用构建的需要进行深入的二次开发。
汽车生命周期主线层包括汽车市场需求的产生到汽车研发设计,再到汽车生命终期的回收、拆卸、材料再生、零部件的再制造及重用等环节。信息系统运作层是以它为基础并与之对应的,信息系统运作层是该框架模型的核心层,汽车制造企业面向绿色制造的运营即通过它来得以实现。它不仅包括了传统的汽车制造企业信息系统,如数据采集系统、协同办公系统、ERP系统、制造执行系统、质量保证系统、客户关系管理以及商业智能系统等,还包括了传统的绿色进化系统。如绿色设计系统(传统一般为协同设计系统)、绿色供应链系统(传统为供应链管理系统)、清洁生产系统(传统为生产管理系统)以及绿色销售及服务系统(传统为销售及服务系统)。值得强调的是其中绿色制造信息系统,如总揽汽车生命周期的产品生命周期管理系统、汽车制造环境评估系统、汽车末端处理系统,以及绿色制造评价系统等。上述这些信息系统中的某一系统或者某些系统的组合为汽车制造全生命周期提供系统支持。如数据采集系统贯穿汽车研发设计至废旧汽车回收拆卸全过程;绿色末端处理系统主要管理生命终期汽车的回收、拆卸、材料再生、零部件的重用及再制造;而绿色制造评价系统主要针对汽车制造的全生命周期过程进行评价和反馈。
协同展示层主要由汽车制造企业的门户网站来实现。信息系统运作层中各个信息系统的重要数据信息可以通过它对外(客户、经销商、供应商和维修商)发布,通过权限的设定和角色的配置,外部可以通过门户网站获得相应的过程信息和结果信息。
上述面向绿色制造的信息系统运作层包括了数量众多的信息系统,这些信息系统如何通过一种集成运行的方式来产生支撑汽车制造企业绿色制造战略的合力就显得尤为重要。图2所示为本文提出的面向绿色制造的汽车制造企业信息系统运作模式。
图2模式表明,汽车市场需求既可以来自于企业客户关系管理系统,即客户或经销商的直接反馈,也可以来自于企业通过绿色制造评价系统和企业商业智能系统得出的企业经营战略的决策,特别是市场策略。当市场需求确定时,汽车的研发设计系统启动;当绿色设计系统、环境评估系统工作时,汽车生命周期管理系统启动运作。排产系统以及绿色供应链系统主要为制造资源的组织及配送提供支撑;制造执行系统、清洁生产管理系统以及质量保证系统主要为汽车的生产及装配提供支撑;汽车销售以及汽车维修与服务通过绿色销售及服务系统进行管理;绿色末端处理系统主要管理汽车报废回收、拆卸、材料再生、零部件重用及再制造等环节。上述环节产生的海量数据信息通过数据采集系统进入企业其他信息系统,如ERP、客户关系管理系统、绿色制造评价系统以及企业商业智能系统等。绿色制造评价系统以及商业智能系统对数据进行挖掘,为企业的战略经营提供重要的战略决策支持;决策信息通过协同办公系统反馈给企业相关职能部门,各职能部门再通过对应环节的信息系统把这些信息反馈到汽车制造的生命周期中。可以看出,图2模式是一个基于学习的闭环回路,企业通过该模式可以将绿色制造集成为传统模式的经营管理,并实现汽车制造的全生命周期敏捷管理以及持续提高。
2 面向绿色制造的信息系统关键技术研究
首先,绿色制造要求尽可能地减少资源消耗及有害排放,而资源及环境有赖于制造材料、制造设备、制造工艺,而制造材料、制造设备以及制造工艺的优选及优化有赖于长期制造数据的有效收集及挖掘;其次,面向绿色制造的汽车制造企业信息系统包括了多种分信息系统,制造数据信息如何在数层多种信息系统中畅通地传递和共享,有赖于信息系统的集成技术。因此,在上文阐述的面向绿色制造的汽车制造企业信息系统运作模式中,数据采集技术以及系统集成技术是整个模式运行的基础,本文将把这两方面作为关键技术进行研究。
2.1 基于RFID的数据采集
汽车基本上是一个装配产品,通过数百道工序将万余件零部件组装起来。各个工序面临迥异的工况,特别是流水线作业情况下某些重要零部件还处于一定的运动速度中,为数据采集带来较大困难。无线射频识别技术(radio frequency identification,RFID)作为一种非接触的自动识别技术,能够通过无线射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,可以在各种恶劣的制造环境下,识别高速运动的物体及多种标签而成为一种理想的数据采集技术[7]。汽车制造企业之前的RFID数据采集技术主要应用于物流环节,实现的是制造系统的局部优化,难以达到绿色制造要求的全局优化。基于此,本文提出了一种基于汽车制造全生命周期工程主线的以RFID数据采集技术及制造关键环节的信息化终端技术相配合的解决方案,该方案贯穿了汽车制造的主要环节,将制造底层数据与企业的经营管理系统有效集成。
图3所示为基于RFID技术与信息化终端技术配合构成的基于汽车生命周期主要环节的数据采集系统结构。零部件物流配送作为RFID应用的起始环节,在该环节中对重要零部件的RFID标签进行设置。材料再生、零部件重用及再制造作为终了环节,在环节中对RFID标签进行回收。在中间制造环节中产生的制造信息可以通过RFID读写器写入RFID存储器,如零部件物流配送中的供应商及批次信息,生产过程及装配中制造工人、班次、制造日期等信息,汽车检验及测试的结果数据、检验及测试时间信息,汽车产品配送的配送点、配送时间信息,汽车销售的经销商、销售日期信息,汽车维修及服务的内容、时间信息,汽车拆卸及回收的回收商、拆卸回收的时间信息等。这些信息通过制造节点的信息化终端进入企业数据库,可供企业内部职能部门使用;对于某些相关节点的信息,还可以企业门户发布,供经销商、供应商、维修商及终端客户使用。
值得强调的是,该数据采集系统获取的数据信息不仅可以广泛应用于企业制造资源管理、工艺管理、生产监控管理,还可用于汽车全生命周期可追溯管理。汽车制造过程全生命周期的可追溯为企业的制造过程持续提高提供了支持,使企业在制造过程中尽可能地较少资源消耗和对环境的影响成为可能。特别是汽车生产过程、销售及维修过程关于零部件的信息可以作为企业进行材料再生、零部件重用及再制造的依据,这也正是汽车制造企业有效实施绿色制造战略的关键之一。
2.2 基于语义Web服务的系统集成技术
汽车制造企业是一个复杂的制造系统,面向绿色制造的汽车制造企业信息化支持平台既包括与产品设计相关的CAD、CAE、CAPP、PDM等技术系统,又包括与汽车制造相关的MES、WMS、SFC等制造过程信息化系统,还包括与企业经营管理相关的ERP、OA、CRM、绿色保证系统、产品生命周期管理系统及与经销商、供应商相关的电子商务管理系统等。综合上述需求,本文提出一种基于语义Web服务的系统集成框架,如图4所示。
基于语义Web服务的支持绿色制造的汽车制造企业信息化系统集成框架由集成对象服务、语义本体库、支持语义的企业服务总线、扩展的UDDI注册中心、服务集成引擎与工具集、汽车制造企业业务流程层构成。集成对象服务根据集成需求的不同由信息服务、功能服务和流程服务构成,并采用统一的方式封装成Web服务,通过语义本体库中的领域本体和应用本体对集成对象进行语义标注,分别从多个层面对集成服务进行语义描述,如集成服务的功能语义通过语义化的功能分类、输入、输出、前提和结果来进行描述,而服务质量语义则通过执行时间、成本、集成服务的信誉、集成服务的可靠性等方面进行描述,在此基础上,应用语义Web服务建模语言OWL-S对各类集成服务进行统一描述,并在扩展的UDDI注册中心进行注册;语义本体库采用本体管理工具(如Protégé、OWL Plug-in等)对领域本体以及用OWL-S描述的信息本体、功能本体和流程本体进行管理和存储,其中信息本体是最基本的对象,它是对信息集成对象的语义描述;功能本体是各应用系统可重用的业务功能的语义描述;流程本体则是汽车企业内部或跨企业的可重用业务流程或工作流的语义描述;语义映射库则是对相关语义服务与其他企业的异构语义服务的映射信息进行存储;支持语义的企业服务总线是集成平台的运行基础环境,它为集成框架提供消息通信通道,并提供消息路由等功能;扩展的UDDI注册中心在传统的UDDI基础上进行了扩展,除了支持传统的基于关键字的服务查询和发现功能外,还支持基于语义的服务查询和评估功能;服务集成引擎与工具主要实现集成请求的接收、服务的匹配、选择、业务流程的组合、外部服务的调用以及与框架其他部分的协调等;企业业务流程层主要是根据汽车制造企业过程管理的需求,对业务流程的业务进行分解,在服务集成引擎层的支撑下,经过服务的匹配、选择和组合后形成可执行的流程实例进行解释执行,并对流程的执行过程进行监控。
3 应用分析
将本文研制系统与企业原有运营管理系统相整合,构成的数据采集系统涵盖了产品需求、设计、制造资源组织调度、生产装配(包括冲压、焊装、涂装、总装)、销售及服务等的各主要环节,大量的面向绿色制造的汽车制造底层数据信息得以实时采集并进入企业数据库;企业内外的信息系统通过基于语义Web服务得以有效集成,供应链上下游各企业基本实现了敏捷供应链,企业基本实现及时制生产,企业数据的数据信息得到充分共享、挖掘;实时采集的数据信息为企业及时了解、监测企业绿色制造运行状况提供了支承保障;企业商业智能系统通过研究分析实时采集的信息数据,为企业制定、实施、修正和提高其绿色制造战略提供了决策支持与信息化支撑。
2007年,实施企业单车水耗量较2005年降低38%、单车电耗量较2005年降低27%、单车气耗量较2005年降低8%,综合能耗较2005年降低18%,各项制造排放指标均优于地方及国家标准。绿色制造战略的实施,使企业获得了快速的发展,2007年汽车销售量超过85万辆,实现销售收入超过581亿元,成为中国汽车制造的领军企业之一。
4 结论
(1)建立了一种五层结构的面向绿色制造的汽车制造企业信息系统框架模型,并提出了在该模型下各种信息系统集成运行的模式。该模型及运行模式将汽车制造企业绿色制造战略纳入企业日常的运营管理,为企业实施绿色制造战略提供了系统支撑。
(2)对面向绿色制造的汽车制造企业信息系统框架运行模式中的两项关键技术进行了研究,即基于RFID的数据采集技术和基于语义Web服务的系统集成技术。解决了非接触的汽车全生命周期制造数据采集及面向绿色制造的汽车制造企业内部信息系统与协作企业之间的有效集成问题。
(3)研究成果的初步应用表明,面向绿色制造的信息系统框架能有效支撑企业的绿色制造战略,提高其社会经济效益。
参考文献
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