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)和機械工業(yè)相結(jié)合，從而使古老的機械工業(yè)蓬勃發(fā)展的同時，卻產(chǎn)生了對能源和原材料的巨大消耗和浪費及對生態(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。我國對該領(lǐng)域已經(jīng)開始重視起來。目前機械制造工業(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

　　這在舊機床處理方面問題尤為突出，我們的許多工廠常見的場景就是廠房內(nèi)滿身銹跡的廢舊設(shè)備，大批五、六十年代的舊機床和數(shù)控機床、加工中心、FMS、CIMS甚至網(wǎng)絡(luò)加工等先進制造系統(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國家高出數(shù)十倍之多。

　　(3)環(huán)境保護意識在機制工業(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→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"回收"環(huán)節(jié)。廠家在產(chǎn)品的設(shè)計和制造過程中就應(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)市場信息設(shè)計生產(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、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環(huán)境的負(fù)面影響，同時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"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機械行業(yè)技術(shù)人員所亟待解決的課題。

　　2、綠色制造工藝和先進技術(shù)

　　在機加工發(fā)展歷史中，許多新型高效的先進工藝和方法總在不斷推出，從而使機制工業(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)展和社會進步，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;機制工業(yè)高投人、低產(chǎn)出和對材料能源的大量浪費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;機制工業(yè)對環(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技術(shù)勢在必行，環(huán)境友好型和對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新概念，目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義。根據(jù)機加工的特點，筆者提出幾點參考意見：

　　(1)設(shè)計人員必須具有良好的環(huán)境意識

　　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月份正式頒布和實施以后，這在不久的將來會成為衡量產(chǎn)品性能的一個重要因素。

　　(2)廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的零部件

　　更重要的是設(shè)計時就應(yīng)充分考慮產(chǎn)品報廢時的回收利用，產(chǎn)品報廢后，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)品的一項重要指標(biāo)。

　　(3)盡量簡化工藝，優(yōu)化配置 提高系統(tǒng)運作效率，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)展趨勢談一談本人的幾點體會。

　　(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驗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)計開始，直到產(chǎn)品的加工工藝、加工過程、質(zhì)量檢測、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)進行實驗，對其性能和可制造性進行預(yù)測和評估。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)市場需求，將產(chǎn)品所涉及到的不同公司，臨時組建成一個計算機網(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為這些工藝和技術(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，而且有些工藝改進對環(huán)境起到保護作用。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。