摘要：實施綠色機械加工是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在企業(yè)的具體體現(xiàn)。實施綠色機械加工的基本程序步驟為預(yù)審、評審、方案優(yōu)選、方案實施和持續(xù)綠色機械加工。通過對整個機械加工過程進行評估，可找出企業(yè)內(nèi)影響資源能源消耗、環(huán)境污染、生產(chǎn)效率等的瓶頸部位，從而優(yōu)選出合理、可行的加工方案，實現(xiàn)綠色機械加工。實施綠色機械加工的主要途徑為網(wǎng)絡(luò)化、信息化和柔性化。

    1．引言?

    20世紀60年代以來，隨著世界經(jīng)濟飛速發(fā)展和人口爆炸性增長，地球環(huán)境加速惡化，資源日趨枯竭，生態(tài)環(huán)境受到嚴重破壞，危及到人類的生存和發(fā)展。制造業(yè)是全社會消耗資源、污染環(huán)境的一個重要方面，據(jù)統(tǒng)計，制造業(yè)每年約產(chǎn)生55億噸無害廢物和7億噸有害廢物，其污染物排放量占總量的70%以上。傳統(tǒng)的環(huán)境治理方法主要采用過程末端治理（End of Pipe），但存在諸多弊端，如部門分割、增量發(fā)展、成本高昂、經(jīng)濟效益惡化、科技惰性等，難以從根本上實現(xiàn)環(huán)境保護與治理。為了從源頭上治理環(huán)境污染，在宏觀上必須遵循熱力學(xué)第二定律，在中觀上必須采用工業(yè)生態(tài)學(xué)原理，在微觀上必須實施清潔生產(chǎn)和綠色制造。?

    據(jù)美國工業(yè)有害廢物來源統(tǒng)計表明：金屬加工業(yè)占工業(yè)有害廢物來源的5%，在各污染源中名列第4位。傳統(tǒng)機械加工的資源利用率不高，對環(huán)境污染嚴重，損害人體健康。因此，開發(fā)和應(yīng)用綠色機械加工技術(shù)是企業(yè)貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必由之路。

    2.綠色機械加工的內(nèi)涵?

    在企業(yè)生產(chǎn)力構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用約占60%。作為制造業(yè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，機械加工能否實現(xiàn)“綠色化”，對于實現(xiàn)綠色制造、清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的作用。綠色機械加工是在企業(yè)內(nèi)部貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和實施綠色制造的微觀體現(xiàn)，它是在保證產(chǎn)品功能、質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)整個機械加工過程的優(yōu)質(zhì)、高效、低耗及清潔化，使企業(yè)效益與社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。實施綠色機械加工可提高資源利用率，降低對環(huán)境的危害和負面影響，改善機械加工時的人—機友善性，提高機械加工生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低制造成本，改善機械加工柔性，實現(xiàn)機械加工整體最優(yōu)化。?

    3．實施綠色機械加工的基本程序?

    實施綠色機械加工通常有5個基本程序：預(yù)審→評審→方案優(yōu)選→方案實施→持續(xù)綠色機械加工，其核心內(nèi)容是機械加工過程評審和綠色機械加工方案優(yōu)選兩個基本環(huán)節(jié)。?

    4．綠色機械加工過程評審及方案優(yōu)選?

    4.1 綠色機械加工過程評審?

    綠色機械加工過程評審是對機械加工過程的現(xiàn)狀及廢物流、能流等進行調(diào)查了解、診斷認識的過程。評審時，根據(jù)加工系統(tǒng)特點及其投入、產(chǎn)出關(guān)系，確定企業(yè)機械加工過程及加工系統(tǒng)中存在的“非綠色部位”。通過對機械加工過程及加工系統(tǒng)進行深入、客觀的現(xiàn)狀審核、分析研究以及對物料平衡和能流的分析，闡明機械加工過程及各加工單元的功能狀態(tài)和特性，特別是有關(guān)加工過程中資源利用轉(zhuǎn)化、能源物料消耗、廢物產(chǎn)生排放的現(xiàn)狀及差距。在機械加工過程評審的基礎(chǔ)上，針對系統(tǒng)中存在的差距，圍繞機械加工過程中原材料投入、加工工藝及設(shè)備、生產(chǎn)運行管理、產(chǎn)品和廢物內(nèi)部循環(huán)等環(huán)節(jié)，對可能的節(jié)能、降耗、減污部位進行分析，尋找并確定可削減廢物、提高能效、提高效率、降低成本等的潛在因素。這些可能因素包括：①原材料替代和復(fù)用（或綜合利用）；②實施技術(shù)革新，對工藝流程設(shè)備進行改造；③加強運行與維護管理；④調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品報廢回用及再生。上述各因素僅表示對機械加工過程進行優(yōu)化的一種可能性，是制定綠色機械加工方案時需要考慮的一個方面，因此并不等同于實施綠色機械加工的具體措施。?#p#分頁標(biāo)題#e#

    4.2 綠色機械加工方案優(yōu)選?

    綠色機械加工方案的優(yōu)選是按照綠色機械加工評價方法，對加工方案的技術(shù)性、經(jīng)濟性和環(huán)境性進行評估。

    機械加工方案的技術(shù)性主要包括加工時間、加工柔性和加工質(zhì)量。加工時間是指產(chǎn)品加工時間要短，效率要高；加工質(zhì)量是指加工過程中產(chǎn)品所能達到的精度；加工柔性是指加工系統(tǒng)適應(yīng)外部和內(nèi)部環(huán)境變化的能力，加工柔性越高越好。?

    機械加工方案的經(jīng)濟性包括硬件和軟件兩方面。硬件包括基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備、原材料、能耗、勞動力、切削液以及廢物處理費用等；軟件包括員工培訓(xùn)、保健費用以及各種應(yīng)用軟件。經(jīng)濟性是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中必須考慮的重要因素，一個加工方案若不具備企業(yè)可接受的成本水平，就不具備實際可行性，從而不可能給企業(yè)帶來效益。?

    機械加工方案的環(huán)境性主要包括節(jié)能、降耗、環(huán)保、勞保四方面內(nèi)容。節(jié)能是指在生產(chǎn)過程中能源消耗最少；降耗是指在生產(chǎn)過程中資源利用率最高，廢物排放量最小；環(huán)保是指在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染最小；勞保是指在生產(chǎn)過程中確保生產(chǎn)者安全，對人體健康損害最小。?

    根據(jù)對方案技術(shù)性、經(jīng)濟性、環(huán)境性的評估結(jié)果，即可推薦可具體實施的機械加工方案，要求所推選的方案與國內(nèi)外同類方案相比具有先進性，并在本企業(yè)生產(chǎn)中具有適用性和可實施性，可獲得顯著的環(huán)境和經(jīng)濟效益。對于推薦方案應(yīng)編制可行性分析報告，供主管單位組織專家論證。如在評估過程中未找到可行方案，就必須返回重新進行預(yù)審、評審程序。當(dāng)確定的方案實施完畢后，應(yīng)及時總結(jié)經(jīng)驗，找出缺陷與不足，然后再開始新一輪綠色機械加工的改進，即實現(xiàn)持續(xù)綠色機械加工。

    5．實現(xiàn)綠色機械加工的主要途徑?

    按照實施綠色機械加工的基本程序，確定了機械加工過程和加工系統(tǒng)中的“非綠色部位”，就可以按照選定方案實施綠色機械加工。實施綠色機械加工的主要途徑為網(wǎng)絡(luò)化、信息化和柔性化。?

    （1）網(wǎng)絡(luò)化?

    制造的網(wǎng)絡(luò)化，特別是基于Internet/Intranet的制造已成為重要的發(fā)展趨勢。作為機械制造重要基礎(chǔ)的綠色機械加工也需要大力推進網(wǎng)絡(luò)化。通過企業(yè)局域網(wǎng)將各個分散的加工中心、數(shù)控設(shè)備等聯(lián)接起來，可便于機械加工控制中心對整個加工進程進行總體監(jiān)控，同時還可與企業(yè)中的工程設(shè)計系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)等各子系統(tǒng)實現(xiàn)集成，便于優(yōu)化決策。?

    （2）信息化?

    綠色機械加工的追求目標(biāo)是實現(xiàn)整體最優(yōu)化加工，即從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，全面考慮企業(yè)和整個社會的綜合成本，綜合分析不同的材料、零部件、設(shè)備等加工因素，優(yōu)化選擇冷卻方式、冷卻介質(zhì)及用量、加工參數(shù)等，確定最合理的加工方案，以實現(xiàn)加工時間少、生產(chǎn)效益高、環(huán)境污染小、綜合成本低的目標(biāo)。信息化是實施綠色機械加工的關(guān)鍵要素及有效手段。為實現(xiàn)整體最優(yōu)化加工，需要建立加工設(shè)備、切削刀具、切削液、切削用量、工件材料、環(huán)境、能源等相關(guān)資料的機械加工數(shù)據(jù)庫，采用有限元法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等先進技術(shù)對各種綠色機械加工方法（如高速切削、干切削、硬切削、MQL等）進行建模、仿真、虛擬加工和決策，并通過Intranet與企業(yè)的其它數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)互聯(lián)共享，實現(xiàn)并行設(shè)計與生產(chǎn)。?

    （3）柔性化?

    現(xiàn)代生產(chǎn)方式已由大批量、單一品種生產(chǎn)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨俊⒍嗥贩N生產(chǎn)，要求生產(chǎn)企業(yè)能夠根據(jù)市場變化作出敏捷反應(yīng)，快速適應(yīng)市場需求。綠色機械加工的柔性包括機器柔性、工藝柔性、運行柔性和擴展柔性。加工系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)快速重構(gòu)，對新產(chǎn)品開發(fā)及產(chǎn)品更新?lián)Q代具有快速響應(yīng)能力，以最小成本和最短時間適應(yīng)加工任務(wù)及環(huán)境的變化。?#p#分頁標(biāo)題#e#

    6．結(jié)論?

    （1）實施綠色機械加工的基本程序步驟為：預(yù)審→評審→方案優(yōu)選→方案實施→持續(xù)綠色機械加工。?
    （2）按照實施綠色機械加工的基本程序?qū)φ麄€機械加工過程進行評審，可找出企業(yè)實行綠色機械加工的機會，進而制訂出可削減資源消耗、減少生產(chǎn)過程有毒物質(zhì)使用、降低各種廢棄物排放、提高生產(chǎn)效率、降低綜合成本的加工方案。?
    （3）通過實施綠色機械加工的基本程序，可核實加工過程中資源、能源和環(huán)境污染的相關(guān)資料，確定廢棄物的來源、數(shù)量及類型，制定廢棄物削減目標(biāo)及有效的廢棄物控制對策，判定影響企業(yè)生產(chǎn)效率的瓶頸部位和管理不善之處，進而實現(xiàn)綠色機械加工。?
    （4）實現(xiàn)綠色機械加工的基本途徑為網(wǎng)絡(luò)化、信息化和柔性化。