1．引言?

    20世紀60年代以來，隨著世界經濟飛速發展和人口爆炸性增長，地球環境加速惡化，資源日趨枯竭，生態環境受到嚴重破壞，危及到人類的生存和發展。制造業是全社會消耗資源、污染環境的一個重要方面，據統計，制造業每年約產生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。傳統的環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、增量發展、成本高昂、經濟效益惡化、科技惰性等，難以從根本上實現環境保護與治理。為了從源頭上治理環境污染，在宏觀上必須遵循熱力學第二定律，在中觀上必須采用工業生態學原理，在微觀上必須實施清潔生產和綠色制造。?

    據美國工業有害廢物來源統計表明：金屬加工業占工業有害廢物來源的5%，在各污染源中名列第4位。傳統機械加工的資源利用率不高，對環境污染嚴重，損害人體健康。因此，開發和應用綠色機械加工技術是企業貫徹可持續發展戰略的必由之路。

    2.綠色機械加工的內涵?

    在企業生產力構成中，制造技術的作用約占60%。作為制造業的基礎環節，機械加工能否實現“綠色化”，對于實現綠色制造、清潔生產和可持續發展起著舉足輕重的作用。綠色機械加工是在企業內部貫徹可持續發展戰略和實施綠色制造的微觀體現，它是在保證產品功能、質量的前提下，實現整個機械加工過程的優質、高效、低耗及清潔化，使企業效益與社會效益協調優化。實施綠色機械加工可提高資源利用率，降低對環境的危害和負面影響，改善機械加工時的人—機友善性，提高機械加工生產率，提高產品質量，降低制造成本，改善機械加工柔性，實現機械加工整體最優化。?

    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：預審→評審→方案優選→方案實施→持續綠色機械加工，其核心內容是機械加工過程評審和綠色機械加工方案優選兩個基本環節。?

    4．綠色機械加工過程評審及方案優選?

    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狀及廢物流、能流等進行調查了解、診斷認識的過程。評審時，根據加工系統特點及其投入、產出關系，確定企業機械加工過程及加工系統中存在的“非綠色部位”。通過對機械加工過程及加工系統進行深入、客觀的現狀審核、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和特性，特別是有關加工過程中資源利用轉化、能源物料消耗、廢物產生排放的現狀及差距。在機械加工過程評審的基礎上，針對系統中存在的差距，圍繞機械加工過程中原材料投入、加工工藝及設備、生產運行管理、產品和廢物內部循環等環節，對可能的節能、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原材料替代和復用（或綜合利用）；②實施技術革新，對工藝流程設備進行改造；③加強運行與維護管理；④調整產品結構，產品報廢回用及再生。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#分頁標題#e#

    4.2 綠色機械加工方案優選?

    綠色機械加工方案的優選是按照綠色機械加工評價方法，對加工方案的技術性、經濟性和環境性進行評估。

    機械加工方案的技術性主要包括加工時間、加工柔性和加工質量。加工時間是指產品加工時間要短，效率要高；加工質量是指加工過程中產品所能達到的精度；加工柔性是指加工系統適應外部和內部環境變化的能力，加工柔性越高越好。?

    機械加工方案的經濟性包括硬件和軟件兩方面。硬件包括基礎設施、設備、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、保健費用以及各種應用軟件。經濟性是產品生產過程中必須考慮的重要因素，一個加工方案若不具備企業可接受的成本水平，就不具備實際可行性，從而不可能給企業帶來效益。?

    機械加工方案的環境性主要包括節能、降耗、環保、勞保四方面內容。節能是指在生產過程中能源消耗最少；降耗是指在生產過程中資源利用率最高，廢物排放量最小；環保是指在生產過程中產生的環境污染最小；勞保是指在生產過程中確保生產者安全，對人體健康損害最小。?

    根據對方案技術性、經濟性、環境性的評估結果，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外同類方案相比具有先進性，并在本企業生產中具有適用性和可實施性，可獲得顯著的環境和經濟效益。對于推薦方案應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審、評審程序。當確定的方案實施完畢后，應及時總結經驗，找出缺陷與不足，然后再開始新一輪綠色機械加工的改進，即實現持續綠色機械加工。

    5．實現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絡化、信息化和柔性化。?

    （1）網絡化?

    制造的網絡化，特別是基于Internet/Intranet的制造已成為重要的發展趨勢。作為機械制造重要基礎的綠色機械加工也需要大力推進網絡化。通過企業局域網將各個分散的加工中心、數控設備等聯接起來，可便于機械加工控制中心對整個加工進程進行總體監控，同時還可與企業中的工程設計系統、管理信息系統等各子系統實現集成，便于優化決策。?

    （2）信息化?

    綠色機械加工的追求目標是實現整體最優化加工，即從系統的觀點出發，全面考慮企業和整個社會的綜合成本，綜合分析不同的材料、零部件、設備等加工因素，優化選擇冷卻方式、冷卻介質及用量、加工參數等，確定最合理的加工方案，以實現加工時間少、生產效益高、環境污染小、綜合成本低的目標。信息化是實施綠色機械加工的關鍵要素及有效手段。為實現整體最優化加工，需要建立加工設備、切削刀具、切削液、切削用量、工件材料、環境、能源等相關資料的機械加工數據庫，采用有限元法、神經網絡、人工智能等先進技術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與企業的其它數據庫系統互聯共享，實現并行設計與生產。?

    （3）柔性化?

    現代生產方式已由大批量、單一品種生產逐漸轉變為小批量、多品種生產，要求生產企業能夠根據市場變化作出敏捷反應，快速適應市場需求。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。加工系統應能實現快速重構，對新產品開發及產品更新換代具有快速響應能力，以最小成本和最短時間適應加工任務及環境的變化。?#p#分頁標題#e#

    6．結論?

    （1）實施綠色機械加工的基本程序步驟為：預審→評審→方案優選→方案實施→持續綠色機械加工。?
    （2）按照實施綠色機械加工的基本程序對整個機械加工過程進行評審，可找出企業實行綠色機械加工的機會，進而制訂出可削減資源消耗、減少生產過程有毒物質使用、降低各種廢棄物排放、提高生產效率、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、能源和環境污染的相關資料，確定廢棄物的來源、數量及類型，制定廢棄物削減目標及有效的廢棄物控制對策，判定影響企業生產效率的瓶頸部位和管理不善之處，進而實現綠色機械加工。?
    （4）實現綠色機械加工的基本途徑為網絡化、信息化和柔性化。