２５６　机械设计与制造　

Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　第４期　２０１２年４月　

文章编号：１００１—３９９７（２０１２）０４－０２５６—０３　

机电产品的绿色制造技术研究木　

袁珊珊钟佩思刘梅张丹丹　（山东科技大学机械电子工程学院，青岛２６６５１０）　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　ｇｒｅｅｎ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｆｏｒ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　

ＹＵＡＮ　Ｓｈａｎ—ｓｈａｎ，ＺＩｔＯＮＧ　Ｐｅｉ—ｓｉ，ＬＩＵ　Ｍｅｉ，ＺＨＡＮＧ　Ｄａｎ—ｄａｎ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６５　１０，Ｃｈｉｎａ）　十　十　、ｔ　ｄ　十　毒斤十　斤’　十　ｐ　●　、．　１　＾●　Ｉ　十＂　一十　十　十　十　州　十　十　，　【摘要】作为一种全新的制造理念，绿色制造是现代工业、企业发展和运行的新模式，也是人类　社会可持续发展的基础。从分析绿色制造的内涵入手，研究了绿色制造的目标及其集成特性，指出绿色　

制造的必要性。在此基础上，建立了机电产品绿色制造集成框架，从绿色资源、绿色生产与绿色产品三　

个方面对绿色制造进行了论述。最后，阐述了绿色设计、绿色包装、绿色再制造、绿色材料选择与绿色工　

艺规划等绿色制造关键技术，并指出绿色制造是今后制造业发展的方向。　

关键词：绿色制造；集成框架；绿色设计；绿色包装；绿色再制造　

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ａｓ　ａ　ｎｅｗ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃｏｎｃｅｐｔ，ｇｒｅｅｎ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ａ　ｎｅｗ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ａｎｄ　ｒｕｎｎｉｎｇ　

ｐａｔｔｅｒｎｆｏｒ　ｍｏｄｅｒｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｎｄ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ａｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ．　ｒ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆｈｕｍａｎ　ＳＯ－－　

ｃｉｅｔ￣Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆｔｈｅ　ｃｏｎｎｏｔａｔｉｏｎ　ｏｆｇｒｅｅｎ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ｔｈｅ　ｔａｒｇｅｔｓ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆｇｒｅｅｎ　ｍａｎｕ－　

ｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｆｉｒｓｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ　ｏｆ　ｇｒｅｅｎ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｗａｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｉｓ，ｉｎｔｅ—　

ｇｒａｔｅｄｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆｇｒｅｅｎ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｆｏｒ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｗａｓ　ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅｎ　ｇｒｅｅｎ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｏｆ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄｆｒｏｍ　ｔｈｒｅｅ　ａｓｐｅｃｔｓ：ｇｒｅｅｎ　ｄｅｓｉｇｎ，ｇｒｅｅｎ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｇｒｅｅｎ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ．　

Ａｔ　ｌａｓｔ，ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆｇｒｅｅｎ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｓ：ｇｒｅｅｎ　ｄｅｓｉｇｎ，ｇｒｅｅｎｐａｃｋａｇｉｎｇ，　

ｇｒｅｅｎ　ｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｗｅｌｌ　ｇｒｅｅｎ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｇｒｅｅｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ．Ｔｈｅ　

ｇｒｅｅｎ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｉｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ　ｔｏ　ｂｅ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｇｒｅｅｎ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ；Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ；Ｇｒｅｅｎ　ｄｅｓｉｇｎ；Ｇｒｅｅｎ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ；Ｇｒｅｅｎ　ｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　

中图分类号：ＴＨ１６文献标识码：Ａ　１引言　

制造业的快速发展，给人类生存环境带来了极大破坏，各种　污染事故、酸雨、沙尘暴、温室效应等问题接踵而来。据统计，全球　每年因生态系统破坏造成的经济损失可达２５００亿美元。进入２１　世纪，环境问题更加严峻。为了适应人类社会可持续发展的要求，　如何最大限度地利用资源和减少废弃物的产生，已成为世界各国　共同关注的问题。于是一个全新的概念一绿色制造应运而生。　２绿色制造　

２．１内涵　

绿色制造Ｇｒｅｅｎ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ＧＭ）是指通过使用高效、清　洁的制造方法来提高资源的转换效率与材料有效重用率、减少所　产生的污染物类型及数量＿ｌ＿。绿色制造又被称作环境意识制造　（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ　Ｃｏｎｓｃｉｏｕｓ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ＥＣＭ）、面向环境的制　造（ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｆｏｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＭＦＥ）等。　绿色制造是一种充分考虑环境、资源问题的现代制造模式，　其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用、报废到废弃处置　的整个产品生命周期中，对环境的负面影响最小，资源利用率最　高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。　绿色制造几乎应用于整个工业领域，如机械、化工、电子、军　工、食品领域等。绿色制造的内涵具有广义性，是“大制造”的概　念。绿色制造体现了现代制造学科的“大制造、大过程、学科交叉”　的特点，而传统意义上的机械制造，主要体现为机械加工过程或　机械工艺工程，可称为“小制造”。　

２．２绿色制造的集成特性　

绿色制造是新时代突显绿色环保的先进制造模式，集成特　性是绿色制造的显著特性，集成特性是指问题领域集成、效益目　标集成和组织模式集成。　２．２．１问题领域集成　

绿色制造涉及的三大问题领域：（１）制造领域，包括产品的　全生命周期；（２）环境领域；（３）资源领域。绿色制造就是这三大领　域内容的交叉和集成，如图１所示。　

２．２‘２效益目标集成　

绿色制造是企业经济效益和社会效益目标的集成，具体表　现为制造时间（ｔｉｍｅ）、产品质量（ｑｕａｌｉｔｙ）、制造成本（ｃｏｓｔ）、资源消　

－ｋ来稿日期：２０１１－０６—１８★基金项目：山东省优秀中青年科学家科研奖励基金资助项目（２００７ＢＳ０５０１３）　青岛市应用基础研究计划资助项目（０９—１—３—５１－ｊｃｈ）

　第４期　袁珊珊等：机电产品的绿色制造技术研究　２５７　

耗（ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）和环境影响（ｅｎｖｉｍｎｍｅｎｔａｌ　ｉｍｐａｅｔ）３￣个　目标的集成　

制造　

图１『ｌ口Ｊ越领域集成　２．２－３组织模式集成　绿色制造组织模式的集成主要体现在其社会化属性上。绿　色制造需要全社会的参与，其研究和发展不是哪一方的责任，而　是企业、政府、非盈利组织、高校、消费者共同的职责。仝社会成员　要共同行动起来，提高环境意识，群策群力，才能推动绿色制造技　术的发展和应用。　

２．３绿色制造的意义　

制造业足创造人类财富的支柱产业，埘一个国家经济发展　起着至关重要的作用。据统计，制造业创造＿ｒ工业化国家（６Ｏ～　８０）％的财富　然而，制造业足当前环境污染的主要根源。在其将　资源转变为产品的制造过程，以及产品使用和报废处理的过程　中，大量资源被消耗掉，人类生存环境受到严重污染。绿色制造是　制造业环境污染源头控制的关键途径，可以从根本上解决环境污　染问题。为实现人类社会的可持续发展，减轻环境压力，实施绿色　制造势在必行。　

３机电产品绿色制造集成框架　

３．１集成框架　

根据绿色制造集成特性，提出机电产品绿色制造集成框架，　如图２所示　从图２中叮以看出，绿色制造以实现企业经济效益　和社会效益的集成为目标；机电产品绿色制造是　个技术集成的　过程，以绿色设汁技术、绿色包装技术，绿色再制造技术等关键技　术为技术支撑。关键技术足实现两大日标的具体“行动”。　绿色资源、绿色生产和绿色产品是绿色制造的“■绿”，贳穿　绿色制造整个过程。制造企业使用绿色资源，通过绿色生产。得到　绿色产品，　３－２绿色制造的“三绿”　

３．２．１绿色资源　

绿色资源包括绿色原材料和绿色能源。　绿色原材料的”绿色”指原材料来源丰富以及报废后易于回　收冉利用。绿色能源是指储量丰富，可再生而且对环境污染小的　能源。实施绿色制造，应尽可能选用来源丰富、无污染、低能耗、易　加工、可回收、易降解的绿色资源。　３．２－２绿色生产　绿色生产体现在生产环境绿色化、生产技术绿色化以及生　产没备绿色化卜。　铸造生产作为物资转化过程，其输入端足资源与能源，输出　端足产品和废料。铸造业环境负荷过重，普遍存在生产设备陈旧、　生产环境差、环境污染严重等问题。对制造业，尤其是铸造业实施　绿色制造，要及时更新生产设备，实行生产全生命周期控制，从源　头解决环境污染。　３．２＿３绿色产品　

绿色产品是相对于传统产品而言的，目前还没有权威公认的　定义。采用绿色制造技术，通过设计、生产、加工而得到的产品可以　称作绿色产品。环境友好ｌ生是绿色产品的重要特征，体现在产品设　计、制造、使用到报废后回收处理的所有环节上。目前已有的绿色产　品有绿色汽车、绿色电脑、绿色冰箱、绿色建筑、绿色相机等。　

图２机电产品绿色制造集成框架　４绿色制造的关键技术　

４．１绿色设计技术　

绿色设￣，［－（Ｇｒｅｅｎ　Ｄｅｓｉｇｎ，ＧＤ），通常也称为环境意识设计、生　命周期设计或生态设计，其定义为：在产品的整个生命周期内，将　产品的环境属性（可拆卸性、可回收性等）作为设计目标，在满足环　境目标的同时保证产品应有的性能、寿命和质量等要求。绿色设　计决定了产品生命周期（８０～９０）％的消耗，是绿色制造的关键　。　由绿色设计的定义可知，绿色设计具有区别于传统设计的　鲜明特征。　４．１．１产品的生命周期得以延长　

产品的全生命周期包括产品“从摇篮到再现”的各个环节，是　闭环周期；而产品的使用寿命是指产品投入使用至报废的一段时　间，是全生命周期的一部分。传统设计在产品使用寿命结束后，就很　少考虑产品废弃处理的问题，产品生命周期是开放的。而绿色设计　将产品生命周期延伸，充分考虑产品生命周期的各个阶段。　

４．１．２绿色设计是并行式闭环设计　与传统“串行”式设计不同，绿色设计采用“并行”式产品开　发，实现了产品生命周期各环节之间的信息交流与反馈，从而消　除了产品设汁过程中的反复修改；绿色设计对产品报废后的拆　卸、回收、处置处理也进行了考虑，使所设计的产品从概念形成到　寿命终结再到回收处理形成了一个闭环过程。　４．１．３绿色设计有利于保护环境，维护生态系统平衡　

绿色设计是实现产品绿色要求的设计，即在产品的整个生　命周期内，通过设计，预先设法防止产品及工艺对环境产生的副　作用，从根本上防止环境污染。传统的末端处理方法与绿色设计　的思想相违背。绿色设计要求对环境污染降低到最小，因此可以　最大程度的保护环境。