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机械制造业和绿色设计的可持续发展

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《装备制造技术》2010年第10期

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专论与综述

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造业一方面是将可用的资源和能源通过制造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,另一方面又产能源废弃物、产品使用终结生大量废弃物,包括物料废弃物、后的废弃物等。这些废弃物对环境造成污染,是当前环境污染的主要源头之一。目前采用的“有污制污”的末端治理方式,不能从根本上解决制造业所产生的环境问题。

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型发展模式,资源和能源消耗大,效率低,“三废”排放量大,环境污染严重。在各类产品的加工过程中,所产生的各类污染物另外,传统制造业一般是纯粹从经济效益的角度去相当惊人。

实施制造过程的,在设计产品时着力考虑产品的功能与品质,制造产品时片面追求高效益和低成本,注重的是如何以最低的成本高效率地产出产品,加上不断涌现的新颖高效的先进制造技术,推动了制造业的快速发展,产品更新换代周期不断缩短,加速了材料的消耗和工艺装备的淘汰;同时也产生了更多的废弃物,从而使人类赖以生存的环境不堪重负,严重制约了社会经济及人类文明的可持续发展。

目前在环境保护方面,制造业主要存在以下问题:(1)废旧或闲置设备回收和再利用率低。近年来,由于数控机床、加工中心及FMS/CIMS的应用,大多数传统机床逐步被废弃。如何改造这些旧设备,成了摆在面前的一大课题。

(2)能源和原材料的浪费现象十分严重。目前,我国制造业工艺水平不高,多数企业缺乏环保意识。落后的制造工艺,使得能源与资源的利用率不高,而且浪费也十分严重。

(3)产品的回收利用率低。长期以来,传统的生产模式是按照“生产-流通-废弃”的开式循环。制造业的生产,基本上不考虑废弃产品的回收利用,特别是机械制造业的回收利用率更低。

(4)制造过程中产生的废弃物得不到无公害处理。许多企业在产品制造过程中,注重的是如何以最低的成本高效率地

20世纪90年代,在全球掀起一股“绿色消费浪潮”。在这股浪潮的冲击下,绿色设计应运而生。绿色设计是绿色消费的要求,是机械制造业实现可持续发展的有效途径。

所谓绿色设计GD(GreenDesign),就是在新产品的开发阶段,就考虑起整个生命周期内对环境的影响,从而减少对环境资源的浪费、使用安全和人类健康等所产生的副作用。的污染、

研究表明,产品性能的70%~80%是在设计阶段形成的,而设计本身的成本,仅为产品总成本的10%。产品的设计阶段造成的对生态环境的破坏程度,远远大于由设计过程本身所造成的对生态环境的破坏。因此只有在设计的初期阶段,按照绿色产品的特点规划、设计产品、即进行绿色设计,才能保证产品最终的“绿色”。

因此,要想从根本上解决问题,只有从设计阶段着手,才能最终实现从粗放型向集约型的发展模式转变,实现国民经济持续、健康、稳定发展。

在传统设计过程中,设计人员主要是根据产品的性能、品拆卸性、回质和成本要求等指标进行设计,对产品的维护性、收性、淘汰废弃产品的处理及处置,以及对生态环境考虑得较少,甚至根本就不考虑。这样生产出来得产品,会影响人类的生活品质和生态环境,造成资源和能源的大量浪费,影响其发展的持续性。表1为绿色设计与传统设计的比较。

收稿日期:2010-07-23

作者简介:蓝民华(1969—),男(壮族),广西忻城县人,讲师,主要从事机械、汽车方面的教学与研究。

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机械制造业和绿色设计的可持续发展

蓝民华1,莫海军2

(1.广西柳州机电工程学校,广西柳州545003;2.华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640)

摘要:阐述了我国机械制造业的发展现状及在可持续发展方面主要存在问题,可持续发展产生的背景及意义,绿色设计在机械制造业中的重要作用,指出了可持续发展是机械制造业发展的必然要求,而绿色设计是机械制造业走可持续发展道路的必然模式。关键词:机械制造业;可持续发展;绿色设计中图分类号:F407.4

文献标识码:A

文章编号:1672-545X(2010)10-0107-03

制造业是一个国家的技术经济发展的基础产业。机械制产出产品,而很少关心加工过程中使用的工具及原材料等对环境的污染。高能耗、重污染的工艺,仍然在生产中得到广泛的应用;而先进的环保型工艺由于成本高而被搁置,企业不愿在治理废弃物方面有所花费。这样一来,在企业获得较高利润的同时,人类生存的环境却遭到了前所未有的破坏。

21世纪世界的一个巨大的变革,就是形成全球化市场。随21世纪将成为“绿色世纪”,即要求企业在着世界经济的发展,

开发新产品的时候,必须作出有利于环境保护和生态平衡的技术选择。要想持久利用资源,就必须改变粗放型的发展模式。

我国机械制造业在环保方面存在的主要问题

目前,我国的机械制造业大多采用的还是高投入的粗放

2绿色设计的概念及特点

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EquipmentManufactringTechnologyNo.10,2010

表1

绿色设计与传统设计的比较

比较因素

绿色设计

传统设计

设计依据依据环境效益和生态环境指标与产品

依据用户对产品提出的性能质量性能、质量、成本要求设计。

和成本的要求设计。

要求设计人员在产品构思和设计阶

设计人员很少或根本没有考虑到介设计人员

段、要考虑降低能耗,资源再利用和生绍能源、资源再利用和对生态环境态环境保护。

的影响。

在产品制造和使用过程中,利用拆卸

设计工艺和回收,不产生毒副作用及保证产品

产品在制造和使用过程中,不考虑

最少的废弃物。

回收、用完就扔掉。

设计目的为环境而设计为制造而设计产品

绿色产品

传统产品

绿色设计要求,在产品的设计构思阶段,必须按环境保护的指标,选用合理的原材料、结构和工艺;在制造和使用过程中降低能耗、

不生产毒副作用,并有利于拆卸和回收;回收的材料可用于再生产,对无回收价值的产品,可进行无害化处理,使其不污染大气、土壤和水质,并保证产生最少的废弃物。即把降低能耗、易于拆卸、使之重复利用和保护生态环境与保证产品的性能、品质和成本的要求,列入同等的设计指标,并保证在生产过程中能够顺利实施(如图1所示)。

图1绿色设计要求示意图

绿色产品设计,主要考涉及以下方面的内容:

(1)环境保护。主要考虑产品生命周期内对环境所产生的影响。

(2)工作条件。在产品的设计阶段考虑产品在制造、使用和废弃/回收再生过程中诸如噪音、振动、热、化学物质以及点辐射等对人的健康的损害。

(3)资源优化。不仅研究在制造过程中物资和能量的有效利用,还要研究在销售、使用和废弃/回收再生过程中物资和能量的有效利用。

(4)产品成本。在产品成本核算的过程中,不仅要考虑设计、

制造和销售成本的核算,还有考虑包括使用和废弃/回收再生过程中用户和社会所承担的成本。

3绿色设计是机械制造业实现可持续发展的必然模式

3.1

可持续发展是机械制造业发展的必然要求

1980年3月,联合国大会首次使用了“可持续发展”的概念。1987年联合国环境与发展世界委员会发表了《我们共同的

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未来》报告,比较系统地阐述了可持续性发展的思想,指出可持续发展应当是既能满足当代人的需要,又不对后代人满足其需要构成危害的发展。

可持续发展具有两个基本的特点:

(1)正确反映了人在自然界的位置及人与自然的关系,把当代人类赖以生存的地球、

经济、社会等多种因素构成复杂的系统。这些因素相互联系,相互制约,相互区别,且因此同时发生变化。

(2)使人们进一步认识到,必须放弃粗放型的发展模式,走集约型的发展模式。可持续发展是政府调控行为、科技能力、

社会众多参与的三位一体的系统工程。其把人类的生产能力和环境的缓冲能力、资源的承载能力与管理的调控能力结合在一起,并赋予时间的概念。这样有利于自然资源间的共享,既满足当代人的要求,又有利于子孙后代,使地球永葆其生命的绿色。

1992年,联合国在巴西里约热内卢召开了环境与发展大会,中心议题是可持续发展。会议通过了全球《21世纪议程》,要求各国制定和组织实施相应的可持续发展战略和绿色设计政策,体现了共同的关注,标志着把理论推向行动。

《中国21世纪议程》是中国21世纪发展的必然选择。我国人口基数大,人均资源、经济和科技水平比较落后,再加上经济快速发展,致使已紧缺的资源和脆弱的环境,面临巨大的压力。

对于制造业而言,一方面人们不断地开发新产品,并刺激消费者淘汰旧产品,而且随着人类需求的不断增加和提高,产品的生命周期将会逐渐缩短,报废的产品、设备也会越来越多。如何处理这些报废的产品,不仅是机械行业的问题,更是一个社会问题。另一方面,人们在消耗资源,大量生产的同时,废弃物不断地增加,对环境造成极大地危害。

怎样制造生产才能最有效地利用资源和最低限度地产生废弃物,最根本的方法,就是走可持续发展道路,实现人类、社会、资源以及能源的协调发展。

因此,中国必须实施以绿色技术为先导的可持续发展战略。只有实施生产无害排放或零排放的产品,才能做到自然资源和能源的有效使用,才能实现发展的持续性。3.2

绿色设计是机械制造业走可持续发展的必然模式可持续发展战略思想运用于制造业,就要着眼于其发展的可持续性,改变原有单纯面向利润、面向成本的制造模式,转变为同时面向环境、

面向资源的设计模式,即实行“绿色设计”。产品设计要改变“一次性”使用的设计概念,要认识到,我们所设计的产品,最终仍要返回生产制造系统,旧部件经过再制造”后,重新使用于新机器制造中。

绿色设计是从社会、经济和环境的复杂系统结构出发,采用技术手段和方法,实现三者之间的有效协调和平衡。绿色设计不仅降低了成本,提高拉产品品质,而且增加了产品的附加值,甚至可以带动企业或整个行业的振兴与全面发展。绿色设计已成为我国机械制造业实现可持续发展的有效途径。而实施绿色设计,可最大限度地提高资源利用率,减少资源消耗,降低成本,减少或消除环境污染。实施绿色设计,将改善工作

《装备制造技术》2010年第10期

环境和提高工作安全性。实施绿色设计,将为我们开阔新的市场领域,抢先在企业推行可持续发展战略,掌握可持续发展战略思想,推行绿色设计、制造、生产、使用全过程概念,将取得绿色设计不仅仅是一种技术,它代表了人类巨大的经济效益。

对自身文明发展的战略思考,是人类社会对现代文明发展历也不仅仅是工程师的事,需程的反思结果。绿色设计的发展,要企业、政府乃至全人类的共同参与。

参考文献:

[1]刘光复.绿色设计与绿色制造[M].北京:机械工业出版社,1999.[2]吕修海.制造业的必由之路-绿色制造[J].农机化研究,2003,(7):18-19.

[3]何光远.中国机械制造业面向新世纪的思考[J].机械管理开发,1999,(2):2-4.

2002,(12):1-9.[4]宋健.制造业与现代化[J].机械工程学报,

效保护人类生活的环境和资源,造就人类社会的可持续发展。我国政府已作出庄严承诺,明确指出努力寻求一条人口、经济、社会、环境和资源相互协调的可持续发展道路,这不仅有利于人类社会生存环境的逐步改善,同时也是我国机械制造业自身实现可持续发展的必然选择。

4结束语

机械制造业作为国民经济的基础和支柱产业,绿色设计

不仅将为人类带来更多更环保的机器、装备和产品,而且能有

GreenDesignandSustainableDevelopmentofMechanicalManufacturingIndustry

LANMin-hua1,MOHai-jun2

(1.SchoolofGuangxiLiuzhouMechanicalandElectricalEngineering,LiuzhouGuangxi545003,China;2.SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering,HuananUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China)

Abstract:Thispaperintroducesthedevelopingsituationofmechanicalmanufactureindustryandproblemsinthesustainabledevelopment.andpresentsthatthesustainabledevelopmentistheonlywayofthemechanicalmanufactureindustrydevelopment,andthegreendesignisinevitabilitymodelthatthemechanicalmanufactureindustrygoingalongthesustainabledevelopment.Keywords:mechanicalmanufacturingindustry;sustainabledevelopment;greendesign

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(上接第97页)

经上述处理后,机组启机试运,在3000r/min时,监测发电机振动,振动合格。

标问题进行全面分析和诊断,并根据预知维修,采取相应手段,消除了振动超标现象,保障设备的安全运行。

参考文献:

[1]陈大禧,朱铁光.大型回转机械诊断现场实用技术[M].北京:机械2002.工业出版社,

[2]沈庆根.化工机械故障诊断技术[M].杭州:浙江大学出版社,1994.

3结束语

运用状态监测和故障诊断知识,对3#汽轮发电机振动超

TwoCasesofMalfunctionDiagnosesinTurboGeneratorset

PANGao-feng

(EquipmentMonitoringCentreofPetrochinaDaqingRefining&ChemicalCompany,HeilongjiangDaqing163411,China)

Abstract:Usingthemonitoringanddiagnosestechnology,throughthespectrumanalysis,wecandiagnosethecausesofgeneratorvibrating,andadoptsomemeasurestoeliminatethevibration.

Keywords:turbinegenerator;vibrationmonitoring;spectrum;malfunctiondiagnoses;bearingbushloose;gapeccentrically.

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