制造業(yè)是將可用資源(包括能源)通過制造過程,轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的工業(yè)品或生活消費品的產(chǎn)業(yè),是創(chuàng)造人類財富的支柱產(chǎn)業(yè)。但同時又大量消耗掉人類社會有限資源,并且是造成當前環(huán)境污染問題的主要根源。
綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式,其目標是使得產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期過程中,對環(huán)境負面影響最小,資源利用率極高,并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。
1 綠色制造的概念
比較系統(tǒng)提出綠色制造的概念、內(nèi)涵和主要內(nèi)容的文獻是美國制造工程師學會于1996年發(fā)表的關(guān)于綠色制造的專門藍皮書《Green Manufacturing》。1998年SME又在國際互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)表了綠色制造的發(fā)展趨勢的網(wǎng)卜主題報告,對綠色制造研究的重要性和有關(guān)問題又做了進一步的強調(diào)和介紹。綠色制造(Green Manufacturing),又稱環(huán)境意識制造(Environmentally Conscious Manufacturing),面向環(huán)境的制造(MFE)等。近年來的研究非;钴S。由于綠色制造的提出和研究歷史較短,其概念和內(nèi)涵尚處于探索發(fā)展階段,因而至今還沒有統(tǒng)一的定義。綜合現(xiàn)有文獻,特別是借鑒1996年SME藍皮書《Green Manufacturing》的觀點和作者們所作的研究,將綠色制造定義如下:綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式,其目標是使得產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用周期中,對環(huán)境的影響(負作用)最小,資源效率最高,并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。
綠色制造現(xiàn)在已成為世界性的新產(chǎn)品設(shè)計潮流,因為這符合現(xiàn)代環(huán)境觀。經(jīng)綠色制造而生產(chǎn)的產(chǎn)品,當它壽終正寢時,其組成部件可經(jīng)整修后重復(fù)利用,從而形成該產(chǎn)品的封閉式循環(huán)。在廢物處理費用越來越高的今天,從設(shè)計著手就讓產(chǎn)品易于銷毀已經(jīng)變得同易于制造一樣重要。
2 我國企業(yè)實施綠色制造戰(zhàn)略迫在眉睫
以低成本、低價格而在國外市場“所向披靡”的中國機電出口企業(yè)正在經(jīng)歷巨大的陣痛:正在和將要實施的兩項歐盟環(huán)保指令使這些企業(yè)必須尋找新技術(shù)、新材料,提高環(huán)保標準,并增加回收的成本。2005年8月13日歐盟《關(guān)于報廢電子電器設(shè)備指令》(簡稱WEEE指令)正式生效,而《關(guān)于在電子電器設(shè)備中禁止使用某些有害物質(zhì)指令》(簡稱ROHS指令)也將于2006年7月1日執(zhí)行。WEEE指令要求生產(chǎn)商在2005年8月13日以后,在銷往歐盟成員國的產(chǎn)品上加貼回收標識;改進產(chǎn)品設(shè)計,負有回收、處理進入歐盟市場的廢棄電器和電子產(chǎn)品的責任;生產(chǎn)商同時應(yīng)支付產(chǎn)品的回收、處理、再循環(huán)等方面的費用。而ROHS指令則要求,2006年7月1日以后投放歐盟市場的電器和電子產(chǎn)品不得含有鉛、汞、鎘等6種有害物質(zhì)。
歐盟是中國機電產(chǎn)品出口最大的地區(qū)之一,去年中國對歐盟出口機電產(chǎn)品約3800億美元,占全部出口的20-30%。兩項指令不僅對中國出口歐盟各國的電子電器產(chǎn)品的材料、零部件、沒計及工藝提出了更高的環(huán)保要求,還將對中國電子電器整個產(chǎn)業(yè)鏈帶來巨大沖擊和影響。據(jù)商務(wù)部門的統(tǒng)計,這兩項指令正式實施后,預(yù)計由此造成的外貿(mào)損失每年在370億美元以上。
目前我國大多數(shù)中小企業(yè)、非外資背景企業(yè),產(chǎn)品遠未達到ROHS指令要求。企業(yè)如果不能及時達到歐盟的新環(huán)保要求,那么產(chǎn)品積壓、出口銳減、重稅制裁等問題將接踵而至,甚至最終會被殘酷淘汰。在歐盟環(huán)保指令的促動下,綠色制造正在成為中國機電行業(yè)的大勢所趨。中國許多大型家電企業(yè)已在紛紛實施綠色戰(zhàn)略。從長遠看,歐盟雙指令促使企業(yè)采用新技術(shù),提高環(huán)保標準,與國際接軌,有利于推動中國制造業(yè)技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級。
但對于不少實力弱的中小企業(yè)來說,產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型帶來的壓力將更大。在ROHS指令面前,家電上游配套企業(yè)中有相當一部分企業(yè)因不能滿足標準面臨被淘汰。廣州松下空調(diào)近日表示,他們目前共有208家上游供應(yīng)商,涉及空調(diào)零部件多達7268件,按照歐盟指令對零部件檢測后發(fā)現(xiàn),1/4達不到標準,這意味著如果這些企業(yè)不改進技術(shù),將會被拋棄。
3 綠色制造的理論基礎(chǔ)
綠色制造是可持續(xù)發(fā)展的核心,綠色制造是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,實現(xiàn)社會、經(jīng)濟、環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一的有效途徑。其研究方法是以生命周期思想作為指導,對象是一個閉合循環(huán)的復(fù)合系統(tǒng)。綠色制造應(yīng)由可持續(xù)發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟、系統(tǒng)科學等理論支撐。
3.1 可持續(xù)發(fā)展理論目前,可持續(xù)發(fā)展正由一個口號性的概念變成各國政府和國際組織的發(fā)展戰(zhàn)略,其最主要的表現(xiàn)是將衡量可持續(xù)性或是否符合可持續(xù)發(fā)展要求,作為各國政府重大戰(zhàn)略決策和實施的主要依據(jù)。
制造業(yè)是創(chuàng)造社會財富的主要產(chǎn)業(yè),是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),同時又是消耗資源、污染環(huán)境的源頭。綠色制造就是要用先進的制造技術(shù)取代傳統(tǒng)的制造技術(shù),淘汰那些消耗大、污染重、效益低的“夕陽產(chǎn)業(yè)”,將“綠色”的概念引進到制造業(yè)中。這里的“綠色”,不僅僅是清潔的意思,還包括節(jié)約資源、優(yōu)化利用資源的思想,它正是追求人與社會、經(jīng)濟、環(huán)境的整體協(xié)調(diào)發(fā)展,保證資源的有序利用,具有可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵。
而對于綠色制造而言,它從環(huán)境角度衡量綠色制造戰(zhàn)略可持續(xù)性,并提出符合可持續(xù)發(fā)展要求的減緩、補救措施或替代方案,為最終的戰(zhàn)略決策和實施提供制定有關(guān)環(huán)境保護的依據(jù)。同時,它還可以被看成是聯(lián)系可持續(xù)發(fā)展與綠色制造的橋梁,是將抽象的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具體落實到綠色制造行動的重要工具。因此,可持續(xù)發(fā)展有關(guān)理論是綠色制造研究的重要理論基礎(chǔ)和實施綠色制造工作開展的具體指導思想。
3.2 循環(huán)經(jīng)濟理論循環(huán)經(jīng)濟是將清潔生產(chǎn)和廢物的綜合利用融為一體的經(jīng)濟,它按照自然生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動規(guī)律重構(gòu)經(jīng)濟系統(tǒng),使經(jīng)濟系統(tǒng)和諧地納入到自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的過程中,建立起一種新形態(tài)的經(jīng)濟,循環(huán)經(jīng)濟在本質(zhì)上就是一種生態(tài)經(jīng)濟。
循環(huán)經(jīng)濟是中國在未來將要實現(xiàn)的可持續(xù)發(fā)展的一種重要途徑和方式。它要求以對環(huán)境友好的方式利用自然資源和環(huán)境容量,實現(xiàn)經(jīng)濟活動的生態(tài)化轉(zhuǎn)向(即“綠化”的發(fā)展方向),是一種善待地球的經(jīng)濟發(fā)展新模式。綠色制造體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展理念,它要求把經(jīng)濟活動組織成一個“資源-產(chǎn)品-再生資源”的閉環(huán)式流程,使得從整個經(jīng)濟系統(tǒng)以及生產(chǎn)和消費的過程基本上不產(chǎn)生或者只產(chǎn)生很少的廢物,從根本上消解長期以來環(huán)境與制造業(yè)發(fā)展之間的尖銳沖突。
3.3 系統(tǒng)科學理論現(xiàn)代系統(tǒng)科學是以系統(tǒng)及其機理為對象,研究系統(tǒng)的類型、一般性質(zhì)和運動規(guī)律的科學。系統(tǒng)科學具有重要的方法論意義,在現(xiàn)代科學技術(shù)和哲學、社會科學的發(fā)展中有著舉足輕重地位,為人們認識世界和改造世界提供了富有成效的現(xiàn)代化的“新工具”。
系統(tǒng)論觀點要求人們不把所論對象孤立于環(huán)境之外,不具有內(nèi)部要素與結(jié)構(gòu)的質(zhì)點,而是把對象看作由要素按一定結(jié)構(gòu)方式組織起來的有機整體,看作更大系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。從要素之間、要素與系統(tǒng)、系統(tǒng)與系統(tǒng)、系統(tǒng)與環(huán)境之間的相互關(guān)系去把握客觀的對象,去思考和解決問題,要求人們具有整體觀點、動態(tài)觀點、擇優(yōu)觀點以達到優(yōu)化思維的目的。
綠色制造的研究對象就是戰(zhàn)略經(jīng)濟環(huán)境復(fù)合系統(tǒng)。而且,由于綠色制造涉及多學科的知識、內(nèi)容復(fù)雜,對綠色制造進行分析和評價也是一項龐雜的工作。因此系統(tǒng)科學的有關(guān)理論和方法,對于綠色制造理論研究和實踐工作有指導意義。
4 綠色制造的相關(guān)技術(shù)支撐
4.1 清潔生產(chǎn)技術(shù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署工業(yè)與環(huán)境規(guī)劃中心于1989年最先提出“清潔生產(chǎn)”。對于清潔生產(chǎn)有多種定義,概括地說就是:低消耗、低污染、高產(chǎn)出。清潔生產(chǎn)包含從原料選取、加工、提煉、產(chǎn)出、使用到報廢處置及產(chǎn)品開發(fā)、規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)生產(chǎn)到運營管理的全過程所產(chǎn)生污染的控制。
清潔生產(chǎn)技術(shù)也叫無害環(huán)境技術(shù)、低廢無廢技術(shù)或綠色技術(shù)。清潔生產(chǎn)是綠色制造實現(xiàn)的手段,綠色制造產(chǎn)品是清潔生產(chǎn)的產(chǎn)物。清潔生產(chǎn)是一種面向可持續(xù)發(fā)展的新制造模式,它在產(chǎn)品壽命周期的各個環(huán)節(jié)中融入“全面預(yù)防污染”的新思想,通過采取各種清潔生產(chǎn)技術(shù)措施,有機集成并優(yōu)化運行涉及產(chǎn)品壽命周期全過程的各種信息流、物料流和能量流,盡最大可能的杜絕或減少污染物的排放量,減輕對環(huán)境的污染,實現(xiàn)污染源的有效控制,從而經(jīng)濟地實現(xiàn)產(chǎn)品“綠色性”。
具體的清潔技術(shù)主要有:以煤為主的各種節(jié)能降耗技術(shù);各種物料回收與綜合利用技術(shù):各種新型清潔生產(chǎn)技術(shù)(包括生物工程技術(shù)、信息技術(shù),以核能、太陽能和風能為主的新能源技術(shù),各種資源替代和產(chǎn)品替代技術(shù)等)。清潔生產(chǎn)涉及到生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品等硬技術(shù)方面的因素以及管理等軟技術(shù)因素。
4.2 綠色設(shè)計技術(shù)綠色設(shè)計是指在產(chǎn)品及其生命周期全過程的設(shè)計中,充分考慮對資源和環(huán)境的影響,在充分考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、開發(fā)周期和成本等基本屬性的同時,要考慮其環(huán)境屬性,優(yōu)化各有關(guān)設(shè)計因素,從而使得產(chǎn)品及其制造過程對環(huán)境的總體影響和資源消耗減到最小。綠色設(shè)計除考慮傳統(tǒng)設(shè)計所滿足的產(chǎn)品技術(shù)功能目標和經(jīng)濟目標外,還需要處理好以下幾個方面的問題:①產(chǎn)品的原理設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計,要便于退役零部件的重用或補修,材料要綜合利用,報廢零件要便于材料分類處理。②合理使用原料。③考慮產(chǎn)品使用中對環(huán)境的影響。④合理利用能源。⑤產(chǎn)品制造工藝的合理性。⑥設(shè)計合理的產(chǎn)品包裝材料;⑦不可再生廢物的利用。
4.3 綠色材料選擇技術(shù)綠色材料也被稱為生態(tài)環(huán)境材料、環(huán)境意識材料或環(huán)境協(xié)調(diào)性材料。所謂環(huán)境協(xié)調(diào)性是指對資源和能源消耗少,對環(huán)境污染小和循環(huán)再生利用率高。綠色材料選擇技術(shù)是一個系統(tǒng)性和綜合性很強的復(fù)雜問題。一是綠色材料尚無明確界限,實際中選用很難處理。二是選用材料,不能僅考慮其綠色性,還必須考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本等多方面的要求,這些更增添了面向環(huán)境的產(chǎn)品材料選擇的復(fù)雜性。
4.4 綠色生產(chǎn)工藝規(guī)劃技術(shù)綠色生產(chǎn)工藝規(guī)劃就是要根據(jù)制造系統(tǒng)的實際,盡量研究和采用物料和能源消耗少、廢物的產(chǎn)生量和毒性小、對環(huán)境污染小的工藝方案和工藝路線。
根據(jù)制造業(yè)生產(chǎn)加工的特點,綠色制造工藝應(yīng)該具有如下特點:設(shè)計人員必須具有良好的環(huán)境意識,能熟練掌握現(xiàn)代化的技術(shù)工具(如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和一些常用的專業(yè)軟件等);廣泛采用標準化、模塊化的零部件;盡量簡化工藝優(yōu)化配置;減少不可再生資源和短缺資源的使用量。
4.5 綠色包裝及運輸技術(shù)綠色包裝技術(shù)就是從環(huán)境保護的角度,選擇使用可再生利用或?qū)Νh(huán)境無污染、對人無毒害的包裝材料,合理包裝產(chǎn)品,優(yōu)化產(chǎn)品包裝方案,使得資源消耗和廢物產(chǎn)生最少。目前這方面的研究很廣泛,但大致可以分為包裝材料、包裝結(jié)構(gòu)和包裝廢物回收處理3個方面。當今世界主要工業(yè)國要求包裝應(yīng)做到“3RID”(Reduce減量化、Reuse回收重用、Recycle循環(huán)再生和Degradable可降解)原則。
4.6 綠色使用及處理技術(shù)對產(chǎn)品的綠色使用目前主要集中在延長產(chǎn)品的使用周期和減少使用中的能源浪費及環(huán)境污染。延長產(chǎn)品生命周期可以最終減少產(chǎn)品報廢后的各種處置工作,從而提高資源利用率,減少對環(huán)境的負面影響。增加產(chǎn)品的可維護性是延長產(chǎn)品生命周期的一個重要方法。為此,必須在設(shè)計階段就考慮產(chǎn)品的拆卸性,尤其是易損件的拆卸和維修。
綠色處理技術(shù),一方面是指在具體的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中,要注意對流失的物料和產(chǎn)生的廢料進行回收,返回到流程中或經(jīng)處理后作為原料回用或被用作其它生產(chǎn)中的原料再利用,建立從原料投入到廢物循環(huán)回收利用的生產(chǎn)閉合回路,使工業(yè)生產(chǎn)過程不對環(huán)境構(gòu)成任何危害或危害最小化。
另一方面,主要是指產(chǎn)品生命周期終結(jié)后,要采用綠色處理技術(shù)對其進行回收處理,若不回收處理,將造成資源浪費并導致環(huán)境污染。
目前的研究認為面向環(huán)境的產(chǎn)品回收處理是個系統(tǒng)工程,從產(chǎn)品設(shè)計開始就要充分考慮這個問題,并作系統(tǒng)分類處理。產(chǎn)品壽命終結(jié)后,可以有多種不同的處理方案。各種方案的處理成本和回收價值都不一樣,需要對各種方案進行分析與評估,確定出最佳的回收處理方案。從而以最少的成本代價,獲得最高的回收價值,即進行綠色產(chǎn)品回收處理方案設(shè)計。評價產(chǎn)品回收處理方案設(shè)計主要考察三方面:效益最大化、重新利用的零部件盡可能多、廢棄部分盡可能少。
除上述幾項技術(shù)外,因為綠色制造是一個多變量、多目標且具有大量不確定性因素的評價決策過程。在這種情況下,各種人工智能技術(shù)包括知識系統(tǒng)、模糊理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及一些相關(guān)軟件的開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)等在研究開發(fā)中都可能會起到重要的作用。
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