基于绿色制造的虚拟企业研究

作者：毛果平 吴超

欢迎访问e展厅 展厅 8 CAD硬件/先进制造技术展厅 图形工作站, 绘图仪/大幅面打印机, 3D控制器/3D鼠标, ... 虚拟企业(virtual enterprise)作为一种全新组织与管理模式，已引起困内外众多学者的关注。从目前的资料看，其研究主要集中在虚拟企业系统的体系结构和信息系统体系结构、建模方法、虚拟企业创建的决策方法、虚拟企业系统的运作和管理方法等。目前国内文献中关于虚拟企业与环境保护关系方面的文献极少。虚拟企业模式迅速在制造业中推广，在今天，制造业一方面是创造财富的支柱产业，但同时又是环境污染的主要源头。据统计。全世界制造业每年大约产生55亿吨无害废物和7亿吨有害废物[1]。鉴于此，虚拟的环境问题研究应当作为虚拟企业研究的一个重要问题。 1 企业绿色制造的必要性 随着WTO的建立，对外贸易中的关税贸易壁垒正在取消或转型，逐步以绿色贸易壁垒的形式出现。许多国家纷纷把环境标准准入条件作为贸易变判的焦点，贸易保护将演变成非关税壁垒，即绿色壁垒。我国企业若不能越过绿色贸易壁垒，产品将无人问津，必将蒙受巨大的经济损失。 1．1 环境法律法规的因素 各国对环境保护的意识正在增强，并制定了环保标准、措施，如ISO14000环境体系国际标准，它要求产品从研制到生产使用直到最后处理的整个过程都要达到规定的技术标准，即符合生态和环保要求，企业为达到这些标准必须投入人力物力；欧洲环境法规定对汽车电子、电器等多种产品的废物回收定额，对制造商的回收责任都有明确规定；欧盟对废旧的电子电器产品建立了相关立法，规定到2003年对完成生命周期的电子电器产品要进行回收、再循环或再使用，并且到2008年时，对电子电器产品类产品中特定有害物质的去除建立明确的规定，并建议在产品研发阶段通过对产品生产和使用的设计来最小化对其整个生命周期的影响。 1．2 绿色技术标准问题 发达国家设立了绿色关税与市场准入，以保护生态为名，对一些污染环境和影响生态环境的进口商品征收进口附加税或者限制，禁止其进口。并且通过建立强制性的技术标准认证体系，限制外国商品进口，美国现有55种认证体系，日本有25种认证体系，欧盟也建立了一系列认证体系，很多都很苛刻。如，1999年4月1日在日本实施的《节能修正法》新法案规定：到2010年，进口到日本的汽车在两人乘坐的情况下，总质量为1000千克以下的汽油轿车，到2010年时要比1995年的同类车节能17．7％[2]，这就限制了别国汽车销往日本。 1．3 绿色包装制度 目前世界各国根据各自的国情，对进口商品的绿色包装要求规定了不同的内容，禁止进口商品采用可能对本国生态造成破坏的包装材料；以法律形式规定包装材料或包装毁弃物处理。目前被禁止使用的包装材料为：以聚氯乙烯为原材料的包装材料；含有CFC8的泡沫材料；不能再生或不能分解的塑料。 1．4 绿色税收 包括污染物排放税收、环境服务税、污染产品税、生态补偿税。这些都是为了贸易与环境的关系把生产商口所需的环境费用纳入其市场价格中去，以环境税的形式出现。 2 虚拟企业绿色制造的内容 由于虚拟企业内各企业都是市场利益导向的经济实体，绿色环保因素的考虑必然在短期内增加企业成本。在我国，多数企业对绿色制造意义不够了解，认为在企业搞绿色制造会带来麻烦，从而认识不到其带来的长期经济效益和社会效益。甚至有些已获得ISO14000的企业也认识不到绿色制造的价值。因此虽然获得认证，但是实际上在产品开发和制造上并没有什么改变，这使得环境管理认证仅仅成为形式[3] 。具体来说虚拟企业环境问题主要应当考虑如下问题。 2．1 绿色设计 绿色设计(green design)就是实现产品绿色要求的设计，其目的就是要克服传统设计的不足，使所设计的产品具有绿色产品的各个特点，使产品及其制造过程对环境的总体影响及资源消耗减低到最小 。它强调在产品开发阶段按照生命周期观点进行系统性的分析和评价，消除对环境产生的负面影响，并将3R(reduce，reuse，recycling)直接引入产品开发阶段。在产品的开发阶段要建立面向拆卸和回收的设计(design for disassembling&recycling)它要求在产品的设计初级阶段将可拆卸和可回收性作为结构设计的一个目标，使产品的连接结构易于拆卸、能在产品毁弃后能充分有效地回收利用，从而减少毁弃物的产生，以达到保护环境的目的。同时由于产品设计是虚拟企业最重要的活动内容，由于涉及多家合作企业资源共享和异地合作问题，虚拟企业的绿色制造中必须充分考虑： a)必须有效利用合作企业已有设计、制造资源并综合考虑绿色产品的情况，最大限度地利用合作已有的设计、制造资源，以减少零件设计、绘图、工艺设计、夹具设计与制造等生产准备工作。缩短生产准备周期 b)由于虚拟企业主要采用异地的产品设计模式，因此在完成产品设计中产品的绿色性的考虑要在异地通讯中完成，这里涉及大量绿色参数的传递问题。 2．2 面向绿色常 造的材料选择 考虑选用新型环保材料，新型环保材料不但具有良好的作用性能和工艺性能而且有利于节省能源，节约材料，保护环境。选用原料丰富，低成本，少污染的材料代替价格昂贵，污染大的材料；选用无毒无害材料，尽量避免含铅、镍、铍、硫、氟等化学物抽的材料；选用可回收利用材料，这样有利于提高产品的回收率，节约资源，减少产品毁弃物，从而保护了生态环境。 2．3 绿色制造工艺 绿色制造工艺就是根据绿色制造系统的实际，尽量改善工艺过程及其各个环节的环境友好性。而由于虚拟企业间的信息传递量大，现代产品数据如加工工艺等大量信息要在虚拟企业的各成员企业问共享和交流，CAD和CAM技术已相对成熟，而CAPP相比还处于起步阶段，因此，工艺的数据处理和传递仍然是要解决的大问题。在现实虚拟企业工艺信息集成技术中，系统化、规范化工艺信息的获取至今是企业棘手的焦点问题。目前已有单位进行基于STEP标准的CAD／CAPP集成技术的研究，主要采用面向对象技术和数据库技术从三维CAD输出文件中自动提取和识别零件特征的方法。文献[5]采取了从CAD中提取、人工补充相结合的方式来得到完整的信息，采用了基于特征的建模方法建立一种零件工艺信息模型，可以供虚拟企业各成员和各CAX系统直接调用。 2．4 虚拟企业的绿色包装 绿色包装指的是：能够循环使用、再生利用或降解腐化，且在产品的整个生命周期中对人体及环境不造成公害的适度包装。虚拟企业绿色包装要解决的问题就是把包装这块任务分解给某一成员企业，在整个企业制定包装标准后，由这一成员企业负责具体实施，包括选择无毒无害的包装材料等。 2．5 旧产品的回收处理 虚拟企业的产品从生产出来到最后产品废弃有一段时间，考虑到虚拟企业的临时性，当产品报废时，虚拟企业联盟可能已解散。这时，虚拟企业要找一个绿色处理代理，负责废旧产品的回收和拆卸处理等工作，这些工作可以由盟主，也可由合作伙伴完成。考虑到废旧产品的回收处理是一项专业性很强的工作，最好是寻找新的专业合作伙伴。废旧产品首先需要拆卸，然后将拆卸的零部件分为三类：可重复使用零件，它又分为直接可重复零件和需再制造的可重复零件；可再生零部件，即零件报废但其材料可再利用的；完全无用的废弃物。前两类可循环再使用。 3 绿色虚拟企业总体体系结构 基于对虚拟企业的环境友好分析，我们建立绿色虚拟企业总体体系结构。如图1所示，系统包括系统的信息基础结构、系统的合作平台、及系统的应用平台。 3．1 系统的信息基础结构 由于虚拟企业是由一系列独立的企业(包括组织、公司、社会结构及特定的个人)为了某一市场机遇而组织起来的临时性网络组织，各组织有自己利益考虑，而且企业文化也不一样。在这种情况下企业的绿色思想要得到实现就必须加强各企业之间的信息交流，因此，绿色虚拟企业的信息的沟通特别重要。而由于虚拟企业问的信息传递量大，现代产品数据如加工工艺等大量信息要在虚拟企业的各成员企业间共享和交流，虚拟企业的信息共享和集成主要是基于Internet、web、和CORBA等各项计算机技术。在现实虚拟企业工艺信息集成技术中，系统化、规范化工艺信息的获取至今是企业棘手的焦点问题。目前已有虚拟企业信息系统就是为了保证各个成员企业之间的信息畅通，它包括企业目录、产品目录、企业主页及虚拟企业运作相关的知识库系统 。 3．2企业合作平台 企业合作平台是支持虚拟企业创建和运作的关键支撑系统，包括虚拟企业集成模型构建系统、伙伴选择决策支持系统、虚拟企业动态运作系统、虚拟企业后评估系统等。通过企业合作平台，可以构建绿色虚拟企业，并且对合作伙伴的产品绿色设计能力、工艺绿色设计能力、材料绿色的设计能力、制造过程产品的绿色性和制造过程中的绿色性进行评估，对达不到绿色标准的产品重新设计或生产，保企业目标的实现。 3．3应用平台 是指成员企业的应用平台。成员企业为生产绿色产品所要完成的绿色部件设计，绿色工艺设计可回收材料的选择，绿色包装的使用等，都必须在应用平台上完成。 4 结语 虚拟企业作为一种全新的企业模式正日益在全球推广，而人类可持续发展又使得制造业中的环境保护问题成为焦点课题。各国在保护环境的前提下设置了非关税的绿色贸易壁垒，虚拟企业也要进行环境问题研究，主要从绿色设计、绿色工艺、绿色包装、产品的回收再制等方面考虑。另外，绿色虚拟企业总体系结构由信息基础、系统的合作平台、及系统的应用平台组成。 参考文献 1 Environmentally Conscious Manufacturing．National Science Foundation Program Guideling 1995，5 2 袁俊．实施IS014000标准促进中国企业可持续发展[J]．中国工程科学，2002，4970：69—73 3 刘飞，曾华军，张华．绿色制造的理论与技术[M]．北京：科学技术出版计．2005 4 李光荣，龚光容，丁武学．虚拟企业下零件工艺信息建模研究[J]．计算机应用，2004．24(6)：134—137 5 张旭梅，刘飞，郑文军等，绿色虚拟企业下零件工艺信息建模研究[J]．计算机集成制造——CIMS．2000．6(6)：56—60 6 吴澄，现代集成制造系统导论——概念、方法、技术和应用[M]，北京：清华大学出版社，2002，6 原载《现代机械》(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (7/8/2006)