面向循环经济的绿色制造模式探讨

作者：宁波大学 戎嘉琪

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, ... 摘要：绿色制造和循环经济是人类社会可持续发展的基础，是制造业未来的发展方向。本文介绍了绿色制造和循环经济的概念，分析了绿色制造的工作流程，着重从产品设计、产品生产、回收利用等三方面进行阐述，并提出了面向循环经济的绿色制造的几点建议。 关键词：循环经济；绿色制造；可持续发展 作者简介：戎嘉琪（1978—），男，浙江宁波市人，硕士 ，宁波大学工学院研究实习员，主要研究方向：供应链管理、先进制造技术。 1 引言 十六届三中全会后我国提出了科学发展观，按照科学发展观的要求，转变经济增长方式显得尤为重要和迫切，发展循环经济作为实施可持续发展战略的重要途径和实现方式，是我国在战略上寻求可持续能力瓶颈突破的最佳选择。 传统的工业制造模式往往只关注产品的生产，缺乏环境保护意识，是一种“资源—产品—污染排放”的单向线性和非循环的经济过程。而循环经济则强调有效利用资源和保护环境，表现为“资源—产品—再生资源”的持续循环增长方式，做到生产和消费“资源消耗减量化、污染排放最小化、废物再生资源化和无害化”，以最小发展成本获得最大经济效益、社会效益和生态效益。在这样的时代背景下，一种面向循环经济，着眼产品制造与环境协调发展，促进企业经济效益和社会效益共同提高的绿色制造模式正迅速发展起来。 2 绿色制造的概念及内涵 绿色制造GM（Green Manufacturing），又称环境意识制造（ECM）、面向环境的制造（MFE）等，是1996年由美国制造工程师学会（SME）提出的。借鉴美国制造工程师学会的观点，绿色制造的基本概念可定义如下：绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的先进制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的负面影响最小，资源效率最高，并尽可能地使废弃物资源化和无害化，从而使系统经济效益和社会效益达到最优，是实现制造业可持续发展的重要生产方式。其内涵是产品生命周期的全过程均具有绿色性。 3 面向循环经济的绿色制造工作流程 在可持续发展战略的指导下，企业要根据循环经济的思想设计了绿色制造工作流程，促进原料和能源的循环利用，实现经济增长与环境保护的双重效益。面向循环经济的绿色制造模式追求的是系统内各生产过程从原料、中间产物、废物到产品的物质循环，达到资源、能源、投资的最优利用。 笔者根据循环经济的思想，设计了一个简单的绿色制造工作流程，在整个工作流程中（图1），循环经济的“3R”原则，即“减量化，再利用，再循环”原则得到了充分的体现。本文主要从产品设计、产品生产、回收利用这三方面进行具体阐述。 3.1 产品设计 产品设计作为绿色制造的首要环节，在产品的设计阶段，就将环境因素和防止污染的措施融入产品设计中，将产品的环境属性和资源属性，如可拆卸性、可回收性、可制造性等作为设计的目标，并行地考虑并保证产品的功能、质量、寿命和经济性。绿色设计要求在产品设计时，选择与环境友好的材料、机械结构和制造工艺，在适用过程中能耗最低，不产生或少产生毒副作用；在产品生命终结时，要便于产品的拆卸、回收和再利用，所剩废气物最少。 根据循环经济的“减量化原则”和“再利用原则”在产品设计中可充分考虑以下几方面： 3.1.1 面向回收的产品设计 在进行产品设计时，充分考虑产品零部件及材料回收的可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等与回收有关的一系列问题，以达到零部件及材料资源和能源的充分有效利用。面向回收的设计正引起人们的高度重视，美、德、日等发达国家在汽车、家电等行业应用面向回收的设计理念。德国奔驰汽车公司在汽车的整个生命周期都体现了回收利用的思想。从设计开始，就注重汽车的可回收性，在生产、使用过程中产生的废弃物、废能、废气、废液等做到全部回收，到报废时，汽车本身再被拆解、回收、利用。 3.1.2 面向拆卸的产品设计 拆卸是从装配体上实现零部件分离的过程，并保证不对目标零部件造成损害，拆卸是实现绿色回收的重要手段。拆卸分为破坏性拆卸和非破坏性拆卸两种。面向拆卸的设计研究主要集中于非破坏性拆卸。目前，全球每年约有2400万辆汽车报废。美国每年约有1000万辆汽车被淘汰，其中的95%被拆卸，车重的75%被回收，每年由汽车回收产生再生钢材120万吨，再生非金属材料80万吨。 3.1.3 面向升级的产品设计 在产品的功能与结构设计中，可以充分利用模块化和标准化的思想，通过更换部分功能模块，使产品实现较为简易且廉价的升级，而不必整机报废；在满足产品功能的前提下，简化结构，减少其所用材料并选用低耗能、少污染、可回收再利用的材料，同样便于其今后的绿色升级。 3.1.4 面向环保的包装设计 从环境保护的角度，优化产品包装方案，使得资源消耗和废弃物最少。包装材料要选择无毒、无污染、可回收利用、可再生或降解的包装原辅材料，可采用天然可再生材料，如丰富的竹类、麻类木材等；发展纸包装，开发各种替代塑料薄膜的防潮、保鲜纸包装制品。如同产品结构设计一样，包装结构上也应简化结构，尽量做到材料的低消耗。 3.2 产品生产 产品生产是实施面向循环经济的绿色制造过程中的一项关键环节，其主要内容包括采用低物耗、低能耗、废弃物少、环境污染小的绿色制造工艺方法以及通过在新产品上重新使用经过再制造的旧部件、提高部件的性能和可靠性等方法，以高资源利用率、小投入费用、低环境污染的成本生产出最佳性能的产品。具体有以下几种途径： 3.2.1 少无切削工艺 随着新技术、新工艺的发展，精铸、冷挤压等成型技术和工程塑料在机械制造中的应用日趋成熟，从近似成形向净成形、仿形发展。有些成形件不需要机械加工，就可直接使用，不仅可以节约传统毛坯制造时的能耗、物耗，也大大减少了产品的制造周期和生产费用。 3.2.2 干式切削工艺 干式切削就是在加工过程中不使用冷却润滑油的加工方法。这样可以消除加工时切削液带来的大量的污染问题,获得洁净无污染的切屑,节省了大量的切削液，同时也省去了处理切削液造成污染的大量费用。该工艺需要有特定的边界条件，如要求刀具具有较高的耐热性、耐磨性和良好的化学稳定性，机床要求高速切削，有冷风、吸尘等装置。 3.2.3 减少加工余量 若机件的毛坯粗糙，机加工余量较大，不仅消耗较多的原材料，而且生产效率低下。因此，笔者认为可建立专业制造毛坯的企业，为零件或整机制造企业提供较高精度的毛坯，这对大中型制造企业提高生产效率，节约时间成本有积极影响。 3.2.4 对零部件的再利用和再制造 再利用是对拆解得到的可用零部件直接再利用；再制造是对拆解得到的可用零件进行处理后，重新组装（可能需要加进部分新的零部件），得到在性能上和寿命上等同或更优于原来产品的新产品。 3.2.5 生产废弃物再利用 使用过的废切削液中，含大量矿物油料、表面活性剂（乳化剂）以及硫（S）、磷（P）等化学添加剂，如直接排放，则将造成严重的环境污染，因此企业应使用一定的装置对切削液的进行净化处理、回收利用；生产过程中的废弃材料可二次资源利用，如利用一些边角余料进行部分零件加工等。 3.3 回收利用 回收利用是绿色产品在其整个生命周期中的重要环节。在循环经济的产业链中，绿色回收与绿色原材料供应、绿色制造、绿色包装、绿色配送、绿色使用共同组成一个闭环绿色供应链系统。 3.3.1 回收/维修 一些产品的零部件由于使用的是标准尺寸，因此可以便捷地更换，而不必更换整个产品。这样，用户在使用过程中（超出包退期限）产品出现问题，可经维修再使用，或经维修后再销售。另外采用模块化的设计技术并使用标准化的产品接口，可以方便地对产品进行升级，这样可以延长产品的生命周期，提高产品的使用率。在使用和维修过程中达到对产品和零部件的再利用。 3.3.2 回收/分拆 对使用后产品的分拆再利用，是对循环经济“再利用原则”和“再循环原则”的主要体现。“再利用原则”是对分拆后得到的可用零部件直接再利用或经过处理后通过重新组装再次利用。“再循环原则”主要是指材料的再循环，对于不可再利用的产品包装及产品报废拆解后无法直接、方便利用的材料，包括钢铁、有色金属、玻璃、轮胎等橡胶制品和塑料、海绵等有机材料，通过回收、熔炼，使之变成可循环利用的原材料。 4 实施面向循环经济的绿色制造的几点建议 4.1 延长产品寿命周期 其一通过提高产品质量，增加产品的可靠性和耐久性，减少返修率和退货率，从而延长产品的技术寿命周期（即产品性能完好的时间）；其二通过加强产品的外观造型、色彩调配等工业设计方法，延长产品的美学寿命周期（即产品外观具有吸引力的时间）。 以上两种方法应同步发展，并且要保持一定的平衡，这样才能尽可能地延长产品的寿命周期，避免产品在短期内退返、淘汰造成的大量损耗。 4.2 建立企业回流物品处理中心 企业形成一定市场规模后，应选择相对退货比较密集的地区，设立集中式回流物品处理中心，日常退返的所有产品被送到这里分类，然后对该商品是检修、重新出售还是废弃做出决定，并选择最佳处理方式。由于回流物品处理不容易形成规模经济，所以最好选择租用公共仓库的做法，降低成本。另外退货处理很注重快速反应，为了及时了解退货、存货的情况，厂商应建立通畅的信息交流系统。 4.3 加强与相关厂商的合作 绿色制造战略的实施需要包括制造商、供应商、消费者等供应链上各个主体均采用绿色技术，因此以合作共赢的思想来实现绿色技术的创新显得尤为重要，合作能降低绿色制造创新的风险，同时也能降低其投入。比如，企业选择合适的联盟厂商（应是与本厂的产品、运输路线等方面比较接近，有较好的经营状况、较高信誉的等级）建立物流联盟，使用共同或相近的运输路线、仓储设施和技术平台，充分利用运输和仓储的规模经济。 4.4 重构企业经营目标 绿色制造战略区别于其他制造战略异质性的特征是其不仅需要考虑企业的经营目标即利润最大化，更为重要的是考虑生态安全与社会福利增进等目标，因此绿色制造战略的实施需要重构企业经营目标，企业经营目标的重构涉及企业各个利益主体，利益主体的协调是企业经营目标能否顺利重构的关键，而加强企业内部的沟通与交流，尤其是领导者与企业员工之间的交流与沟通，是消除变革阻力，协调各利益主体的一个有效途径。 5 结束语 发展循环经济是新世纪全球经济呈现出的一种新态势，是一场深刻的工业革命。中国经济必须跟踪这一新动向，发挥后发优势，实现跨越式发展，使我国经济和社会真正走上可持续发展的道路。绿色制造模式是制造领域的新视野，是发展循环经济的关键因素，是实现可持续发展的重要措施，它不仅强调对废弃物的回收作用，更强调通过资源缩减、翻新、改制和再生循环等方式，实现节约资源、保护环境和增强竞争力等目标，因而是企业管理战略的重要组成部分。在不久的将来，肯定会有越来越多的企业认识到绿色制造的战略重要性，对绿色制造的发展投入更大的关注。 【参考文献】 [1]褚大建..循环经济：21世纪的新经济.[J].探索与争鸣,2003(9). [2]顾巧论,陈秋双.面向循环经济的制造业系统模式[J].制造业自动化，2004(1). [3]练绪宁.简析循环经济的含义、运行原则和实现形式[J].重庆环境科学,2003（11）. [4]席俊杰,吴中,马淑萍.从传统生产到绿色制造及循环经济[J].中国科技论坛,2005(5). [5]敖三妹.绿色制造———可持续发展的现代制造模式[J].南京工业大学学报,2005(5). (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (7/8/2007)