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基于web的绿色制造系统 |
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作者：内蒙古工业大学 朱明新 刘卫 |
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摘要：随着环境问题的日益严重，要求制造技术的发展必须与自然资源和环境相结合，由此提出了一个新的制造概念绿色制造.本文对绿色制造的概念及其内容体系进行了论述，并就以web技术为支撑平台的绿色制造技术做了进一步地探讨。
关键词：绿色制造；绿色设计；环境；资源；web
0 引 言
资源问题、环境问题、人口问题是当今人类社会面临的三大主要问题，随着社会的不断进步，科技的不断发展，人类的生活水平有了很大的提高，但同时也造成了人类对大自然的严重的破坏，工业废弃物的大量增加和能源的大量消耗也成为威胁人类生存的全球性问题，如何使制造业减少资源消耗和尽可能少的产生环境污染是21世纪制造科学面临的重大问题，全世界科学家都致力于该课题的研究，以力图解决这些问题。绿色制造概念就是在这种形式下提出的。
1 绿色制造的概念
有关制造的概念目前有两方面的理解，一个是指狭义的的制造概念，指产品的工艺过程；另一是广义的制造概念，包括产品的整个生命周期过程，是一个大制造的概念。
绿色制造，又称环境意识制造，面向环境的制造。它是一种综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，其目标是实现在产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境的的负面影响最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调化。它是一个涉及到整个产品生命周期的概念，同时涉及到多个学科的交叉和集成。
2 绿色制造的研究现状及其内容体系
有关绿色制造的研究现状按面向对象的不同可以分为两种，一种是针对绿色制造的概念和方法的研究。主要的研究目标是绿色制造的理论框架，包括在此框架下的能源流动系统、优化系统以及相应的各种算法；另一种则是以实际应用技术为目标的研究，通常是就某一具体的产品或产品生命周期的某一特殊阶段进行研究。
在以实际应用技术为研究目标的研究中，绿色制造系统的基本模式如图1所示：
图1 绿色系统基本模式
2.1 绿色资源绿色制造的前提和基础
绿色资源包括两部分内容：绿色能源和绿色材料。在绿色能源方面，包括节约能源，充分利用稀有能源，并且在能源的使用过程中，坚持可持续发展战略，使用可再生能源和洁净能源等；而绿色材料也称为生态材料(Eco-material)，包括来源丰富的材料，便于再回收利用、再制造或利于降解，且对环境影响小的材料，降低有毒、有腐蚀、有辐射性的材料的使用，还包括对原材料的充分利用。
2.2 绿色生产绿色制造的重要环节
绿色生产包括三部分内容：绿色设计、绿色工艺和生产环境。
2.2.1 绿色设计 所谓的绿色设计就是从产品设计开始，在传统的产品设计要求中加入环境要求，首先实现产品的生态设计和环境设计。
A.原材料的选择。在产品设计的过程中对产品所需要的原材料应充分考虑到其环保性、生态影响。环保性就是指所选的材料应对环境有最小的影响，充分考虑到材料的特性，特别是具有放射性、腐蚀性、挥发性的材料；对生态的影响一方面是其可回收利用性，另一方面是所选择材料的大量使用会不会对整个的生态系统造成破坏。如目前人类对森林的乱砍滥伐，就已经造成了生态环境的严重破坏。
B.产品在使用过程中可能造成的对环境的影响。这已经成为设计者关注的主要方向之一。某些产品在实现自身功能的同时，会产生出副产品，而这些副产品会对人类，对生态环境造成不利的负面影响。克服这些负面的影响，除了原材料及能源的选择之外，更重要的是依赖于新技术的不断出现。
C.产品及其零部件的回收和再利用。可回收性设计就是产品在设计时充分考虑到产品报废后回收和再利用的问题，例如日常用品中的橡胶制品、塑料制品以及家用电器中有关零部件及材料的回收及利用；而产品的可拆卸性是以零部件的再利用为前提。例如报废汽车、报废家用电器等的可拆卸性，关键是零部件的再利用率。
D.经济性分析。经济性在当今经济时代有着极其重要意义，是决定该设计方法成功与否的重要因素，因此应该高度重视技术、环境、经济一体化模型的开发和研究。
2.2.2 绿色生产工艺 在加工工艺的绿色实现中主要包含以下三方面因素：加工设备、制造工艺规划和生产技术。
A.加工设备加工设备中的环保性现已越来越引起人们的高度重视，如何提高生产设备的环保性，已经成为科学技术研究的一个重要课题之一。如在机械加工中的机床，在工作中由于设备本身的原因会产生很大的噪音、灰尘及烟雾，这些都会对生态造成很大的影响。
B.制造工艺规划由以往研究的实践和经验来看，由于在产品生产中所执行的制造工艺方案不一样，原材料和能源的消耗相应的也不一样，同时对环境及生态造成的影响也不一样。如何才能做到根据制造系统的实际，采用合理的工艺路线和工艺方案，来实现原材料和能源的消耗最小，废弃物最少，对环境影响最低，而生产效率不下降。
C.生产技术绿色制造是借助于各种制造工艺技术和生产管理的理论和方法，在产品制造的各个环节中采取积极、有效的措施，以减少能源和原材料的消耗量，缩短产品开发周期，降低成本，最大限度的减少对环境的负面影响和污染最小化，而且对环境保护起着积极作用。
2.3 绿色产品--绿色制造的有益补充
绿色产品包括产品的包装运输、产品的使用和回收利用三个方面。现今，绿色包装材料已成为一个重要的话题。在我国每年产生的大量环境污染中，包装废弃物已经占了很大的份额，“白色污染”随处可见，对它们只能焚烧处理或者是降解，而有些材料需降解百年以上，给环境带来极大的危害。因此，产品的包装应选择无毒、无公害、可回收或易于降解的材料；而在运输中普遍采用的木质包装材料，则对植物资源造成严重破坏，同时在运输过程中造成某些疾病的传播。
3 基于Web的绿色制造系统
随着internet技术的发展，特别是近些年来网络技术在制造业的深入应用，使得各种先进的制造技术有了新的发展平台，给企业制造活动带来新的变革，其影响的深度、广度和发展速度往往远超过人们的预测。
3.1 基于Web的绿色制造系统的技术基础
WWW(WorldWideWeb)服务是internet上目前应用最广泛的服务形式，它是一个分布式的多种信息组合的信息系统，它提供了两种数据库访问形式：静态访问和动态访问。静态访问是客户发出请求后，WWW服务器将预先生成的文件直接返回给客户。动态访问是指客户发出请求后，WWW服务器根据客户请求的参数和要求，调用后台数据库，动态的生成相应的文件并返还给用户。对基于Web的绿色制造系统来说，系统位于服务器方，它应该根据客户端的用户提出的要求进行处理才能获得相应的结果并返还给用户，而动态交互式的WWW服务方式正好满足了这一要求。
3.2 基于Web的绿色制造系统的体系结构
基于Web的绿色制造系统是一个开放式的制造系统，图2是该系统的体系结构。这个体系结构主要有三部分构成，其中Web客户端对产品的信息进行了描述，并且提出了评价方法，通过Web服务器发送数据请求到绿色决策数据库端，通过绿色决策数据库端实现产品的绿色制造。由此可见，绿色决策数据库端是实现绿色设计的关键，它包括绿色设计数据库、绿色制造资源库、绿色评价数据库、绿色特性数据库和绿色知识数据库五部分。
图2 基于Web的绿色制造系统的体系结构
3.3 基于网络的绿色制造，主要包含以下几个方面
3.3.1 绿色制造环境内部的网络化，实现制造过程的集成；
3.3.2 绿色制造环境与整个制造企业的网络化，实现绿色制造环境与企业中工程设计、管理信息系统等各子系统的集成；
3.3.3 企业与企业间的网络化，实现企业间的资源共享、组合与优化利用；
3.3.4 通过网络，实现异地制造。
3.4 在Web基础下，绿色制造的优点
3.4.1 在Web环境下，针对不同的产品，在不同的地点，不同的条件下，可以很容易的利用新的制造技术，如计算机虚拟制造、计算机模拟仿真技术，对我们要制造的产品实现网络上的虚拟制造、模拟仿真，并且很容易通过网络实现整个产品生命周期的跟踪，实现对整个产品生命周期的监控。从而充分了解在整个产品生命周期中，产品的生产过程对环境的影响，产品的使用过程对环境造成的危害；
3.4.2 在Web环境下，信息的交流通过互联网的传递是非常迅速的，产品的设计开发人员可以通过网络更快的了解各种新兴加工工艺的动态，掌握更新的加工方法，加工工艺，可以更容易的了解新兴的能源、材料；
3.4.3 通过网络技术，利用其信息传递量大的优势，可以使设计人员在产品制造的各个环节中采取积极、有效的措施，缩短产品开发周期，降低成本。
3.4.4 在现今社会中，各种各样的社会生产活动已经越来越多的受到网络的影响，任何一种社会生产活动离开了网络几乎成为不可能。它势必成为许多新兴生产工具的载体。
4 总 结
总而言之，随着人们对环境发展认识的不断深入，势必会更深切的体会到绿色制造技术在人类社会发展中举足轻重的作用，而且在Web环境下，完全有理由相信绿色制造会在二十一世纪大显身手。
参考文献：
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[5] 曹杰，易红，倪中华，周卫峰.绿色产品制造工艺决策技术的研究[J].制造业自动化，2002，3：33～37.(end)
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(1/22/2005) |
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