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綠色制造的發展趨勢

當前,全球掀起了壹股“綠色浪潮”,環境問題成為世界各國關註的焦點,並被列入世界議程。制造業將改變傳統制造模式,推廣綠色制造技術,發展綠色材料、綠色能源、綠色設計數據庫和知識庫等相關基礎技術,生產綠色汽車、綠色冰箱等保護環境、提高資源效率的綠色產品,用法律法規規範企業行為。隨著人們環保意識的增強,那些不推廣綠色制造技術、不生產綠色產品的企業將在市場競爭中被淘汰,發展綠色制造技術勢在必行。

1,全球化——綠色制造的研究和應用將越來越體現全球化的特點和趨勢。綠色制造的全球化特征體現在很多方面,如:(1)制造業對環境的影響往往在超越空間,人類需要團結起來保護我們共同擁有的唯壹地球。

(2)ISO14000系列標準為全球綠色制造的研究和應用奠定了良好的基礎,但有些標準需要進壹步完善,許多標準需要研究和制定。

(3)隨著近年來全球市場的形成,綠色產品的市場競爭將是全球性的。

(4)近年來,許多國家要求進口產品被認定為綠色,並有“綠色標誌”。特別是壹些國家以保護本國環境為由,制定極其苛刻的產品環境指標,限制國際產品進入本國市場,即設置“綠色貿易壁壘”。綠色制造將為中國企業提高產品的綠色度提供技術手段,從而為中國企業消除國際貿易壁壘、進入國際市場提供有力支持。這也從另壹個角度說明了全球化的特點。

2.社會化——綠色制造的社會支持體系有待形成。

綠色制造的研究和實施需要全社會的共同努力和參與,為綠色制造建立必要的社會支持系統。

綠色制造所涉及的社會支持系統首先是立法和行政法規的問題。目前,這方面的法律和行政法規還不能對綠色制造行為形成有利的支持,對相反行為的懲罰力度也不夠。立法越來越受到各國的重視。

其次,政府可以制定經濟政策,用市場經濟的機制引導綠色制造。比如制定有效的資源價格政策,用經濟手段嚴格控制不可再生資源和開采後會對環境產生影響的資源(如樹木),使企業和民眾不得不盡可能減少對這類資源的直接使用,轉而尋求開發替代資源。另壹個例子是:城市裏的汽車尾氣汙染是壹個非常嚴重的問題。政府可以在年檢時測量每輛汽車的尾氣排放水平,收取高額的汙染尾氣排放費。這樣尾氣排放量大的汽車自然就沒有市場,市場機制會倒逼汽車廠商生產綠色汽車。為了有效地實施綠色制造,企業必須考慮產品壽命結束後的處置,這可能導致企業、產品和用戶之間形成壹種新的集成關系。比如建議用戶只購買需要回收的主要產品的使用權,比如汽車、冰箱、空調、電視等。,而企業對報廢產品擁有所有權並負責回收。

無論是綠色制造所涉及的立法和行政法規以及需要制定的經濟政策,還是綠色制造需要建立的企業、產品和用戶之間的新型集成關系,都是壹個非常復雜的問題,包含了大量的相關技術問題,需要進壹步研究,形成綠色制造所需要的社會支持體系。這些也是綠色制造未來研究內容的重要組成部分。

3、集成——會更加註重系統技術和集成技術的研究。

綠色制造涉及產品生命周期的全過程和企業生產經營活動的方方面面,因此是壹個復雜的系統工程問題。因此,為了有效地實施綠色制造,我們必須從系統和集成的角度來考慮和研究綠色制造中的相關問題。

目前,綠色制造系統的集成功能目標體系、產品和工藝設計與材料選擇體系、用戶需求與產品使用、問題域集成、信息集成以及綠色制造的工藝集成等方面的研究將成為綠色制造的重要研究內容。

綠色制造集成的另壹個方面是綠色制造的實施需要壹個集成的制造系統。為此,文件[11]提出了綠色集成制造系統的概念,並建立了綠色集成制造系統的體系結構:該系統包括管理信息系統、綠色設計系統、制造工藝系統、質量保證系統、材料和能源資源系統、環境影響評價系統等六個功能子系統,以及計算機通信網絡系統、數據庫/知識庫系統等兩個支撐子系統,以及與外部的連接。

綠色集成制造技術和綠色集成制造系統將可能成為未來綠色制造研究的重點。

4.並行化——綠色並行工程將有可能成為綠色產品開發的有效模式。

綠色設計仍將是未來綠色制造的關鍵技術。未來綠色設計的壹個重要趨勢是與並行工程相結合,從而形成壹種新的產品設計開發模式——綠色並行工程。

綠色並行工程,又稱綠色並行設計,是現代綠色產品設計和開發的新模式。它是壹種系統化的方法,以集成和並行的方式設計產品的全過程及其生命周期,力求使產品開發人員在設計之初就考慮到從概念形成到產品報廢處理的所有因素,包括質量、成本、進度、用戶需求、環境影響、資源消耗等。

5.智能化——人工智能和智能制造技術將在綠色制造研究中發揮重要作用。

綠色並行工程涉及壹系列關鍵技術,包括協同組織模式、協同支持平臺、綠色設計數據庫和知識庫、設計過程評價技術和方法、綠色並行設計決策支持系統等。許多技術需要在未來進壹步研究。

綠色制造的決策目標體系是現有制造系統TQCS(即上市時間、產品質量、產品成本和提供給用戶的服務)目標體系與環境影響E和資源消耗R的整合,形成TQCSRE決策目標體系。優化這些目標是壹個非常復雜的多目標優化問題,很難用壹般的數學方法來處理,需要人工智能方法的支持。此外,綠色產品評價指標體系和評價專家系統都需要人工智能和智能制造技術。

基於知識系統、模糊系統和神經網絡的人工智能技術將在綠色制造的研究和發展中發揮重要作用。例如,在制造過程中,專家系統用於識別和量化產品設計、材料消耗和廢物產生之間的關系;應用這些關系來比較產品設計和制造對環境的影響;利用基於知識的原理選擇實用材料等。

6.工業化——綠色制造的實施將導致壹批新興產業的形成。

綠色制造將導致壹批新興產業的形成。除了目前大家都註意到的廢舊回收設備制造業和廢舊回收服務業,還有兩個行業值得特別關註:

(1)綠色產品制造業

制造業將繼續研究、設計和開發各種綠色產品,以取代資源消耗和環境影響巨大的傳統產品,這將使這壹行業繼續蓬勃發展。

(2)綠色制造的軟件產業。

企業實施綠色制造需要大量的工具和軟件產品,如綠色設計的支持軟件(計算機輔助綠色產品設計系統、綠色工藝規劃系統、綠色制造決策系統、產品生命周期評估系統、ISO14000國際認證支持系統等)),這將促進新型軟件產業的形成。在國家科委、國家自然科學基金和有關部門的支持下,國內壹些高校和科研院所對綠色制造技術進行了廣泛的研究和探索。

機械科學研究院完成了國家科委“九五”重點項目——清潔生產技術的選擇及數據庫的建立,機械工業基金項目——綠色設計技術發展趨勢及對策研究。調查了機械行業九大行業對綠色技術的需求和綠色設計技術的發展趨勢,在國內首次提出了適合機械行業的綠色設計技術開發體系。同時,還研究了汽車的拆解和回收技術。目前正在進行國家自然科學基金項目“環境綠色技術評價體系研究”。在環保綠色技術評價體系的基礎上,將ETV評價技術引入機械制造業的綠色設計和綠色制造,建立了制造業的綠色概念、描述方法和ETV評價體系。

為了創建綠色大學,清華大學優先發展和支持綠色工程技術。在“漢語橋”基金和美國國家自然科學基金會的支持下,與美國“德克薩斯理工大學”先進制造實驗室就綠色設計技術研究建立了國際合作關系,系統研究了生命周期建模等綠色設計理論和方法,並取得了壹定進展。

上海交通大學開展了汽車可回收性綠色設計技術研究,與福特公司合作研究中國汽車回收項目。與國內貿易部華東分公司合作,撰寫了中國汽車銷售、維修、二手車交易、回收壹站式管理模式可行性報告。我們與德國柏林工業大學IWF研究所建立了合作關系,開展了廢舊工業產品回收利用的研究工作。

合肥工業大學開展了機械產品回收設計理論與關鍵技術及回收指標評價體系的研究。

重慶大學承擔了國家自然科學基金資助項目、國家863/CIMS主題的綠色制造技術研究項目,主要研究了可持續發展CIMS (S-CIMS)的體系結構研究、清潔生產體系與體系結構及實施策略、清潔生產管理信息系統。

華中科技大學、浙江大學、北京航空航天大學等高校也開展了綠色制造技術的研究。

我國已經形成了壹支從事綠色制造技術研究的專業隊伍,為我國綠色制造技術的發展奠定了基礎。

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