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绿色制造业发展
学生毕业设计(论文)报告
毕业设计(论文)开题报告
设计(论文)题目
绿色制造业的发展研究
一、选题的背景和意义:
现代机械制造业在200多年的发展中为人们的衣、食、住、行提供了许多性能不同的几点产品,有力的推动了社会的发展。
然而,机械制造业在产品制造过程中产生的废弃物,也给地球造成了很大的污染。
随着经济的发展,环保问题已经成为全球的关注热点,实行绿色发展的企业更有竞争力。
我国必须实行推广绿色制造业,重视其应用,生产出高效率的绿色产品,促进我国机械制造工业的可持续发展,推进我国机械加工企业的国际化发展。
二、课题研究的主要内容:
(1)绿色产品
(2)绿色设计
(3)绿色工艺
(4)产品回收
(5)工业生态学
(6)绿色供应链
三、主要研究(设计)方法论述:
1.本文主要运用文字论述的方法,以硬件设计和软件设计为主。
2.在老师的指导以及帮助下完成材料的收集整理。
3.通过查询,对论文进行核实,以保证论文的正确性与严谨。
4.通过借阅图书馆的资料,上网查询相关内容,在老师的指导下完成毕业论文
四、设计(论文)进度安排:
时间(迄止日期)
工作内容
2009.8.1~2009-8-3
熟悉课题,明确任务要求,调研,收集资料,写出开题报告。
开始进行外文翻译。
2009.8.4~2009-8-5
完善开题报告,并提交指导老师。
2009.8.6~2009-8-10
收集材料
2009.8.11~2009-8-13
材料整理
2009.8.14~2009-8-20
书写设计内容。
2009.8.21~2009-8-22
提交初步完成的毕业设计。
2009.8.23~2009-8-24
在指导老师的帮助下进行修改,进一步完善初稿。
2009.8.25~2009-8-30
翔实相关论点、论据,准备毕业设计的答辩。
五、指导教师意见:
指导教师签名:
年月日
六、系部意见:
系主任签名:
年月日
绿色制造业的发展
一、绿色制造的理念
1.1绿色制造的思想精髓………………………………………………1
1.2绿色制造与能源的关系……………………………………………1
1.3我国目前能源形势及绿色制造的重要性……………………………2
二、.绿色制造业的特点
2.1将精益思想融入绿色制造,精益生产方式和精益思想………………4
2.2案例说明…………………………………………………………6
三、绿色制造业的现状
3.1信息化促“中国制造”转向“绿色制造”…………………………7
3.2绿色制造—21世纪制造技术的发展方向……………………………7
四、绿色制造业的发展前景
4.1绿色设计技术和绿色制造技术……………………………………9
4.2再制造工程技术…………………………………………………10
五、如何发展绿色制造业
5.1绿色制造的重要性………………………………………………11
5.2绿色制造生态链的构建…………………………………………11
答谢辞……………………………………………………………14
参考文献…………………………………………………………14
绿色制造业的发展研究
摘要
绿色制造是21世纪可持续发展的一个重要话题。
它的概念和内涵正在不断发展和完善,研究它对我国制造业发展有着重要意义。
绿色制造业的发展研究将能有效的解决资源、环境、生产力水平发展三者之间的矛盾。
对于我国和谐社会的形成与发展有着极其深远的意义。
关键词:
绿色制造;发展;研究
ResearchonthedevelopmentofGreenmanufacturingindustry
Abstract
GreenManufacturingisthe21stcenturysustainabledevelopmentanimportanttopic.TheconceptandcontentareconstantlydevelopandimproveonitsdevelopmentofChina'smanufacturingindustryisofgreatsignificance.Researchonthedevelopmentofgreenmanufacturingwillbeabletoeffectivelyaddresstheresource,theenvironment,thelevelofproductivitybetweenthedevelopmentofthecontradictions.ForaharmonioussocietyinChinaandtheformationanddevelopmentisextremelyfar-reachingsignificance.
Keywords:
GreenManufacturing;development;research.
第一章绿色制造的理念
引言.
绿色制造GM又称环境意识制造、面向环境的制造等,是1996年由美国制造工程师学会提出的。
SME发表的绿色制造蓝皮书定义,“绿色制造,又称清洁制造,其目标是使产品从设计、生产、运输到报废处理的全过程对环境的负面影响达到最小”,其内涵是产品生命周期的全过程均具有绿色性。
绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源效率的先进的现代制造模式,是实施制造业污染源头控制的关键途经,是可持续发展理念在制造业的体现,是制造业的发展趋势,是适应WTO的利器,是现代企业的必由之路,它向人们展示了一个美好的发展前景。
1.1绿色制造的思想精髓
绿色制造涉及三部分问题:
一是制造问题,包括产品生命周期全过程;二是环境保护问题;三是资源优化利用问题,是这三部分内容的交叉和集成。
首先,绿色制造中的制造强调在产品的整个生命周期的每一个阶段并行、全面地考虑资源因素和环境因素,体现了现代制造科学的"大制造、大过程、学科交叉"的特点。
绿色制造是"从摇篮到坟墓"的制造方式,倡导高效、清洁制造方法的开发及应用,达到绿色设计目标的要求。
这些目标包括提高各种资源的转换效率、减少所产生的污染物类型及数量、材料的有效回收利用等。
产品生产作为复杂的制造系统内物质转化的过程,输人的是资源和能源,输出的是产品和废弃物,而且产品在使用后最终也将变成废弃物弃于环境中,必须加以回收利用,否则必然给环境造成压力。
其次,绿色制造强调生产制造过程的"绿色性",它不仅仅要求对环境的负影响最小,而且要达到保护环境的目的。
从这一点可以看出,绿色制造对环保的要求程度是高于清洁生产的。
制造业在将资源转化为产品的制造和使用过程中,产生大量的废弃物,是制造业对环境污染的主要根源。
再次,绿色制造对输入制造系统的一切资源的利用达到最大化。
我们知道,粗放式的能源消耗导致的资源枯竭是人类可持续发展面临的最大难题,如何最有效地利用有限的资源获得最大的效益是人类生产活动亟待解决的重大问题。
1.2.绿色制造与能源的关系
(1)我国目前能源形势
能源是人类生存和发展的重要物质基础,我们党和国家历来高度重视。
党的三代中央领导集体和以胡锦涛同志为总书记的党中央,都把能源作为关系经济发展、国家安全和民族根本利益的重大战略问题,摆在重要地位,倾注了大量心血。
在党中央、国务院的正确领导下,在各地区、各部门长期的、共同的努力下,我国能源工业的发展取得了举世瞩目的成就。
1.2绿色制造的重要性
绿色制造是实现生态工业和社会可持续发展的关键技术,正在引起人们的高度重视。
绿色制造要求在产品的设计和制造过程中考虑产品的整个生命周期对环境的负面影响最小,资源利用率最高。
半个世纪以来,全球经济以前所未有的高速度持续发展。
但由于忽略了环境污染问题,带来了全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、空气污染、水源污染、土地沙化等恶果。
与此同时,大量消费品因生命周期的缩短,造成废旧产品数量猛增。
近10年来,全美国的垃圾填埋场有70%以上已失去功效,许多州的垃圾填埋场已经接近许可容纳量。
据统计,造成环境污染的排放物有70%以上来自制造业,它们每年约产生出55亿吨无害废物和7亿吨有害废物。
传统的环境治理方法是末端治理,但不能从根本上实现对环境的保护。
要想彻底解决环境污染问题,必须从源头上进行治理。
这就要求制造业考虑产品整个生命周期对环境的影响,最大限度地利用原材料、能源,减少有害废物和固体、液体、气体的排放物,改进操作安全,减轻戴消除对环境的污染。
专家学者普遍认为,绿色制造(Greenmanufacturing)是解决该问题的根本方法和途径,是21世纪制造业的必由之路。
制造业对环境的影响贯穿产品生命周期的各个阶段。
产品的生命周期可划分为四个阶段:
产品开发(从概念设计到详细设计,设计过程中要考虑产品整个生命周期的其他各个阶段)、产品制造(加工和装配)、产品使用及最后产品处置(包括解体或拆卸、再使用、回收、二次开发、焚烧及掩埋)。
基于产品生命周期的概念,绿色制造可定义为:
在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下,系统考虑产品开发、制造及其整个活动中对环境的影响,使产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小,资源利用率最高。
目前,世界上有关绿色制造的研究可以归纳为两大领域:
一个领域是绿色制造的概念、定义和方法的研究;另一个领域即绿色制造的重点研究领域是面向技术应用的研究。
通常是针对某一应用戴产品生命周期的某一特殊阶段进行研究,如绿色材料、绿色设计、绿色工艺、绿色包装、产品使用及其用后处置等。
第二章绿色制造业的特点
21世纪人类社会发展面临着环境恶化、资源枯竭和人口膨胀三大难题。
其中环境问题尤为严重,它主要表现为资源枯竭、生态恶化和环境污染,严重阻碍了人类社会经济的持续性发展,并且直接威胁人类的生存。
为促进人类社会与地球自然环境的永久协调与和谐共存,专家提出了"可持续发展"的战略思想。
可持续发展模式是人类12世纪可望建立的最佳的发展模式。
人类在过去10年的发展过程中,创造了空前丰富的物质文明,同时也造成了岌岌可危的环境问题。
其中,制造业是创造人类财富的支柱产业,是人类社会物质文明和精神文明的基础。
但是,另一方面,它也是生态环境日益恶化的重要因素之一。
传统制造业在将制造资源转变为产品的制造过程和产品的使用与处理过程中,消耗了大量有限的资源并向环境放出了大量的废弃物,造成了严重的环境污染。
2.1精益生产方式和精益思想
结合精益生产方式的主要特征,我们可以发现其在理念上与绿色制造是一致的,可以相互融合。
1.精益生产以人为中心,把员工看作比设备更重要的制造资源。
强调员工与企业利益的一致性,强调员工的终身雇佣和终身教育,以最大限度地发挥员工的个人能力和群体智慧。
这与绿色制造的根本理念是一致的,完全可以被绿色制造吸收和采用因为绿色制造面向环境,致力于促进环境和人的协调,显然也是以人为本的制造方式,其目的就是使生产、使用、回收处理产品以及接受最终报废产品的人在相应的产品生命周期各阶段环境中,受到产品带来的环境影响最小,从而使人的健康和安全得到保障。
2.精益生产以小组工作为企业员工组织的主要形式,让员工成为多面手,承担尽可能多的责任,参与决策和管理。
绿色制造也要求产品设计者、企业决策者、环境分析专家等组成团队进行产品研发。
因为绿色设计需要考虑从原材料、半成品及供应商的选择到产品制造、装配、运输、销售、使用维护、拆卸回收、焚烧掩埋等生命周期各个阶段的环境友好性,这必然涉及企业及其上下游供应链的多个部门。
3.精益生产以"精益"为手段,在产品设计、制造、销售等各个环节剔除一切多余和无用的东西,在生产过程中实行准时制和全面质量管理。
绿色制造则要求在保证产品使用功能的基础上,在设计、生产、包装、销售、使用和回收全过程消除一切对环境产生负影响的因素,在必要的时刻生产必要数量的必要产品。
4.精益生产以"顾客需求驱动"为产品开发原点,采用并行工程缩短产品开发时间,使企业能快速响应市场需求。
绿色制造也以顾客需求为出发点,因为随着环保意识的增强,人们对绿色产品的需求不断增加,绿色消费成为世界消费的新潮流,绿色产品将主导世界市场。
据联合国统计,90%的德国人、98%的美国人、48%的荷兰人在购物时会考虑消费品的环保标准,我国也有越来越多的消费者对产品的绿色性有了更高的要求。
并且,如前所述,绿色制造必须在产品设计阶段从产品生命周期的角度对产品结构、材料选择、产品环境性能和产品资源性等方面进行并行设计,使研发流程并行进行,才能体现绿色制造将现代设计方法与环境意识及可持续发展思想集成的特点。
5.精益生产以创造和谐的外部环境作为处理企业与顾客、企业与合作伙伴的关系准则。
绿色制造同样强调同外部环境和用户的和谐。
6.精益生产方式的总体目标是要增加全公司整体性利润额,从而在"全公司范围内彻底地降低成本"就成为其最基本的目标。
而绿色制造则是在"制造"过程的每个阶段,并行地考虑产品对人和环境的影响,其目标在于在效用最大化的基础上,使产品的环境负影响最小化。
7.精益生产以系统学的观点为指导,追求系统功能大于局部功能之和。
绿色制造则强调,产品"从摇篮到坟墓"的整个生命周期内环境成本最低,这也是一种追求全局效益最高的系统思想。
精益生产方式和精益思想包括:
1精益生产方式的内涵。
精益生产通过系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面的变革,使生产系统能适应用户需求而不断快速变化,并能使生产过程中一切无用、多余的东西被精简,最终达到包括市场供销在内的生产各方面的最好效果。
2.精益思想的内容和做法。
精益思想源于日本丰田汽车公司的精益生产方式,其核心是在客户价值的基础上,持续的改善生产环节,杜绝一切可能的浪费。
丰田公司总结生产现场的活动,认为浪费有以下七种:
生产不均衡造成的过量生产、等候加工、搬运(工序设计和设备布置要合理)、动作(不创造价值)、库存加工本身(隐蔽性的)和不合格品(残次废品)。
此外,不必要的员工调动及生产出不能满足用户要求的商品和服务也是浪费。
任何浪费都会造成资源的无谓消耗,因此,丰田把"杜绝一切形式的浪费,彻底降低成本"作为基本原则和追求的目标,以此作为获得利润的源泉,同时也带来了资源利用率的提高。
具体做法是,在生产过程中,根据客户价值,尽可能的减少不创造价值的对于生产必需或必需的活动(必要或不必要的浪费),对复杂的生产工艺层层分解,逐步剔除浪费,只留下真正创造价值的活动。
精益改造是一个长期的、持续的过程,并不是简单的消除浪费,它的最终目标是使客户价值最大化。
在确定客户价值的基础上,识别生产过程中的全部价值流,使保留下来创造价值的每个环节流动起来,用客户的需要来拉动价值流。
2.2案例说明
绿色制造追求产品在其生命周期内对环境的负面影响最小,资源利用率最高,并使企业经济效益和社会效益协调优化。
很多跨国公司已开始推行绿色制造,并取得阶段性的成果,其中无处不见精益的影子。
精益生产方式诞生的丰相公司也正在大力推行绿色制造。
丰田为540家供应商建立了环境采购规范,高度重视加工过程中的油漆工艺,持续减少和消除垃圾和加工过程中的废弃物,并对废弃物和污染物建立了内部标准,这使丰田生产的汽车的经济成本和环境成本都降低了。
德国的西门子公司通过改善材料和机械的加工过程,生产无铅和无氯的产品,在降低成本的基础上进行面向环境的产品设计,回收和利用报废的电器产品,根据顾客要求制定正规的环境规范,实施产品生命周期评估等一系列行之有效的具体措施,通过绿色制造过程生产出绿色产品,取得了有利的国际市场竞争优势。
但是,当前的绿色制造还主要集中于理论研究和发展阶段,在实行上还存在很多不足。
这就需要继续完善企业环境评价体系,不断引导企业树立环境保护责任感,激发企业建立绿色竞争优势战略,继续推行IS110401系列环境管理标准,加强政府立法和非政府组织的监督作用。
其中重要的一环是倡导企业将精益思想融人到绿色制造当中,让企业意识到采取这样的先进生产方式,不仅能为企业带来良好的社会声誉,还会给企业直接带来经济效益,带来企业和客户价值的增加,激励企业不断创新,从而使企业的持续竞争力得到提高。
第三章绿色制造业的现状
3.1信息化促“中国制造”转向“绿色制造”
我国已是世界“制造大国”,但还不是“制造强国”,特别是资源能源消耗量大,加剧了我国资源能源短缺和环境污染形势,并面临日益严峻的国际绿色贸易壁垒。
9日公布的国家科技支撑计划提出,要通过实施“绿色制造关键技术与装备”重大项目,力促“中国制造”向“绿色制造”转变。
据科技部介绍,“绿色制造关键技术与装备”项目直面我国制造业减少资源消耗、降低环境污染和突破国际绿色贸易壁垒的迫切需求,提出要突破一批绿色制造、绿色建材产品重点关键技术及装备,并实施若干绿色制造示范工程,提高我国绿色制造水平,使国际绿色壁垒造成的贸易额损失显著减少。
这一重大项目将选择典型行业研究绿色设计、绿色工艺、绿色回收处理与再制造等一批重点关键技术,开发达到国际先进水平的具有中国自主知识产权的规模化新型干法水泥、浮法玻璃、墙体材料等成套工艺与装备,实施汽车拆解回收、家电产品和电子信息产品绿色设计和回收处理一批绿色制造技术应用工程,推动形成废旧产品绿色回收处理、绿色再制造等绿色制造相关的新兴产业。
实际上,支撑计划把制造业作为重点领域,提出要实现制造业若干重大关键技术的突破,若干行业的成套高技术装备、关键基础件与通用零部件具备自主设计开发制造能力,提高具有自主知识产权的产品和技术比重。
除实施“绿色制造关键技术与装备”项目外,支撑计划还将组织实施“制造业信息化工程”项目,加快制造业的信息化进程;组织实施“科学仪器设备研制与开发”项目。
自主研发一批具有自主知识产权的科学。
3.2绿色制造—21世纪制造技术的发展方向
绿色制造是实现生态工业和社会可持续发展的关键技术,正在引起人们的高度重视。
绿色制造要求在产品的设计和制造过程中考虑产品的整个生命周期对环境的负面影响最小,资源利用率最高。
半个世纪以来,全球经济以前所未有的高速度持续发展。
但由于忽略了环境污染问题,带来了全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、空气污染、水源污染、土地沙化等恶果。
与此同时,大量消费品因生命周期的缩短,造成废旧产品数量猛增。
近10年来,全美国的垃圾填埋场有70%以上已失去功效,许多州的垃圾填埋场已经接近许可容纳量。
据统计,造成环境污染的排放物有70%以上来自制造业,它们每年约产生出55亿吨无害废物和7亿吨有害废物。
传统的环境治理方法是末端治理,但不能从根本上实现对环境的保护。
要想彻底解决环境污染问题,必须从源头上进行治理。
这就要求制造业考虑产品整个生命周期对环境的影响,最大限度地利用原材料、能源,减少有害废物和固体、液体、气体的排放物,改进操作安全,减轻戴消除对环境的污染。
专家学者普遍认为,绿色制造(Greenmanufacturing)是解决该问题的根本方法和途径,是21世纪制造业的必由之路。
制造业对环境的影响贯穿产品生命周期的各个阶段。
产品的生命周期可划分为四个阶段:
产品开发(从概念设计到详细设计,设计过程中要考虑产品整个生命周期的其他各个阶段)、产品制造(加工和装配)、产品使用及最后产品处置(包括解体或拆卸、再使用、回收、二次开发、焚烧及掩埋)。
基于产品生命周期的概念,绿色制造可定义为:
在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下,系统考虑产品开发、制造及其整个活动中对环境的影响,使产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小,资源利用率最高。
目前,世界上有关绿色制造的研究可以归纳为两大领域:
一个领域是绿色制造的概念、定义和方法的研究;另一个领域即绿色制造的重点研究领域是面向技术应用的研究。
通常是针对某一应用戴产品生命周期的某一特殊阶段进行研究,如绿色材料、绿色设计、绿色工艺、绿色包装、产品使用及其用后处置等。
第四章绿色制造业的发展前景
4.1绿色设计技术和绿色制造技术
传统设计仅涉及到产品的寿命周期的市场分析、产品设计、工艺设计、制造、销售及售后服务等几个阶段,只考虑产品的功能、质量和成本等基本届性。
而绿色设计是用系统的观点将产品寿命循环周期中的各个阶段(包括设计、制造、使用、回收处理及再生等)看成一个有机整体,并从产品的寿命循环周期整体出发,在保证产品的功能、质量、成本等基本性能的情况下,充分考虑产品寿命循环周期中各个环节的资源和能源的合理利用、环境保护和劳动保护等问题。
因此其设计的基本内容包括:
绿色设计的材料选择,面向拆卸性设计,回收性设计,面向制造和装配设计,产品的成本分析,寿命周期评估等[2]。
绿色设计应遵循以下的基本原则:
(1)资源最佳利用原则。
即在选用资源时尽可能选择可再生资源及所选用资源在产品的整个生命周期中得到最大限度的利用。
(2)能量消耗最小原则。
即在选择能源时尽可能选用最清洁能源,如太阳能、风能,并使消耗能源量最小。
(3)污染最小原则。
即在设计时就考虑到把产品在使用过程中对环境的污染降到最小。
(4)技术先进原则。
即产品设计要求采用最先进的技术,使其在市场上有巨大的竞争力且避免对人的身心健康造成危害。
(5)生态效益最佳原则。
绿色设计产品不仅要考虑经济效益,而且要考虑环境效益,要求得最佳的生态经济效益[3]。
绿色制造技术是指产品在制造过程中,综合考虑环境因素和资源利用效率的现代制造模式。
大量应用在机械制造方面,目前发展的方向有:
4.1.1净成形制造技术。
成形制造技术是指铸造、锻造、连接、塑性加工等单元技术,其加工出的零件接近零件形状。
净成形制造技术加工出的零件可以直接或稍加处理即可用于组成产品,从而大大减少原材料和能源的消耗。
4.1.2干式切削加工技术。
传统的切削加工都是要使用切削液的湿式切削加工。
切削液在切削过程中起着非常重要的作用,它可以降低切削区的温度,降低刀具与工件间的摩擦系数,从而提高刀具耐用度及工件表面质量。
然而,切削液的广泛使用需消耗大量的能源和资源,而且切削液对环境的污染较为严重,甚至危害人员健康。
因此绿色制造技术之一的干式切削应运而生,它简化了工艺,减少成本并消除了使用切削液所带来的一系列污染。
目前干式切削在国外的车削、磨削、铣削、镗削中得到应用。
我国已对其进行实验研究,并且已经不断有应用及研究成果报导。
4.1.3虚拟制造技术。
虚拟制造技术就是在真正产品生产之前,在虚拟制造环境下生成软产品模型(soft-prototype)来代替传统的硬样品(hard-prototype)进行实验,对其性能和可造性进行预测和评估。
从而减少了材料损耗,降低了制造成本。
目前虚拟制造技术的研究是围绕着具体的生产过程仿真进行,具体为虚拟加工、虞拟装配、虚拟检测[4]。
4.1.4快速成形加工技术。
传统的加工方法多采用从毛坯去除多余材料而形成零件,而堆积加工技术是将一个三维实体分解成若干个一定层厚的三维实体,将这些一定层厚的三维实体加工出来,按一定的顺序和位置堆积起来,就可以得到所需要的零件原型,再由零件原型得到所要求材料的零件。
由于这些一定层厚的三维实体,厚度很小,因此可应用二维成形加工,加工简便,节约能源[5]。
4.2再制造工程技术
再制造工程是一个以产品全寿命周期管理为指导,以优质、节能、节材、环保为目标,以先进技术和产业化生产手段进行修复改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称[6]。
再制造工程包括两方面内容:
(1)再制造加工技术,即把有剩余寿命的废旧零部件作为再制造毛坯,采用快速成形技术、先进表面技术和修复热处理等加工技术使其迅速恢复或超过原技术性能和应用价值的工艺过程。
(2)过时产品的性能改造技术。
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