幺炳唐

（中國質(zhì)量協(xié)會全國數(shù)控設備用戶委員會，北京100088）

所謂綠色制造（Green Manufacturing，GM），就是應用綠色設計、使用綠色設備、綠色材料、綠色能源制造綠色產(chǎn)品，一直到產(chǎn)品使用壽命完結后的綠色處理的全過程。在這個過程中，要使資源利用率最高，消耗最低，環(huán)境污染最小。

綠色制造技術涉及到現(xiàn)代設計技術、先進制造工藝及設備、環(huán)境技術標準、環(huán)境工程技術、系統(tǒng)工程技術、通信網(wǎng)絡及數(shù)據(jù)庫支撐技術、并行工程技術以及政策法規(guī)等等。而這些技術又集中體現(xiàn)在充分利用數(shù)控設備資源方面。因此，充分利用數(shù)控設備資源，提高數(shù)控設備資源利用率就成了綠色制造的重中之重。

在綠色制造的產(chǎn)業(yè)鏈中，充分利用數(shù)控設備資源對于推進綠色制造具有重要意義，受到發(fā)達國家的重視；雖然我國的數(shù)控設備的應用技術比發(fā)達國家落后，但近幾年有了長足的發(fā)展，目前數(shù)控設備的用量約有100萬臺，也很可觀。我國軍工行業(yè)進行了以提高數(shù)控設備資源利用率為目標的應用技術攻關，攻關取得了重大進展，試點效果顯著，為探索綠色制造的發(fā)展方向和重點，起到了示范作用。

1 綠色制造的重要意義和國內(nèi)外簡況

隨著世界人口的日益膨脹，對自然資源的開采利用達到了無以復加的地步?？砷_采利用的礦產(chǎn)資源越來越少，制造生產(chǎn)的日用消費品和生產(chǎn)資料消費品越來越多，環(huán)境污染越來越嚴重，生存環(huán)境越來越差。如果現(xiàn)在對制造業(yè)資源不加以充分利用，對制造過程和制造生產(chǎn)的產(chǎn)品使用過程造成的環(huán)境污染不加以控制和改善，這對人類來說將是一場災難。只有發(fā)展和推進綠色制造，充分利用資源，節(jié)省資源（要特別注重節(jié)省不可再生資源），減少制造過程的排放污染，特別是提高數(shù)控設備資源利用率就成了實施“綠色制造”的重中之重。

因此，許多國家已經(jīng)開展以保護環(huán)境為主題的“綠色計劃”，如日本的“綠色行業(yè)計劃”、加拿大的“綠色計劃”等。美、英、德、法等20多個國家實施產(chǎn)品“環(huán)境標志”，促進“綠色產(chǎn)品”發(fā)展。我國也提出了綠色設計理論和方法，建立了綠色產(chǎn)品設計指標評價體系，提出了綠色設計工具，并與CAD、CAM、CAE、CAPP等集成，形成集成環(huán)境；建立綠色制造示范點，貫徹ISO14000環(huán)境管理體系標準等。但是，我國數(shù)控設備的使用效率低下，還不到發(fā)達國家的1/4。主要原因是我國數(shù)控設備使用技術落后。具體表現(xiàn)在兩個方面：（1）集成制造技術比較落后，多數(shù)數(shù)控加工車間計算機輔助生產(chǎn)管理（訂單處理、生產(chǎn)計劃編制、作業(yè)調(diào)度、任務分配、工序質(zhì)量控制、現(xiàn)場信息反饋、統(tǒng)計報告等）和制造資源管理系統(tǒng)（人員、設備、刀具、卡具、量具、毛料、成品等）缺乏有機集成，CAD/CAM/CAPP集成應用整體水平還不高，生產(chǎn)準備時間過長；（2）缺乏統(tǒng)一的工藝數(shù)據(jù)庫支持，數(shù)控加工仿真和優(yōu)化能力薄弱，數(shù)控編程一般是利用商品化CAD/CAM軟件系統(tǒng)自動生成NC程序，但工藝需要自己編制，因缺乏統(tǒng)一的標準和優(yōu)化數(shù)據(jù)庫（如切削數(shù)據(jù)庫、工程數(shù)據(jù)庫等）的支撐，致使數(shù)控編程每一個工藝員一個樣，相似零件多樣程序，許多工藝不合理，人為因素影響大，NC程序運行效率低，極大地制約了數(shù)控設備的使用效率。

2 研究提高數(shù)控設備應用效率推進綠色制造

針對我國數(shù)控設備應用技術落后和應用效率低的問題，我國軍工行業(yè)正在實施“數(shù)控機床專項增效計劃”。開展了“高效數(shù)控集成制造技術攻關”和“基于切削過程動態(tài)力學仿真的數(shù)控加工工藝優(yōu)化技術攻關”。

（1）高效數(shù)控集成制造技術攻關。開發(fā)出計算機輔助生產(chǎn)管理和制造資源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產(chǎn)計劃和資源計劃自動生成，以及基于生產(chǎn)計劃的工裝管理、刀具集中配送和原材料領用發(fā)放管理。通過對生產(chǎn)管理的合理安排和制造資源的合理配置，實現(xiàn)了數(shù)控設備群的協(xié)同生產(chǎn)，提高了效率和應變能力。

（2）開發(fā)了仿真優(yōu)化系統(tǒng)。開發(fā)了一整套工藝參數(shù)力學動態(tài)優(yōu)化仿真、預測和計算數(shù)字化軟硬件系統(tǒng)，建立了優(yōu)化工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫，形成了第一部優(yōu)化高速切削工藝參數(shù)手冊，從根本上實現(xiàn)了工藝參數(shù)的選擇由試切摸索到仿真計算的跨越，提高了加工效率和質(zhì)量。

3 數(shù)控機床增效試點成效顯著對綠色制造意義重大

2006年，我國軍工行業(yè)，首先選擇40家重點企業(yè)200臺數(shù)控設備進行增效試點。目前，已在航天、航空、兵器、電子等20家企業(yè)的74臺機床數(shù)百項典型零件加工中實現(xiàn)了單臺增效，加工效率平均提高1倍以上。陜西飛機制造公司應用參數(shù)優(yōu)化技術完成了近100項零件加工應用，平均加工效率提高2倍以上；電子第十四研究所，實現(xiàn)鋁合金零件加工提高功效1.35倍；望江工業(yè)有限公司某火炮零件加工實現(xiàn)數(shù)控機床主軸由2000 r/min提高到13000 r/min，切削時間由18 min縮短到4 min，效率提高4倍以上；昌河飛機工業(yè)（集團）公司加工鋁合金效率提高了2.8倍以上，首件加工效率由40%提高到90%以上，使原來最多年產(chǎn)12架份S92型直升飛機零件能力提升到32架份等等。

在數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)鏈中，如果下游用戶所有數(shù)控設備的應用效率都能提高1倍，產(chǎn)能就可以增加1倍。因此，當企業(yè)需要增加產(chǎn)能時就可以不必為擴大生產(chǎn)能力而新增設備，而數(shù)控設備用戶就可以少用設備、少用能源、少排放、少污染、少占用生產(chǎn)面積；產(chǎn)業(yè)鏈中處于中游的數(shù)控行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)就可以少產(chǎn)生用戶已擁有的數(shù)控產(chǎn)品，因此就可以節(jié)能、節(jié)材、節(jié)省配套元部件、節(jié)省輔料、節(jié)省設備、少占用生產(chǎn)面積、少排放、少污染；而處于上游的供應方也同樣會節(jié)省大量的原材料、能源、設備、生產(chǎn)占地面積和人力資源等，也就少排放、少污染?？梢?，提高數(shù)控機床應用效率不僅僅使用戶增效、節(jié)能、減排、實現(xiàn)綠色制造；同樣，也促使整個產(chǎn)業(yè)鏈大量節(jié)材、節(jié)能、減排和發(fā)展綠色制造。2007年我國生產(chǎn)數(shù)控機床12萬多臺，擁有數(shù)控設備約70萬臺（累計進口約23萬臺）；2008年預計數(shù)控機床產(chǎn)量可以達到15萬臺，擁有數(shù)控機床將達到約80萬臺（累計進口約25萬臺）；2009年擁有數(shù)控機床將達到約100萬臺，價值約6500億元左右（2007年和2008年，每年約進口數(shù)控機床70億美元）；而這兩年國產(chǎn)數(shù)控機床約70億美元左右。如果，由于提高了數(shù)控設備使用效率，每年都可以淘汰一些舊設備，如果用戶每年少采購一半新設備，每年就可以節(jié)省約1000億元。對于充分利用資源、節(jié)能、節(jié)材、減排、增效，其作用不可低估。這是一件利國、利民、利企的大好事。

4 推進綠色制造應注意以下方向

（1）繼續(xù)擴大數(shù)控設備增效成果。從軍工行業(yè)擴大到民用行業(yè)；從有色金屬加工擴大到黑色金屬加工，以達到充分利用數(shù)控設備資源，使全產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)“綠色制造”。

（2）在制造產(chǎn)業(yè)中要盡量多采用數(shù)控設備。因為，普通機床設備防護性比較差，漏水、漏油、漏氣（三漏）較嚴重；數(shù)控機床設備防護和密封效果都比較好，可以大大減少使用制造過程中的污染。

（3）隨著技術不斷進步和數(shù)控技術的快速發(fā)展，數(shù)控機床的使用會越來越多，越來越普及。但是，隨著使用技術的發(fā)展和使用效率的提高，需求也會相對減少。因此，數(shù)控設備生產(chǎn)單位在不斷提高生產(chǎn)的數(shù)控設備的使用性能、功能、技術水平的同時，在生產(chǎn)和銷售數(shù)控設備的同時，也應該開發(fā)先進的使用技術，開發(fā)生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)資源集成制造系統(tǒng)，優(yōu)化工藝參數(shù)、開發(fā)工藝數(shù)據(jù)庫等等，可隨數(shù)控設備一起提供給用戶，以增加技術附加價值。一方面為綠色制造作出貢獻，一方面為企業(yè)發(fā)展，增加技術附加值創(chuàng)造條件。

（4）要特別重視數(shù)控設備大用戶——汽車行業(yè)的需求。中國汽車行業(yè)在“十五”期間，固定資產(chǎn)投入達到2350億元，其中購買設備投入1600多億元；“十一五”投資約4000億元，其中購買設備投入將突破2500億元。目前，這些設備70%依靠進口。中國數(shù)控行業(yè)必須提高供貨的整體技術水平，要提供柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、流水生產(chǎn)線、裝配線和集成技術，以保證制造質(zhì)量和高效率，實現(xiàn)綠色制造。因為，汽車行業(yè)消費的數(shù)控設備最多，占30%以上，所以在汽車行業(yè)提高數(shù)控設備應用技術水平，提高應用效率可以帶動某些制造業(yè)應用數(shù)控技術水平的提高，推進綠色制造的意義更加重大。

5 結語

我國涉及到制造業(yè)的各個產(chǎn)業(yè)鏈中的資源利用率都偏低，因此提高資源利用率就成了發(fā)展綠色制造的焦點和重點。在制造業(yè)中盡量多應用數(shù)控設備，盡量提高數(shù)控設備資源利用率，對于實現(xiàn)綠色制造具有重要推動作用。在機械制造行業(yè)，特別是汽車行業(yè)在制造汽車和使用汽車過程中是耗能、耗材、排放污染的重災區(qū)。因此，在機械制造、特別是汽車制造過程中，要大量采用數(shù)控設備，要大力研究和提高數(shù)控設備應用技術水平，要努力提高數(shù)控設備的使用效率，這是節(jié)能、節(jié)材、減排、推進綠色制造的重要任務。