本刊記者/Reporter 汪藝/WANG Yi
由科技部高新技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化司指導(dǎo),中國機械工業(yè)聯(lián)合會、中國機械工程學(xué)會、機械科學(xué)研究總院和綠色制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟主辦,先進成形技術(shù)與裝備國家重點實驗室、中機生產(chǎn)力促進中心和機械工業(yè)科技發(fā)展中心承辦的“綠色制造技術(shù)論壇”于2012年12月3日下午和4日全天在北京召開。本刊記者參加了論壇的全過程,聆聽了諸位到會專家的精彩演講,并做報道如下。
綠色制造強調(diào)通過各種方式從產(chǎn)品設(shè)計、工藝材料、制造工藝、產(chǎn)品包裝和處理回收等各方面實現(xiàn)綠色化,最終實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的最優(yōu)化。
機械裝備(產(chǎn)品)全壽命周期的綠色化是未來機械工程技術(shù)發(fā)展的重要方向。歐盟“下一代生產(chǎn)系統(tǒng)”研究計劃(www.nextproject.eu)中提出了綠色機床應(yīng)具有的特點是:(1)機床主要零部件由再生材料制成;(2)機床的重量和體積減少50%以上;(3)通過減輕移動部件質(zhì)量,降低空運轉(zhuǎn)功率等措施使功率消耗減少30%~40%;(4)使用過程的各種廢棄物減少50%~60%;(5)報廢機床的材料接近100%可回收。上述目標(biāo)已成為歐洲諸多制造商的共識并且正在大力推動和加快這一目標(biāo)的實現(xiàn)。
而進入新世紀(jì),站在新起點,面對新形勢,我國政府也十分重視綠色化問題。胡錦濤總書記在十八大報告中明確提出:建設(shè)生態(tài)文明,是關(guān)系人民福祉,關(guān)乎民族未來的長遠大計。
宋天虎教授
綠色制造不僅是機械制造企業(yè)的社會責(zé)任和企業(yè)形象,也將是機械制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主要內(nèi)容之一,而且必將成為新的市場競爭熱點而引起世人的廣泛關(guān)注。
機械制造系統(tǒng)(Mechanical Manufacturing System,以下簡稱MMS)是由切削加工、壓力加工等9類工藝及其相應(yīng)設(shè)備構(gòu)成的將原材料(含半成品)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品或半成品的輸入輸出系統(tǒng),是制造業(yè)的重要組成部分。過去總認為單臺機械設(shè)備能量消耗不大,特別是相比鋼鐵、化工等領(lǐng)域的設(shè)備相對較小,因而學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對其重視不夠,導(dǎo)致研究不夠。
我國機械裝備量大面廣。以機床為例,總量世界第一,約700萬臺。根據(jù)若每臺機床額定功率平均為10 kW算,則總功率約為7 000 萬kW,是三峽電站總裝機容量2 250 萬kW的3倍多;因此,我國機械裝備耗能總量驚人。同時,大量統(tǒng)計調(diào)查表明:機床能量利用率平均低于30%。由于機械裝備量大面廣并且能量利用率很低,因此節(jié)能潛力和戰(zhàn)略意義重大。除能量消耗問題外,MMS所消耗的大量物料資源,包括原材料及輔料等也直接對應(yīng)著大量的碳排放。綜上所述,MMS的能量效率與低碳制造問題已顯得越來越重要。
MMS需考慮產(chǎn)品生命周期全過程的能量消耗和能量效率問題。針對MMS自身的特點,MMS能量效率研究需要關(guān)注以下幾個方面:(1)建立MMS能效評價指標(biāo)完整體系;(2)需要從能量消耗邊界劃分、評價方法及評價流程等方面標(biāo)準(zhǔn)化MMS能效評價過程;(3)建立MMS能效基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫;(4)建立各種機械產(chǎn)品和制造任務(wù)的能量消耗定額(特別復(fù)雜,有待深入研究);(5)建立MMS能效提升的信息化和網(wǎng)絡(luò)化支持平臺。
劉飛教授
美國、日本和歐盟都把綠色、智能作為今后在機械制造業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的目標(biāo)和規(guī)劃。
目前典型的綠色先進成形技術(shù)及智能裝備有:機械裝備輕量化、數(shù)字化無模鑄造成形技術(shù)及裝備、高性能金屬件一體化成形技術(shù)及裝備、超高強鋼熱沖壓成套裝備、砂型數(shù)字化3D打印技術(shù)及裝備、復(fù)合材料相關(guān)技術(shù)等。
針對綠色智能裝備行業(yè)的發(fā)展建議:(1)積極開展綠色智能裝備零部件基礎(chǔ)制造技術(shù)研究;(2)積極開展面向生產(chǎn)線的綠色智能裝備開發(fā)研究;(3)積極開展關(guān)鍵部件優(yōu)化設(shè)計及綠色成形技術(shù)研究;(4)積極開展裝備綠色智能化技術(shù)研究;(5)積極推進企業(yè)、行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略。
得出結(jié)論:(1)先進成形技術(shù)向數(shù)字化、減量化、精密化、綠色化、智能化方向發(fā)展。(2)發(fā)展先進制造、綠色制造、智能制造及高端裝備制造業(yè)等,已經(jīng)成為國家發(fā)展規(guī)劃優(yōu)先主題,成為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。(3)綠色智能裝備產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計算機之后出現(xiàn)的新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè),綠色智能裝備將成為推動世界經(jīng)濟發(fā)展的重要力量,是我國搶占新一輪發(fā)展制高點的根本途徑和重大選擇。
單忠德研究員
中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟促進法(2009年1月1日正式實施),明確建立以生產(chǎn)者為主的延伸責(zé)任制度。
高凱生教授級高工
中國汽車回收利用產(chǎn)業(yè)的機遇與挑戰(zhàn):(1)汽車產(chǎn)銷量世界第一,2020年汽車報廢量將達1 300萬輛。(2)生產(chǎn)者延伸責(zé)任制度明確要求建立以汽車生產(chǎn)企業(yè)為主導(dǎo)的回收利用體系。(3)汽車輕量化、智能化、電動化和新材料的廣泛使用使得以廢金屬為主的回收利用產(chǎn)業(yè)模式將難以保證實現(xiàn)95%的回收利用率目標(biāo)。(4)“人口紅利”正在逐漸消失,手工拆解作業(yè)方式將難以為繼。(5)回收利用技術(shù)裝備和基礎(chǔ)設(shè)施投入不足。(6)低能耗、低污染、低排放的低碳發(fā)展目標(biāo)。
針對這個問題和解決的需要,需要重點建立和發(fā)展5大共性技術(shù)支撐體系:(1)汽車產(chǎn)品綠色設(shè)計和綠色供應(yīng)鏈管理技術(shù)應(yīng)用體系。(2)退役汽車綠色拆解、破碎分選、ASR資源化應(yīng)用體系。(3)汽車零部件再制造技術(shù)應(yīng)用體系。(4)車用非金屬材料高附加值再利用技術(shù)應(yīng)用體系。(5)危險、禁用、有害物質(zhì)零部件資源化和處置技術(shù)應(yīng)用體系。
技術(shù)路線圖不是直接去預(yù)言未來科學(xué)或技術(shù)中的某項突破,而是在預(yù)測中盡可能清楚地表明能夠滿足未來技術(shù)和市場需求的要素。它根據(jù)參與制定路線圖的人們所共享的前景視野描述了一個給定的未來,并提供了使這個未來能夠很“技術(shù)地”發(fā)生的一個框架。
路線圖的作用:政府引導(dǎo)、規(guī)范、規(guī)劃相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的科學(xué)參考依據(jù);產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展的參考依據(jù);企業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展的有效工具;培養(yǎng)了良好的溝通機制。
通過充分的準(zhǔn)備階段和組織全面而周密的專題研討會而制定的廣東省家電綠色制造技術(shù)路線圖,引起了產(chǎn)業(yè)的廣泛關(guān)注與參與;搭建了產(chǎn)學(xué)研技術(shù)研究平臺,推動了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。這項工作的實踐心得:(1)組織管理:最高層領(lǐng)導(dǎo)的承諾是項目成功開展的核心要素;創(chuàng)新的組織管理模式是項目順利進行的有利保障。(2)理論方法:定位準(zhǔn)確、明確需求;整合資源、集合創(chuàng)新;有效確定路線圖邊界與范圍;細節(jié)決定成敗,精心策劃舉辦專題研討會。
符永高研究員
12月4日14位專家到場做了技術(shù)交流:大連理工大學(xué)王德倫教授演講的題目是“機床支撐件結(jié)構(gòu)單元物理性能及其數(shù)據(jù)庫的研究”;北京起重運輸機械設(shè)計研究院湯秀麗工程師演講的題目是“橋式起重機主梁動剛度及高跨比分析”;廣西柳工機械股份有限公司副總經(jīng)理洪旗先生演講的題目是“工程機械液壓閥再制造”;山東大學(xué)機械工程學(xué)院副院長李方義教授演講的題目是“基于稀疏網(wǎng)格近似模型的驅(qū)動橋殼多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化研究”;陜西科技大學(xué)學(xué)科辦公室任工昌主任演講的題目是“基于TRIZ理論的產(chǎn)品再制造創(chuàng)新設(shè)計”;上海航天設(shè)備制造總廠預(yù)研主管董豐波先生演講的題目是“鋁/銅異種材料的攪拌摩擦焊工藝研究”;廣州機械科學(xué)研究有限公司潤滑研究所副所長戴恩期先生演講的題目是“一種合成切削液低排放處理系統(tǒng)的研制與應(yīng)用”;西安交通大學(xué)機械學(xué)院趙新明博士演講的題目是“樹脂基復(fù)合材料低能電子速原位固化制造及性能研究”;沈陽機床(集團)有限責(zé)任公司設(shè)計研究院張瑜碩士演講的題目是“綠色制造理念下的加工工藝與裝備”;中國汽車技術(shù)研究中心高洋博士演講的題目是“電動汽車動力電池回收利用技術(shù)評價現(xiàn)狀研究”;清華大學(xué)向東副研究員演講的題目是“廢棄家電產(chǎn)品高值化利用關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”;武漢科技大學(xué)機械自動化學(xué)院張旭剛博士演講的題目是“廢舊零部件剩余壽命的一種評估模型及應(yīng)用”;天津大學(xué)材料學(xué)院副院長羅震先生演講的題目是“基于激光熔敷原理的工程機械零件缺陷修復(fù)組織及性能分析”;上海交通大學(xué)機械與動力工程學(xué)院蘇皓博士演講的題目是“金屬磁記憶檢測方法介紹”。
這些綠色制造領(lǐng)域的技術(shù)交流既有理論上的研究,也有將理論結(jié)合實際的成功案例,并引起了到會者的熱烈討論。例如:(1)洪旗副總經(jīng)理介紹柳工已展開再制造業(yè)務(wù),再制造金額大約在4 000萬元人民幣。(2)董豐波先生介紹的摩擦焊在合理的工藝參數(shù)下,可以成功實現(xiàn)4 mm厚的5A06鋁合金與T2紫銅板對接接頭的攪拌摩擦焊連接。(3)戴恩期副所長所在的潤滑研究所開發(fā)的切削液專用低排放處理系統(tǒng),可將加工過程中產(chǎn)生的金屬屑粉、廢油和其他污染物予以去除,保持切削液的性能功能穩(wěn)定,實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。(4)向東副研究員所在的團隊和長虹集團等合作實現(xiàn)等離子銀回收技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、廢舊塑料再資源化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和線路板再資源化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。
這次綠色制造技術(shù)論壇給與會者傳達了積極的信息,說明機械工業(yè)領(lǐng)域的綠色制造技術(shù)已從宏觀政策引導(dǎo)層面、企業(yè)主體的行動層面和相關(guān)技術(shù)的研究層面等全面展開,已經(jīng)并繼續(xù)為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略起到積極的推動作用。