陶　永，李秋實(shí)，趙　罡

(航空科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(籌)/中國(guó)航空工程科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院，北京航空航天大學(xué)，北京　100191)

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面向產(chǎn)品全生命周期的綠色制造策略

陶永，李秋實(shí)，趙罡

(航空科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(籌)/中國(guó)航空工程科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院，北京航空航天大學(xué)，北京100191)

本文闡述了綠色制造的內(nèi)涵和特征，分析了綠色制造的最新發(fā)展趨勢(shì)與研究熱點(diǎn)，介紹了中國(guó)在全生命周期的綠色制造領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)及存在的差距，提出了圍繞產(chǎn)品的全生命周期加強(qiáng)綠色制造的發(fā)展思路與目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)，并從綠色制造理念、核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、綠色制造工程體系、典型應(yīng)用示范、人才培養(yǎng)等方面提出了發(fā)展建議。

綠色制造；全生命周期；發(fā)展趨勢(shì)；發(fā)展思路；重點(diǎn)任務(wù)

云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興信息技術(shù)正在全球范圍內(nèi)引發(fā)一場(chǎng)新的科技革命和產(chǎn)業(yè)革命。以智能機(jī)器人、3D打印制造和數(shù)字化制造技術(shù)為核心的智能制造技術(shù)，以基于信息物理系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為主要特征的“工業(yè)4.0”計(jì)劃已經(jīng)初現(xiàn)端倪，制造業(yè)智能化、服務(wù)化、綠色化趨勢(shì)明顯，信息技術(shù)與制造業(yè)的融合正在深刻變革著企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝制造、經(jīng)營(yíng)管理等業(yè)務(wù)模式。

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展促進(jìn)制造裝備的控制技術(shù)得到極大提高，使制造裝備的自診斷、自維護(hù)、自恢復(fù)成為現(xiàn)實(shí)，并將推動(dòng)制造裝備向智能化階段邁進(jìn)；隨著制造業(yè)與信息技術(shù)的融合，圍繞制造業(yè)全生命周期的專業(yè)服務(wù)活動(dòng)，以互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)和手段，使得產(chǎn)業(yè)模式向“定制化的規(guī)模生產(chǎn)”和“服務(wù)型生產(chǎn)”轉(zhuǎn)變；通過可持續(xù)制造實(shí)現(xiàn)綠色循環(huán)發(fā)展，產(chǎn)品重復(fù)利用、再制造、回收利用和再設(shè)計(jì)等理念的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品消耗更少的材料和能源，實(shí)現(xiàn)資源、能源優(yōu)化和綠色循環(huán)利用[1-3]。

中國(guó)已連續(xù)五年是制造業(yè)的規(guī)模排名世界第一，制造業(yè)的快速發(fā)展和繁榮，在提升人民物質(zhì)生活水平的同時(shí)，也給資源環(huán)境帶來巨大壓力，工業(yè)高速發(fā)展與資源和環(huán)境制約的矛盾進(jìn)一步突顯，帶來了對(duì)地球資源的過度消耗、環(huán)境污染、不可持續(xù)等問題，威脅到了健康的生存環(huán)境和進(jìn)一步的發(fā)展。如2014年，中國(guó)工業(yè)增加值的能耗下降了7.58%，水耗下降了0.58%，前4年能耗、水耗分別下降了21% 和31.9%，主要污染物的排放下降30%以上，但目前面臨的問題是包括二氧化硫、氮氧化物、煙、粉、塵以及固體廢棄物在內(nèi)的污染物總量依然較大。全球氣候變化、能源安全、資源效率等重大問題已成為世界各國(guó)關(guān)注的熱點(diǎn)，如何實(shí)現(xiàn)環(huán)保、綠色、可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展成為國(guó)際關(guān)注的焦點(diǎn)問題。

中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求，使中國(guó)經(jīng)濟(jì)粗放增長(zhǎng)模式已難以為繼；轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、建立完善的技術(shù)創(chuàng)新體系、節(jié)能減排、走新型工業(yè)化道路迫在眉睫?！吨袊?guó)制造2025》全面推進(jìn)綠色制造，加強(qiáng)制造業(yè)綠色改造升級(jí)，積極推進(jìn)低碳化、循環(huán)化和集約化，提高制造業(yè)資源利用效率，強(qiáng)化產(chǎn)品全生命周期綠色管理，努力構(gòu)造高效清潔低碳的循環(huán)綠色制造體系。

綠色發(fā)展對(duì)于中國(guó)工業(yè)發(fā)展意義重大，實(shí)施綠色制造工程是大勢(shì)所趨、勢(shì)在必行。在中國(guó)進(jìn)入工業(yè)化后期的經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)下，制造業(yè)仍有廣闊的發(fā)展空間，同時(shí)也面臨著工業(yè)4.0時(shí)代等新的工業(yè)革命及新一輪全球競(jìng)爭(zhēng)的挑戰(zhàn)；世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家提出“低碳發(fā)展”理念，推動(dòng)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展?；趪?guó)內(nèi)外發(fā)展背景和趨勢(shì)，中國(guó)在“十三五”時(shí)期大力發(fā)展綠色制造具有重要而緊迫的意義，不僅是推動(dòng)中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、實(shí)現(xiàn)由大到強(qiáng)的迫切需求，而且是加快經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的重要途徑，是應(yīng)對(duì)全球低碳競(jìng)爭(zhēng)的重要舉措，是保障中國(guó)能源和資源安全的重要手段。

1　面向產(chǎn)品全生命周期的綠色制造的內(nèi)涵與特征

綠色制造技術(shù)是以綠色理念為指導(dǎo)，在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率，通過開展技術(shù)創(chuàng)新及系統(tǒng)優(yōu)化，綜合運(yùn)用綠色設(shè)計(jì)、綠色工藝、綠色包裝、綠色生產(chǎn)、綠色管理、綠色供應(yīng)鏈等為一體的科學(xué)技術(shù)，是一種綜合考慮環(huán)境影響和資源能源消耗的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢回收的整個(gè)生命周期中，全面考慮環(huán)境和資源因素，對(duì)資源的消耗量最少，對(duì)環(huán)境的污染最小，資源利用率最高、綜合效益最大，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化[4-7]。綠色制造是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)，是實(shí)現(xiàn)生態(tài)工業(yè)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

綠色制造基于理念的創(chuàng)新，不僅僅是單項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新，是技術(shù)創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)力；綠色制造以最少的資源投入實(shí)現(xiàn)最高附加值產(chǎn)出的“資源效率”概念的提出，較好地實(shí)現(xiàn)“綠色”與“利潤(rùn)”的融合，符合企業(yè)需求，是對(duì)綠色制造理念的具體量化。綠色制造包括三個(gè)方面：通過生產(chǎn)模式和系統(tǒng)運(yùn)作的創(chuàng)新，優(yōu)化利用資源和能源，減少浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)綠色化；通過產(chǎn)品和工藝創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)和工藝的技術(shù)綠色變革；通過新材料、新能源的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)輕量化、資源循環(huán)和減少碳排放[8-10]。

在全球范圍內(nèi)，綠色制造已從一種理念變成產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求和具體行動(dòng)，并成為提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的指導(dǎo)思想之一。制造向綠色化方向發(fā)展，基于可持續(xù)制造實(shí)現(xiàn)綠色循環(huán)發(fā)展，產(chǎn)品重復(fù)利用、再制造、回收利用和再設(shè)計(jì)等理念的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品消耗更少的材料和能源，實(shí)現(xiàn)資源、能源優(yōu)化和綠色循環(huán)利用；同時(shí)，綠色制造是企業(yè)履行社會(huì)責(zé)任、提升比較競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵途徑。國(guó)內(nèi)外一些行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)已開始實(shí)施綠色制造工程，著手建立涵蓋整個(gè)產(chǎn)品研發(fā)制造全生命周期的綠色體系，在節(jié)能降耗、提供綠色產(chǎn)品的同時(shí)，提升產(chǎn)品的贏利能力，實(shí)現(xiàn)包括綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色工藝、綠色生產(chǎn)、綠色包裝、綠色回收在內(nèi)的綠色制造，并結(jié)合國(guó)際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，以有效降低企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響，提高資源利用率。如卡特彼勒公司是世界上最大的工程機(jī)械和廠家之一，該公司通過差異化的技術(shù)回收物料，并采用環(huán)保的可持續(xù)性方案將部件恢復(fù)至如同全新設(shè)備的狀態(tài)，2012年就整修和恢復(fù)了約220萬件機(jī)械；JCB公司是全球三大工程機(jī)械制造商之一，公司通過交換服務(wù)，為工廠所有的機(jī)器提供全方位的再制造零部件，可節(jié)省40%～50%的成本。

綠色制造技術(shù)研究的重點(diǎn)，也從產(chǎn)品全生命周期的末端——如退役產(chǎn)品回收、再制造及再資源化等，向產(chǎn)品全生命周期的前端的設(shè)計(jì)和中端的制造及使用發(fā)展，追求從產(chǎn)品生命周期的源頭開始，體現(xiàn)對(duì)資源消耗最少、對(duì)環(huán)境影響最小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品生命周期的全過程中實(shí)現(xiàn)效益最佳。

圖1　面向產(chǎn)品全生命周期的綠色制造流程圖

2　綠色制造的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)

2.1研究熱點(diǎn)

目前國(guó)內(nèi)外綠色制造研究的重點(diǎn)領(lǐng)域主要包括生態(tài)設(shè)計(jì)、資源效率優(yōu)化和可持續(xù)制造三個(gè)方面，其中，生態(tài)設(shè)計(jì)包含綠色材料、輕量化設(shè)計(jì)、節(jié)能低碳設(shè)計(jì)、可回收/可拆卸設(shè)計(jì)、產(chǎn)品全生命周期評(píng)價(jià)；資源效率優(yōu)化包括制造過程能量模型、流程工業(yè)能效優(yōu)化、機(jī)床能效模型；可持續(xù)制造包括綠色制造工藝和系統(tǒng)、綠色供應(yīng)鏈、再制造與再資源化等[6-7]。

產(chǎn)品全生命周期中的綠色設(shè)計(jì)，以典型產(chǎn)品輕量化設(shè)計(jì)，包含材料、排放、能耗、噪音等輕量或減量，典型產(chǎn)品使用過程中的節(jié)能減排技術(shù)為主；制造過程的綠色工藝技術(shù)、報(bào)廢產(chǎn)品回收利用及再資源化，則包含機(jī)械工業(yè)節(jié)能減排工藝、汽車拆解與再制造、機(jī)床再制造、家電綠色回收與再資源化等部分組成。

2.2發(fā)展趨勢(shì)

從宏觀的發(fā)展趨勢(shì)，綠色制造研究將向著集成化、并行化、智能化方向發(fā)展：

(1)集成化，綠色制造將更加注重系統(tǒng)集成技術(shù)，由于產(chǎn)品全生命周期的綠色制造，涉及到企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的全流程，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。綠色制造作為一個(gè)集成化的制造系統(tǒng)，其研究更加注重綠色設(shè)計(jì)、綠色工藝與綠色材料的集成，綠色制造系統(tǒng)中的信息集成，綠色制造的過程集成等方面的技術(shù)和集成功能目標(biāo)體系的研究。

(2)并行化，綠色設(shè)計(jì)作為產(chǎn)品全生命周期的開端，將越來越多的結(jié)合并行工程技術(shù)，形成綠色并行工程，其中綠色并行的協(xié)同組織模式、協(xié)同支撐平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)、設(shè)計(jì)過程的評(píng)價(jià)與評(píng)估方法、決策支持系統(tǒng)等前沿技術(shù)越來越多的得到重視和快速發(fā)展。

(3)智能化，綠色制造將與人工智能進(jìn)行深度融合，并與智能制造技術(shù)一起在中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)中發(fā)揮重要作用。專家知識(shí)系統(tǒng)、模糊學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等人工智能技術(shù)將對(duì)綠色制造中的決策與目標(biāo)體系優(yōu)化，以及綠色產(chǎn)品評(píng)估指標(biāo)體系及評(píng)估專家系統(tǒng)等方面發(fā)揮重要作用。

國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視綠色制造的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，重點(diǎn)在產(chǎn)品全生命周期的綠色評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、能耗管理體系、機(jī)床能效與生態(tài)、有毒有害物質(zhì)限用等方面提出了較為全面的綠色制造發(fā)展目標(biāo)。如德國(guó)在其資源效率生產(chǎn)計(jì)劃中提出，到2020年，能源利用效率比1990年提高一倍，原材料效率比1994年提高一倍；歐盟提出了綠色生態(tài)工廠的相關(guān)計(jì)劃，在產(chǎn)品全生命周期的系統(tǒng)仿真、新型控制系統(tǒng)、綠色制造工藝與裝備、物料優(yōu)化利用、無害化替代材料制造工藝、工廠生態(tài)效率及能耗管理等方面提出了全面的發(fā)展規(guī)劃。

2.3中國(guó)綠色制造的研究基礎(chǔ)

中國(guó)政府高度重視綠色制造技術(shù)的發(fā)展?！秶?guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》明確將綠色制造列為制造業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)方向之一。在973、863、科技支撐等國(guó)家科技計(jì)劃的資助下，制造業(yè)領(lǐng)域開展綠色制造技術(shù)研究并取得了較大進(jìn)展。

在綠色制造基礎(chǔ)、共性技術(shù)研究方面，開展了產(chǎn)品生命周期過程的綠色制造特征、綠色制造評(píng)估及監(jiān)控技術(shù)體系框架等方面研究，并圍繞制造系統(tǒng)能效分析，對(duì)機(jī)電產(chǎn)品LCA評(píng)估系統(tǒng)理論方法體系、LCA的產(chǎn)品系統(tǒng)信息模型以及機(jī)電產(chǎn)品LCA分析評(píng)估方法等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究了工程機(jī)械綠色設(shè)計(jì)、鑄鍛焊及熱處理等傳統(tǒng)工藝的綠色制造技術(shù)，節(jié)能降耗的篩選、評(píng)估及技術(shù)，綠色制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系；輕量化設(shè)計(jì)、電子電器產(chǎn)品綠色制造工藝，汽車拆解技術(shù)以及發(fā)動(dòng)機(jī)再制造、修復(fù)等表面工程處理技術(shù)。通過區(qū)域?qū)用娼M織開展生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設(shè)、行業(yè)層面進(jìn)行再制造基地建設(shè)和靜脈產(chǎn)業(yè)的試點(diǎn)示范、在企業(yè)層面推行清潔生產(chǎn)審核和環(huán)境管理體系與能源管理體系認(rèn)證等一系列活動(dòng)。一些企業(yè)通過改進(jìn)制造工藝、研發(fā)節(jié)能設(shè)備、采用綠色設(shè)計(jì)與全生命周期評(píng)價(jià)方法、利用回收再生和復(fù)用技術(shù)等，綠色制造效果顯著[6]。因此，圍繞產(chǎn)品全生命周期，按照資源削減→再利用→資源化的思路，針對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)周期全過程的節(jié)能、降耗、減排、回收和對(duì)提高環(huán)境適應(yīng)性，深入開展綠色制造相關(guān)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，促進(jìn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2.4中國(guó)綠色制造的差距與不足

與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家綠色制造技術(shù)水平相比，現(xiàn)階段中國(guó)綠色制造的核心技術(shù)還與國(guó)外存在一定差距，存在著部分綠色制造的關(guān)鍵裝備依賴進(jìn)口、資源能源利用率較低等問題。綠色制造的技術(shù)研發(fā)較為分散，在綠色制造系統(tǒng)工程中的平臺(tái)式、體系化、集成化技術(shù)攻關(guān)相對(duì)滯后，制約了綠色制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推廣與應(yīng)用。

在企業(yè)生產(chǎn)制造過程中，企業(yè)從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)對(duì)產(chǎn)值和降低成本更加關(guān)心，對(duì)資源和能源的節(jié)能降耗較少關(guān)注，企業(yè)也缺乏綠色制造相關(guān)的工藝標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，在綠色制造相關(guān)的設(shè)計(jì)、加工工藝、生產(chǎn)、銷售與再回收等方面缺乏相關(guān)的核心數(shù)據(jù)的積累。

除了綠色制造的核心關(guān)鍵技術(shù)存在差距外，在綠色制造的機(jī)制體制與產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)等方面還需進(jìn)一步加強(qiáng)。在綠色制造的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系、稅收優(yōu)惠和資本市場(chǎng)支持等方面，面向綠色制造的專業(yè)人才培養(yǎng)和人才儲(chǔ)備方面，還需加緊開展相關(guān)工作；同時(shí)，在綠色制造的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和產(chǎn)品相關(guān)信息宣傳方面，還需加強(qiáng)產(chǎn)品的綠色排放標(biāo)準(zhǔn)和綠色能耗的評(píng)估與認(rèn)定，加強(qiáng)綠色設(shè)計(jì)、綠色評(píng)價(jià)、綠色產(chǎn)品推廣等方面工作，加快構(gòu)建綠色制造的系統(tǒng)體系。

3　面向產(chǎn)品全生命周期的綠色制造發(fā)展策略

3.1發(fā)展思路和目標(biāo)

以綠色制造技術(shù)體系為依據(jù)，以節(jié)能、降耗、減排為主攻方向，圍繞產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的迫切需求，加強(qiáng)綠色制造基礎(chǔ)共性技術(shù)研究，持續(xù)提高制造業(yè)的節(jié)能減排水平和能力，大力發(fā)展機(jī)械工業(yè)綠色制造技術(shù)，積極推進(jìn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與零部件、數(shù)控機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械等領(lǐng)域再制造工程，不斷完善綠色制造技術(shù)理論與關(guān)鍵技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，建立健全綠色制造的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法律制度。

綠色制造實(shí)施是一項(xiàng)大的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)工程，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變是機(jī)械工業(yè)面臨的形勢(shì)。開展面向全生命周期的產(chǎn)品減量化設(shè)計(jì)、全工藝鏈制造能效提升、高附加值再制造與資源化等關(guān)鍵技術(shù)研究，開展應(yīng)用工程，資源效率與環(huán)境負(fù)荷達(dá)到國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平，推動(dòng)可持續(xù)制造技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量與性能，提高企業(yè)資源效率、經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展能力，如圖2所示。

圖2　綠色制造的發(fā)展重點(diǎn)

3.2面向全生命周期的綠色制造發(fā)展重點(diǎn)

全生命周期的綠色制造涵蓋了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、使用和回收等過程的環(huán)境特性和資源效率的設(shè)計(jì)理論和加工與再利用方法，系統(tǒng)考慮產(chǎn)品開發(fā)、制造及其使用、回收等全生命過程中不同階段對(duì)環(huán)境的影響，使得在整個(gè)生命周期中對(duì)環(huán)境的影響和破壞降低到最小，提高資源、能源的利用率，這是綠色制造的主旨和指導(dǎo)思想。產(chǎn)品生命周期的綠色制造主要包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料選擇、制造加工、裝配、包裝、使用以及產(chǎn)品生命終期管理、回收、拆卸、再制造等，綠色制造面向生命周期過程中的減量化、可重用、再生循環(huán)和再制造；綠色制造的核心技術(shù)包含：綠色設(shè)計(jì)方法與工具，綠色制造過程建模與集成，綠色制造工藝、加工設(shè)備及其工藝裝備，綠色制造的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)方法，廢棄產(chǎn)品的拆卸、回收及再利用，綠色制造經(jīng)濟(jì)性分析方法及軟件等。

圖3　面向全生命周期的綠色制造發(fā)展重點(diǎn)框圖

重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域而言，綠色制造將圍繞設(shè)計(jì)、制造、使用和回收的全生命周期，重點(diǎn)開展綠色設(shè)計(jì)、清潔生產(chǎn)、節(jié)能降耗、新能源、回收再利用、逆向物流等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，如圖3所示。綠色設(shè)計(jì)的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域包括了典型機(jī)械產(chǎn)品的輕量化設(shè)計(jì)、汽車的綠色設(shè)計(jì)、綠色機(jī)床的設(shè)計(jì)規(guī)范與樣機(jī)研發(fā)、個(gè)性化家電產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生命周期評(píng)估技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)；清潔生產(chǎn)的重點(diǎn)領(lǐng)域包括機(jī)械基礎(chǔ)工藝綠色化、少/無切削液及綠色加工、家電產(chǎn)品短流程及柔性化綠色制造、制造系統(tǒng)能效優(yōu)化及使能技術(shù)、流程工業(yè)系統(tǒng)效能優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)；節(jié)能減排降噪的重點(diǎn)領(lǐng)域包括流體機(jī)械高校傳動(dòng)與節(jié)能、高效電機(jī)與電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能、車間及裝備的降噪；資源循環(huán)利用的重點(diǎn)領(lǐng)域包括退役機(jī)電產(chǎn)品高附加值回收及再利用、新能源汽車及動(dòng)力系統(tǒng)回收與再利用、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)、注塑機(jī)等再制造技術(shù)等[11-16]。

(1)綠色制造基礎(chǔ)共性技術(shù)。包括機(jī)電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)、面向資源環(huán)境的基礎(chǔ)制造工藝數(shù)據(jù)采集與處理、典型產(chǎn)品多生命周期評(píng)價(jià)、生產(chǎn)過程能效分析與優(yōu)化、節(jié)能降噪、再制造基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)、再制造產(chǎn)品壽命預(yù)測(cè)與安全服役、綠色供應(yīng)鏈、綠色制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系等[10]。其中綠色設(shè)計(jì)包括了產(chǎn)品的建模、材料選擇、可拆卸性設(shè)計(jì)、可回收性設(shè)計(jì)、低成本設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)、產(chǎn)品安全保護(hù)設(shè)計(jì)等方面。

(2)綠色制造關(guān)鍵工藝及節(jié)能減排技術(shù)。綠色制造的關(guān)鍵工藝包含高效清潔鑄造工藝、節(jié)能節(jié)材鍛造工藝、面向能效制造的材料改性技術(shù)、表面處理工藝與無害化焊接技術(shù)、清潔切削技術(shù)、綠色特種加工工藝技術(shù)等；綠色制造的節(jié)能減排包括電機(jī)、泵閥、工業(yè)爐窯等高耗能產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)、生產(chǎn)過程環(huán)境治理技術(shù)。

(3)綠色制造評(píng)估技術(shù)。作為產(chǎn)品生命周期全過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、綜合評(píng)價(jià)以及反饋控制的相關(guān)技術(shù)，是綠色制造技術(shù)成功實(shí)施的保障，主要包括：綠色制造評(píng)估技術(shù)、綠色制造數(shù)據(jù)采集技術(shù)和綠色制造過程監(jiān)控技術(shù)等[17]。

(4)資源循環(huán)再利用技術(shù)。包括大型裝備回收拆解及零部件再制造技術(shù)，工程機(jī)械、礦山成套設(shè)備、煤礦機(jī)械、機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)等回收拆解及再制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備；報(bào)廢汽車回收拆解、關(guān)鍵零部件再制造與資源化技術(shù)；制冷家電綠色回收拆解與資源化技術(shù)等。

3.3加快發(fā)展綠色制造的幾點(diǎn)建議

(1)加快綠色制造理念的宣傳和貫徹實(shí)施。加強(qiáng)對(duì)綠色制造理念的宣傳，開展多層次、多種形式的綠色制造與綠色產(chǎn)品的宣傳教育，促進(jìn)企業(yè)將發(fā)展戰(zhàn)略與綠色產(chǎn)品、綠色生產(chǎn)、綠色銷售及回收再利用相結(jié)合，引導(dǎo)消費(fèi)者形成綠色消費(fèi)理念和消費(fèi)習(xí)慣；并在重點(diǎn)企業(yè)中開展綠色制造的培訓(xùn)，促進(jìn)管理層、設(shè)計(jì)人員、工藝人員、銷售人員和用戶充分理解綠色制造的重要意義和必要性、緊迫性；借鑒國(guó)際綠色制造技術(shù)的最新發(fā)展趨勢(shì)，研究、開發(fā)和推廣適合中國(guó)國(guó)情的綠色制造技術(shù)；在引進(jìn)、消化和再吸收國(guó)際先進(jìn)綠色制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)制造業(yè)特色與實(shí)際，自主創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)具有中國(guó)特色的綠色制造轉(zhuǎn)型升級(jí)與可持續(xù)發(fā)展。

(2)加強(qiáng)綠色制造核心關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。重視綠色制造的核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，切實(shí)開展基礎(chǔ)研究，以節(jié)能降耗、綠色工藝、合理控制成本、消除污染、降低能耗參數(shù)等作為重點(diǎn)，研發(fā)綠色制造的節(jié)能降耗與替代技術(shù)、清潔生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品拆卸回收技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，攻克高性能潔凈成形、精確塑性成形、優(yōu)質(zhì)高效連續(xù)加工、精確熱處理、優(yōu)質(zhì)高效改性與涂層技術(shù)、快速成型加工和再制造等關(guān)鍵工藝技術(shù)，降低生產(chǎn)過程的能耗和原材料的消耗及排放；進(jìn)而，建立材料、能源、制造、環(huán)境、生物、檢測(cè)與監(jiān)測(cè)等跨領(lǐng)域、多學(xué)科交叉的綠色技術(shù)研發(fā)公共平臺(tái)，緊密結(jié)合國(guó)外綠色制造的最新發(fā)展趨勢(shì)，增強(qiáng)綠色技術(shù)研發(fā)與企業(yè)需求及應(yīng)用推廣的契合度，加快綠色制造技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

(3)構(gòu)建綠色制造工程體系。以綠色制造企業(yè)為主體，以綠色制造標(biāo)準(zhǔn)為引領(lǐng)，以綠色產(chǎn)品、綠色工藝、綠色工廠、綠色工業(yè)園區(qū)、綠色包裝與物流、綠色供應(yīng)鏈為重點(diǎn)，以綠色制造公共服務(wù)平臺(tái)為支撐，加快完善綠色制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與管理規(guī)范，建立綠色設(shè)計(jì)、綠色工藝、綠色產(chǎn)品、回收與再利用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)范，加快推進(jìn)新技術(shù)、新產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)制定，推行企業(yè)綠色生產(chǎn)管理，大力提升綠色制造的基礎(chǔ)能力，加快構(gòu)建中國(guó)綠色制造工程體系。

(4)開展數(shù)字化制造車間碳效優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用示范。加快綠色制造技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用示范，突破節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，開發(fā)資源綜合利用適用技術(shù)裝備，組織綠色制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)，開展面向綠色制造的碳效工藝參數(shù)優(yōu)化、自適應(yīng)控制的工藝參數(shù)在線優(yōu)化、工藝規(guī)劃與車間調(diào)度集成優(yōu)化、數(shù)字化制造車間能效評(píng)估等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，并從設(shè)備層、工藝層和車間層進(jìn)行能效評(píng)估，將MES功能深化到車間設(shè)備層和傳動(dòng)系統(tǒng)層，形成一種創(chuàng)新的制造執(zhí)行系統(tǒng)。進(jìn)而，選擇典型和具有代表性行業(yè)的龍頭企業(yè)、若干典型行業(yè)及典型地區(qū)，開展綠色制造技術(shù)應(yīng)用示范工程，針對(duì)基礎(chǔ)工藝關(guān)鍵工序開展生產(chǎn)工藝綠色化改造，量大面廣的機(jī)電產(chǎn)品的節(jié)能降耗減排，積累經(jīng)驗(yàn)，向全行業(yè)推廣。

(5)加強(qiáng)政府綠色采購(gòu)與資金支持。啟動(dòng)政府采購(gòu)中的綠色產(chǎn)品采購(gòu)工程，借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)的作用，加強(qiáng)政府采購(gòu)中對(duì)具有綠色標(biāo)識(shí)產(chǎn)品的傾斜，制定和發(fā)布綠色產(chǎn)品的采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)和流程，帶動(dòng)全社會(huì)對(duì)綠色制造和綠色產(chǎn)品的了解與支持；采用政府補(bǔ)貼等財(cái)政手段，支持企業(yè)加強(qiáng)在綠色制造技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)、資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)等方面的投入，促進(jìn)企業(yè)綠色管理、綠色生產(chǎn)的創(chuàng)新動(dòng)力；鼓勵(lì)綠色產(chǎn)品和企業(yè)的金融創(chuàng)新，充分利用新型融資渠道，加大對(duì)綠色制造資金支持，多種渠道、多種方式加大對(duì)綠色織造相關(guān)企業(yè)的支持力度，探索適合綠色制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資本與投資市場(chǎng)；政府加大對(duì)綠色制造企業(yè)的支持力度，鼓勵(lì)銀行等機(jī)構(gòu)為中小企業(yè)綠色創(chuàng)新提供便捷、優(yōu)惠的擔(dān)保服務(wù)和信貸支持。

(6)加快綠色制造人才培養(yǎng)。綠色制造的落實(shí)與發(fā)展，迫切需要相關(guān)人才隊(duì)伍的培養(yǎng)，尤其是具有綠色發(fā)展理念和戰(zhàn)略思維的領(lǐng)軍型人才、掌握綠色制造核心技術(shù)的專業(yè)研發(fā)人才。通過國(guó)內(nèi)相關(guān)高校和院所、企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)的已有的基礎(chǔ)，開展短期技能培訓(xùn)、專業(yè)化課程學(xué)習(xí)等方式，提高綠色制造相關(guān)的裝備研發(fā)、評(píng)估與監(jiān)測(cè)、資源評(píng)價(jià)等專業(yè)技術(shù)人員的水平；同時(shí)，加快在高校相關(guān)專業(yè)開展綠色設(shè)計(jì)、綠色工藝、綠色物流、回收與拆解、核心部件修復(fù)與再利用等專業(yè)人才培養(yǎng)，為中國(guó)綠色制造的自主、健康、快速發(fā)展提供人才隊(duì)伍保障。

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(責(zé)任編輯沈蓉)

Research on the Green Manufacturing Strategy Based on Product Life Cycle

Tao Yong,Li Qiushi,Zhao Gang

(National Laboratory of Aerospace,Chinese Institute of Aeronautical Engineering Development Strategies,Beihang University,Beijing 100191,China)

The content and features of green manufacturing is proposed.The latest trends and hot research topics of green manufacturing are analyzed.The foundation of green manufacturing with product life cycle is introduced.The development strategy，goal and key tasks of green manufacturing are proposed.Finally，the developing proposals of green manufacturing are put forward in terms of key technologies research，green manufacturing engineering system，typical application demonstration and personnel training.

Green manufacturing；Life cycle;Trends；Development ideas；Key tasks

中國(guó)工程院發(fā)展戰(zhàn)略咨詢研究項(xiàng)目“中國(guó)制造2025—航空領(lǐng)域智能制造戰(zhàn)略研究”。

TH186

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