于海麗

（新疆農業(yè)職業(yè)技術學院，新疆 昌吉 831100）

機械制造的低碳制造理論及技術應用分析

于海麗

（新疆農業(yè)職業(yè)技術學院，新疆 昌吉 831100）

近年來，由于工業(yè)污染暴露出了許多環(huán)境問題，使人們意識到環(huán)保的重要性，也開始思考工業(yè)轉型，尋找新的發(fā)展方向。我國制造業(yè)雖發(fā)達，但早些年注重“量”忽視了“質”，隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，機械制造行業(yè)面臨發(fā)展轉型，機械制造不能僅僅只注重經(jīng)濟效益。文章主要介紹在新的發(fā)展背景下，低碳制造理論在機械制造中的應用。

低碳制造；機械制造；環(huán)保

1 機械制造的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）我國目前制造行業(yè)的發(fā)展歷程。古代有“士農工商”，現(xiàn)代有“科技興國”，自古以來，制造業(yè)一直在國民經(jīng)濟占了很大一部分比重。在近代，工業(yè)發(fā)展水平能決定一個國家的綜合國力，并且制造業(yè)的發(fā)展還能影響其他行業(yè)的發(fā)展。建國以來，隨著“一五計劃”、“二五計劃”的提出，黨和國家高度重視國內制造業(yè)的發(fā)展，我國的工業(yè)發(fā)展也因此進入了“黃金時期”。十一屆三中全會之后，提出了改革開放的方針政策，同時還在工業(yè)生產(chǎn)領域進行了一系列改革，我國的制造業(yè)再次迎來了一個發(fā)展的黃金時期，在生產(chǎn)、管理、技術革新、對外貿易等各方面取得了顯著的成就。

在計劃經(jīng)濟時代，我國的工業(yè)管理，實行的是部門管理，以直接行政指令實行生產(chǎn)管理。這種管理方式弊端太多，產(chǎn)業(yè)結構難以有效調整，生產(chǎn)要素難以優(yōu)化配置，主要是勞動密集型，經(jīng)營粗放型的產(chǎn)業(yè)模式。這種管理方式在初期曾取得很好的效果，經(jīng)濟效益也不錯，而且在這個時期完全只重視經(jīng)濟效益，對資源的開采利用完全是野蠻的模式，容易造成浪費，而且并沒有考慮過環(huán)境污染等相關問題。隨著經(jīng)濟發(fā)展，改革開放以后，采用企業(yè)自主化經(jīng)營的管理模式，經(jīng)濟增長方式由速度數(shù)量型轉向質量效益型。至此，黨和政府以及社會各界開始關注制造業(yè)發(fā)展和環(huán)境相協(xié)調的問題。目前，我國的機械制造業(yè)呈現(xiàn)出了“三高”問題，即高排放、高能耗、高污染，始終是發(fā)展中的一塊頑石。

（2）低碳技術提出的背景。1987年，世界環(huán)境及發(fā)展委員會發(fā)表《布倫特蘭報告上》，書中首次提到可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護的問題，這意味著世界各國開始重視環(huán)境問題。20世紀80年代，我國首次提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，包括可持續(xù)經(jīng)濟、可持續(xù)生態(tài)、可持續(xù)社會三個方面。

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，我國開始重視環(huán)境污染問題，加大了污染治理力度，但只有從根源上解決環(huán)境問題才能完全治理污染，解決制造業(yè)的“三高”問題則是重中之重。近年來在能耗方面也開始了新能源的開發(fā)與使用，在生產(chǎn)技術方面也有了突破性的進展，就是將低碳技術運用到機械制造中，實現(xiàn)對資源的最大化利用，減少污染物的排放。

2 低碳制造技術的發(fā)展及應用

2.1 低碳制造技術概述

低碳制造是指以實現(xiàn)節(jié)能減排，低碳生產(chǎn)為目的，在生產(chǎn)的全過程當中，包括產(chǎn)品生產(chǎn)、資源使用、物流運輸?shù)雀鱾€方面，綜合考慮資源利用率，減少碳排放，保護環(huán)境的一種現(xiàn)代生產(chǎn)模式。低碳技術涉及到電力、交通、建筑、冶金、化工、石化等部門以及在可再生能源及新能源、煤的清潔利用、油氣資源和煤層的勘探開發(fā)、二氧化碳捕獲與埋藏等領域，主要目的是為了有效控制溫室氣體排放。

（1）減碳技術。此項技術的目的是節(jié)能減排，主要應用于那些高能耗、高排放的生產(chǎn)領域。比如：煤的清潔利用、油氣資源和煤層氣的勘探開發(fā)等等。主要包括生產(chǎn)源的碳排放控制和生產(chǎn)過程中的碳排放控制。現(xiàn)在工業(yè)制造中要用到大量的機械設備，消耗許多能源，同時也會產(chǎn)生大量的廢水、廢氣等污染物。如果設計出更加節(jié)能的機器將會降低能耗，有效控制碳排放量。除了設備機器耗能外，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，也需要大量的電能、水、空氣等等。因此，也需要注意對資源的循環(huán)利用，提高資源的利用率，強化節(jié)能減排。

（2）無碳技術。無碳技術也可以理解為是對新能源，清潔能源的利用技術。傳統(tǒng)的化石燃料隨著近年來的不斷開發(fā)，貯備量在不斷減少，而且之前注重經(jīng)濟效益的發(fā)展經(jīng)營思路，導致對資源的無節(jié)制開采、開發(fā)和使用，不僅沒有充分利用到資源，還對環(huán)境造成巨大的破壞。現(xiàn)在隨著科學技術的發(fā)展，新研發(fā)出來一系列的清潔、可循環(huán)、可持續(xù)利用的新能源將成為節(jié)能減排中的中堅力量。比如風能、太陽能、水能、潮汐發(fā)電技術、廢棄物循環(huán)使用技術、污水處理和廢氣處理技術等等。主要思路是從能源入手，減少傳統(tǒng)化石燃料的使用，從而減少碳排放，循環(huán)利用資源。

（3）匯碳技術。此項技術主要包括碳掩埋和碳捕獲技術，典型的是二氧化碳捕獲與埋存（CCS）。前幾年的臭氧層空洞讓人們開始意識到二氧化碳對大氣層中臭氧的破壞性后果，匯碳技術就是通過捕捉空氣中的二氧化碳，將其與大氣層分離，再利用碳儲存技術，將這些分離出來二氧化碳與大氣層相隔離，防止破壞大氣層。

2.2 低碳制造技術在機械制造中的應用

（1）輕量化設計。輕量化設計實際上是一種設備材料的優(yōu)化設計方法。輕量化設計必須在滿足機械產(chǎn)品使用性能和可靠性的前提下進行。比如某些機械設備使用鐵這種材料來制作，長期使用下來，設備容易生銹，若將其替換成不銹鋼的材質，就會極大地延長設備的使用壽命。目前，這種材質替換設計方法已被廣泛運用到機械制造、汽車生產(chǎn)、軍事工業(yè)等領域。輕量化設計不僅能夠減少在生產(chǎn)過程中由于機械設備的原因，而產(chǎn)生的能源消耗，還能在一定程度上降低原材料在生產(chǎn)中所產(chǎn)生的碳排放量，使對資源的利用達到了最大化。

（2）模塊化設計。模塊化設計是一種比較先進的，前沿的機械產(chǎn)品設計方法，它將機械設備根據(jù)功能的不同分為許多個模塊，再分別對各個模塊進行優(yōu)化組合，得到不同品種和不同規(guī)格的產(chǎn)品。如果用相同的測驗方法去衡量機械產(chǎn)品中的非功能性單元，勢必非常困難。因此，模塊化設計的主要作用就是先對機械產(chǎn)品進行模塊劃分，再量化每個模塊，最終在不影響機械設備功能的前提下，提高對能源的利用率，最大化的節(jié)約能源消耗。

（3）生態(tài)化設計。生態(tài)化設計是指在保證設備功能完整的前提下，盡量減少能源和原材料的消耗，減少對生態(tài)環(huán)境破壞的一種設計方法。主張機械產(chǎn)品在選擇材料的時候應該首先考慮使用可重復使用、可再生、可降解的材料。自從我國提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的目標以來，許多制造企業(yè)也開始進行生產(chǎn)觀念轉型，不再只注重生產(chǎn)總產(chǎn)值，而是在生產(chǎn)過程中開始注意環(huán)境效益，注重生產(chǎn)的節(jié)能減排，更多的考慮到環(huán)境和資源成本，減輕環(huán)境負荷，更加重視保護生態(tài)環(huán)境。比如新興的3D打印技術，通過數(shù)字模擬文件，構建物體，再通過特殊的材料將物體打印出來。這項新興技術摒棄生產(chǎn)線，大幅減少了材料的浪費，還極大地降低了在生產(chǎn)制造過程中產(chǎn)生的成本費用，減少了碳排放。

2.3 低碳制造技術的發(fā)展趨勢

近年來，環(huán)境問題始終是一個熱點話題，始終不散的霧霾，變色的河水，被破壞的臭氧層，融化的冰川，上升的海平面……。經(jīng)濟發(fā)展了，社會進步了，生活水平提高了，生活環(huán)境卻越來越差了。能源供給與生產(chǎn)需求的矛盾一直存在，社會產(chǎn)品生產(chǎn)與環(huán)境污染的矛盾也一直存在。黨和國家始終對環(huán)境保護保持高度的關注度，自可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略理念的提出，低碳制造技術開始應用到生產(chǎn)領域，對于未來低碳技術在機械制造領域的發(fā)展方向，主要呈現(xiàn)出以下三種趨勢：

（1）資源的最大化利用。低碳技術運用在制造業(yè)中無疑是一個創(chuàng)新。目前能源供需矛盾日益突出，以前只注重生產(chǎn)總值的發(fā)展方針，致使不可再生資源被無節(jié)制的開采和使用，不僅破壞了環(huán)境還造成了嚴重的污染。低碳技術的應用無疑是從技術層提高對資源的最大化利用效率。

（2）能源的最小化消耗。低碳技術在強調使用新能源的同時，也注重對能源的循環(huán)使用。在工業(yè)制造過程中，水能和電能是必備的能源之一。其中，水既可以作為一種可重復使用的能源，同時，水也是工業(yè)生產(chǎn)中最容易產(chǎn)生的污染物之一。現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)過程中，都有一套水資源凈化和循環(huán)利用系統(tǒng)，目的就是為了能最大化的利用資源來完成生產(chǎn)。低碳技術的模塊化設計技術就是為了分模塊量化機械，達到量化生產(chǎn)，從每個環(huán)節(jié)開始，減少能耗，從而達到對能源的最小化消耗。

（3）減少污染物的排放。低碳技術應用本身就是為了減少碳排放。制造業(yè)生產(chǎn)過程中將耗費大量的能源，也會排放大量的二氧化碳等氣體。而有些時候，一些無效的生產(chǎn)行為也會產(chǎn)生碳排放。比如在產(chǎn)品營運過程中，在機器設備等待生產(chǎn)的過程中也會造成一定的能源消耗。所以，低碳技術不僅要在生產(chǎn)過程中控制碳排放，還要在生產(chǎn)前后，注重對碳排放的控制。

3 結語

節(jié)能減排是依據(jù)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略而提出的新生產(chǎn)理念。目前不可再生能源儲量逐漸減少，在今后的社會發(fā)展當中，能源的供給與需求的矛盾將會越來越尖銳，因此，在制造業(yè)領域進行技術革新，添加低碳加工制造技術具有十分重要的意義。這就要求傳統(tǒng)的制造業(yè)改變生產(chǎn)理念，在注重經(jīng)濟效益的同時，兼顧環(huán)境保護，在生產(chǎn)過程中融入低碳制造技術，做到節(jié)能減排，降低能耗。機械制造行業(yè)應遵循可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略理念，在今后的機械發(fā)展過程中進一步探索低碳制造理論及其技術的應用。

［1］劉獻禮，陳濤.機械制造中的低碳制造理論與技術［J］.哈爾濱理工大學學報，2011，（1）：1-8.

［2］陸明.機械制造中的低碳制造理論與技術應用［J］.才智，2011，（29）：38.

［3］緱玉峰.機械制造中的低碳制造理論與技術［J］.硅谷，2013，（20）：7+175.

［4］陳剛.機械制造中的低碳制造理論及其技術的應用探討［J］.中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2015，（3）：296-297.

［5］付正森.機械制造設計中的低碳制造理論與技術應用［J］.科技展望，2016，（17）：60.

Analysis of Low-carbon Manufacturing Theory and Technology Application in Machinery Manufacturing

YU Hai-li
（Xinjiang Agricultural Vocational and Technical College，Changji，Xinjiang 831100，China）

In recent years，because industrial pollution has exposed many environmental problems，people realize the importance of environmental protection，and begin to think about industrial restructuring，and find a new direction of development.China's manufacturing industry is developed，but earlier years focused on“quantity”and ignored the“quality”.With the sustainable development strategy，the machinery manufacturing industry is facing development and transformation，machinery manufacturing can not just focus on economic efficiency.This paper mainly introduces the application of low carbon manufacturing theory in mechanical manufacturing under the background of new development.

low-carbon manufacturing；machinery manufacturing；environmental protection

TH16

A

2095-980X（2017）02-0018-02

2017-01-18

于海麗（1979-），女，甘肅人，大學本科，講師。