李桂花 孫紹彬

（德州科技職業(yè)學(xué)院山東禹城251200）

關(guān)于綠色制造技術(shù)與高職機(jī)械類專業(yè)教學(xué)融合的思考

李桂花 孫紹彬

（德州科技職業(yè)學(xué)院山東禹城251200）

綠色制造是綜合考慮環(huán)境、資源、功能、質(zhì)量、成本的現(xiàn)代制造模式，提倡低消耗、少污染、多產(chǎn)出，綠色制造是21世紀(jì)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本途徑,也是國際制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。高等職業(yè)教育應(yīng)充分發(fā)揮培養(yǎng)社會(huì)需要的高技能型人才的優(yōu)勢(shì)，為實(shí)施綠色制造培養(yǎng)綠色制造技術(shù)人才。

綠色制造技術(shù);高等職業(yè)教育;機(jī)械設(shè)計(jì);機(jī)械制造

制造業(yè)是創(chuàng)造人類物質(zhì)財(cái)富的支柱產(chǎn)業(yè)，但在創(chuàng)造物質(zhì)文明的同時(shí)，能源和資源被大量消耗與浪費(fèi)，產(chǎn)品制造、使用及處理過程中產(chǎn)生的廢棄物造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，日益惡化的環(huán)境對(duì)人類的生存及發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。20世紀(jì)90年代興起的綠色制造（Green Manufacturing，GM）技術(shù)提倡最有效地利用資源和最低限度地產(chǎn)生廢棄物，使產(chǎn)品對(duì)環(huán)境影響最小、能源消耗最少、資源利用率最高。綠色制造是21世紀(jì)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本途徑，也是國際制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。高等職業(yè)院校作為專門培養(yǎng)社會(huì)需要的高技能型人才的機(jī)構(gòu)，應(yīng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求，積極擔(dān)負(fù)起培養(yǎng)綠色制造技術(shù)人才的重任，為我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

綠色制造的概念及發(fā)展趨勢(shì)

綠色制造,又稱面向環(huán)境的制造（Manufacturing For Environment，MFE）、環(huán)境意識(shí)制造（Environmentally Concious Manufacturing，ECM），是在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)環(huán)境負(fù)面影響最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。綠色制造與傳統(tǒng)制造的區(qū)別在于它是基于產(chǎn)品多生命周期的制造模式，實(shí)現(xiàn)了資源的再循環(huán)與再利用，如圖1所示。

在國外，特別是美國、日本、加拿大、德國、英國、荷蘭、法國等發(fā)達(dá)國家，對(duì)綠色制造技術(shù)進(jìn)行了大量研究。在國內(nèi)，一些高等院校和研究院所在國家科委、國家自然科學(xué)基金會(huì)和有關(guān)部門的支持下也對(duì)綠色制造技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究探索。綠色制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在：（1）綠色制造朝著標(biāo)準(zhǔn)化、政策化、法制化方向發(fā)展，如國際ISO14000環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、各國政府為推行綠色制造制定的法律、標(biāo)準(zhǔn)和政策等。（2）綠色制造正朝著全球化方向發(fā)展。隨著貿(mào)易全球化、世界經(jīng)濟(jì)一體化，為了參與世界貿(mào)易競(jìng)爭(zhēng)，達(dá)到國際貿(mào)易環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，綠色制造技術(shù)正受到世界各國的關(guān)注和重視。（3）綠色制造技術(shù)的集成特性越來越突出，在技術(shù)方面表現(xiàn)為環(huán)境工程領(lǐng)域技術(shù)、制造加工領(lǐng)域技術(shù)和現(xiàn)代管理領(lǐng)域技術(shù)的集成，在效益目標(biāo)方面表現(xiàn)為時(shí)間、質(zhì)量、成本、資源消耗和環(huán)境影響的集成。（4）綠色制造技術(shù)帶動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如綠色設(shè)計(jì)的軟件產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品回收和處理產(chǎn)業(yè)、逆向物流產(chǎn)業(yè)、再制造業(yè)等。

在高職教學(xué)中融入綠色制造技術(shù)的必要性

符合高職培養(yǎng)目標(biāo)的要求高等職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)是在各行業(yè)基層直接承擔(dān)具有高度技術(shù)性和責(zé)任性工作的技術(shù)人員或經(jīng)營管理人員。這些高技能型人才不僅應(yīng)掌握專業(yè)知識(shí)、技能及獨(dú)立工作能力，還應(yīng)掌握獲取知識(shí)、自主學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)還要準(zhǔn)確把握科技發(fā)展趨勢(shì)，跟上科技發(fā)展步伐。現(xiàn)在，世界制造科技的發(fā)展呈現(xiàn)四大趨勢(shì)：（1）綠色制造是制造科技的發(fā)展方向；（2）制造技術(shù)與高新技術(shù)相互融合；（3）信息技術(shù)促進(jìn)和提升制造技術(shù)水平；（4）極端條件下制造是制造技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域。所以，現(xiàn)代制造業(yè)的高技能人才，應(yīng)具有如下先進(jìn)特征：具有綠色制造的理念，懂得制造業(yè)綠色制造工藝，熟悉現(xiàn)代信息技術(shù)的使用。在教學(xué)中，將綠色制造技術(shù)貫穿于專業(yè)教學(xué)，可以開闊學(xué)生視野，使學(xué)生時(shí)刻跟蹤學(xué)科前沿、具備專業(yè)先進(jìn)性。

綠色制造技術(shù)的推行是培養(yǎng)專業(yè)人才的需要國內(nèi)綠色制造技術(shù)的研究?jī)H限于清華大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、重慶大學(xué)等高等院校以及科研院所，雖然也取得了不少成果，但由于綠色制造教育開展甚少、公民環(huán)境意識(shí)差、企業(yè)對(duì)綠色制造技術(shù)認(rèn)識(shí)和研究相對(duì)不足，綠色制造技術(shù)還不能很好地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。我國綠色制造工程，要縮短與發(fā)達(dá)國家的差距，就必須先從教育入手，人才培養(yǎng)要優(yōu)先、要超前。為了迎接綠色制造工程這一新興產(chǎn)業(yè)的到來，高職教育應(yīng)責(zé)無旁貸地抓緊培養(yǎng)具備綠色設(shè)計(jì)與制造知識(shí)及技術(shù)的高級(jí)人才。

綠色制造是提高公民整體環(huán)境意識(shí)、普及綠色制造知識(shí)的重要途徑調(diào)查顯示，我國消費(fèi)者的環(huán)境意識(shí)相對(duì)落后。為了提高公民的環(huán)境意識(shí)，有必要首先在各行業(yè)基層直接承擔(dān)技術(shù)工作的高職生中普及綠色制造技術(shù)，使這些未來的專業(yè)技術(shù)人員意識(shí)到產(chǎn)品的不同設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用及回收處理方式對(duì)環(huán)境、企業(yè)生存及人類健康的影響。為了保護(hù)日益惡化的環(huán)境、幾近枯竭的資源，必須樹立環(huán)境觀念，走綠色發(fā)展之路，從而實(shí)現(xiàn)人類與環(huán)境和諧共存、發(fā)展的新局面。只有通過普及綠色制造知識(shí)，提高公民的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，才能在生產(chǎn)中順利推行綠色制造技術(shù)，保證綠色產(chǎn)品的暢銷。

綠色制造技術(shù)融入機(jī)械類專業(yè)教學(xué)的實(shí)施方案

根據(jù)國內(nèi)外綠色制造技術(shù)研究成果，綠色制造技術(shù)在機(jī)械類專業(yè)教學(xué)中主要講述以下五方面的內(nèi)容，見表1。

（一）綠色設(shè)計(jì)GD(Green Design)

近年來，隨著綠色消費(fèi)運(yùn)動(dòng)和綠色市場(chǎng)的興起，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域出現(xiàn)了綠色設(shè)計(jì)的新思想，通常也稱為“生態(tài)設(shè)計(jì)”（Ecological Design，ED）、“面向環(huán)境的設(shè)計(jì)”（Design For Environment，DFE）、環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)（Environmental Conscious Design，ECD）等，就是在產(chǎn)品及其生命周期全過程的設(shè)計(jì)中，著重考慮對(duì)資源和環(huán)境的影響，并在充分考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、開發(fā)周期和成本的同時(shí)，優(yōu)化各有關(guān)設(shè)計(jì)因素，使得產(chǎn)品及其制造過程對(duì)環(huán)境的總體影響減到最小。

綠色設(shè)計(jì)是綜合考慮產(chǎn)品的功能、成本、質(zhì)量、時(shí)間、環(huán)境、資源等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，重視原材料獲取、產(chǎn)品使用及回收處理等階段的環(huán)境影響、能源消耗等，全面考慮產(chǎn)品的全生命周期的各個(gè)階段，是從“搖籃”到“再生”的設(shè)計(jì)。

綠色設(shè)計(jì)基本方法包括：生命周期設(shè)計(jì)，并行工程設(shè)計(jì)及模塊化設(shè)計(jì)等。

（二）綠色加工工藝

在產(chǎn)品制造過程中盡量減少資源及能源的消耗、降低對(duì)環(huán)境的影響。

綠色材料（Green Merial，GM）指具有良好使用性能，在制備、加工、使用乃至報(bào)廢后回收處理的全生命周期過程中，能耗少、資源利用率高、對(duì)環(huán)境少或無污染且易回收處理的材料。綠色材料選擇原則：選擇可降解材料、可循環(huán)重利用材料、可回收再生材料、低能耗低成本材料、無毒材料、加工過程中少或無污染材料等。材料選擇要根據(jù)實(shí)際情況，采用系統(tǒng)分析的方法從材料及其產(chǎn)品生命周期全過程對(duì)環(huán)境的多方面影響加以考慮，并綜合考慮產(chǎn)品功能、質(zhì)量和產(chǎn)品成本等多方面的因素，選擇相對(duì)最優(yōu)的材料。

綠色工藝技術(shù)（Green Manufacture Technology，BMT）是以傳統(tǒng)工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)、控制技術(shù)等先進(jìn)制造工藝技術(shù)。根據(jù)對(duì)能源和資源的合理利用分為節(jié)約資源型工藝技術(shù)、降低能耗型工藝技術(shù)、環(huán)境保護(hù)型工藝技術(shù)。節(jié)約型工藝技術(shù)包括少或無切削加工技術(shù)，干式、準(zhǔn)干式切削技術(shù)及特種加工技術(shù)；降低能耗型工藝技術(shù)包括減磨技術(shù)及采用低能耗工藝；環(huán)境保護(hù)型工藝技術(shù)，如選用不用或少用熱處理的材料等。

綠色切削液切削液是機(jī)械制造中造成環(huán)境污染及成本增加的重要因素。切削液應(yīng)選擇無毒、無污染材料，并盡量減少切削液的使用量，如采用低溫冷風(fēng)技術(shù)、干式切削技術(shù)等。

綠色熱處理（Green Heat Treatment）從節(jié)能、環(huán)保等方面出發(fā)，改造傳統(tǒng)的熱處理設(shè)備，改進(jìn)傳統(tǒng)的熱處理工藝，加強(qiáng)熱處理生產(chǎn)組織和技術(shù)管理，從而降低能耗，減少污染，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，保持可持續(xù)發(fā)展。

綠色機(jī)床技術(shù)從節(jié)約能耗、減少污染對(duì)加工機(jī)床進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，滿足綠色制造的需求。

綠色刀具技術(shù)合理選擇刀具材料、設(shè)計(jì)刀具結(jié)構(gòu)，提高刀具耐用度，滿足加工要求。

綠色加工工藝規(guī)劃（Green Manufacturing Process，GMP）綠色制造工藝是未來工藝技術(shù)的發(fā)展方向之一。它是根據(jù)制造系統(tǒng)的實(shí)際，盡量規(guī)劃和選取物料和能源消耗少、廢棄物少、對(duì)環(huán)境污染小的工藝方案和工藝路線。綠色產(chǎn)品工藝規(guī)劃實(shí)施的途徑和措施很多，如采用資源利用率高的加工工藝、采用污染小的工藝方法、設(shè)計(jì)資源節(jié)約型的工藝路線及對(duì)原材料進(jìn)行優(yōu)化利用等。現(xiàn)在，綠色工藝規(guī)劃方法還在研究與完善中。如由P. Sheng和M.Sr inivasan提出的基于零件特征的工藝規(guī)劃方法，它在產(chǎn)品工藝規(guī)劃過程中綜合考慮了環(huán)境影響。

綠色評(píng)價(jià)技術(shù)——全壽命周期評(píng)估(Life Cycle Assessment, LCA)近年來，在西方國家發(fā)展起來一種嶄新的環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法，它對(duì)產(chǎn)品整個(gè)生命周期對(duì)環(huán)境造成的干預(yù)和影響進(jìn)行科學(xué)、綜合的評(píng)價(jià)，并力圖找出改善產(chǎn)品環(huán)境屬性的方法和途徑。借助于全壽命周期評(píng)估，可以闡明在產(chǎn)品整個(gè)生命周期中各個(gè)階段對(duì)環(huán)境干預(yù)的性質(zhì)和影響的大小，從而發(fā)現(xiàn)和確定預(yù)防污染的機(jī)會(huì)。全壽命周期評(píng)估能夠量化一個(gè)產(chǎn)品貫穿其整個(gè)生命周期的對(duì)環(huán)境的影響，并提供改進(jìn)的指導(dǎo)原則。因此，全壽命周期評(píng)估被認(rèn)為是支持綠色設(shè)計(jì)的核心工具。

產(chǎn)品再制造是以產(chǎn)品全壽命周期理論為指導(dǎo)，以廢舊產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)跨越式提升為目標(biāo)，以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為準(zhǔn)則，以先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為手段，進(jìn)行修復(fù)、改造廢舊產(chǎn)品的一系列技術(shù)措施或工程活動(dòng)的總稱，是綠色制造的重要組成部分。產(chǎn)品再制造包括產(chǎn)品的性能恢復(fù)型再制造及產(chǎn)品性能升級(jí)型再制造。

綠色制造符合國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求，是人口、環(huán)境、資源和諧統(tǒng)一的必由之路。掌握綠色制造知識(shí)與技術(shù)對(duì)學(xué)生樹立保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源意識(shí)和從事機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造具有非常重要的意義。

[1]徐濱士.再制造與循環(huán)經(jīng)濟(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[2]劉光復(fù).綠色設(shè)計(jì)與綠色制造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[3]劉飛，曹軍華，何乃軍.綠色制造的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國機(jī)械工程，2000，(11).

G711

A

1672-5727（2010）02-0008-03

李桂花（1971—），女，山東夏津人，碩士，德州科技職業(yè)學(xué)院副教授，研究方向?yàn)镃AD／CAM及綠色制造技術(shù)。

孫紹彬（1973—），男，山東陽谷人，德州科技職業(yè)學(xué)院教師，研究方向?yàn)镃AD／CAPP／CAM及先進(jìn)制造技術(shù)。