煤礦機械的綠色設(shè)計與制造技術(shù)探討

黃 康

（河南龍宇能源股份有限公司機電制修廠，河南 商丘 476600）

近年來，煤礦企業(yè)逐步轉(zhuǎn)變了生產(chǎn)模式，傳統(tǒng)的人工作業(yè)逐步被機械作業(yè)所取代。煤礦機械成為生產(chǎn)中的關(guān)鍵要素，只有保障煤礦機械的良好性能，才能在生產(chǎn)的過程中發(fā)揮機械設(shè)備的優(yōu)勢，提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量。煤礦機械性能的優(yōu)化需通過綠色設(shè)計與制造技術(shù)來實現(xiàn)，在保障機械基本性能的前提下，減輕機械設(shè)備運行中的環(huán)境污染、能源消耗，促進煤礦機械的可靠運行，加快煤礦行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

1 煤礦機械綠色設(shè)計與制造技術(shù)的內(nèi)涵和特點

1.1 煤礦機械綠色設(shè)計與制造技術(shù)的內(nèi)涵

對煤礦機械設(shè)備綠色設(shè)計與制造技術(shù)而言，要求相關(guān)的設(shè)計人員在機械設(shè)備的設(shè)計與制造過程中，從整個生命周期出發(fā)，結(jié)合煤礦機械運行與使用的環(huán)境特征、資源利用情況等來進行相應(yīng)的設(shè)計與制造。在煤礦機械的設(shè)計與制造中，應(yīng)用綠色設(shè)計與制造技術(shù)充分考慮了機械設(shè)備開發(fā)、制造與投入等各環(huán)節(jié)對周邊環(huán)境所造成的影響，最大程度上實現(xiàn)了煤礦機械全生命周期運行對環(huán)境不利影響的控制，使相應(yīng)的資源能夠得到最為科學與合理的配置。從煤礦機械綠色設(shè)計的內(nèi)容來看，其包含的內(nèi)容相對較多，主要體現(xiàn)在綠色設(shè)計建模、綠色材料選擇、可拆卸設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)庫、知識庫建立等方面。只有經(jīng)過綠色設(shè)計，才能改進和提升煤礦機械的整體性能，使煤礦機械的環(huán)保性得到大幅度提升。

1.2 煤礦機械綠色設(shè)計與制造技術(shù)的特點

煤礦機械是煤礦生產(chǎn)中不可或缺的生產(chǎn)要素，在傳統(tǒng)的設(shè)計與制造過程中，相關(guān)人員更關(guān)注功能方面的考慮，而在綠色設(shè)計與制造技術(shù)下，設(shè)計與制造人員需在保障煤礦機械基本使用功能的基礎(chǔ)上，注重對機械功效、利潤持久性的設(shè)計。和傳統(tǒng)的煤礦機械設(shè)計與制造相比，綠色設(shè)計與制造技術(shù)較傳統(tǒng)設(shè)計有了明顯的變化，在設(shè)計與制造過程中充分融入了環(huán)境保護、人機工程、環(huán)境行為等各種學科綜合知識，使得在煤礦機械的設(shè)計與制造過程中，能夠?qū)C械對環(huán)境的負面影響降至最小，最大程度上發(fā)揮煤礦機械的經(jīng)濟、社會與環(huán)保效益。煤礦開采作業(yè)具有復(fù)雜性，能源消耗很大，如果在煤礦機械的設(shè)計與制造過程中未關(guān)注機械的環(huán)保性和節(jié)能性，在煤礦生產(chǎn)過程中將會造成嚴重的生態(tài)環(huán)境破壞，使煤礦企業(yè)蒙受較大的經(jīng)濟與社會損失。因此，加強煤礦機械綠色設(shè)計與制造技術(shù)的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。

2 煤礦機械的綠色設(shè)計要點

在煤礦機械的綠色設(shè)計中，設(shè)計人員需在機械原有性能、設(shè)計的基礎(chǔ)之上，融入相應(yīng)的環(huán)境保護等學科知識，不斷在煤礦機械設(shè)計與制造的全過程推行綠色設(shè)計理念，保障煤礦機械在運行與使用的過程中，能夠充分發(fā)揮經(jīng)濟、社會與環(huán)保效益，促進可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)。

2.1 煤礦機械的設(shè)計分析與成本控制

在煤礦機械綠色設(shè)計的過程中，首先需要考慮的就是設(shè)計與制造的成本，如果所確定的煤礦機械設(shè)計與制造成本相對較高，則專業(yè)人員需進行設(shè)計與制造方案可行性的綜合分析。與傳統(tǒng)的煤礦機械產(chǎn)品相比，綠色設(shè)計理念下要求相關(guān)人員要重點關(guān)注機械的環(huán)保性、能源消耗等問題，在這種情況下，設(shè)計與制造的總體成本將會大大提升。通過設(shè)計分析與成本控制，能夠達到最為理想的設(shè)計效果，實現(xiàn)成本控制，減小煤礦機械產(chǎn)品對環(huán)境的破壞。

2.2 選用綠色機械產(chǎn)品材料

在煤礦機械的綠色設(shè)計過程中，要體現(xiàn)綠色化的思維，有關(guān)設(shè)計人員可以在設(shè)計的過程中通過廢棄原材料等的回收來實現(xiàn)。這種情況下，廢棄原材料對環(huán)境的負面影響將大大降低，整個煤礦機械的制造成本也將得到有效的控制。比如，如果煤礦機械設(shè)計與制造中所選擇的材料為金屬材料，最好選用熱塑性較好的材料；而在其他類型材料的選擇上，最好選用環(huán)保型材料。在煤礦機械的綠色設(shè)計與制造過程中，首先需著重考慮的就是材料的環(huán)保性，隨后還需分析材料的價格、使用時間等。

2.3 煤礦機械可拆卸設(shè)計

在煤礦機械的綠色設(shè)計階段，有關(guān)設(shè)計人員需加強報廢拆卸的設(shè)計，通過這種設(shè)計，能使后期產(chǎn)品的可回收性大幅度提升。一般情況下，煤礦機械都呈現(xiàn)出體積大、工藝復(fù)雜、材料種類繁多及數(shù)量大的特征。在這種情況下，可拆卸設(shè)計能夠使機械性能提升?？刹鹦对O(shè)計主要集中于產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計與系統(tǒng)設(shè)計方面。

2.4 建立綠色產(chǎn)品設(shè)計評價體系

在綠色設(shè)計開始之前，專業(yè)人員需結(jié)合煤礦機械的具體特征、設(shè)計要求，制訂完善的產(chǎn)品設(shè)計評價體系，設(shè)計人員可以以此為基礎(chǔ)，保障設(shè)計的質(zhì)量。在機械產(chǎn)品設(shè)計完成后，要根據(jù)評價體系中的各指標，開展綜合評價。

2.5 建立煤礦機械產(chǎn)品綠色設(shè)計數(shù)據(jù)庫

煤礦機械綠色設(shè)計中，包含的設(shè)計要素相對較多，為保障綠色設(shè)計的質(zhì)量，相關(guān)部門需建立專門的數(shù)據(jù)庫，在該數(shù)據(jù)庫中整合各種設(shè)計要素，比如材料、環(huán)境與技術(shù)等都是數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫的建設(shè)在一定程度上可以規(guī)范設(shè)計人員的設(shè)計行為，在實際的設(shè)計與制造過程中，專業(yè)人員可以在數(shù)據(jù)庫中進行各數(shù)據(jù)內(nèi)容、信息等的提取，為設(shè)計人員提供重要的指導與借鑒。

3 煤礦機械的綠色制造理念與技術(shù)分析

3.1 優(yōu)化制造流程

為提升煤礦機械的綠色設(shè)計與制造效率，使機械的性能符合煤礦企業(yè)的生產(chǎn)特性，相關(guān)設(shè)計人員需在綠色設(shè)計與制造技術(shù)的應(yīng)用過程中，以煤礦企業(yè)的生產(chǎn)為基礎(chǔ)，對機械的形狀、尺寸與性能進行科學設(shè)計，實現(xiàn)制造流程的優(yōu)化。此外，專業(yè)的技術(shù)人員需與設(shè)計人員充分配合，對設(shè)計方案開展綜合評價與選擇。在綠色設(shè)計與制造開始之前，設(shè)計人員最需要掌握的就是機械中的非綠色成分，進而制訂有針對性的綠色方案。設(shè)計人員需從機械的功能、質(zhì)量與開發(fā)周期出發(fā)，不斷進行機械生產(chǎn)環(huán)境、運行環(huán)境等的調(diào)整。

3.2 機械產(chǎn)品的虛擬制造

虛擬制造技術(shù)是一種先進的綠色制造技術(shù)，主要包含了虛擬開發(fā)與虛擬生產(chǎn)技術(shù)。在煤礦機械綠色設(shè)計與制造的過程中，虛擬技術(shù)的應(yīng)用能夠控制成本，進一步提升生產(chǎn)效率。虛擬制造與CAX的結(jié)合能使設(shè)計與制造工作更具虛擬化的特征，提升產(chǎn)品設(shè)計與制造的效率。信息技術(shù)的應(yīng)用使得在設(shè)計與制造的過程中，相關(guān)的信息可以被存放于專有的數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的有效管理與利用。

3.3 煤礦機械產(chǎn)品的再制造

在煤礦機械達到使用壽命以后，通過對機械性能的優(yōu)化可以延長其使用壽命。而產(chǎn)品再制造正是在此理念上形成的一種新型的設(shè)計理念，當機械達到使用期限以后，通過再制造可以優(yōu)化與恢復(fù)機械的性能。這種設(shè)計與制造理念同樣屬于一種綠色理念，設(shè)計人員在設(shè)計的過程中需始終堅持節(jié)能性、環(huán)保性的設(shè)計原則與要求，應(yīng)用相應(yīng)的技術(shù)來進行廢舊機械的性能改造，達到優(yōu)化性能、延長使用壽命的作用。機械產(chǎn)品的再制造使資源利用率大大提升，最大程度上實現(xiàn)了資源消耗與環(huán)境污染的控制。

3.4 煤礦機械技術(shù)的集成化技術(shù)

由于煤礦機械多為大型機械設(shè)備，其設(shè)計與制造的流程極為復(fù)雜，在機械設(shè)計與制造的全生命周期內(nèi)，包含了多種設(shè)計與制造技術(shù)，比如集成化技術(shù)。集成化技術(shù)可使煤礦機械的相關(guān)內(nèi)容處于一個集成化的系統(tǒng)中，保持良好的運行與使用狀態(tài)。比如，可以結(jié)合機械的使用性能、設(shè)計工藝、材料選擇與用戶需求，建立集成化系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中實現(xiàn)綠色設(shè)計、環(huán)境影響評估等的集成。

4 煤礦機械綠色設(shè)計與制造技術(shù)的推廣策略

4.1 積極提高工作人員的綠色意識

近年來，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的提出，在煤礦機械的設(shè)計與制造過程中，綠色環(huán)保理念成為應(yīng)用最為廣泛的理念。隨著人們對環(huán)境與資源問題的重視，人們逐步認識到在煤礦機械的設(shè)計與制造的全生命周期內(nèi)存在較大的資源浪費、環(huán)境污染等問題，不利于生態(tài)文明目標的實現(xiàn)。因此，要從根本上實現(xiàn)煤礦機械綠色設(shè)計與制造技術(shù)的推廣，煤礦企業(yè)就需要在日常的工作中著力提高相關(guān)人員的綠色意識，積極開展各類培訓與教育，通過培訓來全面提高員工的綠色環(huán)保意識，并在日常的工作中逐步滲透環(huán)保意識。

4.2 建立完備的綠色監(jiān)管制度

當前，很多煤礦企業(yè)的綠色設(shè)計與制造技術(shù)應(yīng)用中，存在綠色環(huán)保工作質(zhì)量與效率低下的問題，煤礦機械的設(shè)計與制造周期內(nèi)，存在對生態(tài)環(huán)境的污染與破壞現(xiàn)象。因此，為最大程度上保障綠色設(shè)計與制造技術(shù)的推廣，就需要不斷完善綠色監(jiān)管制度，保障在煤礦企業(yè)的發(fā)展過程中，能夠充分發(fā)揮監(jiān)督與管理的職責，保障綠色設(shè)計與制造工作的順利開展。

5 結(jié)束語

近年來，在煤礦行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的過程中，煤礦機械成為重要的生產(chǎn)要素。要達到可持續(xù)發(fā)展的目標，則煤礦機械的設(shè)計與制造必須始終堅持環(huán)保性、節(jié)能性的原則，實現(xiàn)綠色設(shè)計與制造技術(shù)的合理利用，最大程度上避免煤礦機械全生命周期內(nèi)對生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生的不利影響，改變煤礦企業(yè)原有的發(fā)展模式。