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一、綠色制造技術的特點

綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源效益的現代化制造模式，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中，對環境的影響（負作用）最小，資源利用率最高，并使企業經濟效益和社會效益協調優化。其主要特點有以下幾點：

1.綠色設計。綠色設計是融產品的質量、功能、壽命和環境于一體的系統設計方法。在設計之初就應在產品生命周期的各個環節都考慮產品的環境屬性(如:可拆卸性、可回收性、可維護性、可重復利用性等），并將其作為一個重要的指導原則。綠色設計方法具有綠色性、集成性和并行性：它首先是在綠色(節能、環保)設計的原則指導下，在一開始就考慮產品周期全過程的所有因素，包括產品質量、成本、進度計劃、用戶要求等。在設計過程中使材料選擇、結構設計、工藝設計、包裝運輸設計、使用維護設計、拆卸回收設計、報廢處置設計等多個設計階段同時進行、相互協調，各階段和整體設計方案、分析評價結果及時進行信息交流和反饋，從而在其設計研發過程中及時改進，使產品設計達到最優化。

2.綠色材料。綠色材料是指在選材時盡量選擇無污染或少污染，易回收的材料。為此，一是要多開發綠色材料，并建立綠色材料庫;二是設計選材時要注意經濟效益與社會效益相協調。

3.綠色工藝。綠色工藝是指在產品加工過程中盡量節約能源、減少污染。綠色工藝與潔清生產密不可分。綠色工藝主要還應從技術入手，盡量研究和采用物料和能源消耗少、廢棄物少、對環境污染小的工藝方案。如現在的精確成形、干式切削、準干式切削、生產廢物再利用、快速原型制造等都是綠色工藝的新技術。

4.綠色處理。綠色處理是指上一個生命周期報廢的產品通過有效的回收又進入下一個生命周期的循環中。為了便于產品的綠色處理，一是設計之初就要考慮產品的材料和結構設計，如采用面向拆卸的設計方法、模塊化的設計方法；二是發展綠色再制造技術，如再制造加工、過時產品的性能升級等。

二、企業實施綠色制造技術的原則

實施綠色制造技術過程中，企業必須遵循以下原則:(1)依據ISO14001 的要求事項，建立、實施并不斷完善環境管理體系，定期對體系進行評審，確保體系有效實施;(2)在企業的全部活動中自主地制定環境目標，進行環境保護;(3)控制或減少設備開發和制造階段使用和排放對環境負效應大的物質，推進污染預防。在設備開發、制造和廢棄過程中考慮資源的有效利用和再生利用，降低損耗。加強固體廢棄物的回收再利用管理，減少污水、煙氣、噪聲等對環境的影響。開展節能降耗活動，合理利用能源資源。

三、我國機械工業實施綠色制造技術的主要途徑

1.建立并遵守環境保護體系，重視綠色意識教育。我國機械工業應加快建立ISO14001環保體系，并且致力于同ISO9001質量體系一體化，便于在開展各項活動中兼顧評價環境影響。通過建立環保體系，使企業員工能夠針對產品生命周期全過程中伴隨的環境問題進行正確識別，并積極采取措施加以預防和有效處理，使環境控制的思維方式和行為模式制度化、慣性化。通過建立“善待環境”的工廠，謀求與地球環境、需求者、地域社會的共生，從而實現工廠與社會的可持續發展。重視對員工進行安全意識、質量意識、節約意識、效率意識、環保意識等的教育和培訓，以提高全體員工對經濟效益、環境效益和社會效益的正確理解，充分認識到綠色生產的社會責任。

2.注重綠色設計，實施綠色制造工藝技術。綠色設計是綠色制造技術的核心，設計階段是產品生命周期的源頭，從源頭控制環境要素無疑是最有效的方法。

目前機械工業在綠色設計方面的主要內容包括:(1)確定綠色設計的原則是選擇綠色材料和綠色零部件進行設計，選擇綠色工藝和設備進行加工，用節能、節水、省料等最優化設計規定產品的實現方式，對材料進行標識，優化可裝配和可拆卸性設計;(2)確定綠色的設計評價指標是節能、節水認證和再商品化率;(3)產品綠色排序是一種表示產品綠色程度的方式，主要是通過第三方采用隨機抽樣方法，由顧客對同行業同類產品的能耗、美感、安全、健康、警示、適用的性能、可接受的性價比、企業再商品化率、自我申明等內容進行定量評分。第三方將抽查結果結合公共環境報告進行綜合分析，將排序結論向社會公告。其權威性雖往往受到質疑，但可作為顧客選購產品時的參考，因此也是顧客對企業產品滿意度的一種體現，成為企業進行綠色改進的信息來源。

3.創新技術工藝，發揮環保效益。綠色制造技術應從理念落實到具體生產技術工藝中，才能最大限度地發揮其環保效益。比如在磨削加工時，采用油基磨削液會產生油氣、煙霧，使生產環境惡劣，而且磨削液的后期處理成本太高，要改善這種情況，可以采用干磨削或準干式切削方式來加工。這樣不僅有效地減少了資源消耗，節約了生產成本，而且還有利于降低對環境污染，有利于操作人員的勞動保護。

四、結束語

在大力倡導環保主題的今天，基于可持續發展觀點的綠色制造技術是一種以保護環境和資源優化為目標的現代制造模式。我國從事機械制造的工程技術人員應該加強綠色制造技術的研究，重視綠色制造技術的應用，促進我國機械工業的可持續發展，推進我國機械加工企業的國際化成長。

參考文獻

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先進制造技術是制造技術的最新發展階段，是由傳統的制造技術發展起來的，既保持了過去制造技術中的有效要素，又要不斷吸收各種高新技術成果，并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。先進制造技術與現代高新技術相結合而產生了一個完整的技術群，它是具有明確范疇的新的技術領域，是面向21世紀的技術。

（二）是面向工業應用的技術

先進制造技術并不限于制造過程本身，它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容，并將它們結合成一個有機的整體。先進制造技術的應用特別注意產生最好的實際效果，其目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。目的是要提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。

（三）是駕馭生產過程的系統工程

先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合，使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。

（四）是面向全球競爭的技術

20世紀80年代以來，市場的全球化有了進一步的發展，發達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場，傾銷產品，輸出資本。隨著全球市場的形成，使得市場競爭變得越來越激烈，先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。因此，一個國家的先進制造技術，它的主體應該具有世界先進水平，應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。

（五）是市場競爭三要素的統一

在20世紀70年代以前，產品的技術相對比較簡單，一個新產品上市，很快就會有相同功能的產品跟著上市。因此，市場競爭的核心是如何提高生產率。到了20世紀80年代以后，制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來，使三者達到了統一。

二、先進機械制造技術的發展現狀

近年來，我國的制造業不斷采用先進制造技術，但與工業發達國家相比，仍然存在一個階段性的整體上的差距。

（一）管理方面。工業發達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產模式的更新發展，推出了準時生產(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理，多數小型企業仍處于經驗管理階段。

（二）設計方面。工業發達國家不斷更新設計數據和準則，采用新的設計方法，廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD/CAM)，大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。

（三）制造工藝方面。工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開發、掌握之中。

（四）自動化技術方面。工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統（FMS）、計算機集成制造系統（CIMS），實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段，柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。

三、我國先進機械制造技術的發展趨勢

（一）全球化。一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈，例如在機械制造業中，國內外已有不少企業，甚至是知名度很高的企業，在這種無情的競爭中紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業，不得不擴展新的市場；另一方面，網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展，這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用，已成為全球化制造業發展的動力，全球化制造的第一個技術基礎是網絡化，網絡通訊技術使制造的全球化得以實現。

（二）網絡化。網絡通訊技術的迅速發展和普及，給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外，網絡通訊技術的快速發展，加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習，推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。

（三）虛擬化。制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標，進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真，通過仿真軟件來模擬真實系統，以保證產品設計和產品工藝的合理性，保證產品制造的成功和生產周期，發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。

（四）自動化。自動化是一個動態概念，目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。

（五）綠色化。綠色制造則通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品，產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環境的負面影響，同時使原材料和能源的利用效率達到最高。

四、結語

制造技術不僅是衡量一個國家科技發展水平的重要標志,也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經濟發展的關鍵時期,制造技術是我們的薄弱環節。只有跟上發展先進制造技術的世界潮流,將其放在戰略優先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。總之,在我國研究和發展先進制造技術勢在必行。

參考文獻：

[1]馬曉春，我國現代機械制造技術的發展趨勢[J].森林工程,2002(3).

[2]王世敬、溫筠,現代機械制造技術及其發展趨勢[J].石油機械,2002(11).

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在人類社會的發展中,制造技術不斷發展。從人類使用天然工具到制造工具,從簡單的手工制造到簡易機床的出現,人們一直為搜尋更有效更迅捷的制造技術而努力。機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質量、效益、競爭力為目標,包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。隨著社會的發展,人們對產品的要求也發生了很大變化,要滿足人們越來越高的要求,就必須采用先進的機械制造技術。

一、先進制造技術的特點

（一）是面向21世紀的技術

先進制造技術是制造技術的最新發展階段，是由傳統的制造技術發展起來的，既保持了過去制造技術中的有效要素，又要不斷吸收各種高新技術成果，并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。先進制造技術與現代高新技術相結合而產生了一個完整的技術群，它是具有明確范疇的新的技術領域，是面向21世紀的技術。

（二）是面向工業應用的技術

先進制造技術并不限于制造過程本身，它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容，并將它們結合成一個有機的整體。先進制造技術的應用特別注意產生最好的實際效果，其目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。目的是要提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。

（三）是駕馭生產過程的系統工程

先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合，使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。

（四）是面向全球競爭的技術

20世紀80年代以來，市場的全球化有了進一步的發展，發達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場，傾銷產品，輸出資本。隨著全球市場的形成，使得市場競爭變得越來越激烈，先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。因此，一個國家的先進制造技術，它的主體應該具有世界先進水平，應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。

（五）是市場競爭三要素的統一

在20世紀70年代以前，產品的技術相對比較簡單，一個新產品上市，很快就會有相同功能的產品跟著上市。因此，市場競爭的核心是如何提高生產率。到了20世紀80年代以后，制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來，使三者達到了統一。

二、先進機械制造技術的發展現狀

近年來，我國的制造業不斷采用先進制造技術，但與工業發達國家相比，仍然存在一個階段性的整體上的差距。

（一）管理方面。工業發達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產模式的更新發展，推出了準時生產(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理，多數小型企業仍處于經驗管理階段。

（二）設計方面。工業發達國家不斷更新設計數據和準則，采用新的設計方法，廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD/CAM)，大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。

（三）制造工藝方面。工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開發、掌握之中。

（四）自動化技術方面。工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統（FMS）、計算機集成制造系統（CIMS），實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段，柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。

三、我國先進機械制造技術的發展趨勢

（一）全球化。一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈，例如在機械制造業中，國內外已有不少企業，甚至是知名度很高的企業，在這種無情的競爭中紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業，不得不擴展新的市場；另一方面，網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展，這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用，已成為全球化制造業發展的動力，全球化制造的第一個技術基礎是網絡化，網絡通訊技術使制造的全球化得以實現。（二）網絡化。網絡通訊技術的迅速發展和普及，給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外，網絡通訊技術的快速發展，加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習，推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。

（三）虛擬化。制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標，進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真，通過仿真軟件來模擬真實系統，以保證產品設計和產品工藝的合理性，保證產品制造的成功和生產周期，發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。

（四）自動化。自動化是一個動態概念，目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。

（五）綠色化。綠色制造則通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品，產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環境的負面影響，同時使原材料和能源的利用效率達到最高。

四、結語

制造技術不僅是衡量一個國家科技發展水平的重要標志,也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經濟發展的關鍵時期,制造技術是我們的薄弱環節。只有跟上發展先進制造技術的世界潮流,將其放在戰略優先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。總之,在我國研究和發展先進制造技術勢在必行。

參考文獻：

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0引言

隨著人類文明及科學技術的發展，土木工程材料的不斷進步與改善。現代土木工程中，盡管傳統的土、石等材料的主導地位已逐漸被新型材料所取代。目前，水泥混凝土、鋼材、鋼筋混凝土已是不可替代的結構材料；新型合金、陶瓷、玻璃、有機材料及其他人工合成材料各種復合材料等在土木工程折中占有愈來愈重要的位置。

1 土木工程材料現狀及要求

與以往相比，當代土木工程材料的物理力學性能也已獲得明顯改善，隨著現代陶瓷與玻璃的性能改進，其應用范圍也有明顯的變化。例如水泥和混凝土的強度、耐久性及其他功能均有所改善。隨著現代陶瓷與玻璃的性能改進，其應用范圍與使用功能已經大大拓寬。此外，隨著技術的進步，傳統的應用方式也發生了較大變化現代施工技術與設備的應用也使得材料在工程中的性能表現比以往好為現代土木工程的發展奠定了良好的物質基礎。盡管目前土木工程材料在品種與性能上已有很大的進步，但與人們對于其性能要求的期望值還有較大差距。首先工程中的性能表現比以往好為現代土木工程的發展奠定了良好的物質基礎。盡管目前土木工程材料在品種與性能上已有很大的進步，但與人們對于其性能要求的期望值還有較大差距。

1.1 從土木工程材料的來源來看

鑒于土木工程材料的用量巨大，尤其在應用方面，經過長期使用的不斷累積，單一品種或數個品種的原材料來源已不能滿足其持續不斷的發展的需求。尤其是歷史發展到今天，以往大量采用的粘土磚瓦和木材等已經給社會的可持續發展帶來了沉重的負擔。論文參考網。從另一方面來看，由于人們對于各種建筑物性能的要求不斷提高，傳統建筑材料的性能也越來越不能滿足社會發展的需求。為此，以天然材料為主要材料的時代即將結束，取而代之的將是各種人工材料，這些人工材料將會向著再生化、利廢化、節能化和綠色化等方向發展。

1.2 從土木工程對材料技術性能要求的方面來看

技術性能的要求也越來越多，各種物理性能指標的要求也越來越高，從而表現為未來建筑材料的發展具有多功能和高性能的特點。具體來說就是材料向著輕質高強、多功能、良好的工藝性和優良耐久性的方向發展。

1.3 從土木工程材料應用的發展趨勢來看

為滿足現代土木工程結構性能和施工技術的要求，材料應用也向著工業化的方向發展。例如，水泥混凝土等結構性能向著預制化和商品化的方向發展，材料向著半成品或成品的方向延伸，材料的加工、貯存、使用、運輸及其他施工技術的機械化、自動化水平不斷提高，勞動強度逐漸下降。這不僅改變著材料在使用過程中的性能表現，也逐漸改變著人們對于土木工程使用的手段和觀念。

2新型土木工程材料——綠色建材

土木工程材料行業對資源的利用和對環境的影響都占據著重要的位置，在產值、能耗、環保等方面都是國民經濟中的大戶，為了保證源源不斷地為工程建設提供質量可靠的材料，避免新型材料的生產和發展對環境造成危害，因此“綠色建材”應運而生。目前正在開發的和已經開發的綠色建材和準綠色建材主要以下幾種：

第一、利用廢渣類物質為原料生產的建材，這類建材以廢渣為原料生產磚、砌塊、材板及膠凝材料，其優點是節能利廢，但仍需依靠科技進步，繼續研究和開發更為成熟的生產技術，使這類產品無論是成本上，還是性能方面真正能達到綠色建材標準。

第二、利用化學石膏生產的建材產品，用工業廢石膏代替天然石膏，利用先進的生產工藝和技術可生產各種土木建筑材料產品。這些產品具有石膏的許多優良性能，開辟石膏建材的新來源，并且消除了化工廢石膏對環境的危害，符合可持續發展戰略。

第三、利用廢棄的有機物生產的建材產品，以廢塑料、廢橡膠及廢瀝青等可生產多種土木工程材料，如防水材料、保溫材料、道路工程材料及其他室外工程材料。這些材料消除了有機物對環境的污染，還節約了石油等資源，符合在資源可持續發展方面的基本要求。

第四、利用各種代木材料，用其他廢料制造的代木材料在生產使用中不會有害人的身體健康，利用高興技術使其成本和能耗降低，將是未來綠色建材的主要發展方向。

第五、利用來源廣泛的地方材料為原料，利用高科技生產的低成本健康建材，不同的地區都可能有來源豐富、不同種類的地方材料，根據這些地方的性質和特點，利用現代技術，可生產各種性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些復合性材料也是綠色建材的發展方向。

3 土木工程材料的發展趨向

眾多現象表明進入21世紀以后，在我國甚至是全世界范圍內，土木工程材料的發展應具有以下的一些趨向：

研制高性能材料，例如研制輕質、高強、高耐久性、優異裝飾性和多功能的材料，以及充分利用和發揮各種材料的特性，采用復合技術，制造出具有特殊功能的復合材料。

充分利用地方材料，盡量減少天然資源，大量使用尾礦、廢渣、垃圾等廢棄物作為生產土木工程材料的資源，以及保護自然資源和維護生態環境的平衡。論文參考網。

節約能源，采用低能耗、無環境污染的生產技術，優先開發、生產低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的節能型材料。論文參考網。

材料生產中不得使用有損人體健康的添加劑和顏料，如甲醛、鉛、鎘、鉻及其化合物等，同時要開發對人體有益的材料，如抗菌、滅菌、除臭、除霉、防火、調溫、消磁、防輻射、抗靜電等。

產品可循環在再生和回收利用，無污染廢棄物，以防止二次污染。

總結：總而言之，土木工程材料往往標志一個時代的特點。土木工程材料的發展的過程是隨著社會生產力一起進行的，它和工程技術的進步有著不可分割的聯系。工程中選材料時通過對環境的影響對后來人的影響來決定土木工程材料的好換，在未來，基于材料原有的性質的基礎上，“可持續發展”將是衡量建筑工程的一把尺子。

參考文獻：

[1]《土木工程材料》中國建材工業出版社 王福川著

[2]《土木工程材料》重慶大學出版社 彭小芹主編

[3]《土木工程材料》武漢理工大學出版社 陳志源、李啟令主編

[4]《土木工程概論》武漢理工大學出版社 羅福午著

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[關鍵詞]先進制造技術機械制造業發展方向

機械制造業作為一個傳統的領域已經發展了很多年，積累了許多理論和實踐經驗，但隨著當今社會的發展，人們的生活水平不斷提高，各個方面的個性化需求越來越強烈。作為已經深入到各行各業并已成為基礎工業的機械制造業面臨著嚴峻的挑戰。先進制造技術這個概念的提出為機械制造業的發展指明了方向。雖然這個名詞沒有確定的定義，但目前被公認的認識是：先進制造技術是傳統制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現代管理等方面的成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產，并取得理想技術經濟效果的制造技術的總稱。它具有如下一些特點：

1．從以技術為中心向以人為中心轉變，使技術的發展更加符合人類社會的需要。

2．從強調專業化分工向模糊分工、一專多能轉變，使勞動者的聰明才智能夠得到充分發揮。

3．從金字塔的多層管理結構向扁平的網絡化結構轉變，減少層次和中間環節。

4．從傳統的順序工作方式向并行工作方式轉變，縮短工作周期，提高工作質量。

5．機械制造技術的發展趨勢可以概括為：（1）機械制造自動化。（2）精密工程。（3）傳統加工方法的改進與非傳統加工方法的發展。

下面對自動化技術給予論述和展望。機械制造自動化技術自本世紀20年代出現以來，經歷了三個階段，即剛性自動化、柔性自動化和綜合自動化。綜合自動化常常與計算機輔助制造、計算集成制造等概念相聯系，它是制造技術、控制技術、現代管理技術和信息技術的綜合，旨在全面提高制造企業的勞動生產率和對市場的響應速度。

一、集成化

計算機集成制造（CIMS）被認為是21世紀制造企業的主要生產方式。CIMS作為一個由若干個相互聯系的部分（分系統）組成，通常可劃分為5部分：

1．工程技術信息分系統包括計算機輔助設計（CAD），計算機輔助工程分析（CAE），計算機輔助工藝過程設計（CAPP），計算機輔助工裝設計（CATD）數控程序編制（NCP）等。

2．管理信息分系統（MIS）包括經營管理（BM），生產管理（PM），物料管理（MM），人事管理（LM），財務管理（FM）等。

3．制造自動化分系統（MAS）包括各種自動化設備和系統，如計算機數控（CNC），加工中心（MC），柔性制造單元（FMS），工業機器人（Robot），自動裝配（AA）等。

4．質量信息分系統包括計算機輔助檢測（CAI），計算機輔助測試（CAT），計算機輔助質量控制（CAQC），三坐標測量機（CMM）等。

二、智能化

智能制造系統可被理解為由智能機械和人類專家共同組成的人機一體化智能系統，該系統在制造過程中能進行智能活動，如分析、推理、判斷、構思、決策等。在智能系統中，“智能”主要體現在系統具有極好的“軟”特性（適應性和友好性）。在設計和制造過程中，采用模塊化方法，使之具有較大的柔性；對于人，智能制造強調安全性和友好性；對于環境，要求作到無污染，省能源和資源充分回收；對于社會，提倡合理協作與競爭。

三、敏捷化

敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求做出快速反應，以滿足用戶的需要。為了達到快速應變能力，虛擬企業的建立是關鍵技術，其核心是虛擬制造技術，即敏捷制造是以虛擬制造技術為基礎的。敏捷制造是現代集成制造系統從信息集成發展到企業集成的必由之路，它的發展水平代表了現代集成制造系統的發展水平，是現代集成制造系統的發展方向。

四、虛擬化

“虛擬制造”的概念于20世紀90年代初期提出。虛擬制造以系統建模和計算機仿真技術為基礎，集現代制造工藝、計算機圖形學、信息技術、并行工程、人工智能、多媒體技術等高新技術為一體，是一項由多學科知識形成的綜合系統技術。虛擬制造利用信息技術、仿真計算機技術對現實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發現制造中可能出現的問題，在產品實際生產前就采取預防的措施，從而達到產品一次性制造成功，來達到降低成本、縮短產品開發周期，增強產品競爭力的目的。

五、綠色制造技術的應用及綠色設計

若從節能、降耗、縮短產品開發周期的角度出發，諸如快速成形技術、并行工程及敏捷制造、虛擬制造、智能制造和網絡制造等先進制造技術都可納入綠色制造技術的應用范疇。不過目前能將綠色制造技術真正應用于企業生產的，也是較為成功的應用，只要集中在汽車、家電等支柱產業上。如綠色制造技術在汽車行業上的應用。

（1）節約資源方面：將“綠色燃料”天然氣作為汽車的能源，它的燃料同汽油相比，CO降低70%，非甲烷類降低80%等，同時也消除了鉛、苯等有害物質的產生。

（2）采用新設計的加工工藝方面：2000年3月，博世、康明斯、卡特彼勒等國外著名的汽車發動機公司，發動了“綠色柴油機行動”，在技術上作了較大的改進，大大降低了汽車尾氣的排放。

（3）適用于環境友好的材料方面：世界上著名的汽車生產企業，使用新材料來替代以前使用的石棉、汞、鉛等有害物質，采用輕型材料——鋁材制造車身，使汽車重量減少40%，能耗也降低了。

（4）部件回收在制造方面：從1990年中期，美國僅汽車零件回收、拆卸、翻新、出售一項，每年就可獲利數十億美元。

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在機械加工中，為了做出符合要求的成品或零部件，常常形成許多廢料，不僅消耗了大量的資源與能量，還產生了噪聲污染。所以，在可持續發展成為時代主題的現在，綠色制造勢在必行。對于當前這個領域的現狀以及國內外的綠色制造研究需求，文章介紹了面向機械加工工藝制造技術的研究問題，明確了綠色制造的應用前景和研究意義。

1 機械加工工藝規劃制造技術概述

因為在企業加工生產零件的過程中，要符合低耗高產清潔安全的基本要求，所以生產的工藝過程必須遵守制造工藝學的制作方法與原理。并且要在實際生產中，結合具體的生產條件來確定生產的實際方案，在此過程中不能依靠經驗主義盲目的進行判斷。由此確定的工藝文件包含兩種格式，工序卡片和工藝過程卡片。而工藝文件則是描述和規定零件、機械產品制造工藝過程的有關文件。在新產品投產前，機械加工工藝規程為其現場生產提供了依據。主要包含兩個方面的內容：擬定各道工序和工藝路線的詳細操作。給機械加工過程、新建改建以及擴建車間提供主要的技術文件。

2 綠色制造技術體系結構概述

綠色制造技術會影響到產品生產的整個生命周期，有時還可能會是多生命周期。產品的生命周期，包括選擇材料、設計產品、加工制造、對產品的包裝裝配以及產品的使用和管理回收再制造等。綠色制造則要考慮這全部的生命周期，特別是要考慮環境和資源消耗的影響，也要兼顧效益與技術因素，使企業的經濟效益與外在社會效益達到最優化。

綠色制造的關鍵在于“4R”，即在產品整個生命周期過程中怎么實現重用（Reuse）、減量化（Reduce）、再制造（Remanufacturing）以及再生循環（Recycle）。面向機械加工的制造體系主要包括三項具體內容，兩大制造目標，還有兩個層次過程的控制。旨在給人們提供機械加工與綠色制造的全面視圖與模型，實現外在社會效益與經濟效益的統一協調和優化，最大可能的降低資源消耗、優化配置，讓資源利用率達到最高，對環境的影響降到最低。

3 綠色制造在機械加工制造體系的應用

綠色制造關系到機械加工制造體系的多個方面。大體可以分成三個部分，應用到的技術包括污染預防技術、面向環境設計技術等。這些技術的研究方面主要是基于產品的生命周期、產品技術以及生產過程技術。根據對面向機械加工工藝規劃的研究，建立起以時間、成本、質量、資源、環境為參量的具有綠色制造特性的機械加工工藝體系。可把生產過程中的問題初步分化成三類：資源能耗類，即根據資源的使用，細化成能量消耗和原材料消耗的極小化問題；環境排放類，即廢氣廢液廢渣等各種廢品極小化，以及電輻射、噪聲排放的極小化問題；面向環境影響及資源整體決策類，即在實施過程中發生的決策性問題，例如，機床的選擇、切削液的選擇、夾具刀具的選擇決策等。機械加工制造問題系統則是在上述問題的細化下形成的。

4 優化綠色制造工藝過程規劃

優化參數，在過程規劃中，工藝參數是其中的關鍵技術。要實現能源與物料的最低化，就必須對零件加工的工藝參數進行優化。通常來說，參數優化主要是針對制造工藝的采用過程，讓加工過程可以更好的進行。在加工過程中，影響能量消耗、加工質量、環境污染的因素有很多，例如，刀具的種類，切削液的類型等等，優化參數則是選擇最適的加工工具。優化制造工藝路線，工藝路線的確定，是制造工藝過程中最難最重要的環節，在提高產品質量、較少成本、節約資源方面都有重要作用。優化工藝路線，是在明確傳統工藝方法的基礎上，根據對環保、資源利用以及成本的充分分析，做出最有利實用的加工路線。優化節能型機床工件，對于當前已擁有的設備資源進行優化配置，利用不同型號規格機床的不同作用，優化機床與工件的組合方式，實現多機床多工件的同時加工，在安排調度過程中，注意考慮不同組合方式對環境以及資源消耗的影響，實現總體能量消耗的最低化。

5 國內外綠色加工工藝規劃技術的發展現狀

從本質上來說，綠色加工工藝是一種決策問題，屬于綠色制造的一部分。是以傳統工藝為基礎，結合了包括控制技術、材料應用技術、表面技術等多種新科技在內的現代工藝規劃。環境影響與資源消耗是綠色工藝規劃考慮的主要問題，通過對加工制造方案、規劃設計過程進行優化選擇，制定綠色環保的實施方案，并以此來提高原材料的利用率，降低能源與物料的消耗，減少廢氣污染物的產生。

其中，產品加工過程中的廢物流和由其帶來的環境問題受到了國際各方面的高度重視。在國外，由加利福尼亞大學在內的幾所高校設立了有關此方面的研究課題，并制訂了各研究階段的目標。此課題著眼于機床系統，通過控制機床系統的各項參數，分析數據，量化輸出參數，總結獲得的實驗結果。還研究了與此相關的機床加工切屑形態學、動力機理以及加工系統的廢物流特性等。為了支持課題的研究，美國有關部門還設立了專門的部門以管理環境意識制造專題。

在國內，一些高校與科研機構也跟進形勢，對綠色制造的工藝規劃問題進行了初步的探索。例如，重慶大學在研究綠色制造工藝規劃方法以及實用技術的課題中，通過對壓力加工，鑄造焊接，特種加工等工藝類型的大量實驗與分析，初步建立起數據知識庫的原型系統。近年來，隨著大量有關論文雜志的發表或出版，研究體系也逐步完善。

6 結束語

在面向機械加工工藝規劃制造技術的系統研究中，綠色制造工藝規劃的優化設置起了決定性的作用，根據加工工藝具體要求，細化各個方面的問題，建立起面向機械加工丁藝規劃制造研究的結構體系。綜合設計問題、制造問題、資源問題、環境問題考慮綠色制造加工工藝。在資源利用、時間成本、質量的方面，對機械加工制造構建起評價體系，全面細致的對機械加工工藝進行評價。

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機電一體化技術是面向應用的跨學科的技術，它是機械技術、微電子技術、信息技術和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。

1機電一體化技術的發展狀況 1.1 數控機床的問世,為機電一體化技術的發展寫下了歷史的第一頁; 1.2 微電子技術為機電一體化技術的發展帶來了勃勃生機; 1.3 可編程序控制器、'電力電子'等的發展為機電一體化技術的發展提供了堅強基礎; 1.4 激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使機電一體化技術的發展躍上新臺階.

2機電一體化技術發展方向

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 2.1 數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。 2.2 智能化

即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。論文參考網。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論 、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。 2.3 模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。 2.4 網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。 2.5 人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受。

2.6 微型化

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(Micro ElectronicMechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。

2.7 集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。 2.8 帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。論文參考網。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。 2.9 綠色化

綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。

3 典型的機電一體化產品 機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、CAD／CAM系統等。典型的機電一體化基礎元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。論文參考網。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。

4 機電一體化的技術應用

在重工業企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。

4.1 智能化控制技術(IC)

由于重工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經 網絡等，智能控制技術廣泛應用于重工業企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、冷連軋等。 4.2 分布式控制系統(DCS)

分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能將越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統的主要潮流。 4.3 開放式控制系統(OCS)

開放控制系統(Open Control System)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。 4.4 計算機集成制造系統(CIMS)

重工業企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前重工業企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代重工業生產的要求。未來重工業企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。

4.5 現場總線技術(FBT)

現場總線技術(Fied Bus Technology)是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器和現場就地控制站等的發展。 4.6 交流傳動技術

傳動技術在重工業中起著至關重要的作用。隨著電力、電子、技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用，同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

綜上，我們不難發現機電一體化技術在現在的社會生產中占據了越來越多的行業和領域，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

【參考文獻】

1李建勇. 機電一體化技術[M]．北京：科學技術出版社，2004．

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4唐懷斌． 工業控制的進展與趨勢 [J]．自動化與儀器儀表，1996（4）

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【中圖分類號】TH16 【文獻標識碼】A

【文章編號】1007―4309（2010）10―0086―2

先進制造技術AMT（Advanced Manufacturing Technology）是傳統制造技術在不斷吸收機械、材料、電子、信息、能源和現代化管理等領域的成果上產生的，它被綜合應用于產品的生產、設計、制造、檢測、管理和售后服務的全過程。它是由傳統的制造技術發展而來的，保留了過去制造技術中的有效要素，是制造技術與現代高新技術結合而產生的完整的技術群，先進制造技術的發展，大體經歷了四個階段：

第一階段（20世紀60―70年代）：柔性制造單元（CAD/CAM），它是以數控機床、加工中心和工業機器人為代表的。

第二階段（20世紀70―80年代）：柔性制造系統（FMS），它是以柔性制造單元加上自動或半自動物流輸送組合而成的，但特點仍然是分布式生產過程。

第三階段（20世紀80―90年代）：集成階段（CIMS），是以信息、工藝、物流、計算機集成控制為特點的。

第四階段（20世紀90年代至今）：智能集成制造系統階段，是以設計智能化、單元加工過程智能化和系統整體管理智能化為特征的。

一、先進制造技術的特點

目前，每一個國家都處于全球化市場中，先進制造技術的競爭是面向全球的。一個國家的先進制造技術對該國制造業在全球范圍市場的競爭力發揮著非常重要和不可替代的作用。先進制造技術的目標是要提高產品對動態多變的市場的適應能力以及競爭能力，同時實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產。它不局限于制造工藝，而是覆蓋了市場分析、產品設計、加工和裝配、銷售、維修、服務，以及回收再生的全過程，概括起來有以下特點：

（1）成形和加工技術日趨精密化。

（2）企業裝備將以制造工藝、設備和工廠的柔性與可重構性作為顯著特點。

（3）虛擬制造技術和網絡制造技術將被廣泛應用。

（4）機電產品和先進制造技術將把智能化、數字化作為發展方向。

（5）以提高對市場快速反應能力為目標的制造技術將超速發展。

（6）先進制造技術的發展越來越離不開信息技術，信息技術發揮著越來越重要的作用。

（7）21世紀的企業面臨著要在管理方面進行創新的新課題。

（8）現代設計技術將成為21世紀制造業的重要特征。（現代技術的內涵即為：綠色產品設計技術、優良性能設計基礎技術、競爭優勢創建技術、全壽命周期設計技術。）

二、當前先進制造技術的發展趨勢

市場需求的個性化與多樣化趨勢越來越明顯，精密化、綠色化、智能化、信息化、虛擬化將成為未來先進制造技術發展的總趨勢。其主要體現在以下幾個方面：

（一）信息化

近幾年，信息技術和制造技術的不斷融合，使得數字化成為制造業日益發展的趨勢。數字化制造技術具有較多的優點，如使市場多樣化和個性化的需求得到滿足；能夠對市場作出快速的響應，使生產成本得以降低；能夠提高產品精度和可靠性；等等。數字化產品既方便、直觀，又便于通過計算機控制產品，對信息進行處理和傳遞。隨著計算機技術的飛速發展，制造業應用系統越來越離不開Internet技術，Internet技術是實現各種制造系統自動化的基礎，是其重要的支撐平臺。基于Web技術的供應鏈管理系統、數據交換轉換系統等成為產品的主流。據專家預測，在未來生產中占主導地位的將是基于網絡制造的分布式網絡化生產系統。因此，先進制造技術將把以微電子技術、軟件技術為核心，以數字化、網絡化為特征的信息化制造技術作為重要的發展方向。

（二）智能化

智能化就是應用人工智能技術實現產品生命周期（包括產品設計、制造、發貨、支持等）各個環節的智能化，如生產設備的智能化，人與制造系統的融合及人在其中智能的充分發揮等。智能化能夠使制造系統的自動化和柔性化水平得到進一步的提高，使生產系統的適應與判斷能力更加完善。

（三）精密化

超高速切削、超精密加工技術以及發展新一代制造裝備成為了加工制造技術的發展方向。

1.超精密加工技術

目前已進入納米級加工時代，加工精度和表面粗糙度分別達到了0.025μm和0．0045μm。超精切削厚度由目前的紅外波段向可見光波段甚至更短波段近；超精加工機床向多功能模塊化方向發展；超精加工材料由金屬擴大到非金屬。

2.超高速切削

目前，鋁合金超高速切削的切削速度已超過1 600m/min，鑄鐵、超耐熱鎳合金、鈦合金的速度分別為1 500m/min、300m/min和200m/min。超高速切削的發展已轉移到一些難加工材料的切削加工上。

3.新一代制造裝備的發展

市場競爭和新的產品、技術和材料的發展對新型加工設備的研究與開發起著推動作用，如“并聯桁架式結構數控機床”的發展就是一個典型的例子。它采用六個軸長短的變化，以實現刀具相對于工件的加工位姿的變化，是對傳統機床結構方案的突破。

（四）綠色化

由于資源與環境的約束日益嚴格，21世紀的制造業要以綠色制造為重要特征。與此相適應的，綠色制造技術的發展也將是快速的。主要表現為：

1.綠色產品設計技術，既能夠保證產品在生命周期內環保和對人類健康無危害，又能保證低能耗和高資源利用率。

2.綠色制造技術，使整個制造的過程對環境所造成的不利影響最小，廢棄物和有害物質的排放量最少，資源利用效率最高。

3.產品的回收和循環再制造，它主要包括以設計產品和處理材料為主的生產系統工廠和以處理循環產品生命周期結束時的材料為主的恢復系統工廠。如汽車等產品的拆卸、回收技術和生態工廠的循環式制造技術。

（五）虛擬化

在制造業中，虛擬現實技術（Virtual Reality Technology）越來越被廣泛地應用，它主要包括兩部分，即虛擬企業和虛擬制造技術。虛擬制造技術是在產品真正制出之前，先在虛擬制造環境中生成軟產品原型進行試驗，并且預測和評價其性能和可制造性。

三、未來先進制造技術發展中的關鍵技術

（一）虛擬制造VM（virtual manufacturing）

VM技術的發展是以仿真技術和虛擬現實VR（virtual reality）技術為基礎的。VM技術是在虛擬條件下模擬產品的設計、制造、測試、營銷的全過程，并預測和評價有關技術數據和性能指標，從而使產品開發周期得以縮短，使制造過程得以優化。VM技術是工程設計的一次革命性的進步，它的應用范圍是非常廣泛的，如快速設計與快速原型、面向裝配或制造的設計、產品維護、產品設計進入市場的并行處理和人員培訓等領域。

（二）智能制造IM（intelligent manufacturing）

智能制造技術是一門綜合技術。之所以這么說，是因為它是通過自動化技術、制造技術、系統工程和人工智能等學科互相交織和滲透形成的一門技術。智能設計、智能裝配、智能加工、智能控制、智能工藝規劃、智能調度與管理、智能測量與診斷等都屬于智能制造技術的范疇。對于制造系統集成自動化和柔性自動化來說智能制造是其新發展，也是其重要組成部分，智能傳感與檢測是智能制造的重點。

（三）納米制造

20世紀出現了一種高新技術，即納米技術。它的加工精度或尺寸為0.1nm―100nm。而納米制造是納米技術與制造技術相融合而產生的，精密加工、超精加工、微細加工和超微細加工都屬于納米制造。常用的制造技術有聚焦離子束工藝等。

（四）綠色制造GM（green manufacturing）

綠色制造是一種現代制造模式，它綜合考慮資源消耗和環境影響，其目的是使產品在整個生命周期中（包括從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理）做到對資源利用率最高，對環境的不利影響最小，并優化協調企業經濟效益和社會效益。目前綠色制造受到了全球制造業的關注，因為未來制造業的可持續發展離不開綠色制造，綠色制造已成為先進制造技術的主要內容，也是各國支持和優先發展的研究項目。

四、結論

我國將先進制造技術列入“九五”科技規劃和15年科技發展規劃中。21世紀的今天，經濟全球化進程日益加快，隨之而來的日益加劇的制造業領域的競爭，實際上是以先進制造技術為競爭核心的。在這樣的大環境、大背景下，我國不僅要迎接挑戰，而且要抓住機遇，要不斷地對傳統產業進行改造，發展先進制造技術，要在技術、機制、管理以及人才等方面進行創新，只有這樣我國才能實現躋身世界制造強國的目標。

【參考文獻】

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[2]張平亮等.先進制造技術[M]. 北京：高等教育出版社，2009.

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工業設計，這個名詞正在被越來越多的人所認識和接受。但工業設計目前在我國還不十分流行，僅僅處在一個模仿的階段，創新設計的新產品更是少之又少。這在國際上處于落后階段。工業設計的核心就是產品創新設計，它是一切企業活動的核心和出發點，是企業賴以生存和發展的基礎。在今天市場競爭愈趨激烈，所以我們不能一味的去模仿，要由“中國制造”走向“中國創造”真正實現自主設計。 

我們認為產品設計是實施品牌戰略的首要任務。產品設計是有目標地創造工業產品和計劃的過程，它對產品的先進性和競爭能力起著決定性的作用，并往往決定制造成本和營銷服務成本。所以，產品設計是現代工業文明的最重要支柱，是產品創新的核心環節。 

產品是以物的形態存在于人們的生活當中的。如果設計師在設計產品的過程當中，在產品中融入設計的情感因素時，產品就將不再是單純的物，就具有了情感產生了一定親和力，很容易引起人們對產品的興趣，使人們通過產品進行交流。交流本身也是設計的過程，設計是在不斷交流的過程中完成的。產品在設計師的情感化設計過程中應當讓更加易于人們的情感交流。將人們的多種情感因素設計在我們的產品當中，達到物與人情感交流順暢的目的。讓人們首先從心理感受上接受產品，實現情感世界的產品設計。 

設計對人們最大的影響就是改變了人們的生活。用設計的有效手段來引導和改變人們的生活方式，通過情感產品的設計拉近了人們之間的距離，改善了人們的生活環境及質量，使其達到美化效果。實現情感化設計，讓人們在交流時產生愉悅的心情。而設計生產那種沒有情感可言的“機械化”產品，就不會給人們的交流帶來愉快，也不可能拉進人們之間的遙遠感情距離。 

設計的本質任務是服務人們的生活。而產品的非物質因素是產品設計中要考慮的關鍵。實現產品設計的情感化，以產品這一物的形態來實現人們的溝通，營造良好的社會生活環境，讓產品成為情感的依托，這應當作為當代產品設計師所追求的目標。 

同時也要做到人性化，人性化設計就是要充分尊重人的尊嚴，滿足人的物質和精神的多層次的需求，發掘人的內在潛能。經典的諾基亞移動電話總是人性化的。它必須與心靈、感覺、情感有著千絲萬縷的聯系。技術的根本是人性，讓技術按照人們自然的生活方式工作，這是諾基亞倡導的人性化技術的精髓。想像一種無限靈活的技術，它結合了不可抗拒的美學魅力、經典的設計、符合人體工程學的極度舒適，讓諾基亞移動電話像天然的皮膚一樣無間完美地契合消費者的生活，為消費者傳情達意。 

所以我們要遵循“以人為本 ”的設計理念，同時也要在這些設計中融入我們中國的元素，有我們中國的特色。企業要不斷強化工業設計創新意識和自覺性，更多地運用工業設計提高產品自主創新的能力以便更好的創造我們自己的品牌，做到中國制造。此外，要加強普及工作，提高公眾的工業設計意識。企業要高度重視工業設計的作用，為設計行業提供更多的機會，留駐更多的設計人才。 

說到人才，我們也要充分利用我們國家人口多的優勢來實施工業設計人才戰略，構建一支高素質、國際化、多層次的設計人才體系。人才是我國的強國之邦，設計人才則是提高我國工業設計之本。 

但是與此同時工業設計為人類創造了現代生活方式和生活環境的同時，也加速了資源，能源的消耗，并對地球的生態平衡造成了極大的破壞。所以設計師們要重新思考自身職責和作用，來實現我們要走的一條綠色設計的道路。 

由此可見，只有創新，才能令中國企業走上自強之路，才能令“中國制造”提升產品的價值。再重視創新的同時也要考慮到環境問題和走可持續發展的道路，以人為本做好綠色設計。總之，我國產品創新應從多方面來考慮，設計和制造出有中華民族特點的現代工業產品，開創具有中國特色的工業設計體系。 

 

參考文獻： 

[1]戴力農.當代設計研究理念[m].上海交通大學出版社，2007. 

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作者簡

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介：戎嘉琪（1978—），男，浙江寧波市人，碩士，寧波大學工學院研究實習員，主要研究方向：供應鏈管理、先進制造技術。

1引言

十六屆三中全會后我國提出了科學發展觀，按照科學發展觀的要求，轉變經濟增長方式顯得尤為重要和迫切，發展循環經濟作為實施可持續發展戰略的重要途徑和實現方式，是我國在戰略上尋求可持續能力瓶頸突破的最佳選擇。

傳統的工業制造模式往往只關注產品的生產，缺乏環境保護意識，是一種“資源—產品—污染排放”的單向線性和非循環的經濟過程。而循環經濟則強調有效利用資源和保護環境，表現為“資源—產品—再生資源”的持續循環增長方式，做到生產和消費“資源消耗減量化、污染排放最小化、廢物再生資源化和無害化”，以最小發展成本獲得最大經濟效益、社會效益和生態效益。在這樣的時代背景下，一種面向循環經濟，著眼產品制造與環境協調發展，促進企業經濟效益和社會效益共同提高的綠色制造模式正迅速發展起來。

2綠色制造的概念及內涵

綠色制造GM（GreenManufacturing），又稱環境意識制造（ECM）、面向環境的制造（MFE）等，是1996年由美國制造工程師學會（SME）提出的。借鑒美國制造工程師學會的觀點，綠色制造的基本概念可定義如下：綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源效率的先進制造模式，其目標是使得產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中，對環境的負面影響最小，資源效率最高，并盡可能地使廢棄物資源化和無害化，從而使系統經濟效益和社會效益達到最優，是實現制造業可持續發展的重要生產方式。其內涵是產品生命周期的全過程均具有綠色性。

3面向循環經濟的綠色制造工作流程

在可持續發展戰略的指導下，企業要根據循環經濟的思想設計了綠色制造工作流程，促進原料和能源的循環利用，實現經濟增長與環境保護的雙重效益。面向循環經濟的綠色制造模式追求的是系統內各生產過程從原料、中間產物、廢物到產品的物質循環，達到資源、能源、投資的最優利用。

筆者根據循環經濟的思想，設計了一個簡單的綠色制造工作流程，在整個工作流程中（圖1），循環經濟的“3R”原則，即“減量化，再利用，再循環”原則得到了充分的體現。本文主要從產品設計、產品生產、回收利用這三方面進行具體闡述。

3.1產品設計

產品設計作為綠色制造的首要環節，在產品的設計階段，就將環境因素和防止污染的措施融入產品設計中，將產品的環境屬性和資源屬性，如可拆卸性、可回收性、可制造性等作為設計的目標，并行地考慮并保證產品的功能、質量、壽命和經濟性。綠色設計要求在產品設計時，選擇與環境友好的材料、機械結構和制造工藝，在適用過程中能耗最低，不產生或少產生毒副作用；在產品生命終結時，要便于產品的拆卸、回收和再利用，所剩廢氣物最少。

根據循環經濟的“減量化原則”和“再利用原則”在產品設計中可充分考慮以下幾方面：

3.1.1面向回收的產品設計

在進行產品設計時，充分考慮產品零部件及材料回收的可能性、回收價值大小、回收處理方法、回收處理結構工藝性等與回收有關的一系列問題，以達到零部件及材料資源和能源的充分有效利用。面向回收的設計正引起人們的高度重視，美、德、日等發達國家在汽車、家電等行業應用面向回收的設計理念。德國奔馳汽車公司在汽車的整個生命周期都體現了回收利用的思想。從設計開始，就注重汽車的可回收性，在生產、使用過程中產生的廢棄物、廢能、廢氣、廢液等做到全部回收，到報廢時，汽車本身再被拆解、回收、利用。

3.1.2面向拆卸的產品設計

拆卸是從裝配體上實現零部件分離的過程，并保證不對目標零部件造成損害，拆卸是實現綠色回收的重要手段。拆卸分為破壞性拆卸和非破壞性拆卸兩種。面向拆卸的設計研究主要集中于非破壞性拆卸。目前，全球每年約有2400萬輛汽車報廢。美國每年約有1000萬輛汽車被淘汰，其中的95被拆卸，車重的75被回收，每年由汽車回收產生再生鋼材120萬噸，再生非金屬材料80萬噸。

3.1.3面向升級的產品設計

在產品的功能與結構設計中，可以充分利用模塊化和標準化的思想，通過更換部分功能模塊，使產品實現較為簡易且廉價的升級，而不必整機報廢；在滿足產品功能的前提下，簡化結構，減少其所用材料并選用低耗能、少污染、可回收再利用的材料，同樣便于其今后的綠色升級。

3.1.4面向環保的包裝設計

從環境保護的角度，優化產品包裝方案，使得資源消耗和廢棄物最少。包裝材料要選擇無毒、無污染、可回收利用、可再生或降解的包裝原輔材料，可采用天然可再生材料，如豐富的竹類、麻類木材等；發展紙包裝，開發各種替代塑料薄膜的防潮、保鮮紙包裝制品。如同產品結構設計一樣，包裝結構上也應簡化結構，盡量做到材料的低消耗。

3.2產

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品生產

產品生產是實施面向循環經濟的綠色制造過程中的一項關鍵環節，其主要內容包括采用低物耗、低能耗、廢棄物少、環境污染小的綠色制造工藝方法以及通過在新產品上重新使用經過再制造的舊部件、提高部件的性能和可靠性等方法，以高資源利用率、小投入費用、低環境污染的成本生產出最佳性能的產品。具體有以下幾種途徑：

3.2.1少無切削工藝

隨著新技術、新工藝的發展，精鑄、冷擠壓等成型技術和工程塑料在機械制造中的應用日趨成熟，從近似成形向凈成形、仿形發展。有些成形件不需要機械加工，就可直接使用，不僅可以節約傳統毛坯制造時的能耗、物耗，也大大減少了產品的制造周期和生產費用。

3.2.2干式切削工藝

干式切削就是在加工過程中不使用冷卻油的加工方法。這樣可以消除加工時切削液帶來的大量的污染問題,獲得潔凈無污染的切屑,節省了大量的切削液，同時也省去了處理切削液造成污染的大量費用。該工藝需要有特定的邊界條件，如要求刀具具有較高的耐熱性、耐磨性和良好的化學穩定性，機床要求高速切削，有冷風、吸塵等裝置。

3.2.3減少加工余量

若機件的毛坯粗糙，機加工余量較大，不僅消耗較多的原材料，而且生產效率低下。因此，筆者認為可建立專業制造毛坯的企業，為零件或整機制造企業提供較高精度的毛坯，這對大中型制造企業提高生產效率，節約時間成本有積極影響。

3.2.4對零部件的再利用和再制造

再利用是對拆解得到的可用零部件直接再利用；再制造是對拆解得到的可用零件進行處理后，重新組裝（可能需要加進部分新的零部件），得到在性能上和壽命上等同或更優于原來產品的新產品。

3.2.5生產廢棄物再利用

使用過的廢切削液中，含大量礦物油料、表面活性劑（乳化劑）以及硫（S）、磷（P）等化學添加劑，如直接排放，則將造成嚴重的環境污染，因此企業應使用一定的裝置對切削液的進行凈化處理、回收利用；生產過程中的廢棄材料可二次資源利用，如利用一些邊角余料進行部分零件加工等。

3.3回收利用

回收利用是綠色產品在其整個生命周期中的重要環節。在循環經濟的產業鏈中，綠色回收與綠色原材料供應、綠色制造、綠色包裝、綠色配送、綠色使用共同組成一個閉環綠色供應鏈系統。

3.3.1回收/維修

一些產品的零部件由于使用的是標準尺寸，因此可以便捷地更換，而不必更換整個產品。這樣，用戶在使用過程中（超出包退期限）產品出現問題，可經維修再使用，或經維修后再銷售。另外采用模塊化的設計技術并使用標準化的產品接口，可以方便地對產品進行升級，這樣可以延長產品的生命周期，提高產品的使用率。在使用和維修過程中達到對產品和零部件的再利用。

3.3.2回收/分拆

對使用后產品的分拆再利用，是對循環經濟“再利用原則”和“再循環原則”的主要體現。“再利用原則”是對分拆后得到的可用零部件直接再利用或經過處理后通過重新組裝再次利用。“再循環原則”主要是指材料的再循環，對于不可再利用的產品包裝及產品報廢拆解后無法直接、方便利用的材料，包括鋼鐵、有色金屬、玻璃、輪胎等橡膠制品和塑料、海綿等有機材料，通過回收、熔煉，使之變成可循環利用的原材料。

4實施面向循環經濟的綠色制造的幾點建議

4.1延長產品壽命周期

其一通過提高產品質量，增加產品的可靠性和耐久性，減少返修率和退貨率，從而延長產品的技術壽命周期（即產品性能完好的時間）；其二通過加強產品的外觀造型、色彩調配等工業設計方法，延長產品的美學壽命周期（即產品外觀具有吸引力的時間）。以上兩種方法應同步發展，并且要保持一定的平衡，這樣才能盡可能地延長產品的壽命周期，避免產品在短期內退返、淘汰造成的大量損耗。

4.2建立企業回流物品處理中心

企業形成一定市場規模后，應選擇相對退貨比較密集的地區，設立集中式回流物品處理中心，日常退返的所有產品被送到這里分類，然后對該商品是檢修、重新出售還是廢棄做出決定，并選擇最佳處理方式。由于回流物品處理不容易形成規模經濟，所以最好選擇租用公共倉庫的做法，降低成本。另外退貨處理很注重快速反應，為了及時了解退貨、存貨的情況，廠商應建立通暢的信息交流系統。

4.3加強與相關廠商的合作

綠色制造戰略的實施需要包括制造商、供應商、消費者等供應鏈上各個主體均采用綠色技術，因此以合作共贏的思想來實現綠色技術的創新顯得尤為重要，合作能降低綠色制造創新的風險，同時也能降低其投入。比如，企業選擇合適的聯盟廠商（應是與本廠的產品、運輸路線等方面比較接近，有較好的經營狀況、較高信譽的等級）建立物流聯盟，使用共同或相近的運輸路線、倉儲設施和技術平臺，充分利用運輸和倉儲的規模經濟。

4.4重構企業經營目標

綠色制造戰略區別于其他制造戰略異質性的特征是其不僅需要考慮企業的經營目標即利潤最大化，更為重要的是考慮生態安全與社會福利增進等目標，因此綠色制造戰略的實施需要重構企業經營目標，企業經營目標的重構涉及企業各個利益主體，利益主體的協調是企業經營目標能否順利重構的關鍵，而加強企業內部的溝通與交流，尤其是領導者與企業員工之間的交流與溝通，是消除變革阻力，協調各利益主體的一個有效途徑。

5結束語

發展循環經濟是新世紀全球經濟呈現出的一種新態勢，是一場深刻的工業革命。中國經濟必須跟蹤這一新動向，發揮后發優勢，實現跨越式發展，使我國經濟和社會真正走上可持續發展的道路。綠色制造模式是制造領域的新視野，是發展循環經濟的關鍵因素，是實現可持續發展的重要措施，它不僅強調對廢棄物的回收作用，更強調通過資源縮減、翻新、改制和再生循環等方式，實現節約資源、保護環境和增強競爭力等目標，因而是企業管理戰略的重要組成部分。在不久的將來，肯定會有越來越多的企業認識到綠色制造的戰略重要性，對綠色制造的發展投入更大的關注。

【參考文獻】

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[2]顧巧論,陳秋雙.面向循環經濟的制造業系統模式[J].制造業自動化，2004(1).

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篇（11）

中圖分類號TD402文獻標識碼：A文章編號：

1 綠色設計的內涵

綠色設計是通過借助于產品生產過程中的技術、環境協調以及經濟性等多方面的信息情況，力求所設計產品不僅技術先進，經濟合理，而且具有相當好的環境協調性的過程。在設計中, 除考慮產品的功能、性能、壽命、成本等技術和經濟屬性外, 還要重點考慮產品在生產、使用、廢棄和回收的過程中, 實現對資源的循環利用、降低能源消耗和最大程度地減小產品制造和使用對環境的影響, 實現企業可持續發展的目標。

其基本內涵包括：

(1)在產品設計的全過程中, 產品的基本技術性能屬性與環境資源屬性、經濟屬性并重, 且環境資源屬性優先。

(2)在設計階段應充分考慮產品在使用廢棄后的可拆性和回收利用性。

(3)提出了產品設計者和生產企業在環境保護、節約資源方面應承擔的社會責任。即對大宗工業產品, 企業不但要生產產品, 同時, 還應在可能的范圍內, 承擔產品回收和再利用的義務。

(4)它是對傳統設計方法、設計理念的發展和創新, 體現了人類對機械產品設計學科認識的深化。

傳統的機械產品設計側重的是產品的性能、質量、成本等產品的基本技術與經濟屬性, 對產品的考慮最多到產品使用報廢為止。按傳統的機械產品設計理念, 在產品使用報廢后, 就成了一堆廢鐵和垃圾,與制造企業也沒有任何關系, 報廢產品金屬零件的回收利用主要采用回爐冶煉方式, 很少直接利用，因而是一種“從搖籃到墳墓”的過程。所以, 綠色設計與傳統設計的根本區別在于：綠色設計要考慮產品的整個生命周期, 從產品的構思開始, 在產品的結構設計、零部件的選材、制造、使用、報廢和回收利用過程中對環境、資源的影響, 希望以最小的代價實現產品“從搖籃到再現”的循環。

2 綠色設計理念對煤礦機械產品設計與制造的影響

對于煤礦機械而言，通常具有大體積、高耗能、高污染的特點，因此，煤礦機械在進行綠色設計時必須對其能源的消耗以及污染物的排放情況進行充分考慮，確保產品制造及使用過程中能夠做到節能、環保、安全和經濟。隨著環保理念的普及，如何實現大型煤礦機械的綠色化設計與制造、降低環境污染狀況已經成為如今相關領域的研究熱點。

2.1 對選材的要求

一是對于可再生材料、回收材料、能降解材料進行優先選擇。二是進行材料環境負擔情況分析數據庫及其相應的專家系統，對其相關環境數據及其知識進行研究，以便于對材料的環境兼容性及協調性等方面的評價體系提供相應的理論信息。三是對材料的綠色特性評價方法的研究，主要指的是由原料到成品，從成品到產品及從產品到報廢后的物資等三個過程所進行的能源、資源以及環保性能等方面的評價。

2.2 可拆卸性

可拆卸性是實現煤礦機械有效回收的重要原則之一，只有拆卸過程方可實現材料的完全回收以及可用零部件的再次利用。因此，綠色設計與制造理念的引入就是要在設計的初始階段方可確保產品最終可回收再利用性的實現。煤礦機械產品的可拆卸性主要包括了拆卸產品、工藝以及系統等方面。設計過程中應遵循：易拆易分，盡可能降低拆卸過程的工作量、零部件的多樣性及產品預測的結構。

2.3 可回收再利用性

可回收再利用性原則主要指的是產品進行設計的過程中，對零部件回收的可能性及其價值、回收處理的方法及其結構工藝性能等多方面問題進行充分的考慮，以確保產品零部件及其材料的再利用性得到充分保障，因而此過程對于環境所造成的污染最小。對于煤礦機械產品而言，其可回收再利用性主要包括可循環利用材料以及標志、回收處理工藝及其方法，回收處理結構工藝及其經濟性。

2.4 產品成本最低

綠色設計過程中產品成本的分析同傳統成本分析不同，產品綠色設計初期即開始對產品的再利用性進行考慮，因此進行成本的分析過程中必須對污染物的替代、產品的拆卸及其重復利用，以及相應的環境等方面的成本進行考慮。對于煤礦機械而言，關于環保費用方面也會對產品的成本差異帶來影響。進行綠色設計的決策過程中必須進行成本的分析。但要說明的是，成本控制必須是在滿足產品性能基礎之上，否則，就與綠色設計理念相左。

3 綠色制造工藝技術的主要內容

綠色制造工藝技術是以傳統的工藝技術為基礎, 并結合材料科學、表面技術、控制技術等新技術的先進制造工藝技術。其目標是對資源的合理利用, 節約成本, 降低對環境造成的污染。根據這個目標可將綠色制造工藝劃分為三種類型: 節約資源的工藝技術、節省能源的工藝技術、環保型工藝技術。

節約資源的工藝技術是指在生產過程中簡化工藝系統組成、節省原材料消耗的工藝技術。它的實現可從設計和工藝兩方面著手。在設計方面, 通過減少零件數量、減輕零件重量、采用優化設計等方法使原材料的利用率達到最高；在工藝方面, 可通過優化毛坯制造技術、優化下料技術、少無切屑加工技術、干式加工技術、新型特種加工技術等方法減小材料消耗。

節省能源的工藝技術是指在生產過程中, 降低能量損耗的工藝技術。目前采用的方法主要有減磨、降耗或采用低能耗工藝等。

環保型工藝技術是指通過一定的工藝技術, 使生產過程中產生的廢液、廢氣、廢渣、噪聲等對環境和操作者有影響或危害的物質盡可能減少或完全消除。目前最有效的方法是在工藝設計階段全面考慮, 積極預防污染的產生, 同時增加末端治理技術。

由于全球不可再生資源的大量利用, 為人類以后的生存提出嚴峻的挑戰。這就是可持續發展的問題, 所以節約資源的工藝技術顯得尤為重要。

3.1 綠色制造工藝技術在機械加工中的應用

在機械加工中, 綠色制造工藝技術主要是在切削和磨削上采用干切削和干磨削的方法來進行加工。常規的加工方法例如車削、銑削、磨削等, 都需要切削液來幫助加工, 切削液在加工中的作用主要有冷卻、、排屑和清洗的作用。大量切削液的使用造成了很多有害影響, 環境污染嚴重, 對工人的身體健康造成危害等。干式加工是在加工過程中不采用切削液的一種加工方法。由于在加工過程中不采用切削液, 所以可獲得潔凈無污染的切屑, 省去了切削液及其處理的大量費用。

3.2 機床技術

干式加工在切削區域會產生大量的切削熱, 如果不及時散熱, 會使機床受熱不均而產生熱變形, 這個熱變形就成為影響工件加工精度的一個重要因素, 因此機床應配置循環冷卻系統, 帶走切削熱量, 并在結構上有良好的隔熱措施。實驗表明, 干式切削理想的條件應該是在高速切削條件下進行, 這樣可以減少傳到工件、刀具和機床上的熱量。高速切削機床的發展給干切削的實現創造了良好的條件, 對于精密切削機床, 可在機床上裝上監控系統, 以檢測切削區域的溫度變化、切削力的變化以及刀具的磨損, 并配以機床補償裝置。

3.3 工藝技術

對機械加工來說, 要實現干切削, 工件材料在很大程度上起著決定性的作用, 經研究表明：超硬合金最難進行干切削, 鋼次之, 而鑄鐵的干切削性能最好。鋁合金在加工過程中產生的切屑很容易與刀具發生“咬焊”式粘連, 采用高速干切削這種方法可以解決這種問題, 實驗表明，在高速切削中95%～98%的切削熱都傳給了切屑, 切屑與刀具前刀面接觸的部分被局部熔化, 很容易被切離工件表面, 減少了積屑瘤的產生, 可提高鋁合金的加工精度和表面質量。

為了減少高溫條件下刀具和工件之間材料的粘結和擴散, 要注意刀具材料和工件之間的搭配, 還可以采用硬車和激光輔助切削等方法對不適合進行磨削加工的零件和抗拉強度極高的零件進行加工。

4 結 語

綜上，綠色設計與制造已成為世界工業發展的潮流, 它必將隨著可持續發展的戰略趨勢顯示出越來越大的優勢。作為煤礦機械的設計與制造，綠色設計與制造理念不僅符合人類共同追求生存環境質量與共同的價值趨向,而且也是煤礦機械產品制造業實現保護環境、節約資源及可持續發展的必然選擇。

參考文獻：