绿色制造技术 课件 第1-3章 绪论、绿色制造体系-绿色设计

绿色制造技术

探讨绿色制造的哲理，学习绿色设计与制造技术的内涵、内容和各项专题技术，掌握绿色制造研究的基本思想方法和开发绿色制造技术的基本方向。

教学目的第1章绪论1.1现代制造技术的发展及其模式1.2绿色制造的提出与内涵1.3绿色制造的研究现状1.4发展绿色制造的必要性与意义1.1现代制造技术的发展及其模式1.企业生产方式面临重大变革随着客户需求的个性化，制造的全球化、信息化，制造业的观念和生产组织方式发生了很大的变化。其特点是：①以技术为中心向以兼顾人类为中心转变，生产过程绿色化突出；②以金字塔式的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变；③从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变；④从按功能划分部门的固定组织形式向动态的、自主管理的小组组织形式转变；⑤快速响应市场的竞争决策和过硬的技术是制胜的法宝。2.绿色制造是21世纪制造业的重要特征日趋严格的环境与资源的约束，使绿色制造越来越重要。中国的资源、环境问题尤为突出，制造业不仅要解决生产过程的污染和资源浪费问题，更重要的是要为社会提供在全寿命周期内没有污染、节约资源的产品。主要技术是:⑴绿色设计技术⑵清洁生产技术⑶拆卸回收技术⑷ISO14000环保管理标准3.设计技术不断现代化⑴设计方法和手段的现代化。它突出反映在数值仿真或虚拟现实技术以及现代产品建模理论的发展上。⑵

新的设计思想和方法不断出现。如并行设计，面向“X”的设计“DFX”（DesignForX），健壮设计（Robust

Design），优化设计（OptimalDesign），反求工程技术（ReveseEngineering）等。⑶

由简单的、具体的、细节的设计转向复杂的总设计和决策，要通盘考虑包括设计、制造、检测、销售、使用、维修、报废等阶段的产品的整个生命周期。⑷由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经济和社会因素。设计不是单纯追求某项性能指标的先进和高低，而注意考虑市场、价格、安全、美学、资源、环境等方面的影响。4.成形制造技术向精密成形或净成形的方向发展

展望21世纪，成形制造技术正在从制造工件的毛坯、从接近零件形状（NearNetShapeProcess）向直接制成工件及即精密成形或称净成形（NetShapeProcess）的方向发展。主要技术是：⑴精密铸造技术。⑵精密塑性成形技术。⑶精密连接技术。5.加工制造技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展⑴超精密加工技术。目前世界已达到加工精度为0.025um，表面粗糙Ra为0.045um，进入纳米级加工的时代。超精切削加工技术，其切削厚度由目前的红外波段正朝着可见光波段甚至更短波段趋近；超精加工机床向多功能模块化方向发展；超精加工材料由金属扩大到非金属。红外光:大于760NM,可见光波长:400-760NM⑵超高速切削。

目前超高速切削铝合金切削速度已超过1600m/min；铸铁为1500m/min；超耐热镍合金达300m/min；钛合金达200m/min。超高速切削的发展已转移到一些难加工材料的切削加工上。⑶新一代制造装备的发展。

市场竞争和新产品、新技术、新材料的发展推动着新型加工设备的研究与开发，其中典型的例子是“并行衍架式结构数控机床”（俗称“六腿”机床）的发展。它突破了传统机床结构方案，采用通过六个轴长短的变化以实现刀具相对于工件加工位置的变化。6.新型加工方法以及复合工艺不断发展⑴激光、电子束、离子束、分子束、等离子体、微波、超声波、电液、电磁、高压水束流等新能源或能源载体的引入，形成了多种崭新的特种加工及高密度能束切割、焊接、熔炼、锻压、热处理、表面保护等加工工艺，其中以多种形式的激光加工发展最为迅速。⑵超硬材料、高分子材料、复合材料、工程陶瓷、非晶微晶合金、功能材料等新型材料的应用，扩展了加工对象，导致某些崭新加工技术的产生，如：超塑成形、等温锻造、扩散焊接及其复合工艺（超塑成形/扩散连接）；加工陶瓷材料的粉浆浇注、注射成形；超硬材料的高能束加工；高分子材料、复合材料的水束流切割；沉积TiN、TiC、CBN、人造金刚石等超硬薄膜的CVD、PVD、PCVD等。7.快速制造技术的得到快速发展和应用

快速原型制造技术是一项具有广泛应用前景、能给制造业带来革命性变化的高技术。快速制造技术包括：⑴基于三维曲面设计的快速设计技术。⑵快速三坐标测量技术。⑶快速原型制造技术。⑷快速零件制造技术。8.虚拟技术将广泛应用

虚拟制造技术是以计算机支持的仿真技术为前提，对设计、加工、装配等过程统一建模，形成虚拟的环境、虚拟的过程、虚拟的产品。主要包括：⑴虚拟设计。⑵虚拟制造。⑶虚拟研究开发中心。将异地、各具有优势的研究开发力量，通过网络和视像系统联系起来，进行异地开发、网上讨论。⑷虚拟企业。为了快速响应某一市场需求，通过信息高速公路，使产品制造得到一个由不同公司临时组建成的没有围墙、超越空间约束、靠计算机网络联系、统一指挥的合作组织实体。9.技术创新将成为21世纪企业竞争的焦点

随着市场的动态多变性，迫使企业必须及时调整经营策略。美国制造业的经营策略变化历程如下：60年代——规模效益第一；70年代——价格第一；80年代——质量第一；90年代——市场响应速度第一；21世纪将是技术创新第一。

1.2绿色制造的提出与内涵1.绿色制造的提出（1）环境污染

八大环境公害事件：是指在世界范围内，由于环境污染而造成的八次较大的轰动世界的公害事件。具体指：

1)比利时马斯河谷事件（1930年12月，比利时马斯河谷工业区，排放的工业有害废气和粉尘对人体造成综合影响，一周内近60人死亡，市民中心脏病、肺病患者的死亡率增高，家畜死亡率也大大增高。）

2)美国多诺拉事件（1984年10月，美国滨西法尼亚洲多诺拉镇的二氧化硫及其氧化物，与大气粉尘结合，使大气产生严重污染，造成5911人暴病。）3)美国洛杉矶光化学烟雾事件（上世纪40年代美国洛杉矶的大量汽车废气在紫外线照射下产生的光化学烟雾，造成许多人眼睛红肿、咽炎、呼吸道疾病恶化乃至思维紊乱，肺水肿）4)日本四日市哮喘事件（1961年，日本四日市由于石油冶炼和工业燃油产生的废气，严重污染大气，引起居民呼吸道疾病聚增，尤其是哮喘病的发病率大大提高，形成了一种突出的环境问题）5)英国伦敦烟雾事件（1952年12月5—8日，英国伦敦由于冬季燃煤引起的煤烟性烟雾，导致4天时间4000多人死亡，两月后又有8000多人死亡）6)日本爱知县米糠油事件（1963年3月，在日本的爱知县一带，由于对生产米糠油的管理不善，造成多氯联苯污染物混入米糠油，人们食用了这种被污染的油之后，酿成13000多人中毒，数十万只鸡死亡的严重污染事件）7)日本富山的痛痛病事件（1955年--1977年，生活在日本富山的人们，因为饮用了含镉的河水和食用了含镉的大米，以及其他含镉食物引起痛痛病（症状初始是腰、背、手、脚等各关节疼痛，随后遍及全身，有针刺般痛感，数年后骨骼严重畸形，骨脆易折，甚至轻微活动或咳嗽，都能引起多发性病理骨折，最后衰弱疼痛而死），就诊患者258人，其中死亡者达207人）1953~1956年日本水误事件8）日本水俣病事件（1953年--1968年，日本熊本县水俣湾，由于人们食用了含汞的鱼虾和贝类及其他水生物，造成近万人的中枢神经疾病，其中甲基汞中毒患者283人中有60余人死亡。）中国雾霾2013年，“雾霾”成为年度关键词。这一年的1月，4次雾霾过程笼罩30个省（区、市），在北京，仅有5天不是雾霾天。有报告显示，中国的500个城市中，只有不到1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准，与此同时，世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。2016年12月，入冬来最持久雾霾天气来临，多个城市已达严重污染。19日夜间进入此轮雾霾最严重的时段，将影响包括京津冀、山西、陕西、河南等11个省市在内的地区。（2）资源匮乏

生物资源环境污染已严重威胁到生物的多样性。自1600年以来，已有724个物种灭绝，目前还有3956个物种濒临灭绝，3647个物种为濒危物种，7240个物种为稀有物种。（图片）从前的原始森林因为水库的开发被夷为平地因为过度开采矿物造成的地面塌陷

矿产资源据统计，按照当前的资源消耗率和开采量，在现有探明的矿产资源中，估计我国石油可供使用30年，铁可供使用93年，天然气可供使用58年、煤可供使用226年。

我国一次能源消费总量占世界总量的比重已经达到14.9%，是欧盟25国总量的91.7%。我国已成为世界钢、铜消费第一大国，世界石油、铝消费第二大国。1.2绿色制造产生的背景我国能源消费总量达42.6亿吨标准煤，其中煤炭消费量约占全球一半。原油进口3.1亿吨，占国内消费量的59%；铁矿石进口9.33亿吨，占国际贸易量的69%；天然橡胶、铜、镍、铝土矿、铅锌等对外依存度超过50%，有的高达85%。主要污染物二氧化硫、氮氧化物排放量分别占全国的90%、70%，烟尘、粉尘排放量约占全国的85%以上；特别是对人民群众危害严重的非常规污染物如持久性有机污染物、重金属等几乎都来源于工业领域。中国每创造1美元国民生产总值，消耗掉的煤、电等能源是是美国的4.3倍，德国的7.7倍，日本的11.5倍。单位GDP水耗是美国的10倍，日本的24倍；我国能源利用率为3%，工业用水重复利用率为60%，矿产资源总回收率为30%,分别比国外先进水平低10个、25个和20个百分点。研究背景资源消耗过度能源消耗过高工业“三废”大量排放生态环境不断恶化经济社会发展的持续性受到影响制造业是主要源头之一机械制造业中的污染1）切屑和粉尘污染1）切屑和粉尘污染

金属切削加工过程中会产生大量废屑，这些废屑既无法进行再次利用，也会给处理带来麻烦，过多的废屑也意味着资源的消耗。粉尘、切屑漂浮在空中易对大气造成污染，也对加工现场的操作人员危害很大，会引起人体呼吸系统的疾病及慢性中毒。2）油液污染

机械制造业中不可避免地要使用各种油品，例如液压油、润滑油等，它们也是污染源之一。这些油液中含有硫、磷等对环境有害的物质，如果处理不当，也会对环境造成污染。部分油液中的有害成分（如亚硝酸铵、甲醛、苯酚等物质）对人体有明显的危害。而操作人员极易通过接触或吸入受热挥发形成的烟雾受到侵害。3）烟尘和废气污染

以金属热处理为例，高温工艺会产生烟尘和油烟；化学热处理会产生各类酸、碱、盐蒸汽；表面渗氮时，存在氮气的泄漏；表面氰化会产生含氰气体和废水；表面氧化将排出废酸液、废碱液和氯化钠气体。这些烟尘、废气都会污染环境。

4）其他形式的污染

机械制造工程中还会产生噪音，光，电磁波等，也对环境造成了污染，这与我国所要走的可持续发展道路相反，促使绿色制造理念的出现以及发展。

2.绿色制造的内涵

科学家在《世界自然资源保护大纲》中痛心地写到：“地球不是我们从父辈那儿继承来的，而是从我们后辈那儿借来的”，这句话发人深思。我们这一代人不能因为自己的私欲而肆意滥用资源、污染环境、破坏生态，把一个破损、污秽不堪的地球留给我们的子孙，让他们谴责我们的无知、贪婪和短视。应该意识到“我们只有一个地球”！

可持续发展成为了社会发展的必然。绿色制造势在必行!

绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源能耗的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对环境负面影响最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。

该定义体现出一个基本观点，即使制造系统中导致环境污染的根本原因是资源消耗和废弃物的产生。由上述定义可得出绿色制造涉及的问题领域有三部分：①制造问题，包括产品生命周期全过程；②环境保护问题；③资源优化利用问题。

绿色制造就是这三部分内容的交叉。

绿色制造的问题交叉状况制造问题资源优化利用环境保护绿色制造

传统生产模式的典型特征是从自然界获取资源，经提炼后成为各种工程材料。在毛坯成型过程中同样存在大量污染问题。对产品设计一般还需投入大量的人力物力，在产品的制造过程中，不仅有大量的废物归于自然，而且由于生产制造中缺乏柔性，造成了设备资源利用上的严重浪费。在产品使用过程中噪声、废气、废物等的污染问题仍然是破坏环境的主要因素。特别是在部件和设备损坏后，往往成为废弃物造成资源的极大浪费，同时许多有毒有害及无法回收的材料，对环境及主宰环境的人也会造成极大的伤害。3.绿色制造与传统制造的区别传统生产模式

自然资源、环境原料冶炼热加工或毛坯工程材料产品设计产品制造产品使用部件损坏设备修复设备废弃自然环境废气

杂质

废气废水残杂物

杂质人力废物噪声

废气废物噪声废物占用场地污染环境

绿色生产模式是一种闭环生产系统。它是一种清洁生产方式和废弃物循环利用的生产模式。欲达到这种生产模式，就必须从原料开采到产品报废的整个产品生命周期对材料的回收、利用、处理等全部过程进行考虑。诸如在冶炼时考虑废气、废水的彻底净化，在材料选择时要详细考虑到产品报废时的材料回收重用及处理之类的问题。比如在零件的设计和制造中标注出它们材料类型和回收方式的代码，便于成组归类处理，实施科学管理，做到有效地利用资源。

绿色生产过程

半成品加工加工工程材料设计产品制造产品使用产品部分零件材料废品焚烧掩埋大地开采、提炼原材料燃烧回收绿色制造的组成内容43绿色制造绿色设计与建模产品可回收性产品可拆卸性能源低耗性环境友好性材料资源可用性绿色制造研究内容444.绿色制造的发展趋势

由绿色制造技术发展现状和工业发达国家先进制造技术预测结果分析，未来全球绿色制造技术将围绕节能、节材、低环境负荷、轻量化、高寿命材料与部件、高资源利用率而展开，总的趋势可归束为以下几个方面。（1）绿色设计方法从单一走向系统近年来，绿色设计研究主要集中在DFX方面，即面向节能的轻量化设计、面向再制造与资源化的可拆卸/可回收设计等，与此相适应出现有了很多绿色设计支持工具和软件。未来绿色设计的方法将向减量、环保、节能、易拆解和绿色包装等方向发展，综合考量绿色材料选择与替代、制造工艺绿色规划、产品全生命周期评价，并能够预测产品研发、制造、使役、资源化各环节的绿色程度。（2）基础制造工艺与装备绿色优化持续深入减少原/辅材料消耗、提高能源利用率、降低污染物排放是基础制造工艺与装备发展的永恒主题。随着绿色材料的选择与替代和绿色设计技术的发展，基础制造工艺与装备将发生深刻的变革。围绕着节能、节材、减少污染物的产生与排放，以铣代磨的硬铣工艺、以精准成形工艺替代切削工艺的内高压液力成形，近/净成型技术和干切削等绿色制造工艺与装备不断涌现。（3）制造系统能效优化成为热点近年来，生产系统能耗问题在美国、欧洲等发达国家备受关注。据美国统计数据显示，通过实施设备能耗监控及能效优化技术可以节约能源13%。美国麻省理工大学基于热动力学建立了切削加工能耗模型框架，加州大学berkeley分校通过切削宽度和切削深度两组试验建立了铣床比能耗模型，美国还发展了工艺热能评价的鉴定软件、能源有效利用分析软件等关键技术。欧盟提供4000万欧元资助德国弗劳恩霍夫机床与成形技术研究所(IWU)和开姆尼茨技术大学机床与生产工艺研究所(IWP)合作开展机床加工和车间能效研究，通过生产过程能效优化，实现节能30%；通过制造系统全面能量管理，实现节能20%；通过车间供能新能源替代旧能源，实现零排放。欧洲“下一代生产系统”量化了绿色制造的指标，即机床零部件由再生材料制造，减少机床重量和体积50%以上，减少机床功率消耗30%～40%，减少污染排放50%～60%，报废机床材料100%可回收。制造系统的能效优化将成为21世纪绿色制造的使能技术。（4）系统性成套技术研发和示范应用得到高度关注目前世界工业发达国家更加注重工厂、全工艺链、全产业链的系统性成套技术的研发和示范应用。如德国提出的Ƞ-Factory就是针对工厂、车间的资源效率（能源、物料效率）目标进行系统设计、工艺创新和优化管理的示范工程；弗劳恩霍夫机床与成形工艺研究所（IWU）与大众汽车合作的绿色车身制造技术创新联盟（InnoCaT)联合全产业链60多家汽车制造商、装备制造商、钢材供应商，通过全工艺链的技术创新和系统优化，实现车身制造节能50%的总体目标。全球化绿色制造的研究和应用将愈来愈体现全球化

的特征和趋势社会化绿色制造的社会支撑系统需要形成集成化将更加注重系统技术和集成技术的研究并行化绿色并行工程将可能成为绿色产品开发的有效模式智能化人工智能和智能制造技术将在绿色制造研究中发挥重要作用产业化绿色制造的实施将导致一批新兴产业形成绿色制造总体趋势1.国外研究现状

（1）政府高度重视

国际上，绿色制造有关内容的研究可追溯到20世纪80年代，但比较系统的提出绿色制造的概念、内涵和主要内容的文献是美国制造工程师学会(SME)于1996年发表的关于绿色制造的蓝皮书GreenManufacturing。1998年，SME又在国际互联网上发表了绿色制造的发展趋势的网上主题报告(TrendsofGreenManufacturing)，对绿色制造研究的重要性和有关问题又做了进一步的介绍。近年来，绿色制造及其相关问题的研究非常活跃。特别是在美国、加拿大、西欧等一些发达国家，对绿色制造及相关问题进行了大量的研究。1.3绿色制造的研究现状

美国多个联邦计划持续地支持绿色制造技术的研发活动。2011年，国家标准与技术研究院（NIST）预算1640万美元，用于实施绿色制造以及构建方案；联邦政府“制造业扩展伙伴关系（manufacturingextensionpartnership，MEP）计划”预算464亿元，用于推动企业采用“精益和清洁”制造技术，以提高能源效率、优化资源、消除制造过程中的浪费；《先进制造伙伴计划2.0》中将“可持续制造”列为振兴美国制造业的11项关键技术之一。在欧洲，德国资源效率生产（resourceefficiencyproduction）计划明确：2020年，能源效率比1990年提高一倍，原材料利用效率比1994年提高一倍。英国政府科学办公室《未来制造》报告中制定了可持续制造发展路线图，明确提出到2050年实现制造超越资源约束的目标；2013～2014年英国技术战略委员会将高附加值制造业领域的预算经费的14.32%用于支持节能、新材料、新工艺、新系统和新商业化模式的研究开发。欧洲地平线2020（Horizon2020）计划，对欧盟第7研发框架计划（FP7）的未来工厂、建筑节能和绿色汽车三个计划的目标进行了更新与扩充，2014年度近30%的预算经费用于支持绿色制造技术相关的研究开发活动。加州大学伯克利分校绿色设计与制造联盟（ConsortiumonGreenDesignandManufacturing）

主要研究领域包括：环境价值系统分析，电子行业的绿色设计(EnvironmentalValueSystemsAnalysis(EnV-S)：DesignforEnvironmentinSemiconductorManufacturing)；电子产品回收和生命周期管理(ElectronicsRecyclingandEnd-of-LifeManagement)；工艺设计和工艺规划(DesignandPlanninginMachining)；绿色供应链管理(EnvironmentalSupplyChainManagement)：生命周期评价(LifeCycleAssessment)等。（2）学术机构开展研究麻省理工学院环境友好制造小组（EnvironmentallyBenignManufacturing）

主要研究领域包括：制造工艺的环境分析(EnvironmentalAnalysisofManufacturingProcesses；产品回收系统(ProductRecyclingSystems）；生产、使用和效率(Production,UseandEfficiency）等。乔治亚理工学院可持续设计与制造小组（SustainableDesignandManufacturing）主要研究领域包括：环境意识设计和制造(environmentallyconsciousdesignandmanufacturing)；面向再制造的设计(designforremanufacture)；基于活动的成本计算方法和环境管理(activity-basedcostingandenvironmentalmanagement)；工业生态学(industrialecology集成化的生态系统和制造系统建模(IntegratedEco-systemandManufacturingSystemModels)；基于环境意识的计算机辅助工艺规划(EnvironmentallyConsciousMachine．BasedComputerAidedProcess)；可持续包装(SustainablePackagingAlternatives)密歇根理工大学可持续发展研究所（SustainableFutureInstitute）密歇根理工大学可持续发展研究所主任为JohnW．Sutherland教授，他同时也是密歇根理工大学环境负责设计与制造研究(EnvironmentallyResponsiblDesign&Manufacturing)小组的组长。可持续发展研究所的主要研究包括：水、大气和能源(water,air,andenergy)：工业生态(industrialecology)：环境意识制造(environmentallyconsciousmanufacturing)：绿色工程(greenengineering)等。卡内基梅隆大学绿色设计研究所（GenDesignInstitute）卡内基梅隆大学绿色设计研究所主要研究环境、经济、政策等学科交叉问题，目的是通过绿色设计来降低环境危害，如减少不可再生资源的使用、降低有毒物质排放等。主要研究领域包括：可持续建筑(SustainableInfrastructure)、能源和环境(EnergyandEnvironment)、生命周期评价(LifeCycleAssessment)、环境管理(EnvironmentalManagement)等。其中，在生命周期评价方面开发了一套基于网络的LCA软件(EIO．LCA)。耶鲁大学工业生态研究中心（CenterforIndustrialEcology，CIE)耶鲁大学工业生态研究中心成立于1998年9月，研究领域集中在产业生态学领域，即研究现代社会与环境相互作用的理论框架，包括开展产业生态系统材料流研究，开发用于产品、过程、服务业以及城市基础设施的环境特性的评价工具等。密歇根州立大学绿色制造研究团队

长期从事绿色制造方面的研究，主要研究方向包括：绿色供应链管理(GreenSupplyChain)、环境负责制造与全面质量管理(LinkagebetweenTotalQualityManagementandEnvironmentallyResponsibleManufacturing)、环境管理系统与IS014000(EnvironmentalManagementSystemsandISO14000)等。澳大利亚皇家墨尔本理工学院设计中心（RoyalMelbourneInstituteofTechnologyCentreforDesign）澳大利亚皇家墨尔本技术设计研究院，最近几年来对于绿色制造的几个重要专题进行了研究，包括可持续建筑环境(如在墨尔本及悉尼进行绿色设计)、可持续材料、可持续产品及包装、生命周期评价等。其宗旨是：发展新的设计理论，为产品提供绿色设计从而制造出绿色产品，为政府制定相关政策提供建议等。机械工程学院60德国斯图加特大学的“生命周期工程学院”在PeterEyerer教授的带领下对产品的安全生命周期工程技术及其相关领域进行了大量的研究工作

在全球范围，绿色制造已经从一种理念变成产业发展的实际需求和具体行动，并成为制造业转型升级和提高企业竞争力的重要途径。

美国能源部的资格专家在“现在开始节能”项目支持下，对大型企业用能系统进行评估，2006—2011年间共进行了1016次能效评估，可使一次能源节约量为600万吨标煤/年。与此同时，跨国公司纷纷开发绿色产品，开展生产过程的节能降耗、产品生命周期评估、环境审核等活动。如：美国通用电气公司（GE）自2005年开始实施绿色创新计划，宝马、卡特彼勒等大型公司都建立了再制造厂。（3）企业应用

我国政府高度重视绿色制造技术的发展。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》将绿色制造列为制造业领域发展的三大思路之一；《中华人民共和国循环经济促进法》明确指出：“支持企业开展机动车零部件、工程机械、机床等产品的再制造……”；《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》将节能环保产业列入战略性新兴产业；《国家“十二五”科学和技术发展规划》明确指出：“重点发展先进绿色制造技术与产品”；科学和技术部发布了《绿色制造科技发展“十二五”专项规划》。“十三五”（2016－2020年）时期，中国政府将采取更加有力的措施推进绿色发展、循环发展、低碳发展，加强生态环境保护，努力实现环境与经济协调融合。2016年，多批次中央环保督察组前往基层进行环保督查；2017年中央环保督察将全覆盖，并不断开展督察“回头看”行动。2.国内研究现状（1）政府高度重视

在我国，近年来绿色制造及相关问题方面的研究也比较多，目前包括重庆大学、清华大学、装甲兵工程学院、合肥工业大学、上海交通大学等在内的许多科研单位都进行了这方面的研究。近年来，国家自然科学基金设立了大量绿色制造方面的研究课题，国家“十一五”科技支撑计划设立了“绿色制造关键技术与装备”重大项目，用以支持绿色制造的研究与推广应用。（2）学术机构开展研究

重庆大学制造工程研究所

重庆大学制造工程研究所从上个世纪90年代中期开始从事绿色制造方面的研究。主要研究领域包括绿色制造的理论体系和技术体系、制造系统物料流和能源流系统分析、绿色工艺规划、机械加工工艺绿色数据库、工艺评价与决策、面向绿色制造的车间调度、机床再制造等方面的研究。在基础理论方面，系统提出了绿色制造定义、内涵，并被广泛引用；在绿色工艺规划方面，对若干典型工艺的资源环境特性进行了研究，并开发了一套面向绿色制造的工艺规划应用支持系统；在机床再制造方面，提出了机床再制造的技术体系、规范流程，并进行了产业化应用示范，于2008年4月经重庆市经委批准与重庆机床集团联合成立了“重庆市工业装备再造工程产学研合作基地”，在重庆大学设立“重庆市工业装备再造工程技术中心”。

清华至卓绿色制造研发中心

清华大学于2001年在国家、学校和企业多方支柱下，建立了清华至卓绿色制造研发中心，主要从事机电产品绿色设计，线路板的回收，产品全生命周期评估(LCA)，以及机电产品的拆卸回收处理等方面进行了研究，并开发了一个绿色网站，用于介绍国内外的研究成果，最新动态，提供绿色制造技术咨询，开展绿色制造技术应用，从而提高全民的绿色环保意识。

装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室

装甲兵工程学院成立了装备再制造技术国防科技重点实验室，主要从事装备再制造技术领域的应用基础研究，以解决装备延寿、再制造及战场应急抢修等重大课题中的关键技术难题。实验室以徐滨士院士为学科带头人，在我国首次提出了“再制造”的概念，推动了我国再制造工程的应用与发展，并出版了再制造方面的专著。

合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所

合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所目前的研究领域包括绿色设计理论与方法、废旧产品回收理论与方法、绿色供应链、机电产品拆卸与分析、废旧产品回收管理信息系统、干式切削、磨削加工技术等，出版了绿色设计相关专著，并成功举办两次绿色制造理论研讨会。

上海交通大学生物医学制造与生命质量工程研究所

上海交通大学生物医学制造与生命质量工程研究所在绿色设计与制造方面的研究主要包括：机械产品的全生命周期设计理论与方法体系、机械产品绿色设计数据库、汽车回收与再制造技术、基于回收与再制造的汽车设计，并已经在上海初步建立了“废旧汽车回收拆解示范工程”。

山东大学可持续研究中心

山东大学可持续制造研究中心成立于2003年，主要研究领域为产品全生命周期评价技术、复杂机电产品可拆卸回收建模、机电产品绿色模块化设计、工程机械产品全生命周期设计、绿色切削液、生物全降解材料制品等方面。此外，武汉科技大学长期从事生产过程绿色优化方面的研究，承担了不少国家级科研项目，成立了“节能减排与绿色制造中心”。机械科学研究总院从九五期间就开始从事清洁生产方面的研究，目前正在开展绿色制造技术标准和绿色制造产业联盟的研究与推广。西安交通大学汪应洛院士、孙林岩教授对绿色供应链，逆向物流方面进行了研究。华中科技大学陈荣秋教授对再制造的生产计划等进行了研究。大连理工大学的朱庆华对绿色供应链进行了研究，出版专著《绿色供应链管理》及《工业生态设计》。

“十二五”期间，针对量大面广且能耗较高的机电产品，通过轻量化设计、机电产品节能减排、产品节能降噪设计等生态设计技术，开发出了一批新型节能产品，如减重6.7%的轻量化装载机、减重10%的轻量化叉车；平均减重20%～25%，节能10%～15%的新型桥式起重机；通过传统工艺生产过程绿色化的研究，推动典型产品制造过程平均节能15%以上，节材10%以上，效率提升12%以上，提升了生产效率，缩短了生产流程；通过再制造技术研究，提高了产品利用效率。如开展了汽车零部件再制造技术，可实现废旧零部件无损拆解率达93%、拆解效率达33%、清洗效率达40%。通过再资源化技术的研究，降低了废弃产品对环境的污染，提高了废弃物的使用效率，如可使冰箱的材料再生利用率达到82.45%，空调的材料再生利用率超过86%等。这些技术有效促进了我国绿色制造技术的发展。徐工集团的轻量化泵车（3）企业应用

上海通用汽车目前拥有浦东金桥、烟台东岳、沈阳北盛3大生产基地，一个汽车技术中心，拥有76万台整车、87万台发动机和38万台变速箱的设计产能，其建立和发展的业务链体系覆盖程度、生产基地数量、产品种类、动力总成的制造规模等都位于国内合资企业之首。2008年“绿动未来”战略启动后，上海通用金桥、东岳、北盛3大基地在理念认同和贯彻实施上齐头并进，通过采用先进节能减排技术和产品、设备改造、优化操作等手段，节能减排效果显著。上海浦东金桥是汽车行业中首家“国家环境友好企业”，其东岳基地也是山东省“清洁生产先进企业”，北盛汽车是辽宁省“环境友好企业”，清洁生产得到了社会的认可。

德国水溶性油漆以纯水为载体，相对于传统的溶剂性油漆而言，在降低生产工艺污染、促进环保安全两大方面有着不可比拟的优势，可最大限度地减少对自然环境污染和人体健康的损害。2008年，上海通用汽车的3大基地油漆车间全部建成了代表国际环保先进水平的水溶漆生产线，较传统涂装工艺，其VOC（挥发性有机化合物）排放比传统的汽车涂装工艺可减少80%以上，废气排放浓度降低了500倍，辅以无铅电泳、无铬钝化、静电喷涂、废气焚烧净化等先进环保技术，实现了从源头有效控制和最大限度地减少了废气排放。以单车间年工作时间4800小时计，水溶漆每年减少污染排放3000多公斤。

与此同时，3大基地中水回用设施采用国外先进的污水处理技术，各工厂的工业污水和生活污水全部实行了无害化处理，各项污染物100%稳定达标。将部分处理后的水再深度处理和消毒作为中水，由厂区的中水管网系统供厂区所有的绿化、冲厕、景观和设备的冷却等，不仅减少了自来水使用量，而且也大大减少了废水的排放。为确保中水的处理质量，在废水处理站中设置了养鱼缸，采用中水调养五彩金鱼，第一时间可以观察到中水的水质。经过不懈努力，在南厂的废水处理站中，一边是污浊的生产废水和污水在不断进入，经过工艺处理，一边源源不断排出透明晶亮的清水，鱼儿在其中欢快地游动。南厂日回用中水量达203立方米，占日污水向外排放量的24%，年减少COD排放量7吨，每年可以节省10万元的费用。

为了更好地促进绿色制造的发展，由中国机械工业联合会发起，联合时风、柳工、潍柴、重庆机床、海尔、TCL等企业，机械科学研究总院、天工院、汽车研究中心等科研院所，重庆大学、合肥工大、装甲兵工程学院等院校，联合成立了“绿色制造产业技术创新战略联盟”，并形成“机械装备工业节能减排产业技术创新战略联盟”、“汽车产品回收利用产业技术创新战略联盟”、“机床再制造产业技术创新战略联盟”、“家电产品绿色制造技术创新战略联盟”、“起重机械减量化产业技术创新战略联盟"等专业技术联盟。通过联盟的建立推进了绿色制造技术基础理论的研究，搭建了绿色制造技术研究体系框架，逐渐形成了绿色制造标准体系，并将绿色制造技术推向实际应用。联盟通过开展国内外学术交流、技术研讨、成果推广，有效的实现了产、学、研、用相结合的发展模式。随着绿色制造技术的发展，目前国内已经逐渐形成包括重庆等绿色装备制造示范、江苏张家港、上海临港等装备再制造产业示范、广东、四川等家电绿色制造产业示范等绿色制造示范基地。这些示范基地的形成将绿色制造技术应用于实际生产之中。

（4）产、学、研、用结合共促绿色制造发展

1.必要性随着工业的快速发展，生态环境的变化，日益稀缺的资源与制造业快速发展的需求之间的矛盾日益加大。石油，煤，天然气，铁，有色金属等不可再生资源的消耗，森林、水资源的浪费，环境污染加剧，都威胁着现在人们的生活。为了使环境、资源、机械工业和谐的发展，绿色制造已被工业发达国家列为重点研发项目。

《中国制造2025》作为我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，明确提出了“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，强调坚持把可持续发展作为建设制造强国的重要着力点，走生态文明的发展道路。同时把“绿色制造工程”作为重点实施的五大工程之一，部署全面推行绿色制造，努力构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系。因此，绿色制造将成为经济可持续发展，传统产业升级改造，提升资源利用效率，改善生态环境的重要抓手。

1.4实施绿色制造的必要性及意义

2.重要意义

（1）实施绿色制造是21世纪制造业的重要发展趋势

美国政府已经意识到绿色制造将成为下一轮技术创新高潮，并可能引起新的产业革命，提出绿色制造发展的战略措施和亟待攻关的关键技术。

在我国，绿色制造被列为《国家中长期科学和技术发展规划纲要》制造业领域发展的三大思路之一，纲要中规定积极发展绿色制造，加快相关技术在材料与产品开发设计、加工制造、销售服务及回收利用等产品全生命周期中的应用，形成高效、节能、环保和可循环的新型制造工艺。制造业资源消耗、环境负荷水平进入国际先进行列。

（2）实施绿色制造是建设资源节约型、环境友好型社会，发展循环经济的迫切需要

绿色制造的基本思想是实现制造业产品全生命周期资源消耗、环境污染以及人体安全健康危害的减量化和源头控制，并有利于资源循环利用。因此，绿色制造是落实国民经济和社会发展的建设资源节约型、环境友好型社会，发展循环经济政策的关键配套技术之一。

（3）实施绿色制造是实现我国节能减排目标的有效途径

中国的传统的经济增长是以牺牲环境和对能源的过度消耗为代价的。企业实施绿色制造，研发应用绿色新技术，对传统工艺技术进行绿色改造，无疑是实现节能减排的有效途径。

（4）推广应用绿色制造技术，是突破绿色贸易壁垒、改善和促进出口贸易、拉动相关产业发展的需要

绿色贸易壁垒包括环境进口附加税、绿色技术标准、绿色环境标准、绿色市场准入制度、消费者的绿色消费意识等方面的内容。将环保措施纳入国际贸易的规则和目标，是环境保护发展的大趋势，但同时也客观上导致了绿色贸易壁垒的存在。我国是世界上最大的发展中国家，在发达国家建立的绿色壁垒面前，已经付出了较大的代价。联合国的一份统计资料表明，我国每年有74亿美元的出口商品受绿色壁垒的不利影响。

许多专家纷纷提出突破“绿色贸易壁垒”的措施，如积极实施ISO14000和环境标志认证、积极参与国际环境公约和国际多边协定中环境条款的谈判以及要加强环境经济政策的研究和制定等。同时，专家们也普遍认为，提高科技和生产力水平是突破绿色贸易壁垒的基本措施之一。推广应用绿色制造技术将实现我国企业出口产品技术革新，提高出口产品的环境意识水平，有助于突破“绿色贸易壁垒”，从而改善和促进出口贸易，拉动相关产业发展。

（5）实施绿色制造是全球日益兴起的绿色产品消费趋势的需要

随着政府立法和公众环保意识的逐渐增强，绿色消费已经渐渐成为人们的共识，绿色产品日趋受到欢迎。企业只有同时重视绿色制造、去除有毒物质和循环再用废旧资源，不断推出绿色产品，才能在未来的市场竞争中立于不败之地。

（6）

共建美好家园小结

世界工业发达国家十分重视绿色制造技术的发展，投入大量资金、物力、人力进行相关技术的研发和产业化，绿色制造已经不再停留在理论阶段，资源利用向精细化方向发展，设计手段多样化、注重生产环节能效评估及优化、注重高效低耗能产品，这些都成为绿色技术发展新趋势。粗放式的生产模式已不能适应新的形势，绿色制造技术的快速发展对我们提出了更新更高的要求。我们要抓住机遇，培育新的经济增长点，做到环境、资源、机械工业和谐发展。目前从总体上看，我国还需要加强绿色制造基础理论研究，加大对基础共性技术研究的投入，形成完善的标准体系和评价指标，有效地帮助企业节能减排，提升效率，真正做到机械工业的可持续发展。

绿色生活，共享未来！Thankyou!绿色制造技术第2章绿色制造体系2.1绿色制造的理论体系框架2.2绿色制造的技术体系框架⑴发展度发展度是指人类社会发展的程度。主要指是否在发展，是否在健康的发展。可持续发展绝非反对发展，而只是反对以牺牲环境利益和子孙后代利益的发展，强调健康地发展。⑵持续度持续度是从“时间维”上去把握发展度，强调人类长远发展的需要，强调了自然生态环境的需要。⑶协调度协调度强调了发展度与持续度的平衡关系，强调了当代人的利益与子孙后代利益的协调，发展速度与生态环境效益的协调。1可持续发展战略的“三度”理论2.1绿色制造的理论体系框架2.1.1绿色制造的相关概念

可持续发展的“三度关系”

可持续发展的“三度”理论也是绿色制造的主要理论基础之一。协调度可持续发展持续度发展度

“绿色”这个概念应用很广，如绿色制造、绿色产品、绿色设计等。“绿色”被认为是一个显而易见的概念，至今没有一个明确的定义。

目前综合国内外的研究，我们认为“绿色”是一个与环境影响紧密相关的概念，具有绝对和相对两种含义。环境影响根据其影响程度的不同可以分为负面环境影响和正面环境影响。从理论和绝对意义上讲，“绿色”应该是指正面环境影响。

2绿色与绿色度

然而在实际情况中，所造成的环境影响往往是负面的，因此取“绿色”的相对概念。

绿色度可以定义为绿色的程度或对环境的友好程度。负面环境影响越大则绿色度越小，反之则越大。相应地，绿色度也具有绝对和相对两层含义。在绝对绿色度中，负面环境影响相对的绿色度为负值，正面环境影响相对的绿色度为正值，因此在实际情况中，绝对绿色往往是负的。在相对绿色度中，可以取相应标准的最低要求作为零值。需要指出的是，这里的环境影响是一个广义的环境影响，包括资源消耗和一般意义上的环境影响（对人体健康和生态环境的影响）。

制造系统中的“资源”又称制造资源，可分为狭义制造资源和广义制造资源两种形式。狭义制造资源主要是物质资源，包括物料（如原材料、坯件、半成品等）、能源、设备等；广义制造资源除包括物质资源之外，还包括资金、技术、信息、人力等。

绿色制造中的“资源”是主要指物质资源，重点是指物料资源和能源。3资源

传统地理解，人们一般将“制造”理解为产品的制造过程，如机械加工过程。即“小制造”概念。国际上比较公认的定义是国际生产工程学会（CIRP）1990年关于“制造”的定义：制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售等一系列相关活动和作业的总称。这就是通常称作“大制造”概念。4制造

生产（production）一般理解为物质资源转化为产品的过程或制造产品的具体过程。比较生产和制造两个概念，可以看出生产是制造中的一个环节，是制造活动中的一个物质运作过程。生产是一个输入/输出过程，也是一个物料资源和能源的流动过程。输出产品就越多，生产量越大，但同时物料资源和能源消耗就越多，所排放的废弃物也相应地增多，对环境的影响也就越大。为此，用“生产度”的概念来描述生产量的大小。5生产和生产度协调度绿色度持续度发展度生产度绿色制造绿色制造

绿色制造的三度理论示意图1.绿色制造的“三度”理论2.1.2绿色制造理论体系框架的主要内容绿色制造制造资源（原材料，能源等）资源转化过程资源消耗过程产品产品使用过程产品报废后处理和回收利用环境污染

minMax废弃资源

资源利用率Min2绿色制造的资源主线论

3绿色制造的物流闭环特性

传统制造的物料流是一个开环系统。绿色制造的物料流是一个闭环系统。制造加工过程原材料开采原材料生产其材料可再生的零部件产品装配产品包装（绿色包装）用户产品使用及维护产品报废可修复或改制的零部件可重用零部件包装回收回收拆卸4绿色制造的时间维特性——产品生命周期的外延

传统制造中的产品生命周期是到产品使用报废为止。绿色制造则将产品生命周期大大外延，提出了产品多生命和产品多生命周期工程的概念。产品单生命周期是指本代产品从设计、制造、装配、包装、运输、使用到报废为止所经历的全部时间。而产品多生命周期则不仅包括本代产品生命周期的全部时间，而且还包括本代产品报废或停止使用后，产品或其有关零部件在换代——下一代、再下一代...多代产品中的循环利用的时间（以下统称为回用时间）。

1)由于产品制造过程和产品使用过程产生的废液、废气和固体废弃物等对环境的污染往往是没有明确的空间界限，因此绿色制造必须在更大的空间范围内来考虑产品制造问题。2)产品寿命终结后的回收处理，是绿色制造系统的重要组成部分；这就可能导致企业、产品和用户三者之间的新型集成关系的形成。因此，需要回收处理的主要产品，如汽车、电冰箱、空调、电视机等，用户只买了其使用权，而企业有所有权而且必须进行产品报废后的回收；由此导致一个回收系统的形成。5绿色制造的空间维特性

——制造系统空间的外延

3)现代产品的生产模式往往是多个企业、多个部门参与的供应链运作模式。绿色制造要求必须从更大的系统范围内考虑绿色制造问题。例如，某企业产品包装由白色泡沫改为纸板包装，这样使得产品包装大大减少了环境污染；但是纸板包装材料的生产过程及其企业又可能增加对环境的污染，因此产品包装方案的考虑应从更大的系统范围内来思考。6绿色制造的决策属性7绿色制造的集成特性

绿色制造的领域集成绿色制造的问题集成绿色制造的效益集成绿色制造系统中的信息集成绿色制造的过程集成绿色制造的集成功能目标体系绿色制造的社会化集成特性绿色制造的集成特性

绿色制造的集成特性2.2绿色制造的技术体系框架

绿色制造的技术核心是在产品生命周期过程中实现4R原则，即减量化（reduce)、重复利用（reuse）、再制造（remanufacturing）、再生循环（recycle)。绿色制造的技术核心绿色制造的技术体系框架1)绿色设计技术

绿色设计又称为面向环境的设计(DesignforEnvironment，DFE)、可持续设计(SustainableDesign)、生态设计(Eco—Design)、环境意识设计(EnvironmentallyConsciousDesign)、生命周期设计(LifeCycleDesign)，是指在产品及其生命周期全过程的设计中，充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，优化各有关设计因素，使得产品及其制造过程对环境的总体影响减到最小。绿色设计是围绕着产品生命周期进行的，绿色设计策略和内容将在很大程度上决定产品生命周期各阶段的绿色属性。绿色设计技术及方法包括产品材料绿色选择、材料节约型设计、能源节约型设计、环境友好型设计、产品宜人性设计、可拆卸性设计、可回收性设计、可再制造性设计等。绿色设计技术体系如下图所示。1.产品生命周期过程技术层

绿色设计技术体系2)绿色工艺技术

绿色工艺技术，又称为绿色生产技术，在指在制造过程中采用先进制造工艺或持续改进传统制造工艺，以改善产品制造过程中的资源消耗和环境污染状况，节约原材料和能源，减少排放物和废物的排放，并保障生产人员的职业安全与健康的技术。

绿色工艺技术一般可以归为三类：新型绿色工艺技术、传统工艺的绿色性改进以及生产过程绿色优化技术。其中，新型绿色工艺技术可分为节能型工艺、节材型工艺、少无固体废弃物工艺、少无液体废弃物工艺、少无气体废弃物工艺等类别，典型的新型绿色工艺技术如干式切削工艺、低温强风冷却切削工艺、金属粉末注射成型工艺、快速原型制造技术等。传统工艺的绿色性改进可以从节约能源、节约原材料、降低噪声、减少排放等方面入手。生产过程绿色优化技术包括工艺路线绿色优化、工艺种类绿色选择、工艺参数绿色优化、制造资源(机床、切削液、刀具等)绿色选择等。绿色工艺技术体系如下图所示。绿色工艺技术体系3)绿色包装技术

绿色包装技术是指能够重复利用、再生循环或降解腐化，且在产品的整个生命周期中对人体及环境不造成公害的适度包装技术，包含以下内涵。a.实行包装减量化。包装在满足保护、方便、销售等功能的条件下，应是用量最小。b.易于重复利用或回收再生。通过生产再生制品、焚烧利用热能、肥化改善土壤等措施，达到再利用的目的。c.包装废弃物可以降解腐化。不形成永久垃圾，进而达到改善土壤的目的。d.包装材料对人体及生物应无毒无害。包装材料中应不含有毒性的元素、卤素、重金属或含油量应控制在有关标准一下。e.包装制品应从原材料采集、材料加工、产品制造、产品使用、废弃物回收再生，直至最终处理的生命周期全过程，均不应对人体及环境造成公害。以上，前四点是绿色包装必须具备的要求；最后一点是采用生命周期分析法，以系统的观点，对绿色包装提出的理想的最高要求。

绿色包装设计技术主要包括：减量化包装设计、“化整为零”包装设计、可循环重用包装设计、易拆卸性包装设计等。

绿色包装技术体系4）绿色回收处理技术

绿色回收处理技术是指产品报废后，对产品和零部件进行回收处理，使产品或零部件得到循环使用或再生利用，以减少环境污染，提高资源利用率的技术。

产品生命周期终结后，若不回收处理，将造成资源浪费并导致环境污染。绿色回收处理是个系统工程问题，从产品设计开始就要充分考虑这个问题，并作系统的分类处理。依据技术特征，绿色回收处理技术可以分为：废旧产品可回收性分析与评价技术、废旧产品绿色拆卸技术、废旧产品绿色清洗技术、废旧产品绿色材料分离/回收技术、逆向物流管理技术等。

绿色回收处理技术体系

5）绿色再制造技术

绿色再制造技术是使报废产品经过拆卸、清洗、检验，进行翻新修理和再装配后而恢复到或者接近于新产品的性能标准的一种资源再利用技术。再制造从三个方面体现良好的环境性。首先，再制造对报废产品的若干零部件的再利用，直接减少了废弃物的数量，因此减小了环境负担；然后，再制造对零部件的再利用，充分利用了资源，减少了对原始资源的需求，从而减少了原材料和新产品生产过程中的各种污染，保护了环境；最后，再制造实际上等于延长了产品的使用寿命，间接地节约了资源，实现了产品的多生命周期循环。绿色再制造技术的内容体系主要包括再制造系统设计技术、再制造先进工艺技术、再制造质量控制和再制造生产计划与控制等。绿色再制造技术体系2.绿色制造评估及监控技术层

绿色制造评估及监控技术是对绿色制造全过程进行数据采集、监视、综合评价以及反馈控制的相关技术，是绿色制造技术成功实施的保障。主要包括：绿色制造评估技术、绿色制造数据采集技术和绿色制造过程监控技术等。

绿色制造评估及监控技术层层次分析法

所谓层次分析法，是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标（或准则、约束）的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序（权数）和总排序，以作为目标（多指标）、多方案优化决策的系统方法。Hs：引进生产线A3：成本CA4：环境影响EA5：资源消耗RB1：方案1铸铁床身B2：方案2钢板焊接床身最高层（目标层）中间层（判断层）最底层（方案层）A2：质量QA1：时间T中间层对最高层的影响1）计算乘积及其方根2）进行归一化处理3）计算最大特征根4）一致性检验ATQCREMiWiT111/31/31/51/450.46700.08000.4041Q111/21/21/31/120.60840.10430.5270C32111/231.2460.21351.0695R32111/231.2460.21351.0695E53221602.2680.38771.95465）判断层对目标层的汇总铸铁床身钢板床身MiWi准则T11/31/30.57330.25001.15063131.7320.75003.4519准则Q11110.5111110.51准则C1331.7320.75003.45191/311/30.57330.25001.1506准则R11/31/30.57330.25001.15463131.7320.75003.4639准则E11/51/50.44720.16670.89445152.2360.83334.47206）方案层对判断层的汇总7）方案层对目标层的汇总目标ATQCRE层次从排序0.08000.10430.21350.21350.3887铸铁床身0.25000.50.75000.25000.16670.3504钢板床身0.75000.50.25000.75000.83330.6496例：引进生产线Hs：引进生产线A1：环境影响EA2：资源消耗RA3：生产率TB1：生产线1普通数控机床生产B2：生产线2柔性自动化生产B3：生产线3普通机床生产最高层（目标层）中间层（判断层）最底层（方案层）中间层对最高层的影响1）计算乘积及其方根2）进行归一化处理3）计算最大特征根4）一致性检验最底层对中间层（环境影响A1）的影响1）计算乘积及其方根2）进行归一化处理3）计算最大特征根4）一致性检验最底层对中间层（资源消耗A2）的影响1）计算乘积及其方根2）进行归一化处理3）计算最大特征根4）一致性检验最底层对中间层（生产率A3）的影响1）计算乘积及其方根2）进行归一化处理3）计算最大特征根4）一致性检验最底层对最高层的影响3.绿色制造支撑技术层

绿色制造支撑技术对前三层提供基础支持，主要包括：绿色制造数据库和知识库、绿色制造规范及标准、信息化支持技术等。绿色生活，共享未来！Thankyou!绿色设计与制造技术第3章绿色设计

3.1绿色设计的概念3.2绿色设计的方法与内容

3.2.1绿色设计的方法3.2.2绿色设计的内容3.3绿色设计的关键技术3.3.1绿色设计中的材料选择3.3.2结构设计3.3.3回收设计3.3.4节能降耗设计

3.3.5绿色设计的案例分析

3.1绿色设计的概念绿色设计(GreenDesign，GD）也称生态设计(EcologicalDesign，ED)、环境设计(DesignforEnvironment，DFE)、环境意识设计(EnvironmentconsciousDesign，ECD)等。绿色设计的思想最早出现在20世纪60年代，美国设计理论家维克多.巴巴纳克（Victor.Papanek）在他的《为真实世界而设计》（Designfortherealworld）一书中强调，设计应该认真考虑有限的地球资源的使用，为保护地球的环境而服务。绿色设计的概念是由AvrilFox和RobinMurrell于1989年出版的《GreenDesign》一书中正式提出。绿色设计是一种基于产品整个生命周期，并以产品的环境资源属性为核心的现代设计理念和方法，在设计中，除考虑产品的功能、性能、寿命、成本等技术和经济属性外，还要重点考虑产品在生产、使用、废弃和回收的过程中对环境和资源的影响，以废弃物减量化、产品寿命延长化、产品易于装配和拆卸、节省能源为目的设计。比较因素传统设计绿色设计设计依据依据用户对产品提出的功能、性能、质量及成本要求来设计依据环境效益和生态环境指标与产品功能、性能、质量及成本要求来设计设计人员设计人员很少或没有考虑到有效的资源再生利用及对生态环境的影响要求设计人员在产品构思及设计阶段，必须考虑降低能耗、资源重复利用和保护生态环境设计技术或工艺在制造和使用过程中很少考虑产品回收，仅考虑有限的贵重金属材料回收在产品制造和使用过程中可拆卸、易回收，不产生毒副作用及保证产生最少的废弃物设计目的以需求为主要设计目的为需求和环境而设计，满足可持续发展的要求产品普通产品绿色产品或绿色标志产品绿色设计与传统设计的根本区别在于：绿色设计要考虑产品的整个生命周期甚至多生命周期，从产品的构思开始，在产品的结构设计、零部件的选材、制造、使用、报废和回收利用过程中均考虑环境、资源的影响，希望以最小的代价实现产品“从摇篮到再现”的循环。产品绿色设计的流程绿色设计的主要内容绿色产品的描述与建模绿色设计的材料选择面向可拆卸性设计面向可回收性设计绿色产品的成本分析绿色产品设计数据库3.2绿色设计的内容与原则1.绿色设计的内容绿色设计的主要内容绿色产品的描述与建模绿色设计的材料选择面向可拆卸性设计面向可回收性设计绿色产品的成本分析绿色产品设计数据库全面准确地描述绿色产品，建立系统的绿色产品评价模型是绿色设计的关键。例如，家电产品已从环境属性、资源属性、能源属性、经济属性、技术性能等指标提出评价体系，以便对产品的绿色程度进行评价。绿色设计的主要内容绿色设计要求设计人员改变传统的选材程序和步骤，选材不仅要考虑产品的使用要求和性能，还应考虑环境约束准则，了解所选择的材料对环境的影响，选用无毒、无污染材料，选用易回收、可重用、易降解的材料。绿色产品的描述与建模绿色设计的材料选择面向可拆卸性设计面向可回收性设计绿色产品的成本分析绿色产品设计数据库绿色设计的主要内容绿色设计要求将可拆卸性作为产品结构设计的一项评价准则。使产品在使用报废后其零部件能够高效、不加破坏地拆卸，有利于零部件的重新利用和材料的循环再生，达到节省资源、保护环境的目的。1、简化产品结构，减少产品零件数目，减少拆卸工作量；2、避免有相互影响的材料组合，以免材料相互污损；3、易于拆卸，易于分离；4、实现零部件的标准化、系列化、模块化，减少零件的多样性。绿色产品的描述与建模绿色设计的材料选择面向可拆卸性设计面向可回收性设计绿色产品的成本分析绿色产品设计数据库绿色设计的主要内容可回收性设计是指在设计时要充分考虑产品各零部件回收再用的可能性、回收处理方法、回收费用等问题，达到节省材料、节约能源，尽量减少环境污染的目的。1、避免使用有害于环境及人体健康的材料；2、减少产品所使用的材料种类；3、避免使用与循环利用过程不相兼容的材料或零件；4、使用便于重用的材料和零部件。绿色产品的描述与建模绿色设计的材料选择面向可拆卸性设计面向可回收性设计绿色产品的成本分析绿色产品设计数据库绿色设计的主要内容绿色产品的成本分析与传统成本分析不同，绿色产品成本分析应考虑污染物的处理成本、产品拆卸成本、重复利用成本、环境成本等，以达到经济效益与环境质量双赢的目的。绿色产品的描述与建模绿色设计的材料选择面向可拆卸性设计面向可回收性设计绿色产品的成本分析绿色产品设计数据库绿色设计的主要内容绿色产品设计数据库是一个庞大复杂的数据库，该数据库对产品设计过程起到举足轻重的作用，包括产品全生命周期中环境、经济等有关的一切数据，如材料成分、各种材料对环境的影响、材料自然降解周期、人工降解时间、费用，以及制造、装配、销售、使用过程中所产生的附加物数量及对环境的影响，环境评估准则所需的各种判断标准等。绿色产品的描述与建模绿色设计的材料选择面向可拆卸性设计面向可回收性设计绿色产品的成本分析绿色产品设计数据库绿2.绿色设计的基本原则

色设计的基本原则资源最佳利用原则能量消耗最少原则“零污染”原则“零损害”原则技术先进原则生态经济效益最佳原则资源最佳利用原则能量消耗最少原则“零污染”原则“零损害”原则技术先进原则生态经济效益最佳原则1.在选用资源时，应从可持续发展的观念出发，考虑资源的再生能力和跨时段配置问题，才不致由于资源不合理使用而加剧有限资源的枯竭，尽可能使用可再生资源。2.在设计时，尽可能保证所选用的资源在产品整个生命周期中得到最大限度的利用。绿色设计的基本原则在选用能源类型时，应尽可能选用太阳能、风能等清洁、可再生的一次能源，而不是汽油等不可再生的二次能源，以有效缓解能源危机；在产品设计时，力求产品整个生命周期循环中能源消耗最少，减少能源的浪费。绿色设计的基本原则资源最佳利用原则能量消耗最少原则“零污染”原则“零损害”原则技术先进原则生态经济效益最佳原则应彻底摒弃“先污染、后治理”的传统环境治理理念，实施“预防为主、治理为辅”的环境保护策略。在设计时必须充分考虑如何消除污染源，尽可能地做到零污染。绿色设计的基本原则资源最佳利用原则能量消耗最少原则“零污染”原则“零损害”原则技术先进原则生态经济效益最佳原则确保产品在生命周期内对生产者及使用者具有良好的保护功能。产品设计时不仅要从产品的制造、使用、质量、可靠性等方面保护劳动者，而且还要从人机工程学和美学角度避免对人们身心健康造成危害，力求将损害降低到最低程度。绿色设计的基本原则资源最佳利用原则能量消耗最少原则“零污染”原则“零损害”原则技术先进原则生态经济效益最佳原则产品设计者应及时了解相关领域的最新发展，采用最先进的技术，发挥主观创造性，提高产品的绿色度，提高产品的市场竞争力。绿色设计的基本原则资源最佳利用原则能量消耗最少原则“零污染”原则“零损害”原则技术先进原则生态经济效益最佳原则绿色设计不