鑄造工程中的綠色設(shè)計(jì).doc

鑄造工程中的綠色設(shè)計(jì)與制造綠色設(shè)計(jì)(GreenDesign，GD)是一種全新的設(shè)計(jì)理念，是設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)工具的有效集成，是從源頭對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行“綠化”的最有效的途徑和方法之一。綠色制造(GreenManufacturing，GM)是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。綠色設(shè)計(jì)和綠色制造技術(shù)不僅應(yīng)用于調(diào)控人類各種生產(chǎn)行為及勞動(dòng)保護(hù)方式，而且被引入經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)管理與決策等更高層次領(lǐng)域內(nèi)。綠色設(shè)計(jì)和綠色制造技術(shù)的發(fā)展是人類文明與進(jìn)步的體現(xiàn)。在鑄造業(yè)中的體現(xiàn)就是實(shí)行綠色鑄造工程，努力實(shí)現(xiàn)鑄造產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用到回收和廢棄處理的各個(gè)環(huán)節(jié)都符合特定的環(huán)境保護(hù)要求，與環(huán)境協(xié)調(diào)一致，并最大限度地利用資源和節(jié)約能源。同時(shí)通過(guò)增加科技投入和資本投放以及精心經(jīng)營(yíng)，在資源得到充分利用和保持的基礎(chǔ)上，獲得最大的產(chǎn)出和效益。目前的綠色鑄造產(chǎn)品比例大約為5%10%；再過(guò)10年，所有的鑄造產(chǎn)品都將進(jìn)入綠色設(shè)計(jì)家庭。就是說(shuō)，綠色設(shè)計(jì)和綠色制造將成為鑄造業(yè)生產(chǎn)行為規(guī)范之一。 1鑄造業(yè)中綠色設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu) 綠色設(shè)計(jì)，通常也稱生態(tài)設(shè)計(jì)(Ecological Design，ED)、環(huán)境設(shè)計(jì)(Design For Environmental，DFE)、生命周期設(shè)計(jì)(LifeCycle Design，LCD)或環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)( Environmental Conscious Design，ECD)等。圖1為鑄造業(yè)中綠色設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)框圖。 圖1 綠色設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu) 該體系結(jié)構(gòu)將綠色設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)，建立一個(gè)全面考慮環(huán)境影響和資源、能源利用效率的現(xiàn)代鑄造生產(chǎn)模式，在這種生產(chǎn)模式下，鑄造產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、加工運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，都必須對(duì)環(huán)境的影響及負(fù)作用最小，資源和能源的利用效率最高，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益同時(shí)提高(圖2)?？梢酝ㄟ^(guò)鑄造業(yè)中綠色設(shè)計(jì)的具體實(shí)施內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)(圖3)。 圖2 鑄造產(chǎn)品多生命周期的物流系統(tǒng)圖3 鑄造業(yè)中綠色設(shè)計(jì)的具體實(shí)施內(nèi)容綠色設(shè)計(jì)是在產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性(可拆卸性、可回收性、可維護(hù)性、可重復(fù)利用性等)，并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，保證產(chǎn)品應(yīng)有的功能、使用壽命、質(zhì)量等。綠色設(shè)計(jì)在產(chǎn)品整個(gè)生命周期中都把產(chǎn)品的綠色程度作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮產(chǎn)品在原材料獲取、生產(chǎn)制造、運(yùn)輸銷售、使用及回收處理對(duì)環(huán)境的各種影響。圖4為產(chǎn)品的生命周期的閉環(huán)系統(tǒng)。圖4 產(chǎn)品生命周期的閉環(huán)系統(tǒng)2鑄造業(yè)中綠色制造體系結(jié)構(gòu) 綠色制造(Green Manufacturing GM)，又稱環(huán)境意識(shí)制造( Environmental Conscious Manufacturing ECM)、面向環(huán)境的制造(Manufacturing For Environment MFE)等。綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(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)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)環(huán)境的影響(負(fù)作用)最小，資源效率最高(圖5)。綠色制造領(lǐng)域包括三部分:(1)制造領(lǐng)域，包括產(chǎn)品生命周期全過(guò)程；(2)環(huán)境領(lǐng)域；(3)資源領(lǐng)域。綠色制造就是這三大領(lǐng)域內(nèi)容的交叉和集成，如圖6所示。 圖5 綠色制造中產(chǎn)品生命周期圖6 綠色制造集成3綠色鑄造生產(chǎn)-清潔生產(chǎn) 聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署將清潔生產(chǎn)定義為:清潔生產(chǎn)是指將綜合預(yù)防的環(huán)境策略持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品之中，以期減少對(duì)人類和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。在綠色鑄造系統(tǒng)工程中，清潔生產(chǎn)就是成品率，直接降低了成本；減少或消除了環(huán)境污染。研究在鑄造產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，考慮資源優(yōu)化利用和環(huán)境保護(hù)的要求，使設(shè)計(jì)出來(lái)的鑄造產(chǎn)品在生產(chǎn)和使用過(guò)程中消耗的資源最少，使用的能源最少，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染最小，鑄件在報(bào)廢后便于回收和重新利用。有關(guān)環(huán)保統(tǒng)計(jì)表明，用于社會(huì)需求的最終產(chǎn)品所耗的原材料不到原材料總量的一半，而另外斗數(shù)以上的原材料則轉(zhuǎn)化為廢物又排放到環(huán)境中。因此，環(huán)境污染與資源的浪費(fèi)是相互共生的，只注意生產(chǎn)末端的廢物處理，既浪費(fèi)資源，也遠(yuǎn)不能從根本上解決工業(yè)污染帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。而清潔生產(chǎn)通過(guò)“源削減”和“物料循環(huán)回用”兩大技術(shù)，能以盡可能小的環(huán)境代價(jià)和最少的能源資源消耗，獲取最大的經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益。綠色鑄造工程系統(tǒng)的核心清潔生產(chǎn)是對(duì)鑄造業(yè)普遍存在的資源浪費(fèi)、環(huán)境污染從源頭開(kāi)始進(jìn)行治理，通過(guò)回收處理和廢棄物利用從根本上予以解決。圖7為綠色鑄造中清潔生產(chǎn)體系構(gòu)圖。 圖7 綠色鑄造中清潔生產(chǎn)體系構(gòu)4綠色鑄造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展思想 聯(lián)合國(guó)世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)(WCED)向聯(lián)合國(guó)第42屆大會(huì)提交的研究報(bào)告我們共同的未來(lái)中正式給出了“可持續(xù)發(fā)展”的主流定義:“可持續(xù)發(fā)展就是既滿足當(dāng)代人的需要，又不對(duì)子孫后代滿足其需要之能力構(gòu)成危害的發(fā)展”，其內(nèi)涵十分豐富。它將生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)結(jié)為一個(gè)互為因果的有機(jī)整體，認(rèn)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展要考慮到自然生態(tài)環(huán)境的長(zhǎng)期承載能力，使資源和環(huán)境既能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，又使其作為人類生存的要素之一而直接滿足人類長(zhǎng)遠(yuǎn)生存的需要，從而形成了一種綜合性的發(fā)展戰(zhàn)略7。21世紀(jì)鑄造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式就是實(shí)施綠色鑄造工程，建立優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活、敏捷的鑄造系統(tǒng)。基于資源優(yōu)化配置和有效利用及環(huán)境保護(hù)的要求，最大限度地利用可再生的資源，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原輔材料生產(chǎn)到產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售的全過(guò)程，采用先進(jìn)技術(shù)裝備和科學(xué)管理手段進(jìn)行優(yōu)化控制，生產(chǎn)出綜合性優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品(制造中節(jié)能降耗、污染小，使用中完全可靠、壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定的產(chǎn)品)，且生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的排放物數(shù)量少，無(wú)污染，無(wú)毒害，并最大限度地再生利用，接近零排放。這些思想把經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)和資源的高效利用緊密結(jié)合在一起，是鑄造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑和工作條件，提高職工福利待遇，吸引更多的人才投身于鑄造業(yè)，形成行業(yè)的良性循環(huán)，促進(jìn)整個(gè)鑄造行業(yè)的全面發(fā)展和進(jìn)步，為汽車、建筑、電子業(yè)提供高品質(zhì)鑄伯，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出應(yīng)的貢獻(xiàn)。 在以可持續(xù)發(fā)展為主旋律的21世紀(jì)，綠色設(shè)計(jì)和綠色制造在鑄造業(yè)中被得到廣泛應(yīng)用，鑄造業(yè)的生存和發(fā)展取決于其環(huán)境保護(hù)和資源利用的水平，以清潔生產(chǎn)為核心，采用先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備和現(xiàn)代化的管理模式，并逐步進(jìn)行鑄造企業(yè)的綜合產(chǎn)業(yè)化改造，實(shí)現(xiàn)鑄造廢棄物的零排放和廢舊材料的回收利用，在先進(jìn)的信息技術(shù)和制造網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，在條件成熟的地區(qū)，建立綠色鑄造企業(yè)的廣域動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，進(jìn)一步提高效率和效益，成為真正的綠色產(chǎn)業(yè)。 5結(jié)論 綜上所述，綠色設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)工具的有效集成。綠色制造是產(chǎn)品整個(gè)生命周期中環(huán)境和資源高效利用的現(xiàn)代生產(chǎn)制造模式。應(yīng)用于鑄造方面，就是在鑄造業(yè)中實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)和綠色制