了得網工業技術_綠色制造的理論與技術

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可作為機械工程、工業工程、管理工程、環境工程等各類與綠色制造有關的學科和專業的參考書或研究生教材，制造企業工程技術人中和管理人員。

內容簡介

綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源消耗的現代制造模式。《綠色制造的理論與技術》繫統地論述了綠色制造的理論與技術，按綠色制造概論、理論體繫、關鍵技術、環境管理標準和法規遞進展開。主要內容包括綠色制造的概念內涵、理論體繫框架、制造繫統的資源特性及消耗狀況分析、多生命周期工程、綠色制造決策框架模型、綠色制造集成特性及綠色集成制造繫統以及產品綠色設計技術、面向綠色制造的工藝規劃與清潔化生產技術、面向綠色制造的材料選擇技術、綠色包裝技術、廢舊產品回收與再制造技術、與綠色制造實施相關的環境管理體繫標準和相關法規。

目錄
序
前言
第1章綠色制造概述 1
1.1 綠色制造的概念與內涵 1
1.1.1 綠色制造的提出 1
1.1.2 綠色制造的定義和問題領域 2
1.1.3 與綠色制造有關的現代制造模式 2
1.1.4 綠色制造內涵的廣義性 3
1.1.5 綠色制造的效益特征 4
1.2 國內外綠色制造研究狀況與企業實踐 5
1.2.1 國外綠色制造技術狀況及發展趨勢 5
1.2.2 國內綠色制造技術研究現狀評述 8
1.2.3 企業綠色制造實踐 10
1.3 發展綠色制造的意義、必要性 11
1.4 綠色制造的體繫結構和研究內容 14
1.4.1 綠色制造的體繫結構 14
1.4.2 綠色制造的研究內容體繫 16
1.5 與綠色制造相關的概念 19
1.5.1 可持續發展戰略 19
1.5.2 產業生態學 24
1.5.3 產品生命周期理論 28
第2章綠色制造理論體繫 30
2.1 綠色制造的理論體繫框架 30
2.1.1 綠色制造理論體繫涉及的相關基礎理論及概念 30
2.1.2 綠色制造理論體繫框架的主要內容 32
2.1.3 綠色制造的理論體繫框架 36
2.2 制造繫統的資源特性及消耗狀況分析 37
2.2.1 制造繫統的物能資源流特性 37
2.2.2 制造繫統中物能資源消耗的影響因素 41
2.2.3 制造繫統的物能資源流模型 42
2.2.4 制造繫統物料資源消耗狀況分析方法 43
2.3 基於綠色制造的產品多生命周期工程 49
2.3.1 產品多生命周期的概念 49
2.3.2 產品多生命周期工程 49
2.3.3 產品多生命周期工程的體繫結構 49
2.3.4 產品多生命周期工程的特征模型 50
2.4 綠色制造的決策框架模型 50
2.4.1 綠色制造的總體決策目標 51
2.4.2 綠色制造的總體決策框架模型 54
2.4.3 綠色制造的決策分析方法 56
2.4.4 綠色制造的決策案例分析 63
2.5 綠色制造集成特性及綠色集成制造繫統 69
2.5.1 綠色制造集成特性 69
2.5.2 綠色集成制造繫統 71
第3章綠色設計技術 74
3.1 綠色產品 74
3.1.1 綠色產品的概念及內涵 74
3.1.2 綠色產品的類別 75
3.2 綠色設計概念 78
3.3 綠色設計策略 80
3.3.1 產品概念創新 80
3.3.2 產品功能和結構優化 81
3.3.3 優化利用原材料 82
3.3.4 產品生產過程優化 84
3.3.5 優化產品銷售網絡 84
3.3.6 減少產品使用價段的潛在環境影響 85
3.3.7 產品用後的回收處理繫統優化 86
3.4 綠色設計繫統方法 87
3.4.1 基於生命周期的綠色設計方法 87
3.4.2 復雜產品的綠色創新設計 92
3.4.3 並行式產品綠色設計模式 93
3.5 面向拆卸和回收的設計 96
3.5.1 面向拆卸與回收設計的準則 96
3.5.2 面向拆卸的設計方法 105
3.5.3 產品拆卸序列與回收方案設計 108
3.6 綠色設計評價技術 112
3.6.1 產品生命周期評價技術 112
3.6.2 產品生命周期成本分析 121
3.6.3 綠色設計綜合效益協調度評價 124
3.7 綠色產品設計實例 130
3.7.1 高速干式切削滾齒機床綠色設計 130
3.7.2 個人電腦 136
3.7.3 工程機械的設計 140
3.7.4 新型汽車的綠色設計策略 141
第4章面向綠色制造的工藝規劃及清潔化生產技術 144
4.1 面向綠色制造的工藝規劃概念 144
4.1.1 工藝過程環境影響狀況 144
4.1.2 面向綠色制造的工藝規劃內涵 149
4.2 基於決策模型集的面向綠色制造工藝規劃方法 151
4.2.1 概述 151
4.2.2 面向綠色制造的工藝規劃決策模型及模型集合 151
4.2.3 面向綠色制造的工藝規劃決策支持數據庫 158
4.2.4 基於決策模型集的面向綠色制造工藝規劃方法 162
4.3 工藝過程的資源環境特性分析及評價方法 163
4.3.1 概述 163
4.3.2 切削加工過程的資源環境特性分析 164
4.3.3 零件制造工藝過程資源環境特性分析與評價 170
4.4 面向綠色制造的一種工藝路線決策模型 178
4.4.1 模型的建立 179
4.4.2 模型求解 182
4.4.3 案例應用及分析 184
4.5 面向綠色制造的機床設備選擇方法 187
4.5.1 面向綠色制造的機床設備選擇分析 187
4.5.2 單個加工特征的機床設備選擇 190
4.5.3 案例分析 192
4.6 切削液繫統綠色特性分析及其優化設計措施 194
4.6.1 切削液繫統綠色特性分析 194
4.6.2 切削液繫統的優化措施 195
4.7 綠色加工工藝技術 198
4.7.1 綠色加工工藝技術開發策略 198
4.7.2 綠色干式切削技術 199
4.7.3 低溫強風冷卻切削 203
4.7.4 綠色熱處理技術 206
4.7.5 綠色鑄造技術 209
4.8 清潔生產技術 211
4.8.1 清潔生產的概念 211
4.8.2 清潔生產的實施內容和途徑 212
4.8.3 清潔生產在中國的實施狀況 212
第5章面向綠色制造的材料選擇 215
5.1 概述 215
5.2 產品材料對環境的影響 215
5.3 面向綠色制造的材料選擇原則 216
5.3.1 材料的技術性原則 216
5.3.2 材料選擇經濟性原則 219
5.3.3 材料選擇的環境協調性原則 220
5.4 面向綠色制造的材料選擇的途徑與方法 225
5.4.1 面向綠色制造的材料選擇的途徑 225
5.4.2 面向綠色制造的材料選擇方法 227
5.5 生態環境材料 232
5.5.1 生態環境材料的基本概念 232
5.5.2 環境材料的分類 235
5.5.3 生態環境材料的現狀與發展 238
5.6 案例分析 241
5.6.1 綠色冰箱的材料改進 241
5.6.2 環保型汽車的材料選擇 243
第6章綠色包裝技術 246
6.1 綠色包裝的概念 246
6.1.1 綠色包裝的來源 246
6.1.2 綠色包裝的內涵 246
6.1.3 綠色包裝的定義及分級目標 247
6.2 綠色包裝設計 247
6.2.1 綠色包裝設計的概念 248
6.2.2 綠色包裝結構設計原則 249
6.3 綠色包裝材料 250
6.3.1 綠色包裝材料應具備的性能 250
6.3.2 綠色包裝材料的分類 250
6.3.3 綠色包裝材料進展 251
6.3.4 綠色包裝材料選擇 257
6.4 綠色包裝回收處理 258
6.4.1 綠色包裝的回收處理技術 259
6.4.2 幾種常用包裝材料的回收處理 262
6.5 綠色包裝律法調控與環境標志 272
6.5.1 綠色包裝律法調控 272
6.5.2 綠色包裝環境標志 274
6.6 綠色包裝實踐 275
6.6.1 機床綠色包裝設計 275
6.6.2 電視機綠色包裝設計 277
第7章廢舊產品的回收處理與再制造 278
7.1 廢舊產品的拆卸與回收分析 278
7.1.1 拆卸分析 278
7.1.2 回收分析 284
7.2 產品回收處理策略及其收益分析 287
7.2.1 產品回收處理策略及其價值計算 287
7.2.2 產品回收處理**收益 290
7.2.3 產品回收率分析 291
7.3 廢舊產品回收的分揀和分類方法 292
7.3.1 廢舊產品回收分揀 292
7.3.2 廢舊產品分類方法 294
7.4 廢舊產品再制造 298
7.4.1 再制造及其應用現狀 298
7.4.2 再制造的設計基礎及關鍵技術 302
7.5 產品回收循環網絡及存貨控制 306
7.5.1 產品回收循環物流網絡 306
7.5.2 產品回收循環存貨控制 313
7.6 典型回收處理和再制造案例分析 315
7.6.1 計算機的回收與再制造 315
7.6.2 車輛的回收與再制造 318
7.6.3 紡織品的回收與再制造 324
第8章綠色制造相關的管理標準與環境立法 330
8.1 環境標志 330
8.1.1 環境標志的產生及其概念 330
8.1.2 環境標志的發展與實施 331
8.1.3 我國環境標志認證的相關情況 335
8.2 ISO 14000環境管理體繫 336
8.2.1 ISO 14000環境管理體繫簡介 336
8.2.2 ISO 14000環境管理體繫的建立與運行 340
8.2.3 ISO 14000環境管理體繫的實施動態 345
8.3 OHSAS 18000職業安全衛生管理體繫 346
8.3.1 OHSAS 18000職業安全衛生管理體繫簡介 346
8.3.2 OHSAS 18000職業安全衛生管理體繫建立與審核 349
8.3.3 OHSAS 8000＆ISO 14000及ISO 9000的聯繫與區別 354
8.3.4 我國OHSAS 18000職業安全衛生管理體繫的標準化 356
8.4 環境法規 356
8.4.1 中國環境保護法規和政策體繫 356
8.4.2 國際環境保護法規 362
8.4.3 其他國家的主要環境法規 369
參考文獻 372

在線試讀

第1章綠色制造概述
1.1 綠色制造的概念與內涵
1.1.1 綠色制造的提出
環境、資源、人口是當今人類社會面臨的三大問題。特別是環境問題，其惡化程度與日俱增，對人類社會的生存與發展構成嚴重威脅。有人把全球性的環境問題的嚴峻程度以及人類社會對環境問題的意識比喻為第三次世界大戰。戰爭將有兩種結局：一是人類對當前的環境問題認識不足，不采取果斷措施，繼續以犧牲環境來求得經濟發展的高速度，這實質是一條白掘墳墓、人類自己毀滅自己的道路。另一種是人類從傳統的觀念束縛下掙脫出來，反思白己，樹立嶄新的環境觀念，采取有力措施，走綠色文明之路，從而創造人與環境和諧共存、發展的新局面。毫無疑問，人們當然希望是第二種結局。
隨著全球環境的日益惡化，人們對環境問題已愈來愈重視。近年來的研究和實踐使人們認識到環境問題絕非是孤立存在的，它和資源、人口兩大問題有著根本的內在聯繫。特別是資源問題，它不僅涉及人類世界有限的資源如何利用，而且它又是產生環境問題的主要根源。於是，近年來提出一個新的概念：*有效地利用資源和**限度地產生廢棄物，是當前世界上環境問題的治本之道。制造業是將可用資源（包括能源）通過制造過程，轉化為可供人們便用和利用的工業品或生活消費品的產業。它涉及到國民經濟的大量行業，如機械、電子、化工、食品、軍工等。制造業是創造人類財富的支柱產業，其功能是通過制造繫統來實現的。
制造業在將制造資源轉變為產品的制造過程中和產品的使用和處理過程中，同時產生廢棄物（廢棄物是制造資源中未被利用的部分，所以也稱廢棄資源）。廢棄物是制造業對環境污染的主要根源。制造繫統對環境的影響如圖1-1所示。
圖1-1中虛線表示個別特殊情況下，制造過程和產品使用過程對環境直接產生污染（如噪聲），而不是廢棄物污染。但是這種污染相對於廢棄物帶來的污染小得多。
由於制造繫統量大面廣，因而對環境的總體影響很大。可以說，制造業一方面是創造人類財富的支柱產業，但同時又是當前環境污染的主要源頭。有鋻於此，如何使制造業盡可能少地產生環境污染是當前環境問題的一個重要研究方向。於是一個新的概念綠色制造由此產生，並被認為是現代企業的必由之路。
圖l-l制造繫統對環境的影響
各國專家的研究普遍認為，綠色制造是解決制造業環境污染問題的根本方法之一，是實施環境污染源頭控制的關鍵途徑之一。綠色制造實質上是人類社會可持續發展戰略在現代制造業中的體現。
1.1.2 綠色制造的定義和問題領域
綜合現有文獻的觀點和作者們所作的研究，本書將綠色制造定義如下：
綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源消耗的現代制造模式，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生命周期中，對環境負面影響*小，資源利用率**，並使企業經濟效益和社會效益協調優化。
該定義體現出一個基本觀點，即制造繫統中導致環境污染的根本原因是資源消耗和廢棄物的產生，因而本綠色制造的定義中體現了資源和環境兩者不可分割的關繫。
由上述定義可得出綠色制造涉及的問題領域有三部分：①制造問題，包括產品生命周期全過程；②環境保護問題；③資源優化利用問題。綠色制造就是這三部分內容的交叉，如圖1-2所示。
1.1.3 與綠色制造有關的現代制造模式
近年來，圍繞制造繫統或制造過程中的環境問題，已提出了一繫列有關的制造概念和制造模式。除綠色剖造外，與此相類似的制造概念還有許多，如環境意識制造、清潔生產、生態意識制造等。為了區別綠色制造與其他概念，並進一步明確綠色制造的技術範圍，將其中的主要模式大致歸類，如圖1-3所示。
圖1-2 綠色制造的問題領域交叉狀況
圖1-3 與環境有關的制造概念和制造模式
圖1-3 表明，與環境有關的制造概念和制造模式大致可分為4類或4個層次。
**層次（底層）為環境無害制造，其內涵是該制造過程不對環境產生危害，但也無助於改善現有環境狀況；或者說它是中性的。
第二層次包括清潔生產、清潔技術和綠色生產等。其內涵是這些制造模式不僅不對環境產生危害，而且還應有利於改善現有環境狀況。但是其綠色性主要指具體的制造過程或生產過程是綠色的，而不包括產品生命周期中的其他過程，如設計、產品使用和回收處理等。
第三層次包括綠色制造、清潔制造、環境意識制造等。其內涵是指產品生命周期的全過程（即不僅包括具體的制造過程或生產過程，而且還包括產品設計、售後服務及產品壽命終結後處理等）均具有綠色性。
第四層次包括生態意識制造和生態盡責制造等。其內涵不僅包括產品生命周期的全過程具有綠色性，而且包括產品及其制造繫統的存在及其發展均應與環境和生態繫統協調，形成可持續性發展繫統。
1.1.4 綠色制造內涵的廣義性
綠色制造內涵的廣義性表現為：
1)綠色制造中的“制造”涉及到產品整個生命周期，因而是一個“大制造”概念，同計算機集成制造、敏捷制造等概念中的“制造”一樣。綠色制造體現了現代制造科學的“大制造、大過程、學科交叉”的特點。
2)綠色制造涉及的範圍非常廣泛，包括機械、電子、食品、化工、軍工等，幾乎覆蓋整個工業領域。
3)綠色制造涉及的問題領域包括三部分：①制造問題；②環境保護問題；③資源優化利用問題。綠色制造是這三部分內容的交叉和集成。
4)資源問題、環境問題、人口問題是當今人類社會面臨的三大主要問題，綠色制造是一種充分考慮前兩大問題的一種現代制造模式；從制造繫統工程的觀點，綠色制造是一個充分考慮制造業資源和環境問題的復雜的繫統工程問題。
當前人類社會正在實施全球化的可持續發展戰略，綠色制造實質上是人類社會可持續發展戰略在現代制造業中的體現。
1.1.5 綠色制造的效益特征
20世紀及其以前的制造企業（以下簡稱傳統制造企業）的追求目標幾乎是**的（近年來稍有改變），即追求**的經濟效益，如圖1-4 (a)所示。企業為了追求**的經濟效益，有時甚至不惜犧牲環境效益；另外對資源消耗問題也主要算經濟賬，而很少考慮人類世界有限的資源如何節約問題。
21世紀是生態經濟時代，正如人纔、企業文化等成為企業的無形資產，單純算經濟賬不能體現其價值一樣，企業的環境效益狀況關繫到企業可持續發展。因此，綠色制造的實施要求企業既要考慮經濟效益，更要考慮社會效益（包括環境效益和可持續發展效益等），於是21世紀實施綠色制造的企業（簡稱綠色制造企業）追求的效益目標將從單一的經濟效益優化變革到經濟效益和社會效益協調優化，如圖1-4 (b)所示。
圖1-4 企業效益目標變革
經濟效益是企業存在與發展的基本條件。但是，新的市場環境賦予了企業取得滿意經濟效益較過去更加豐富的途徑。
綠色制造企業追求的社會效益主要關注環境效益或可持續發展效益。因為環境對經濟具有支持作用，可以從3個方面來理解：
1)環境提供了經濟活動中所必需的原材料和能源，包括不可再生資源、可再生資源和半可再生資源。
2)環境具有吸收、容納降解社會經濟活動中所排放廢棄物的功能，即環境具有自淨能力。這一功能具有公共特征，存在於市場交換關繫之外。但是環境承載力是有限的。
3)環境向個體和社會提供了白然服務，這涉及經濟活動過程與環境間物質和能量的直接性物理交換（如生態和氣候保護、物質材料的循環和能量的流動、生物差異等）及個體直接的福利效益（如休閑、健康、美學等）。
協調優化強調經濟效益與社會效益之間存在著有機的聯繫。
1)社會經濟再生產過程以社會環境資源的再生產過程為前提條件，而社會環境資源的再生產過程又受到經濟再生產過程的影響，並對其具有約束作用，污染物的產生和自然資源的消耗以及環境質量狀況是經濟與環境的結合部。
2)環境具有有限的自淨能力和資源再生能力，它決定了在一定條件下環境所能容納、降解污染物的能力和為社會經濟發展提供資源和能源的能力，如果社會經濟活動產生的環境污染以及對資源和能源的消耗與環境承載能力相協調，就能充分地利用環境的白淨能力與環境資源再生能力．達到環境與經濟的協調發展。
綠色制造的實施是緩解經濟與環境矛盾、實現經濟與環境協調發展的關鍵。
1.2 國內外綠色制造研究狀況與企業實踐
1.2.1 國外綠色制造技術狀況及發展趨勢
綠色制造，又稱環境意識制造( environmentallv conscious manufacturing)、面向環境的制造(MFE)等。國際上，綠色制造有關內容的研究可追溯到20世紀80年代，但比較繫統地提出綠色制造的概念、內涵和主要內容的文獻是美國制造工程師學會(SME)於1996年發表的關於綠色制造的專門藍皮書Green Manufacturing[1]。1998年SME又在國際互聯網上發表了綠色制造的發展趨勢的網上主題報告-Trends of Green Manufacturing，對綠色制造研究的重要性和有關問題又做了進一步的介紹。
近年來，綠色制造及其相關問題的研究非常活躍。特別是在美國、加拿大、西歐等一些發達國家，對綠色制造及相關問題進行了大量的研究。
在美國，從一些國家重點實驗室到國家研究中心，從東海岸的麻省理工學院到西海岸的Berkelev加州大學，大量的研究工作正在進行。如Berkelev加州大學不僅設立了關於環境意識設計和制造的研究機構，而且還在國際互聯網上建立了可繫統查詢的綠色制造專門網頁Greenmfg。卡奈基梅隆大學的綠色設計研究所從事綠色設計、管理、制造、法規制定等的研究和教育工作，並與政府、企業、基金會等廣泛合作。不少企業也進行了大量研究，如1996年美國SME學會關於綠色制造研究的圓桌會議的大多數骨干是來自企業界的負責人或代表。美國AT&T公司在企業技術學報上發表了不少關於綠色制造的研究論文。美國國家科學基金會對綠色制造中的相關問題的研究給予了高度重視和支持，如美國國家科學基金會1999年資助課題報告會（NSF Design&Manufacturing Gran tees Con.ference）所報告的與綠色制造相關的研究課題就有十餘項。在此屆大會上，NSF設計與制造學部主任Martin-Vega博士在大會主題報告中還指出了未來制造業面臨的六大挑戰性問題，環境相容性問題就是其中之一，而且指出目標就是減少制造過程中的廢棄物和把產品對環境的影響降到**限度；隨後，Martin-Vega博士又提出未來的“十大關鍵技術”，其中包括“廢棄物*小加工工藝”。
加拿大Windsor大學建立了環境意識設計和制造實驗室(ECDM lab)和基於WWW的網上信息庫，發行了International Journal of Environmentallv Consc’ious Design and Manufac’tttring雜志。對環境意識制造中的環境性設計、生命周期分析(life cvcle analysis，LCA)等進行了深入的研究。ECDM lab於1995年開發了一套有關環境性設計軟件EDIT (environmental design industrial template)。
在歐洲，國際生產工程學會(CIRP)近幾年均有大量論文對環境意識制造和多生命周期工程等綠色制造本質問題進行研究。英國CfSD (the center for sustainable design)對生態設計、可持續性產品設計等進行了集中研究，並開展了有關的教育T作，發行了The Journal of Sustainable Product Design雜志。
國際電子電器工程師協會(IEEE)和日本生態設計(EcoDesign)協會聯合發起，在松下、索尼、IBM、豐田等多家

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