了得網工業技術_綠色制造基礎理論與共性技術

內容簡介

本書是圍繞國家綠色發展和《中國制造2025》綠色制造工程等重大需求，由中國機械工程學會組織的“綠色制造叢書”之一。
綠色制造是一種綜合考慮環境影響和資源消耗的現代制造模式。近年來，綠色制造相關基礎理論和共性技術發展很快，但仍不盡完善。本書首先對綠色制造背景、內涵、主要內容及綠色制造的國內外研究現狀進行了概述；其次從可持續制造、工業生態、產品生命周期、全球氣候變暖等多個視角闡述了綠色制造理論基礎體繫；之後對生命周期評價方法及應用、綠色設計技術、綠色制造工藝規劃及其關鍵技術、綠色工廠規劃及其關鍵技術、再制造工藝及其制造繫統等綠色制造相關共性技術進行了研究。
本書可供高等院校、制造業企業、研究機構等單位對綠色制造感興趣的讀者閱讀。

作者簡介

曹華軍
重慶大學二級教授、博士生導師，國家“萬人計劃”科技創新領軍人纔、首屆青年長江學者，現任重慶大學機械與運載工程學院副院長、制造工程研究所所長，“十二五”“十三五”國家綠色制造重點專項專家組成員，“十四五”國家“高性能制造技術與重大裝備”重點專項專家組副組長，中英低碳制造聯盟副主席單位負責人。獲獎勵1項、省部級及行業一等獎4項。

叢書序一
叢書序二
叢書序三
前言
第1章綠色制造概述1
1.1綠色制造背景2
1.1.1從農業文明、工業文明到生態文明2
1.1.2經濟發展與資源環境關繫3
1.1.3發展綠色制造意義重大6
1.2綠色制造內涵7
1.2.1基本概念7
1.2.2綠色制造內涵的廣義性7
1.3綠色制造的主要內容9
1.3.1綠色設計9叢書序一
叢書序二
叢書序三
前言
第1章綠色制造概述1
1.1綠色制造背景2
1.1.1從農業文明、工業文明到生態文明2
1.1.2經濟發展與資源環境關繫3
1.1.3發展綠色制造意義重大6
1.2綠色制造內涵7
1.2.1基本概念7
1.2.2綠色制造內涵的廣義性7
1.3綠色制造的主要內容9
1.3.1綠色設計9
1.3.2綠色制造工藝11
1.3.3資源化與再制造12
1.3.4綠色制造評價14
1.3.5綠色制造模式14
1.4綠色制造研究現狀16
1.4.1工業發達國家政府戰略16
1.4.2綠色制造學術動態18
1.4.3典型企業綠色實踐21
1.5綠色制造發展趨勢23
參考文獻25
第2章綠色制造基礎理論29
2.1可持續制造理論30
2.2工業生態理論31
2.2.1工業生態園區32
2.2.2生態產業鏈33
2.3產品生命周期理論34
2.3.1產品生命周期34
2.3.2多生命周期工程35
2.4全球氣候變暖理論39
2.4.1全球氣候變暖與工業發展39
2.4.2IPCC碳排放計算模型41
參考文獻43
第3章生命周期評價方法及應用45
3.1生命周期評價方法46
3.1.1生命周期評價概述46
3.1.2生命周期評價基本框架49
3.2電動汽車與傳統燃油汽車的對比生命周期評價54
3.2.1研究背景54
3.2.2評價對像55
3.2.3目標與範圍確定56
3.2.4清單分析57
3.2.5影響評價60
3.3機床的生命周期評價及優化62
3.3.1研究背景62
3.3.2評價對像62
3.3.3目標與範圍確定65
3.3.4清單分析67
3.3.5影響評價71
3.3.6基於敏感性分析的機床綠色設計策略分析74
參考文獻77
第4章綠色設計技術79
4.1綠色設計概述80
4.1.1綠色設計的基本概念80
4.1.2綠色設計的原則81
4.2綠色設計的關鍵技術82
4.2.1綠色材料選擇82
4.2.2輕量化設計84
4.2.3節能設計85
4.2.4面向資源再利用設計86
4.3綠色設計的支撐技術89
4.3.1綠色設計並行工程模式89
4.3.2綠色設計數據庫和知識庫91
4.3.3綠色設計評價和決策93
4.4集成化的綠色設計工具及眾創平臺105
4.4.1面向金屬切削機床的綠色基礎數據庫研究與開發105
4.4.2基於Web Service技術的機床綠色設計支持繫統集成平臺107
4.4.3制齒機床綠色設計支持繫統模塊110
4.4.4制齒機床綠色設計過程評價與決策模塊112
參考文獻118

第5章綠色制造工藝規劃及其關鍵技術121
5.1綠色制造工藝的基本概念122
5.2典型綠色制造工藝123
5.2.1干式切削123
5.2.2微量潤滑128
5.2.3低溫切削130
5.3綠色制造工藝規劃方法132
5.3.1面向綠色制造的工藝規劃的體繫結構132
5.3.2面向綠色制造的工藝規劃的技術內容134
5.3.3面向綠色制造的工藝規劃決策問題的理論模型135
5.3.4面向綠色制造的工藝規劃決策應用模型及模型集合137
5.3.5面向綠色制造的工藝規劃決策支持數據庫144
5.3.6基於決策模型集的面向綠色制造的工藝規劃方法147
5.4面向綠色制造的機床設備優化配置方法148
5.4.1面向綠色制造的機床設備優化配置參考指標體繫148
5.4.2機床設備配置問題數學描述149
5.4.3面向綠色制造的單工件多機床優化配置模型151
5.4.4多工件多機床的節能降噪型調度安排方法155
參考文獻166
第6章綠色工廠規劃及其關鍵技術169
6.1綠色工廠通用模型170
6.1.1綠色工廠通用模型的內涵170
6.1.2綠色工廠的創建171
6.2綠色工廠關鍵技術及繫統172
6.2.1綠色工廠關鍵技術172
6.2.2綠色工廠關鍵繫統176
6.3綠色工廠評價繫統179
6.3.1綠色工廠的評價指標體繫179
6.3.2綠色工廠評價185
6.3.3綠色工廠評價繫統的基本構成187
6.4綠色工廠規劃及其關鍵技術應用——以壓鑄車間為例189
6.4.1壓鑄車間環境排放指標選取與監測190
6.4.2基於GA-BP法的壓鑄車間設備環境預測模型196
6.4.3面向設備群的環境預測模型及路徑規劃方法205
6.4.4某壓鑄車間案例分析215
參考文獻224

第7章再制造工藝及其制造繫統229
7.1再制造工藝基礎230
7.1.1基本概念230
7.1.2再制造技術重點發展內容232
7.1.3再制造技術的特點與作用233
7.1.4再制造技術的發展趨勢236
7.2再制造技術與工藝237
7.2.1再制造拆裝技術與工藝237
7.2.2再制造清洗技術與工藝242
7.2.3再制造檢測技術與工藝244
7.2.4再制造加工技術與工藝247
7.3廢舊機電產品再制造實施大批量定制與應用252
7.3.1廢舊機電產品再制造大批量定制特性及過程模型252
7.3.2廢舊機電產品再制造大批量定制若干支持理論研究256
7.3.3廢舊機床再制造大批量定制應用268
參考文獻277

前言

工業文明對推動人類生活質量提升、社會科技進步起到了重要的作用，但當前社會過度的工業活動和資源掠取嚴重破壞了人類賴以生存的自然環境，導致了溫室效應、酸雨、霧霾、臭氧層破壞、大氣污染等一繫列全球環境問題。鋻於此，國際社會高度重視生態文明建設，積極致力於綠色、循環、低碳發展。作為創造人類社會財富的支柱產業，制造業也逐漸由大而粗的制造模式向綜合考慮資源消耗和環境影響的制造模式——綠色制造轉變。工業文明對推動人類生活質量提升、社會科技進步起到了重要的作用，但當前社會過度的工業活動和資源掠取嚴重破壞了人類賴以生存的自然環境，導致了溫室效應、酸雨、霧霾、臭氧層破壞、大氣污染等一繫列全球環境問題。鋻於此，國際社會高度重視生態文明建設，積極致力於綠色、循環、低碳發展。作為創造人類社會財富的支柱產業，制造業也逐漸由大而粗的制造模式向綜合考慮資源消耗和環境影響的制造模式——綠色制造轉變。
綠色制造（Green Manufacturing）是一種在保證產品功能、質量以及成本的前提下，綜合考慮環境影響和資源效率的現代制造模式，通過開展技術創新及繫統優化，使產品在設計、制造、物流、使用、回收、拆解與再利用等生命周期過程中，對環境影響小、資源能源利用率、人體健康與社會危害小，並使企業經濟效益與社會效益協調優化。綠色制造興起於20世紀90年代，美國制造工程師學會於1996年發布了綠色制造的藍皮書，在國際上較早對綠色制造的概念、內涵以及實施可能遇到的障礙與挑戰等進行了繫統論述。經過近些年發展，工業發達國家相繼提出了綠色制造的願景和目標。美國宣布啟動《先進制造業伙伴計劃》，將綠色制造技術列為振興美國制造業的十一項關鍵技術之一。英國發布了《未來制造業：一個新時代給英國帶來的機遇與挑戰》，提出實施綠色制造，提高現有產品的生態性能，重建完整的可持續工業體繫。德國發布了《工業4.0》，將提高資源利用效率列為工業4.0的八大關鍵領域之一。我國高度重視制造業的綠色發展問題，《中國制造2025》明確提出全面推行綠色制造，加快制造業綠色改造升級。長期以來，國家自然科學基金、國家863計劃、國家973計劃、國家重點研發計劃資助了大量綠色制造研究項目，推動著我國綠色制造技術的蓬勃發展。盡管當前綠色制造得到了社會各界的高度重視，但是其相關的基礎理論及共性技術仍缺乏繫統全面的研究與總結，為了進一步闡明綠色制造的相關基礎理論及共性技術，通過收集國內外研究文獻資料，並結合作者的研究成果，提出了本書的主要內容。
本書共分7章，按照綠色制造概述、基礎理論、共性技術遞進展開。第1章綠色制造概述主要介紹綠色制造背景、內涵、主要內容、研究現狀和發展趨勢；第2章綠色制造基礎理論介紹了可持續制造理論、工業生態理論、產品生命周期理論、全球氣候變暖理論相關內涵；第3～7章依次介紹了綠色制造的共性技術，包括生命周期評價方法及應用、綠色設計技術、綠色制造工藝規劃及其關鍵技術、綠色工廠規劃及其關鍵技術、再制造工藝及其制造繫統。
本書是作者課題組多年研究成果的繫統總結，主要由曹華軍、邱城、曾丹和汪曉光撰寫，舒林森、楊瀟、陳二恆、文旋豪、葛威威、劉磊、張金、張瓊之、談翼飛、王坤、高曦等參加了部分資料整理和有關項目研究工作。本書有關研究工作得到了國家自然科學基金、國家863計劃、國家973計劃、國家重點研發計劃等的資助；本書的撰寫和出版得到了《機械工程學報》的大力支持，在此一並表示衷心的感謝。
此外，本書在寫作過程中參考了有關文獻，在此向所有被引用文獻的作者表示誠摯的謝意。
由於綠色制造是一門正在迅速發展的綜合性交叉學科，本書涉及面廣，加上作者水平有限，因此不妥之處在所難免，敬請學界同仁和廣大讀者批評指正。

作者
2022年1月

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