新材料与绿色制造体系

新材料与绿色制造体系

目 录

新材料的发展、地位及其影响 ................................................................ 2 绿色制造系统 ............................................................................................ 9 绿色产品设计与评价 .............................................................................. 17 绿色制造业与绿色再制造工程 .............................................................. 26

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新材料的发展、地位及其影响

大纲

一、材料科学概述 1.材料科学的地位及其影响 2.材料科学的发展现状与趋势 3.新材料发展的迫切性 4.新材料的特点及其分类 二、新材料产业现状

1.国内外新材料产业及其现状 2.新材料产业发展的思考

三、新材料对新兴产业发展的影响 1.新能源 2.生物医药 3.国防新科技 4.电子制造业 5.汽车制造业 6.绿色制造业

知识点汇总

概念 C01：材料 C02：新材料 C03：纳米材料 原理和观点

K01：新材料发展的趋势

K02：新材料领域发展面临的挑战 K03：新材料的特点

K04：我国新材料产业存在的一些问题 重要信息

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I01：国内外新材料产业及其现状

正文

一、材料科学概述

材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。

1.材料科学的地位及其影响

“材料科学”的提出是在20世纪60年代初，它是一门研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能，以及它们之间相互关系的科学。材料科学的地位及其影响表现在：

它是人类生活和从事生产的物质基础；

是衡量人类社会文明程度及劳动力发展水平的标志； 是人类社会进步的里程碑，社会现代化的物质基础与先导。 2.材料科学的发展现状与趋势

首先，我们要从历史发展进程中看材料的发展。

100万年以前，原始人以石头作为工具，称旧石器时代；1万年以前，人类对石器进行加工，从而进入新石器时代；公元前5000年，人类进入青铜器时代；公元前1200年，人类开始使用铸铁，从而进入了铁器时代；18世纪，钢铁工业的发展，成为产业革命的重要内容和物质基础；19世纪中叶，现代平炉和转炉炼钢技术的出现，使人类真正进入了钢铁时代；20世纪中叶以后，科学技术迅猛发展，作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。

因此我们需要站在时代的高度，探讨材料科学的发展现状与新趋势。 材料学科研究的重点在于新材料及其新材料技术的开发与应用。就新材料的发展而言，其主要趋势有：一、继续重视高性能的新型金属结构材料；二、结构材料的复合化、功能化，低维材料正扩大应用；三、非晶材料日益受到重视；四、功能材料迅速发展——多功能集成化、智能化、材料和器件一体化；五、特殊条件下应用的材料；六、依靠计算材料科学设计新型材料。

3.新材料发展的迫切性

我国材料领域面临着很多急需解决的问题，其中传统材料产业亟待振兴，更为重要的是相关新材料领域发展面临更大的挑战。这其中包括：一、关键新材料

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亟待开发；二、纳米材料研究虚火旺，产业化障碍大；三、前瞻性新材料和具有知识产权的材料研发能力不足；四、高水平新材料研究开发人才的培养；五、材料产品急需应对入世的挑战。

4.新材料的特点及其分类 （1）新材料的概念

新材料是指新出现的或正在发展中的，具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料；或采用新技术（工艺、装备），使传统材料性能有明显提高或产生新功能的材料；一般认为满足高技术产业发展需要的一些关键材料也属于新材料的范畴。

（2）新材料的特点 新材料一般具有以下特点：

一、新材料获得途径与传统材料不同；二、新材料是多学科相互交叉、相互渗透、相互促进，综合研究的成果；三、新材料具有高新性能，能满足尖端技术和设备制造的需要；四、新材料发展的驱动力由军事需求向经济需求转变；五、新材料的开发与应用联系更加紧密；六、新材料应注重与生态环境及资源的协调性。

（3）新材料的类型

一般按应用领域和当今的研究热点把新材料分为以下的主要领域：电子信息材料、新能源材料、纳米材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、生态环境材料、新型功能材料（含高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等）、生物医用材料、高性能结构材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等。

（4）典型材料

以下介绍当下各类新材料中两种最为典型的材料。

一是纳米材料。纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。纳米材料主要用于医药、家电、电子计算机和电子工业、环境保护、纺织工业以及机械工业等。

二是生态环境材料。生态环境材料是指那些具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料。

生态环境材料研究的主要方向有：一、减少人均材料流量，减少材料集约化

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程度；二、减少寿命周期中的环境负荷，使用生态化的生产工艺；三、开发天然能源，使用藏量丰富的矿物和天然材料；四、避免使用有害物质，使用“清洁”材料；五、使用长寿命材料，强化再生利用，强化生物降解性；六、修复环境，强调生态效率(性能-环境负荷比)；七、采用环境负荷小的高分子合金设计；八、采用可再生循环的高分子材料设计；九、采用完全降解的高分子材料设计；十、强调高分子材料加工和使用过程中产生的有害物质无害化处理技术。

二、新材料产业现状

1.国内外新材料产业及其现状 （1）美国新材料产业现状

美国早在1991至1995年的《国家关键技术报告》中就将材料科学与技术列为重要的研究领域。

自1996年以后，有关材料的立项列入到《国防领域的研究、开发、实验及评估计划》中的61101E子项（国防研究科学，该子项包括信息科学、电子科学和材料科学三大领域）和62712E（材料与电子技术，该子项包括材料加工技术、微电子器件技术、低温电子器件技术和军用医疗与损伤技术四个领域）中，主要预算合计为15亿美元左右。

在新材料的单项方面，美国2000年制定的国家纳米技术计划被列为第一优先科技发展计划。

（2）德国新材料产业现状

德国自1994年就启动了跨世纪国家级新材料研究计划，实施周期为1994—2003年。该计划目标是通过产品创新和技术创新，在新材料制造装备、加工和应用三个方面确保德国的国际领先地位。进入21世纪后，德国在9大重点发展领域均将新材料列为首位，通过开发新材料以确保资源和环境；德国还将纳米技术列为科研创新的战略领域。

（3）日本新材料产业现状

日本政府历来十分重视材料技术的发展，把开发新材料列为国家高新技术的第二大目标，认为新材料技术是推动21世纪创新和社会繁荣的主导力量。在日本新的五年“科学技术基本计划”中，重点发展的材料技术包括：分析和控制微粒、分子、原子、电子等微观结构技术；高纯化和功能组合技术；功能性结构材料技术；使材料具有特殊功能的表面处理技术；应用计算机设计和制造材料的技

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术等。

（4）我国积极扶持新材料产业发展

在我国，新材料产业发展得到了政府的积极扶持。1999年国家颁布实施《当前国家优先发展的高技术产业化重点领域指南》，其中新材料得到重点扶持；2000年实施《国家计委关于组织实施新材料高技术产业化专项的公告》，“十五”期间在我国新材料产业发展过程中，国家给予了大力支持，初步形成了比较完整的新材料产业体系；“十一五”期间进一步加大了支持力度。按我国目前经济发展趋势预计，新材料需求增长速度将高于经济增长速度，按10%的增长速度计算，到2010年我国新材料市场可达6500亿元。新材料产业也已成为衡量一个国家经济社会发展、科技进步和国防实力的重要标志。

（5）我国新材料产业发展现状

政府支持力度不断加大，新材料产业取得长足发展；新材料产业规模不断扩大，技术水平日益提升；新材料产业基地不断涌现，产业呈现集群化发展态势；新材料上市公司已成为我国新材料产业发展的尖兵。

2.新材料产业发展的思考

我国新材料产业发展虽然取得较大的进展，但也存在一些急需解决的问题，主要表现在以下几个方面：

一、新材料产业的科技创新能力不强；二、新材料产业技术集成能力差，加工技术及装备制造水平低是我国新材料及材料工业发展的薄弱环节；三、资源及能源利用效率低，资源优势转化为产业优势尚有较大的差距；四、新材料成果转化和产业化过程需要大量资金投入，但多元化的投融资体系尚未建立，面向产业化服务的中介服务体系尚不完善，这在某种程度上制约了我国新材料产业的发展。

我国新材料技术领域有以下几个重大研究方向：

一、面向信息产业的关键新材料技术；二、面向国家传统和支柱产业的关键新材料；三、改善人类生活环境和提高生活质量的新材料技术；四、面向战略性竞争的关键新材料技术。

三、新材料对新兴产业发展的影响 1.新能源

新能源材料的种类主要包括专用薄膜，聚合物电解液，催化剂和电极，先进

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光电材料，特制光谱塑料和涂层，碳纳米管，金属氢化物浆料，高温超导材料，低成本低能耗民用工程材料，轻质、便宜、高效的绝缘材料，轻质、坚固、复合结构材料，超高温合金，陶瓷和复合材料，抗辐射材料，低活性材料，抗腐蚀及抗压力腐蚀裂解材料，机械和抗等离子腐蚀材料。

当前研究热点和技术前沿包括高能储氢材料，聚合物电池材料，中温固体氧化物燃料电池电解质材料，多晶薄膜太阳能电池材料等。这些新能源材料的研究、开发与应用将极大推进新型能源产业的大幅发展。

2.生物医药

纳米技术在医药方面已经有了极广泛的应用。纳米技术的实现使得人们可在纳米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品纳米材料粒子，将使药物在人体内的输运更加方便。同时，运用基因和药物传送纳米级的MRI对照剂还可以发现癌细胞或定位人体组织器官。疾病早期诊断的纳米传感器系统也是通过纳米技术实现的。

此外，生物降解材料在生物医药领域也有很大的市场。目前可吸收材料已经被做成可吸收骨科植入物、骨钉、骨板、骨修复材料、可吸收性缝合线、可吸收性手术防粘连膜、可吸收性止血敷料、组织工程支架、药物载体、整形材料、血管栓塞剂、组织黏合剂等，为众多患者带来了福音。

3.国防新科技

军工材料对国防科技、国防力量的强弱和国民经济的发展具有重要推动作用，是武器装备的物质基础和技术先导，是决定武器装备性能的重要因素，也是拓展武器装备新功能和降低武器装备全寿命费用、取得和保持武器装备竞争优势的原动力。

军工材料包括了以下几个方面：

（1）火炮身管材料：高强韧炮钢制造身管，耐热合金身管，陶瓷衬管材料，电磁炮材料，复合材料身管；

（2）新型装甲材料：薄、硬、纯装甲钢，金属基复合材料装甲，防弹陶瓷，贫铀装甲；

（3）其他兵器材料：兵器用阻尼材料技术，兵器用隐身材料技术，兵器用功能陶瓷材料。

4.电子制造业

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电子材料是指在电子技术和微电子技术中使用的材料，包括介电材料、半导体材料、压电与铁电材料、导电金属及其合金材料、磁性材料以及其他相关材料。

电子材料是现代电子工业和科学技术发展的物质基础，同时又是科技领域中技术密集型学科。它涉及到电子技术、物理化学、固体物理学和工艺基础等多学科知识。

根据材料的化学性质，电子材料可以分为金属电子材料，电子陶瓷，高分子电子、玻璃电介质、云母、气体绝缘介质材料，电感器、绝缘材料、磁性材料、电子五金件、电工陶瓷材料、屏蔽材料、压电晶体材料、电子精细化工材料、电子轻建纺材料、电子锡焊料材料、PCB制作材料、其他电子材料。

5.汽车制造业

汽车用材在整个材料市场中所占的比例很小，但是属于技术要求高、技术含量高、附加值高的三高产品，代表了行业的最高水平。 汽车材料的需求呈现出以下特点：轻量化与环保是主要需求发展方向；各种材料在汽车上的应用比例正在发生变化，主要变化趋势是高强度钢和超高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料的用量将有较大的增长，汽车车身结构材料将趋向多材料设计方向。同时汽车材料的回收利用也受到更多的重视，电动汽车，代用燃料汽车专用材料以及汽车功能材料的开发和应用工作不断加强。

6.绿色制造业

绿色材料即生产过程中能耗低、噪声小、无毒性并对环境无害的材料和材料制品，以及对人类、环境有危害但采取适当的措施后可减少或消除的材料及制成品。绿色制造要求选择材料时，优先选用可再生材料，尽量选用回收材料和低能耗、少污染的材料，并选择环境兼容性好的材料及零部件，避免选用有毒、有害和有辐射特性的材料。所用材料应易于再利用、回收、再制造或易于降解。

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绿色制造系统

大纲

一、绿色制造概述

1.绿色制造的背景与发展历程 2.绿色制造的概念、内涵与体系 3.绿色制造与可持续发展 二、绿色制造系统 1.绿色制造系统及其分析 2.绿色设计 3.绿色制造技术

知识点汇总

概念 C01：制造业 C02：绿色制造 C03：可持续发展 C04：循环经济 C05：绿色设计 C06：绿色制造技术 原理和观点

K01：绿色制造的三项内容 K02：绿色设计的特点 K03：绿色设计的主要内容 重要信息

I01：绿色制造系统的模型

正文

一、绿色制造概述

制造业（Manufacturing Industry）是指经物理变化或化学变化后成为了新的产品，不论是动力机械制造，还是手工制作；也不论产品是批发销售，还是零

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售，均视为制造。

1.绿色制造的背景与发展历程 （1）背景

环境问题和资源问题是当前和今后相当长一段时间，人类社会面临的主要问题。特别是环境问题，其恶化程度与日俱增，对人类社会的生存与发展造成日益严重的威胁。

制造业是创造人类财富的支柱产业。制造业在将制造资源转变为产品的制造过程中及产品的使用和处理过程中，都会产生废弃物，对环境造成污染。由于制造业量大面广，因而对环境的总体影响很大。有鉴于此，如何使制造业尽可能少地产生环境污染是当前制造科学面临的重大问题。于是一个新的概念——绿色制造(Green Manufacturing)由此产生。

（2）发展历程

自20世纪70 年代以来，全球掀起了一场空前壮阔的绿色革命。“建立一个可持续发展的社会”，正成为21世纪全球性社会改革浪潮的一个重要主题。

1991年日本推出了“绿色行业计划”，加拿大政府已开始实施环境保护“绿色计划”。美国、英国、德国也推出类似计划。

1992年联合国在巴西里约热内卢召开的环境与发展会议发表了《21世纪议程》，提出了全球可持续发展的战略框架。随后，中国政府向全世界推出《中国21 世纪议程》，把可持续发展战略列为国家发展战略。

2.绿色制造的概念、内涵与体系 （1）绿色制造的概念

绿色制造，又称环境意识制造。最早起源于20世纪30年代，到1996年才由美国制造工程师学会(SME)比较系统地提出“绿色制造”的概念、内涵和基本内容——绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源利用效率的现代制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生产周期中，废弃资源和有害排放物最小，即对环境的负面影响最小，对健康无害，资源利用率最高。因此，绿色制造具有节能、降耗、少环境污染或无环境污染的特征，是人类社会可持续发展在现代制造业中的体现，是在传统制造的基础上发展而来。

（2）绿色制造的内涵

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绿色制造具有广义的内涵，涵盖了生产制造的各个环节。它主要有三项内容： ① 绿色资源。包括了绿色原材料与绿色能源两个部分。其中绿色原材料需要满足来源丰富，便于利用，便于回收再利用三个特点。而绿色能源则囊括了耗能省，环保性好，储量丰富，可再生等优势。

② 绿色生产。包括了绿色设计，绿色生产设备，绿色生产技术，绿色生产环节四个方面。

③ 绿色产品。主要特点为节省能源，节省物料，保护环境，便于回收利用，符合人机工程等。

（3）绿色制造的体系

绿色制造有两个目标：对环境进行保护和对资源进行高效利用；绿色制造关心两个过程：物料转化过程和生命周期过程；绿色制造有三方面的内容：绿色资源，绿色生产和绿色产品。

3.绿色制造与可持续发展 （1）可持续发展的发展历程

1972年，“可持续发展（Sustainable development）”的概念最先在斯德哥尔摩举行的联合国人类环境研讨会上正式被讨论。

1980年，国际自然保护同盟的《世界自然资源保护大纲》指出：“必须研究自然的、社会的、生态的、经济的以及利用自然资源过程中的基本关系，以确保全球的可持续发展。”

1981年，美国学者莱斯特·R·布朗（Lester R. Brown）发表了专著《建设一个可持续发展的社会》，提出以控制人口增长、保护资源基础和开发再生能源来实现可持续发展。

1987年，世界环境与发展委员会出版《我们共同的未来》报告，将可持续发展定义为：“既能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。”它系统阐述了可持续发展的思想。

1992年6月，联合国在里约热内卢召开的“环境与发展大会”，通过了以可持续发展为核心的《里约环境与发展宣言》、《21世纪议程》等文件。随后，中国政府编制了《中国21世纪人口、资源、环境与发展白皮书》，首次把可持续发展战略纳入我国经济和社会发展的长远规划。

1997年的中共十五大把可持续发展战略确定为我国“现代化建设中必须实

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施”的战略。

（2）可持续发展概念

可持续发展是既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展。可持续发展与环境保护既有联系，又不等同。环境保护是可持续发展的重要方面。可持续发展的核心是发展，但要求在严格控制人口、提高人口素质和保护环境、资源永续利用的前提下进行经济和社会的发展。

（3）绿色制造与可持续发展理论的关系

绿色制造应该是可持续发展的一个组成部分，而且是一个极其重要的组成部分，可以说绿色制造是可持续发展战略思想在制造业的体现，或者说绿色制造是21世纪制造业的可持续发展模式。

二、绿色制造系统 1.绿色制造系统及其分析

制造系统是人、机器和装备以及物料流和信息流的一个组合体。其上端是物料、能源、资金与信息的输入，下端则是产品与废物的输出。制造系统的基本特性有：集合性、相关性、目的性、环境适应性、动态性、反馈性、随机特性。

在不同理念下的制造系统有着不同的特点：

大规模制造（以产为本）：以分工、规模经济效应为制造理念，以单个企业为执行主体，其市场环境以规模化需求、区域性买方市场为特点，以少品种、大量大批为生产方式，以对员工进行控制为其核心管理思想，以层级组织为其组织结构特征，以成本竞争为其竞争模式，对外关系为：以企业自身为中心的竞争关系。

精益制造（以人为本）：以消灭浪费、精益求精为制造理念，以单个企业为执行主体，其市场环境以激烈的个性化产品竞争、区域性买方市场为特点，以大量大批为生产方式，以员工参与、以人为本为其核心管理思想，以扁平组织为其组织结构特征，以成本、质量竞争为其竞争模式，对外关系为：以企业自身为中心的竞争关系。

敏捷制造（以人为本）：以快速有效的资源集成、快速响应市场为制造理念，以单个或多个企业为执行主体，其市场环境以多变、难预测的市场需求与全球买方市场为特点，以多品种、多批量为生产方式，以营造协同环境为其核心管理思想，以网络组织为其组织结构特征，以成本、质量与市场响应速度竞争为其竞争

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模式，对外关系为：以市场需求为中心的合作竞争关系。

绿色制造（以环境为本）：以和自然的协调发展、减少污染、提高资源利用率为制造理念，以单个或多个企业、政府、公众为执行主体，其市场环境以环保性绿色产品需求、全球性买方市场为特点，以多品种、多批量为生产方式，以环境为本、社会协同制造为其核心管理思想，以网络组织为其组织结构特征，以成本、质量与市场响应速度竞争与产品绿色性竞争为其竞争模式，对外关系为：以社会发展和市场需求为中心的合作竞争关系。

可见，绿色制造有其独特的内涵。

绿色制造，又称环境意识制造（Environmentally Conscious

Manufacturing）、面向环境的制造（Manufacturing For Environment）等。它是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响（负作用）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。绿色制造这种现代化制造模式，是人类可持续发展战略在现代制造业中的体现。典型的绿色制造系统的模型概括为：三个内容、三条途径和两个目标。三个内容指绿色能源、绿色生产过程和绿色产品。三条途径是指技术途径、管理途径、改变观念。两个目标是指节约资源能源和保护环境。

同时，绿色制造还需要放到循环经济的视角下进行。循环经济（cyclic economy）即物质闭环流动型经济，是指在人、自然资源和科学技术的大系统内，在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济，转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。循环经济在技术上主要体现在清洁生产和绿色制造业上。日本产业界认为：绿色制造对循环经济的建设有着重要的促进作用。

2.绿色设计

（1）绿色设计的内涵

绿色设计（Green Design）也称为生态设计（Ecological Design），环境设计（Design for Environment）等。虽然叫法不同，内涵却是一致的，绿色设计是指在产品及其寿命周期全过程的设计中，要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，更要优化各种相关因素，使产品及其制造过程中对环境的总体负影响减到最小，使产品的各项指标符合绿

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色环保的要求。

（2）传统设计与绿色设计的比较

传统设计是依据用户对产品提出的功能、性能、质量及成本要求来设计，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，在制造和使用过程中很少考虑产品回收或仅考虑有限的贵重金属材料回收。传统设计以满足市场需求为主要设计目的，以普通产品设计为主。

绿色设计是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。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，在产品制造和使用过程中可拆卸、易于回收，不产生毒副作用，即保证产生很少的废弃物。绿色设计是为需求和环境设计，满足可持续发展的要求，其产品均为绿色产品或绿色标志产品。

（3）绿色设计的特点

绿色设计可以减缓地球上矿物资源的消耗；减少了大量垃圾处理所造成的棘手问题；环境在绿色设计中具有重要的地位；绿色设计可从源头上减少废弃物的产生；绿色设计是并行闭环设计。

（4）绿色设计的对象

绿色设计之环境的需求——环保的产品。

绿色设计之时代的需求——简洁的产品（Reduce）。 绿色设计之未来的需求——绿色产品。 （5）绿色设计实施步骤

绿色设计的实施步骤包括：①设计绿色设计信息；②建立绿色设计小组；③绿色产品方案设计；④绿色设计决策。

（6）绿色设计的主要内容

绿色设计的主要内容包括：绿色产品设计的材料选择与管理；产品的可拆卸性设计；产品的可回收性设计；绿色产品的成本分析；绿色产品设计数据库等。

（7）绿色设计的准则

绿色设计准则分为环境准则、技术准则、经济性准则与人机工程准则四方面。 其中，环境准则包括降低物料消耗、降低能耗、有利于职业健康和生产安全与环境污染最小等细则。技术准则包括具有规定的功能、保证产品质量、具有预期使用寿命等细则。经济性准则包括费用最低、利润最大两项内容。人机工程准

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则则包括了良好的使用性能与能够满足消费个性两个关键。

（8）面向生命周期的绿色设计过程

绿色设计面向产品的整个寿命周期，即在概念设计及粗略设计阶段，就充分考虑到产品在制造、销售、使用及报废后对环境的各种影响，与产品相关的所有技术人员都应密切合作。在面向生命周期的绿色设计过程中，其对象除了产品本身以外，还有产品的生产过程、后勤支持系统、生产人员等，它们也都有各自的生命期间，且在各自的周期内也必须对环境影响负责。

因而绿色设计绝不是一个阶段性与一次性的过程，必须贯穿产品生命周期的始终。从最先的竞争策略和产品规划，到产品设计、材料选择、工艺设计、制造系统设计、材料流与能量流的详细规划，再到投入生产的整个过程，一直到产品的包装、运输、分配，再到使用、消费、维护、售后服务与维修流程，一直到产品的处置回收分解再利用，整个过程是需要绿色设计贯穿始终的。

面向生命周期的绿色设计，其重点正是在于产品的环境性能、拆卸、回收与处置上，具体包括设计易于装配、维修、拆卸的结构，选择能避免有毒排放物产生的材料，设计无有害排放物和低能量消耗的制造工艺，设计制造、装配、销售、服务、拆卸、回收以及处理处置系统。

3.绿色制造技术 （1）绿色制造技术内涵

绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。

（2）绿色制造技术的内容

绿色制造的内容包括绿色资源、绿色生产和绿色产品。绿色制造过程包括：绿色生产、绿色包装、绿色使用和绿色回收与处理。

（3）典型绿色制造技术

这里介绍一种刀具生产的绿色制造工艺作为典型范例。

刀具制造包括切削加工与磨削两个主要流程。切削加工包括了铣削、钻削、车削等具体方式；又可分为干式切削与准干式切削加工两种，前者的研发重点在于开发刀具与探索加工条件，后者主要攻关的则是排屑处理和刀具表面质量提

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高。在磨削方面，绿色制造工艺研究的重点在于四个方面：首先是干式磨削；其次是最佳磨削液用量，即从供液系统优化与用液微量化两个方面控制流程中磨削液的添加；第三是磨削液的选择，一般常规磨削液是油性磨削液，而绿色制造工艺则致力于研发水溶性磨削液以及性能更好的新型磨削液；最后是油屑分离问题，将最后油屑混合的废液加以分离，从而达到磨削液与切屑的分别回收利用。

总的来说，在这一刀具生产的绿色制造工艺流程中，技术人员需要解决以下问题：

一，少、无切削；二，节水制造技术；三，减少加工余量；四，研发新型刀具材料；五，实现切削液的回收再利用；六，实现磨屑的二次资源利用；七，实现与推广快速原型制造技术（RPM），加快产品更新的速度以满足市场需要。

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绿色产品设计与评价

大纲

一、绿色材料与绿色产品设计 1.绿色材料概述

2.绿色产品设计——理论、方法与技术 二、绿色产品评价

1.绿色产品相关理论与评价方法 2.生命周期理论

3.制造业绿色产品综合评价

知识点汇总

概念

C01：绿色材料 C02：绿色产品 C03：绿色产品设计 C04：生命周期 原理和观点

K01：选择材料的准则 K02：绿色产品的特征 K03：绿色产品设计方法 K04：绿色产品评价方法

K05：绿色产品的生命周期各阶段

重要信息

I01：绿色材料的分类 I02：绿色产品设计的内容 I03：绿色产品相关理论 I04：绿色产品评价指标体系 I05：绿色产品综合评价的准则

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正文

一、绿色材料与绿色产品设计 1.绿色材料概述

（1）材料的环境影响评价

材料的环境影响评价主要是指在材料的各种生产、制备、加工、使用、再生等单一过程或生命周期过程中所涉及的各种能源、资源、废弃物，特别是污染物对生态环境的损伤或破坏程度的定量或半定量分析描述。

因而材料的使用必须考虑到材料的环境影响评价和使用性能评价的平衡。其中环境影响评价，即环境负荷，包括：资源消耗、能源消耗、废弃物、声污染、热污染、其他污染；使用性能评价，即使用性能，包括：机械性能、电磁性能、光学性能、热学性能、化学性能、其他性能。

（2）材料选择的准则

产品的绿色属性与材料有着密切的关系，因此要慎重选择和使用材料，其相应的准则包括：

一、少用短缺或稀有的原材料，多用废料、余料或回收材料作为原材料；二、尽量寻找短缺或稀有原材料的代用材料，提高产品的可靠性和使用寿命；三、尽量减少产品中的材料种类，以有利于产品废弃后的有效回收；四、尽量采用相容性好的材料，不采用难以回收或无法回收的材料；五、尽量少用或不用有毒有害的原材料。

（3）绿色材料的概念

绿色材料是同时具有满意的使用性能和优良的环境协调性，或者是能够改善环境的材料。所谓环境协调性是指对资源和能源消耗少、对环境污染小和循环再生利用率高。

（4）绿色材料的分类

绿色材料一般分为四类，即天然材料，循环再生材料，低环境负荷材料，环境功能材料。

2.绿色产品设计——理论、方法与技术

随着可持续发展战略受到各国政府的认同，企业环保竞争意识的不断增强，绿色生产技术的成熟，绿色产品逐渐成为当今产品生产的主导方向。

（1）绿色产品的概念

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绿色产品是指生产过程及其本身节能、节水、低污染、低毒、可再生、可回收的一类产品，它也是绿色科技应用的最终体现。绿色产品能直接促使人们消费观念和生产方式的转变，其主要特点是以市场调节方式来实现环境保护为目标。公众以购买绿色产品为时尚，促进企业以生产绿色产品作为获取经济利益的途径。

（2）绿色产品的特征

绿色产品一般具有以下特征：环境友好性，生命周期的“多代性”，技术先进性，相对性，时效性，区域性。

（3）绿色度

绿色产品是环境友好型产品，这是绿色产品区别于其他一般产品的重要特征，通常用“绿色度”来表征这种友好性的程度。

绿色度具有绝对和相对两层含义：在绝对绿色度中，负面环境影响对应的绿色度为负值，正面环境影响对应的绿色度为正值。因此在实际情况下，绝对绿色度往往是负的；在相对绿色度中，可以取相应标准的最低要求作为零值。

（4）绿色产品设计概念

绿色产品设计概念主要是区分于传统产品设计。

传统产品设计通常主要考虑的是产品的基本属性，如功能、质量、寿命、成本等，而很少考虑环境属性。其设计过程是单向的流程：市场分析，产品设计，生产制造，销售，使用，产品废弃；各环节逐一进行。因而，传统产品设计是从“摇篮到坟墓”的单向过程。一旦设计及制造活动完成，产品设计人员和工艺人员就不再关心产品生命周期结束后所出现的问题。

绿色产品设计, 也称生态设计, 生命周期设计, 是指在保证产品的功能、质量等前提下, 综合考虑环境影响和资源效率的现代设计方法。它是产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化, 符合环境保护要求, 对生态环境无害或危害极小, 资源利用率最高, 能源消耗最低的设计技术。

（5）绿色产品设计的内容

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产品的绿色开发设计是一个较为繁杂的过程，涉及的内容及其广泛，如下图所示：

绿色产品设计的主要内容，包括三个方面。

首先是原材料的选择。它具有以下几个特点: ①低耗能、低成本、少污染的材料； ②易加工和加工过程中无污染或少污染； ③易处理回收、可重复使用、可降解。

其次是原材料的回收。回收性设计的主要内容包括可回收材料及标志、回收处理方法、回收性的技术经济评估和回收性的结构设计。

最后是可拆卸性设计。在产品制造、生产、使用及废弃的生命周期过程中，会产生大量废弃物（如废水、废气及固体废弃物），其中产品废弃所产生的废弃物是主要部分。因此，设计拆卸性能良好的产品结构，对节约资源能源，保护环境，实现可持续发展具有重要意义。

（6）绿色产品设计方法

一般绿色产品设计方法有三种主要类型。

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首先是并行工程方法，具体包括并行绿色设计的实现，并行绿色设计的支撑环境与并行绿色设计的实施。在实现方面，并行绿色设计需要有环境技术人员、产品设计人员、工艺设计人员、市场销售人员、维护服务人员、回收处理人员、职业健康及安全监督人员的同时参与。在支撑环境方面，需要有并行工程支撑环境和绿色设计支撑环境。并行工程支撑环境，即统一的产品模型、分布式计算机网络支撑环境、开放式界面、控制系统等等；绿色设计支撑环境，即绿色设计知识库、绿色数据库、绿色设计评价系统等等。在实施环节，并行绿色设计是一个反复循环与验证的系统，绿色设计需要提取环境特征信息，经由可拆卸性、回收性等评价与环境、经济性评价，再依照评价结果进行设计的改进。同时，在设计和评价的过程中还需要随时参照绿色设计数据库，包括绿色设计材料库，环境数据库与结构图库等等，使并行绿色设计的实施过程中有一个科学与符合实际的参考体系。

其次是模块化设计方法。其设计过程由用户需求出发，定义参数，制定系列型谱，随后通过数据库及图形库的参考进行模块选择，模块组合，最后使用优化设计软件包、机械零件设计软件包与有限元分析软件包进行分析计算，最后将计算结果回馈给用户，若不满意还可以回到模块选择的步骤进行再次设计。

最后是生命周期设计方法。该方法同样适用于用户及市场需求分析，产品设计，生产，销售，使用，淘汰废弃这整个产品寿命周期的各个环节，关注于环境属性、劳动保护、资源有效利用、生命周期成本、企业策略、产品的基本属性、可制造性等各个要素。其设计的系统由产品需求分析出发，进行性能参数的确定，随后同时进行产品设计、工艺设计与生命周期其他阶段设计，最后统一进行综合设计，再加以回馈，若不满意还可以回到设计步骤进行设计改进。

二、绿色产品评价

1.绿色产品相关理论与评价方法 （1）相关理论

可持续发展理论是绿色产品相关理论的基础。可持续发展战略的确立促进了绿色产品的发展。绿色产品把可持续发展思想融入到产品设计及生产过程中，将生态环境与经济发展联结为一个互为因果的有机整体。

同时，绿色产品要推向市场，必须有其独有的竞争力。体现在时间方面，即缩短上市时间；在绿色性方面，绿色产品必须减少环境污染；在服务方面，绿色

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产品必须加强其售后服务；在成本方面，绿色产品需要尽可能降低成本；在质量方面，绿色产品必须提高其本身的质量。这五个方面竞争力的综合就构成了绿色产品的竞争优势，这也是绿色制造所要求达到的目标。

（2）评价方法

绿色产品评价离不开标准，只有制定系统、科学的绿色产品评价标准，才能进行绿色产品的评价。由此，绿色产品限定性指标标准体系框架就应运而生。绿色产品限定性指标标准体系框架包括了环境属性指标，资源属性指标与能源属性指标三个方面，以框架性的标准详细规定了从废气排放到回收处理能耗的各方面绿色性评价指标。限定性指标标准体系制定的目的是在产品进入综合评价之前，对产品的“绿色性”进行环境标志认证或判断其各项指标是否符合绿色产品的各项性能指标要求。

一般而言，绿色产品评价方法可分为两类，一类是绿色产品综合评价方法，对产品的“绿色属性”实施综合评价；另一类是基于生命周期评价（Life Cycle Analysis,简记为LCA）方法进行评价。前者常用的系统评价方法有：经济分析法、专家咨询法、加权平均法、成本效益法、价值分析法、模糊评价法、层次分析法等。随着时代的变迁，市场需求与环境需求在不断地改变，对产品属性的评价也随之不断演进。当下，绿色产品评价指标体系包括了产品的环境属性、能源属性、资源属性、经济属性、技术属性、社会属性这六大方面。

其中绿色产品的经济属性有生产成本，包括设计开发成本、制造成本、储运成本、服务成本；用户成本，包括使用成本、维护成本；环境成本，包括环境污染治理成本、职业保健成本、处理处置成本。

绿色产品的技术属性包括生产过程的技术先进性，产品功能的技术先进性，使用性能的技术先进性与回收处理的技术先进性四个方面。

绿色产品的环境属性包括气体污染物，即废弃、放射性物质、工业粉尘和光化学氧化物等；液体污染物，即物理性污染物、化学性污染物、生物学污染物等；固体污染物，即有机污染物、无机污染物等；噪声污染物，即生产噪声、使用噪声、气体噪声；电磁污染，即电磁辐射；震动污染，即动力机器运转、人工爆破、交通运输等；还有土壤污染与人体健康影响等具体污染排放与影响指标。

绿色产品的资源属性包括材料资源，即材料的种类、利用率、零部件重复利用率、有毒有害材料使用率、材料的回收处理率；设备资源，即设备资源利用率

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与先进高效设备使用率；人力资源，包括专业人员比例与绿色知识普及率；信息资源，包括绿色决策信息、绿色技术信息、绿色管理信息；以及其他资源的利用指标。

绿色产品的能源属性包括能源类型、清洁能源使用率、再生能源使用率、能源利用率、使用能耗、回收处理能耗等方面。

2. 生命周期理论 （1）概念

生命周期(Life Cycle)的概念应用很广泛，特别是在政治、经济、环境、技术、社会等诸多领域经常出现，其基本涵义可以通俗地理解为“从摇篮到坟墓”(Cradle-to-Grave)的整个过程。对于某个产品而言，就是从自然中来回到自然中去的全过程，也就是既包括制造产品所需要的原材料的采集、加工等生产过程，也包括产品贮存、运输等流通过程，还包括产品的使用过程以及产品报废或处置等废弃回到自然过程，这个过程构成了一个完整的产品的生命周期。

（2）生命周期评价演变历程

①生命周期评价起源——20世纪60年代 ②起步阶段—— 20世纪70年代初期 ③探索阶段——20世纪70年代中期

④发展成熟阶段——1990年，成立了LCA顾问组，负责LCA方法论和应用方面的研究

（3）产品生命周期

产品生命周期分为引入期、成长期、成熟期、衰退期。其销售额从引入期开始逐步递增，在成长期增长最为迅速，至成熟期达到顶峰，最后在衰退期急速下滑。

（4）产品的全生命周期

产品全生命周期理论是产品生命周期的延伸，产品的生命周期是指产品从引入市场到退出市场的过程；而产品的全生命周期包括产品的孕育期（产品市场需求的形成、产品规划、设计）、生产期（材料选择制备、产品制造、装配）、储运销售期（存储、包装、运输、销售、安装调试）、服役期（产品运行、检修、待工）和转化再生期（产品报废、零部件再用、废件的再生制造、原材料的回收再利用、废料降解处理等）的整个闭环周期。

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（5）绿色产品的生命周期

从传统制造的角度而言，一般单个产品的生命周期过程有如下环节：原材料，材料加工，制造，装配，运输/使用，处理。而绿色产品的生命周期除了包括一般产品生命周期各个过程外，还包括产品零部件重用、维修、再加工或回收。即在运输使用后，产品可以经过修理重新流入装配环节进行再次使用，也可以通过零部件重用进行再加工进入制造环节重新加工为产品，还能够通过回收处置还原成原材料进入材料加工流程重复利用等方式重新进入生产流程，延长产品的生命周期。

（6）绿色产品的生命周期各阶段

①开发设计：包括需求分析，产品设计，材料选择，制造环境，工艺设计，回收方案，处置方案；

②加工制造：包括生产原料，生产工艺，生产设备，生产管理； ③产品包装：包括产品检验，产品包装，仓储保管； ④销售和运输：包括产品运输，销售配送，安装调试；

⑤使用和维护：包括环境影响，资源利用，维修难度，维修费用，故障率，可靠性；

⑥回收和废弃：包括拆卸时间，拆卸能量，再利用价值，回收价值，回收率，回收费用，废弃处理费用。

3.制造业绿色产品综合评价 （1）绿色产品综合评价的目的

制造业绿色产品综合评价，是针对绿色产品的开发决策问题。将拟开发产品对资源、环境、能源及用户和技术要求的限定性指标标准的实际可达性进行检验，进而对产品在生命周期或多生命周期内的技术性、经济性、绿色性进行综合评价和优劣排序，对产品开发提供改进信息，并为拟开发产品的选择提供依据。

（2）绿色产品综合评价的准则 ①高的材料资源利用率； ②低的能源消耗； ③良好的环境协调性； ④低的寿命周期成本；

⑤不仅要有经济性、技术性还应有绿色性。

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（3）绿色产品综合评价的流程和方法

绿色产品综合评价的流程须从产品开发的目标和任务出发，根据材料进步、能耗进步以及环保、政策法规和相关行业产品知识库拟出开发单一产品或多个产品的初始方案。随后在此基础上，预估出产品的生命周期或多生命周期阶段及预期属性的指标状态，以环境、资源、能源及用户和技术的限定指标为标准进行一次性递阶检验。若不合格则寻源调整改进信息反馈，重新进行初始方案的拟定；若合格则进入下一个评价流程。

在后一评价流程中，针对单一产品，以技术经济评价法进行评价，得出评价结果。针对多个产品，则首先通过熵权法、主客观结合赋权法、Delphi法等确定权重，随后采用有参照产品下的逼近理想解排序评价法和模糊综合评价法进行评价，得出多产品评价结果和优劣排序。

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绿色制造业与绿色再制造工程

大纲

一、绿色制造业的现状及分析 1.绿色企业分析 2.我国生态工业园区 二、绿色再制造工程 1.绿色再制造工程概述 2.再制造设计

3.绿色再制造工程的若干关键技术 4.绿色再制造工程的实际应用 三、绿色制造业管理 1.WEEE、RoHS、EuP指令

2.ISO14000国家环境管理标准；企业内部环境质量标准

知识点汇总

概念

C01： 绿色制造 C02： 绿色企业 C03： 绿色再制造工程 C04： WEEE指令 C05： RoHS指令 原理和观点 K01：企业的管理

K02：绿色再制造工程的关键技术 K03：企业内部环境质量标准分类 重要信息

I01： 发展绿色制造的优点 I02：再制造特性设计的分析 I03：再制造的应用领域

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正文

一、绿色制造业的现状及分析 1.绿色企业分析

绿色制造是企业实施可持续发展战略的一种生产方式。 （1）绿色企业概述

绿色企业是指以可持续发展为己任，将环境利益和对环境的管理纳入企业经营管理全过程，并取得成效的企业。作为绿色企业，它应该具备以下几个条件：

一，生产绿色产品； 二，使用绿色技术； 三，开展绿色营销。

（2）工业企业实施绿色制造的过程

绿色制造不仅是一个生产技术问题，也是一个管理问题和观念认识问题。因此，绿色制造实施也应从这个方面入手。工业企业实施绿色制造必须从绿色设计出发，选择无污染的替代产品和设备；调整原辅材料及能源结构，选择无毒、无害、无污染的原辅材料及能源；强化企业管理，以节能、降耗、减污为目标，以工艺管理、设备管理、原辅材料管理、生产组织管理、环境管理为着眼点，将绿色制造的理念渗透到产品生产过程的每一个环节。

（3）企业绿色制造工艺的开发策略

企业对绿色制造工艺的开发，必须从绿色制造工艺出发，分析现有工艺，从技术、经济、生态及法律等方面对现行工艺进行分析，针对现行工艺的实际情况采用不同的策略。其中包括开发新型工艺技术，即在明确用户要求及市场需求与限制的前提下设计新型机床及加工系统投入使用；也可以开发替代工艺技术或优化改进现有工艺在工厂企业投入实施。在此开发过程中真正实现面向绿色制造和可回收的产品设计。

（4）打造中小型绿色企业

在我国，由于历史的原因，中小企业在制造业中占绝对多数，对资源的消耗和废弃物的产生也是中小企业占比重最大，随着市场竞争的加剧，中小企业生存发展的压力也越来越大。因而中小企业绿色制造体系的建立也就成为当务之急。

面向中小企业的绿色制造体系它包括三个单元，每个单元既相互独立又相互联系，即绿色产品设计→绿色产品制造→绿色产品销售。每个单元都有相关的约

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束支撑，绿色产品设计单元受产品特征、企业条件、环保要求、资源优化、产品回收处理等制约；绿色产品制造单元必须得到绿色能源、绿色材料、绿色检测、绿色设备、绿色工艺、废弃物处理等环节的支撑；绿色产品销售包括绿色包装、绿色维修、绿色使用、绿色回收等方面。中小企业只要把握住每个单元的相关要求和技术，就可以开发出和生产出符合绿色制造的产品。

当然，中小企业实施绿色制造也面临着许多困难，主要有：

①中小企业非常缺乏具备绿色产品设计的专门人才，企业在产品设计中更多考虑的是产品的功能和成本，绿色产品的设计思想还没有被普遍接受；

②中小企业面对环保与效益的矛盾，缺乏产品绿色制造的有效措施，落后的制造技术和设备以及技改资金投入的相对不足，也是部分中小企业对绿色制造“敬而远之”的主要原因；

③对产品的售后绿色服务和报废的回收处理，中小企业限于人力物力的不足，较难承担相应责任。

2.我国生态工业园区

生态工业园区是依据循环经济理论和工业生态学原理设计的一种新型工业组织形态，是生态工业的聚集场所。

我们这里介绍一下湖南长沙黄兴国家生态工业园区。这是一个以高新技术产业为主导产业的典型生态工业园。园区划分为四个产业子系统：环保产品产业、新材料产业、生物制药产业和电子信息产业。电子信息产业，包括四个生产者企业与三个消费者企业；新材料产业，包括一个生产者企业，三个消费者企业与一个分解者企业；生物制药产业，包括四个生产者企业，两个消费者企业，两个分解者企业；环保产品产业，包括四个生产者企业，三个消费者企业，五个分解者企业。

在这四个产业子系统的基础上，黄兴国家生态工业园区又形成了生态产业链，即电子工业与环保产业之间的链接，新材料产业与电子工业之间的链接，新材料与环保产业之间的链接。

二、绿色再制造工程 1.绿色再制造工程概述 （1）3R与6R

在产品生命周期的材料流中，存在着3R（即减少reduce，重复使用reuse

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和再利用recycle）的流程。更为综合而完整的描述还包括另外3个R，分别是回收recover，重新设计redesign和再制造remanufacture，由此产品的材料流构成了一个完整的系统。从材料的提取、加工，到设计、制造、使用，一方面在使用过程中加以升级保持以延长使用周期，另一方面则进入回收、再利用、减少废物、再制造、重复使用的流程，并将其中无法进入循环继续使用的废料加以环保处置。

（2）不同产品的生命周期

传统产品与理想产品寿命周期的区别主要在于对“废物”的处置上。传统的产品寿命周期中，产品设计、制造、使用、处理各个环节中都会产生“废物”；理想的产品寿命周期中，每个环节所产生的“废物”都被重新制造转变成可用的材料或产品。

（3）绿色再制造工程的内涵

绿色再制造工程是装备工程学、材料工程学、机械工程学、维修工程学、表面工程学以及环境保护等多学科的交叉学科。它在产品全生命周期各阶段起到了独特的作用。

在设计阶段，能对废旧产品再制造进行可行性和剩余寿命价值的评估。 在制造阶段，能对生产和装配中超差或失效零件进行再制造加工，将再制造零件用于产品制造装配。

在使用阶段，能对过时产品再制造性能进行升级，再制造零件用于产品维修。 在回收阶段，能对产品整体进行再制造，获得再制造产品直接使用；或对零部件进行再制造，用于制造和维修过程。

可见，绿色再制造工程是以产品全寿命周期设计和管理为指导，以优质、高效、节能、节材、环保为目标，以先进制造技术、现代表面技术和高新技术等先进技术为基础，以产业化生产为手段，是对废旧产品进行修复和改造等一系列技术措施和工程活动的总称。需要注意的是绿色再制造工程并不等同于简单的维修。

（4）再制造工程组成

再制造工程包括了设计基础、技术基础、质量控制与技术设计四个方面。 其中，设计基础包括了再制造的可行性评价、环境行为及失效机理的研究、寿命预测及剩余寿命的评估、再制造过程的模拟与仿真；技术基础包括表面工程

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技术和复合表面技术、再制造快速成型技术、修复热处理技术、应急快速维修技术、再制造特种加工技术、再制造机械加工技术、过时产品性能升级和改造技术；质量控制包括再制造毛坯的质量检测、再制造加工的在线质量监控、再制造成品的检测与评价；技术设计包括再制造工艺技术设计、再制造工艺装备与车间设计、再制造技术经济核算、再制造工程的现代化组织管理。

2.再制造设计

（1）再制造设计的概念

再制造设计，是指根据再制造工程要求，运用科学决策方法，进行新产品的再制造特性设计、废旧产品的再制造特性评价及再制造加工的仿真，最终形成最优化再制造方案的过程。

主要包括新产品设计开发阶段和废旧产品再制造前的决策阶段。 （2）新产品的再制造设计

产品的再制造设计主要是指在产品设计阶段对产品的再制造性进行考虑，并提出再制造性指标和要求，使得产品在寿命末端具有良好的再制造性。产品再制造的各个阶段都会影响产品的再制造性。产品再制造的全过程包括废旧产品的回收、拆解、分类、清洗、修复或升级、装配、检测等。

再制造特性设计包括易于运输性，易于拆解性，易于分类性，易于清洗性，易于修复（升级）性以及易于装配性等。

（3）废旧产品的再制造特性评价

再制造特性的设计和评价是决定产品是否利于再制造的前提，是再制造理论研究中的首要问题。

再制造的技术可行性、经济可行性、环境可行性、产品服役性等影响因素的综合作用决定了废旧产品的再制造特性，而且四者之间也相互产生影响。

废旧产品的再制造特性评价是一个综合的系统工程，研究其评价体系及方法，建立再制造性评价模型，这是科学开展再制造工程的前提。对再制造价值的判断，可以通过采集大量影响产品再制造的技术性、经济性、环境性和服役性等信息，构建包括非线性多影响因素的数据集；利用模糊数学和数理统计方法，对模糊因素进行分析量化；通过定性和定量相结合、模糊评判、综合权衡等方法，确定废旧产品再制造的经济、技术、环境的评价指标及权衡因子，建立较为完善的再制造性评价模型。

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3.绿色再制造工程的若干关键技术

绿色再制造工程的关键技术主要包括：高速电弧喷涂技术、纳米复合电刷镀技术、纳米表面损伤自修复技术、微脉冲冷焊技术、激光再制造技术、机加工技术。

4.绿色再制造工程的实际应用

具体地讲，再制造在以下工业领域有良好的应用前景：能源领域，如各种发电机的零部件；冶金领域，如热轧工具；石油化工领域，如高温高压反应容器；机电领域，如各种轴类、变速器、计算机芯片；纺织工业，如摩擦盘；其他工业领域，如铁路的钢轨，工具、模具等。

在汽车工业方面，汽车再制造工程已经有了长足的发展。如针对发动机再制造，其工艺方案为：全面拆解旧机，清洗拆解后保留的零件，零件分类，失效零件的再制造加工，装配再制造发动机，整机性能指标测试，包装入库。

在经济性方面，汽车发动机基础件的修复具有很大的空间。 项目 缸体 缸盖 曲轴 发动机再制造的关键是对发动机的主要零部件的再制造，这些零部件主要包括缸体、缸盖、曲轴和连杆等，表面工程技术尤其是纳米表面技术是零部件再制造的重要技术手段，应用纳米电刷镀技术、热喷涂技术等先进表面技术将保证再制造产品的质量。

汽车结构整体或零部件的修改与改制中采用药芯焊丝焊接可提高效率降低成本；在磨损零件及工模具的堆焊中，采用细双丝自动焊可减少高碳钢和合金钢

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斯太尔WD615发动机 原值 1.13 0.48 0.62 修复价 0.20-0.25 0.09-0.10 0.12-0.15 节约 0.905 0.385 0.485 原值 0.72 0.38 0.38 康明斯B型发动机 修复价 0.14-0.15 0.06-0.078 0.06-0.078 节约 0.575 0.323 0.323 焊接的裂纹倾向，也可达到节能高效和降低成本的作用；对磨损量很小的零件及工模具可采用电刷镀及电火花强化，可不变形和后加工。

（3）废旧机电产品资源化再制造过程

废旧机电产品的不良处置带来的诸多问题，包括：威胁人类健康、污染自然环境、占用大量土地、构成安全隐患等等。废旧机电产品资源化，是以废旧机电产品为对象，通过现代技术与工艺加工，在规范的市场运作下，最大限度地开发利用其中蕴含的材料、能源及经济附加值等财富，使其成为有较高品位可以使用的资源，以达到节能、节材、保护环境等目的，从而支持社会的可持续发展。其基本途径主要有再利用、再制造和再循环。废旧机电产品资源化再制造运用到的关键技术主要包括共性技术、再制造技术与再循环技术。

三、绿色制造业管理 1.WEEE、RoHS、EuP指令 （1）WEEE

WEEE为英文Waste from Electrical and Electronic Equipment的缩写，意思是电器、电子设备废弃物。WEEE指令2002/96/EC则是要求对电器、电子设备进行处理，回收与循环使用。要求2006年8月13日以后所有投放到欧盟市场的产品必须通过WEEE指令。许多把产品经销到欧洲的美国公司也必须保证他们的供应链符合此规定。

（2）RoHS

RoHS为英文Restriction of Hazardous Substances的缩写，指有害物质限制指令。RoHS 指令2002/95/EC限制了电器、电子产品中的六种有害物质的使用。要求2006年7月1日以后所有投放到欧盟市场上的产品必须通过RoHS指令。RoHS影响着整个电子行业。许多把产品经销到欧洲的美国公司必须确保他们的供应链符合此规定。

（3）EuP

2005年7月6日，欧洲议会和理事会正式公布了关于制定能耗产品环保设计要求框架的指令2005/32/EC（以下简称EuP指令），它作为集成产品策略（IPP考虑产品的生命周期对环境影响的潜在可能性，涉及其各个阶段相关人员，对各种产品确定责任和提供开放式工具）框架的一部分，考虑了产品在整个生命循环周期对资源能量的消耗和对环境的影响。该指令还同时对理事会92/42/EEC（关

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于新的燃气或使用液体燃料热水锅炉能效要求的指令）和欧洲议会和理事会指令96/57/EC（关于家用电冰箱、冷冻柜及其组合件能效要求的指令）及2000/55/EC（关于荧光灯镇流器能效要求的指令）进行了修订。自公布起20日（8月11日），2005/32/EC（EuP指令）正式生效，并规定会员国应在2007年8月11日前完成符合本指令所需的国内立法及行政规定。

2.ISO14000国家环境管理标准；企业内部环境质量标准

ISO14000系列标准是国际标准化组织ISO/TC207负责起草的一份国际标准。ISO14000是一个系列的环境管理标准，它包括了环境管理体系、环境审核、环境标志、生命周期分析等国际环境管理领域内的许多问题，旨在指导各类组织（企业、公司）取得和表现正确的环境行为。ISO 14000系列标准共预留100个标准号。该系列标准共分七个系列，其编号为ISO14001—14100。

企业要实施绿色制造，必须按照ISO14000的有关要求和步骤，首先分析企业运行过程中的环境质量问题，并制定相关标准，监测、控制和约束企业的生产经营活动。

ISO14000标准分为定性标准与定量标准，绝对标准与相对标准，源标准与影响标准三类。其内容包括了能源利用、水资源消耗、材料使用、回收及其再利用、产品、暴露及风险和经济风险等方面。

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