关于绿色制造技术与高职机械类专业教学融合的思考

李桂花 孙绍彬

（德州科技职业学院山东禹城251200）

关于绿色制造技术与高职机械类专业教学融合的思考

李桂花 孙绍彬

（德州科技职业学院山东禹城251200）

绿色制造是综合考虑环境、资源、功能、质量、成本的现代制造模式，提倡低消耗、少污染、多产出，绿色制造是21世纪制造业可持续发展的根本途径,也是国际制造业的发展趋势。高等职业教育应充分发挥培养社会需要的高技能型人才的优势，为实施绿色制造培养绿色制造技术人才。

绿色制造技术;高等职业教育;机械设计;机械制造

制造业是创造人类物质财富的支柱产业，但在创造物质文明的同时，能源和资源被大量消耗与浪费，产品制造、使用及处理过程中产生的废弃物造成了严重的环境污染，日益恶化的环境对人类的生存及发展构成严重的威胁。20世纪90年代兴起的绿色制造（Green Manufacturing，GM）技术提倡最有效地利用资源和最低限度地产生废弃物，使产品对环境影响最小、能源消耗最少、资源利用率最高。绿色制造是21世纪制造业可持续发展的根本途径，也是国际制造业的发展趋势。高等职业院校作为专门培养社会需要的高技能型人才的机构，应适应社会发展需求，积极担负起培养绿色制造技术人才的重任，为我国经济可持续发展服务。

绿色制造的概念及发展趋势

绿色制造,又称面向环境的制造（Manufacturing For Environment，MFE）、环境意识制造（Environmentally Concious Manufacturing，ECM），是在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，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。绿色制造与传统制造的区别在于它是基于产品多生命周期的制造模式，实现了资源的再循环与再利用，如图1所示。

在国外，特别是美国、日本、加拿大、德国、英国、荷兰、法国等发达国家，对绿色制造技术进行了大量研究。在国内，一些高等院校和研究院所在国家科委、国家自然科学基金会和有关部门的支持下也对绿色制造技术进行了广泛的研究探索。绿色制造技术发展趋势体现在：（1）绿色制造朝着标准化、政策化、法制化方向发展，如国际ISO14000环境标准、各国政府为推行绿色制造制定的法律、标准和政策等。（2）绿色制造正朝着全球化方向发展。随着贸易全球化、世界经济一体化，为了参与世界贸易竞争，达到国际贸易环境标准，绿色制造技术正受到世界各国的关注和重视。（3）绿色制造技术的集成特性越来越突出，在技术方面表现为环境工程领域技术、制造加工领域技术和现代管理领域技术的集成，在效益目标方面表现为时间、质量、成本、资源消耗和环境影响的集成。（4）绿色制造技术带动新兴产业的发展，如绿色设计的软件产业、产品回收和处理产业、逆向物流产业、再制造业等。

在高职教学中融入绿色制造技术的必要性

符合高职培养目标的要求高等职业教育的培养目标是在各行业基层直接承担具有高度技术性和责任性工作的技术人员或经营管理人员。这些高技能型人才不仅应掌握专业知识、技能及独立工作能力，还应掌握获取知识、自主学习的能力，同时还要准确把握科技发展趋势，跟上科技发展步伐。现在，世界制造科技的发展呈现四大趋势：（1）绿色制造是制造科技的发展方向；（2）制造技术与高新技术相互融合；（3）信息技术促进和提升制造技术水平；（4）极端条件下制造是制造技术发展的重要领域。所以，现代制造业的高技能人才，应具有如下先进特征：具有绿色制造的理念，懂得制造业绿色制造工艺，熟悉现代信息技术的使用。在教学中，将绿色制造技术贯穿于专业教学，可以开阔学生视野，使学生时刻跟踪学科前沿、具备专业先进性。

绿色制造技术的推行是培养专业人才的需要国内绿色制造技术的研究仅限于清华大学、浙江大学、上海交通大学、合肥工业大学、重庆大学等高等院校以及科研院所，虽然也取得了不少成果，但由于绿色制造教育开展甚少、公民环境意识差、企业对绿色制造技术认识和研究相对不足，绿色制造技术还不能很好地应用于生产实践。我国绿色制造工程，要缩短与发达国家的差距，就必须先从教育入手，人才培养要优先、要超前。为了迎接绿色制造工程这一新兴产业的到来，高职教育应责无旁贷地抓紧培养具备绿色设计与制造知识及技术的高级人才。

绿色制造是提高公民整体环境意识、普及绿色制造知识的重要途径调查显示，我国消费者的环境意识相对落后。为了提高公民的环境意识，有必要首先在各行业基层直接承担技术工作的高职生中普及绿色制造技术，使这些未来的专业技术人员意识到产品的不同设计、生产、使用及回收处理方式对环境、企业生存及人类健康的影响。为了保护日益恶化的环境、几近枯竭的资源，必须树立环境观念，走绿色发展之路，从而实现人类与环境和谐共存、发展的新局面。只有通过普及绿色制造知识，提高公民的环境保护意识，才能在生产中顺利推行绿色制造技术，保证绿色产品的畅销。

绿色制造技术融入机械类专业教学的实施方案

根据国内外绿色制造技术研究成果，绿色制造技术在机械类专业教学中主要讲述以下五方面的内容，见表1。

（一）绿色设计GD(Green Design)

近年来，随着绿色消费运动和绿色市场的兴起，在产品设计领域出现了绿色设计的新思想，通常也称为“生态设计”（Ecological Design，ED）、“面向环境的设计”（Design For Environment，DFE）、环境意识设计（Environmental Conscious Design，ECD）等，就是在产品及其生命周期全过程的设计中，着重考虑对资源和环境的影响，并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。

绿色设计是综合考虑产品的功能、成本、质量、时间、环境、资源等因素进行设计，重视原材料获取、产品使用及回收处理等阶段的环境影响、能源消耗等，全面考虑产品的全生命周期的各个阶段，是从“摇篮”到“再生”的设计。

绿色设计基本方法包括：生命周期设计，并行工程设计及模块化设计等。

（二）绿色加工工艺

在产品制造过程中尽量减少资源及能源的消耗、降低对环境的影响。

绿色材料（Green Merial，GM）指具有良好使用性能，在制备、加工、使用乃至报废后回收处理的全生命周期过程中，能耗少、资源利用率高、对环境少或无污染且易回收处理的材料。绿色材料选择原则：选择可降解材料、可循环重利用材料、可回收再生材料、低能耗低成本材料、无毒材料、加工过程中少或无污染材料等。材料选择要根据实际情况，采用系统分析的方法从材料及其产品生命周期全过程对环境的多方面影响加以考虑，并综合考虑产品功能、质量和产品成本等多方面的因素，选择相对最优的材料。

绿色工艺技术（Green Manufacture Technology，BMT）是以传统工艺技术为基础，并结合环境科学、材料科学、能源科学、控制技术等先进制造工艺技术。根据对能源和资源的合理利用分为节约资源型工艺技术、降低能耗型工艺技术、环境保护型工艺技术。节约型工艺技术包括少或无切削加工技术，干式、准干式切削技术及特种加工技术；降低能耗型工艺技术包括减磨技术及采用低能耗工艺；环境保护型工艺技术，如选用不用或少用热处理的材料等。

绿色切削液切削液是机械制造中造成环境污染及成本增加的重要因素。切削液应选择无毒、无污染材料，并尽量减少切削液的使用量，如采用低温冷风技术、干式切削技术等。

绿色热处理（Green Heat Treatment）从节能、环保等方面出发，改造传统的热处理设备，改进传统的热处理工艺，加强热处理生产组织和技术管理，从而降低能耗，减少污染，提高劳动生产率和经济效益，保持可持续发展。

绿色机床技术从节约能耗、减少污染对加工机床进行技术改进，满足绿色制造的需求。

绿色刀具技术合理选择刀具材料、设计刀具结构，提高刀具耐用度，满足加工要求。

绿色加工工艺规划（Green Manufacturing Process，GMP）绿色制造工艺是未来工艺技术的发展方向之一。它是根据制造系统的实际，尽量规划和选取物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方案和工艺路线。绿色产品工艺规划实施的途径和措施很多，如采用资源利用率高的加工工艺、采用污染小的工艺方法、设计资源节约型的工艺路线及对原材料进行优化利用等。现在，绿色工艺规划方法还在研究与完善中。如由P. Sheng和M.Sr inivasan提出的基于零件特征的工艺规划方法，它在产品工艺规划过程中综合考虑了环境影响。

绿色评价技术——全寿命周期评估(Life Cycle Assessment, LCA)近年来，在西方国家发展起来一种崭新的环境影响评价方法，它对产品整个生命周期对环境造成的干预和影响进行科学、综合的评价，并力图找出改善产品环境属性的方法和途径。借助于全寿命周期评估，可以阐明在产品整个生命周期中各个阶段对环境干预的性质和影响的大小，从而发现和确定预防污染的机会。全寿命周期评估能够量化一个产品贯穿其整个生命周期的对环境的影响，并提供改进的指导原则。因此，全寿命周期评估被认为是支持绿色设计的核心工具。

产品再制造是以产品全寿命周期理论为指导，以废旧产品实现跨越式提升为目标，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，进行修复、改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称，是绿色制造的重要组成部分。产品再制造包括产品的性能恢复型再制造及产品性能升级型再制造。

绿色制造符合国民经济可持续发展的要求，是人口、环境、资源和谐统一的必由之路。掌握绿色制造知识与技术对学生树立保护环境、节约资源意识和从事机械产品的设计与制造具有非常重要的意义。

[1]徐滨士.再制造与循环经济[M].北京：科学出版社，2007.

[2]刘光复.绿色设计与绿色制造[M].北京：机械工业出版社，2000.

[3]刘飞，曹军华，何乃军.绿色制造的研究现状与发展趋势[J].中国机械工程，2000，(11).

G711

A

1672-5727（2010）02-0008-03

李桂花（1971—），女，山东夏津人，硕士，德州科技职业学院副教授，研究方向为CAD／CAM及绿色制造技术。

孙绍彬（1973—），男，山东阳谷人，德州科技职业学院教师，研究方向为CAD／CAPP／CAM及先进制造技术。