1．引言?

    20世紀60年代以來，隨著世界經濟飛速發(fā)展和人口爆炸性增長，地球環(huán)境加速惡化，資源日趨枯竭，生態(tài)環(huán)境受到嚴重破壞，危及到人類的生存和發(fā)展。制造業(yè)是全社會消耗資源、污染環(huán)境的一個重要方面，據統(tǒng)計，制造業(yè)每年約產生55億噸無害廢物和7億噸有害廢物，其污染物排放量占總量的70%以上。傳統(tǒng)的環(huán)境治理方法主要采用過程末端治理（End of Pipe），但存在諸多弊端，如部門分割、增量發(fā)展、成本高昂、經濟效益惡化、科技惰性等，難以從根本上實現環(huán)境保護與治理。為了從源頭上治理環(huán)境污染，在宏觀上必須遵循熱力學第二定律，在中觀上必須采用工業(yè)生態(tài)學原理，在微觀上必須實施清潔生產和綠色制造。?

    據美國工業(yè)有害廢物來源統(tǒng)計表明：金屬加工業(yè)占工業(yè)有害廢物來源的5%，在各污染源中名列第4位。傳統(tǒng)機械加工的資源利用率不高，對環(huán)境污染嚴重，損害人體健康。因此，開發(fā)和應用綠色機械加工技術是企業(yè)貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必由之路。

    2.綠色機械加工的內涵?

    在企業(yè)生產力構成中，制造技術的作用約占60%。作為制造業(yè)的基礎環(huán)節(jié)，機械加工能否實現“綠色化”，對于實現綠色制造、清潔生產和可持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的作用。綠色機械加工是在企業(yè)內部貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和實施綠色制造的微觀體現，它是在保證產品功能、質量的前提下，實現整個機械加工過程的優(yōu)質、高效、低耗及清潔化，使企業(yè)效益與社會效益協調優(yōu)化。實施綠色機械加工可提高資源利用率，降低對環(huán)境的危害和負面影響，改善機械加工時的人—機友善性，提高機械加工生產率，提高產品質量，降低制造成本，改善機械加工柔性，實現機械加工整體最優(yōu)化。?

    3．實施綠色機械加工的基本程序?

    實施綠色機械加工通常有5個基本程序：預審→評審→方案優(yōu)選→方案實施→持續(xù)綠色機械加工，其核心內容是機械加工過程評審和綠色機械加工方案優(yōu)選兩個基本環(huán)節(jié)。?

    4．綠色機械加工過程評審及方案優(yōu)選?

    4.1 綠色機械加工過程評審?

    綠色機械加工過程評審是對機械加工過程的現狀及廢物流、能流等進行調查了解、診斷認識的過程。評審時，根據加工系統(tǒng)特點及其投入、產出關系，確定企業(yè)機械加工過程及加工系統(tǒng)中存在的“非綠色部位”。通過對機械加工過程及加工系統(tǒng)進行深入、客觀的現狀審核、分析研究以及對物料平衡和能流的分析，闡明機械加工過程及各加工單元的功能狀態(tài)和特性，特別是有關加工過程中資源利用轉化、能源物料消耗、廢物產生排放的現狀及差距。在機械加工過程評審的基礎上，針對系統(tǒng)中存在的差距，圍繞機械加工過程中原材料投入、加工工藝及設備、生產運行管理、產品和廢物內部循環(huán)等環(huán)節(jié)，對可能的節(jié)能、降耗、減污部位進行分析，尋找并確定可削減廢物、提高能效、提高效率、降低成本等的潛在因素。這些可能因素包括：①原材料替代和復用（或綜合利用）；②實施技術革新，對工藝流程設備進行改造；③加強運行與維護管理；④調整產品結構，產品報廢回用及再生。上述各因素僅表示對機械加工過程進行優(yōu)化的一種可能性，是制定綠色機械加工方案時需要考慮的一個方面，因此并不等同于實施綠色機械加工的具體措施。?#p#分頁標題#e#

    4.2 綠色機械加工方案優(yōu)選?

    綠色機械加工方案的優(yōu)選是按照綠色機械加工評價方法，對加工方案的技術性、經濟性和環(huán)境性進行評估。

    機械加工方案的技術性主要包括加工時間、加工柔性和加工質量。加工時間是指產品加工時間要短，效率要高；加工質量是指加工過程中產品所能達到的精度；加工柔性是指加工系統(tǒng)適應外部和內部環(huán)境變化的能力，加工柔性越高越好。?

    機械加工方案的經濟性包括硬件和軟件兩方面。硬件包括基礎設施、設備、原材料、能耗、勞動力、切削液以及廢物處理費用等；軟件包括員工培訓、保健費用以及各種應用軟件。經濟性是產品生產過程中必須考慮的重要因素，一個加工方案若不具備企業(yè)可接受的成本水平，就不具備實際可行性，從而不可能給企業(yè)帶來效益。?

    機械加工方案的環(huán)境性主要包括節(jié)能、降耗、環(huán)保、勞保四方面內容。節(jié)能是指在生產過程中能源消耗最少；降耗是指在生產過程中資源利用率最高，廢物排放量最小；環(huán)保是指在生產過程中產生的環(huán)境污染最小；勞保是指在生產過程中確保生產者安全，對人體健康損害最小。?

    根據對方案技術性、經濟性、環(huán)境性的評估結果，即可推薦可具體實施的機械加工方案，要求所推選的方案與國內外同類方案相比具有先進性，并在本企業(yè)生產中具有適用性和可實施性，可獲得顯著的環(huán)境和經濟效益。對于推薦方案應編制可行性分析報告，供主管單位組織專家論證。如在評估過程中未找到可行方案，就必須返回重新進行預審、評審程序。當確定的方案實施完畢后，應及時總結經驗，找出缺陷與不足，然后再開始新一輪綠色機械加工的改進，即實現持續(xù)綠色機械加工。

    5．實現綠色機械加工的主要途徑?

    按照實施綠色機械加工的基本程序，確定了機械加工過程和加工系統(tǒng)中的“非綠色部位”，就可以按照選定方案實施綠色機械加工。實施綠色機械加工的主要途徑為網絡化、信息化和柔性化。?

    （1）網絡化?

    制造的網絡化，特別是基于Internet/Intranet的制造已成為重要的發(fā)展趨勢。作為機械制造重要基礎的綠色機械加工也需要大力推進網絡化。通過企業(yè)局域網將各個分散的加工中心、數控設備等聯接起來，可便于機械加工控制中心對整個加工進程進行總體監(jiān)控，同時還可與企業(yè)中的工程設計系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)等各子系統(tǒng)實現集成，便于優(yōu)化決策。?

    （2）信息化?

    綠色機械加工的追求目標是實現整體最優(yōu)化加工，即從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，全面考慮企業(yè)和整個社會的綜合成本，綜合分析不同的材料、零部件、設備等加工因素，優(yōu)化選擇冷卻方式、冷卻介質及用量、加工參數等，確定最合理的加工方案，以實現加工時間少、生產效益高、環(huán)境污染小、綜合成本低的目標。信息化是實施綠色機械加工的關鍵要素及有效手段。為實現整體最優(yōu)化加工，需要建立加工設備、切削刀具、切削液、切削用量、工件材料、環(huán)境、能源等相關資料的機械加工數據庫，采用有限元法、神經網絡、人工智能等先進技術對各種綠色機械加工方法（如高速切削、干切削、硬切削、MQL等）進行建模、仿真、虛擬加工和決策，并通過Intranet與企業(yè)的其它數據庫系統(tǒng)互聯共享，實現并行設計與生產。?

    （3）柔性化?

    現代生產方式已由大批量、單一品種生產逐漸轉變?yōu)樾∨俊⒍嗥贩N生產，要求生產企業(yè)能夠根據市場變化作出敏捷反應，快速適應市場需求。綠色機械加工的柔性包括機器柔性、工藝柔性、運行柔性和擴展柔性。加工系統(tǒng)應能實現快速重構，對新產品開發(fā)及產品更新換代具有快速響應能力，以最小成本和最短時間適應加工任務及環(huán)境的變化。?#p#分頁標題#e#

    6．結論?

    （1）實施綠色機械加工的基本程序步驟為：預審→評審→方案優(yōu)選→方案實施→持續(xù)綠色機械加工。?
    （2）按照實施綠色機械加工的基本程序對整個機械加工過程進行評審，可找出企業(yè)實行綠色機械加工的機會，進而制訂出可削減資源消耗、減少生產過程有毒物質使用、降低各種廢棄物排放、提高生產效率、降低綜合成本的加工方案。?
    （3）通過實施綠色機械加工的基本程序，可核實加工過程中資源、能源和環(huán)境污染的相關資料，確定廢棄物的來源、數量及類型，制定廢棄物削減目標及有效的廢棄物控制對策，判定影響企業(yè)生產效率的瓶頸部位和管理不善之處，進而實現綠色機械加工。?
    （4）實現綠色機械加工的基本途徑為網絡化、信息化和柔性化。