文/馬 騰

綠色制造在汽車(chē)領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展

文/馬 騰

傳統(tǒng)的工業(yè)制造模式往往只關(guān)注產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境，缺乏環(huán)境保護(hù)意識(shí)，處于“資源—產(chǎn)品—污染排放”的單向線(xiàn)性和非循環(huán)的生產(chǎn)模式，而現(xiàn)今的制造業(yè)更強(qiáng)調(diào)有效的利用資源和保護(hù)環(huán)境，表現(xiàn)為“資源—產(chǎn)品—再生資源”的持續(xù)循環(huán)增長(zhǎng)方式，在這樣的時(shí)代背景下，一種面向循環(huán)經(jīng)濟(jì)，著眼產(chǎn)品制造與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益共同提高的綠色制造模式正迅速發(fā)展起來(lái)。

綠色制造的概念及內(nèi)涵

綠色制造GM（Green Manufacturing），又稱(chēng)環(huán)境意識(shí)制造（ECM）、面向環(huán)境的制造（MFE）等，是1996年由美國(guó)制造工程師學(xué)會(huì)（SME）提出的。借鑒美國(guó)制造工程師學(xué)會(huì)的觀點(diǎn)，綠色制造的基本概念可定義為：它是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的先進(jìn)制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小，資源效率最高，并盡可能地使廢棄物資源化和無(wú)害化，從而使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益達(dá)到最優(yōu)，是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要生產(chǎn)方式。其內(nèi)涵是產(chǎn)品生命周期的全過(guò)程均具有綠色性。循環(huán)經(jīng)濟(jì)的綠色制造模式追求的理念是系統(tǒng)內(nèi)各生產(chǎn)過(guò)程從原料、中間產(chǎn)物、廢物每一個(gè)環(huán)節(jié)的物質(zhì)循環(huán)，達(dá)到資源、能源、投資的最優(yōu)利用。

綠色設(shè)計(jì)是汽車(chē)綠色制造的基礎(chǔ)

作為綠色制造的首要環(huán)節(jié)，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)初期，就要將環(huán)境因素和防止污染的措施融入到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)當(dāng)中。綠色設(shè)計(jì)可以將污染和浪費(fèi)在制造的源頭加以限制。好的產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)能夠充分利用資源，有較高的原材料利用率，產(chǎn)品無(wú)害于人體健康和環(huán)境。另外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還應(yīng)該注意到生產(chǎn)的規(guī)模，它對(duì)原材料的利用率和污染物排放量的多寡以及經(jīng)濟(jì)效益有直接影響。

在汽車(chē)行業(yè)綠色設(shè)計(jì)除考慮傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所滿(mǎn)足的產(chǎn)品技術(shù)功能目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)外，還需要考慮好以下幾方面的問(wèn)題：

1.汽車(chē)產(chǎn)品的原理設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于廢舊零部件的重用或補(bǔ)修，材料要綜合利用；2.考慮汽車(chē)產(chǎn)品使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境的影響；3.汽車(chē)產(chǎn)品制造工藝的合理性；4.設(shè)計(jì)合理的產(chǎn)品包裝材料和合理的運(yùn)輸儲(chǔ)運(yùn)；5.不可再生廢物的利用。

汽車(chē)的綠色設(shè)計(jì)在其設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售、使用到報(bào)廢回收再利用等過(guò)程的整個(gè)生命周期內(nèi)，始終將環(huán)境性能作為設(shè)計(jì)目標(biāo)及出發(fā)點(diǎn)，力求汽車(chē)成為對(duì)生態(tài)和環(huán)境的影響最小、資源效率最高、能源消耗最低，在特定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下生產(chǎn)出來(lái)的綠色產(chǎn)品。因此，未來(lái)的綠色汽車(chē)是集新能源技術(shù)、高新材料技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)、環(huán)保技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)等現(xiàn)代高科技于一身，并成為無(wú)污染、健康、安全和節(jié)能的交通運(yùn)輸工具。

汽車(chē)產(chǎn)品的綠色材料

汽車(chē)制造使用的材料資源，要從可選用的材料中挑選出能滿(mǎn)足綠色可循環(huán)原則的材料，少用短缺、稀有和對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的原材料，多用廢料、余料或回收材料作為原材料，盡量尋找短缺或稀有原材料的代用材料；減少所用材料種類(lèi)，盡量采用相容性好的材料，利于報(bào)廢后產(chǎn)品的分類(lèi)回收，盡量少用或不用有毒有害的原材料，優(yōu)先采用可再利用或再循環(huán)的材料。在汽車(chē)零部件設(shè)計(jì)時(shí)，需采用產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)，減少零部件數(shù)目，增加汽車(chē)的可拆卸性與回收性。

原材料的制造質(zhì)量也非常重要，其直接影響生產(chǎn)的產(chǎn)出率和廢物的產(chǎn)生量。如果原材料含有過(guò)多的雜質(zhì)，生產(chǎn)過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生一些不合格的產(chǎn)品，這樣既加大了處理廢物的工作量和費(fèi)用，同時(shí)增加了原材料和廢物的運(yùn)輸成本。

綠色材料選擇是一個(gè)系統(tǒng)性和綜合性很強(qiáng)的復(fù)雜工程：一是綠色材料尚無(wú)明確界限，實(shí)際選用中很難處理；二是選用材料，不能僅考慮其綠色性，還必須考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量和成本等多方面的要求，這些更增添了面向環(huán)境的產(chǎn)品材料選擇的復(fù)雜性。

天然可再生材料的能量和二氧化碳平衡遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于對(duì)應(yīng)的人工合成材料。如天然纖維從播種到形成天然纖維織物所需的能量總計(jì)僅為制造玻璃纖維織物所需能量的五分之一。

汽車(chē)產(chǎn)品的回收再利用

汽車(chē)產(chǎn)品的回收再利用是綠色產(chǎn)品在其整個(gè)生命周期中的重要環(huán)節(jié)。汽車(chē)產(chǎn)品的綠色回收是產(chǎn)品廢棄以后，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行回收處理的過(guò)程。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法很少考慮產(chǎn)品的回收，而在綠色制造中，產(chǎn)品回收是其最重要的一個(gè)階段，因?yàn)榻^大部分產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在報(bào)廢回收階段。

對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品的綠色使用目前主要還集中在延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用周期和減少使用中的能源浪費(fèi)及環(huán)境污染方面。延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期可以減少產(chǎn)品報(bào)廢后的各種處置工作，從而提高資源利用率，減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。增加產(chǎn)品的可維護(hù)性是延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期的一個(gè)重要方法。因此，必須在設(shè)計(jì)階段就考慮產(chǎn)品可回收再用性和拆卸性，尤其是易損件的拆卸和維修。

可回收再用的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮產(chǎn)品零部件及材料回收的可能性、回收價(jià)值大小、回收處理方法、回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等與回收有關(guān)的一系列問(wèn)題，以達(dá)到零部件及材料資源和能源的充分有效利用。如德國(guó)奔馳汽車(chē)公司從設(shè)計(jì)開(kāi)始，就注重汽車(chē)的可回收性，生產(chǎn)、使用過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物、廢能、廢氣、廢液等做到全部回收，到產(chǎn)品報(bào)廢時(shí)，汽車(chē)本身再被拆解、回收、利用。

拆卸是實(shí)現(xiàn)綠色回收的重要手段。拆卸分為破壞性拆卸和非破壞性拆卸兩種。面向拆卸的設(shè)計(jì)研究主要集中于非破壞性拆卸。目前，全球每年都有上千萬(wàn)輛汽車(chē)報(bào)廢。而美國(guó)每年的報(bào)廢汽車(chē)，其中的95%被拆卸，汽車(chē)部件的75%被回收。

目前的研究認(rèn)為面向環(huán)境的產(chǎn)品回收處理是個(gè)系統(tǒng)工程，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)始就要充分考慮回收問(wèn)題，并作系統(tǒng)分類(lèi)處理。產(chǎn)品壽命終結(jié)后，可以有多種不同的處理方案。各種方案的處理成本和回收價(jià)值都不一樣，需要對(duì)各種方案進(jìn)行分析與評(píng)估，確定出最佳的回收處理方案，從而以最少的成本代價(jià)獲得最高的回收價(jià)值，即進(jìn)行綠色產(chǎn)品回收處理方案設(shè)計(jì)。評(píng)價(jià)產(chǎn)品回收處理方案設(shè)計(jì)主要考察三方面：效益最大化、重新利用的零部件盡可能多、廢棄部分盡可能多，實(shí)施汽車(chē)綠色再制造工程不僅可以盡可能地回收廢舊汽車(chē)中可利用的零部件和材料，面且還可以最大限度地利用在汽車(chē)全生命周期中各階段的能量和材料，如在汽車(chē)維修階段換下的材料，既可采用綠色再制造技術(shù)進(jìn)行修復(fù)、再生，也可以進(jìn)行材料回收、重熔，使之作為汽車(chē)的原材料，還可稍加改變作為材料參與其他產(chǎn)品的生命周期循環(huán)。

結(jié)論

目前，中國(guó)被認(rèn)為是最大的汽車(chē)市場(chǎng)，如果不能順應(yīng)環(huán)境和能源挑戰(zhàn)的新趨勢(shì)，那么中國(guó)的汽車(chē)工業(yè)終將被淘汰，因此大力發(fā)展綠色環(huán)保汽車(chē)，將是我國(guó)的必然選擇。綠色環(huán)保汽車(chē)的研發(fā)將是中國(guó)一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。通過(guò)汽車(chē)成型初期，綠色零件設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)和對(duì)綠色材料的選用，及汽車(chē)使用中和報(bào)廢后對(duì)零件或材料維修后的再利用，可大大降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，促進(jìn)環(huán)境與資源的可持續(xù)發(fā)展。

[作者單位：海馬（鄭州）汽車(chē)有公司]