始于1776 年的現(xiàn)代機器制造業(yè)，在兩百多年的發(fā)展中為人們的衣、食、住、行提供了許多性能不同的機電產(chǎn)品，這些產(chǎn)品給人們的生活帶來了極大的便利，并迅速地推動了社會的發(fā)展。然而，在另一方面，機器制造業(yè)在產(chǎn)品制造過程中產(chǎn)生的廢棄物，以及淘汰和報廢產(chǎn)品產(chǎn)生的廢棄物，也給地球環(huán)境造成了很大的污染。這些污染不僅給人們的身體帶來多種疾病，甚至產(chǎn)生大量的CFCs ，導(dǎo)致大氣臭氧層形成空洞；產(chǎn)生大量的CO2 形成溫室效應(yīng)，導(dǎo)致全球氣候變暖，海平面上升；人類的生態(tài)環(huán)境被破壞，特大型自然災(zāi)害頻繁出現(xiàn)；患癌癥者增加、男性生育能力下降、人們的身體健康乃至繁衍受到嚴重威脅。

眾所周知，一臺機器的全生命周期要經(jīng)歷設(shè)計、毛坯制造、機械加工、熱處理、裝配、包裝、使用和維修、報廢回收等階段，每一個階段都與環(huán)境保護緊密相連，都有可能造成環(huán)境污染。特別是一些中小企業(yè)，只看到眼前的利益，盲目購買一些早已被淘汰的設(shè)備、上馬一些污染嚴重的項目，卻并不具備“三廢”處理能力，對環(huán)境具有特別大的破壞性。

1 綠色制造的興起與發(fā)展

1978 年，聯(lián)邦德國最早實行了綠色產(chǎn)品制度，由國家權(quán)威部門對產(chǎn)品實行審查評定，并貼上綠色標志。鑒于全球環(huán)境日趨惡化，而制造業(yè)作為人們創(chuàng)造財富的支柱產(chǎn)業(yè)在環(huán)境污染中又占主導(dǎo)地位，1996 年美國制造工程師學(xué)會(SME) 在《Green Manufacturing》中系統(tǒng)地提出了關(guān)于綠色制造概念、內(nèi)涵和主要內(nèi)容。1998 年SME 在國際互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)表了綠色制造的發(fā)展趨勢的報告，對綠色制造研究的重要性和有關(guān)問題作了進一步強調(diào)和介紹[1] 。美國、加拿大、西歐等一些發(fā)達國家，對綠色制造及相關(guān)問題進行了大量的研究。綠色制造的研究正在國際上迅速開展。特別是國際標準化組織ISO 發(fā)布了有關(guān)環(huán)境管理體系的ISO14000 系列標準，大大地推動了綠色制造的研究。1989 年12 月26 日我國公布了《中華人民共和國環(huán)境保護法》，又于1996年1月成立了國家環(huán)?？偩秩A夏環(huán)境管理體系審核中心，專門負責ISO14000系列標準在我國的實施、培訓(xùn)以及同國際有關(guān)機構(gòu)的交流工作。ISO14000環(huán)境管理體系標準的頒布，已引起了我國眾多企業(yè)的重視[2] 。

2 綠色制造的涵義及其實施

2.1 綠色制造的涵義

機電產(chǎn)品的綠色制造，是指產(chǎn)品從設(shè)計、毛坯制造、切削加工、熱處理、裝配、包裝、使用和維修到報廢回收等全過程中，對資源、材料、能源的消耗量最少，而對環(huán)境的污染最小，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化[3] 。
在設(shè)計階段，一是要考慮材料的選擇，不僅要考慮其來源廣闊、價格低廉，還要考慮其利用率和污染性；二是要考慮產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝性，包括易加工性、易裝拆和可回收性。

在毛坯制造階段，不僅要考慮毛坯本身易制造、經(jīng)濟性好，毛坯制造方法對環(huán)境的污染要少，還要考慮其切削加工量要盡量少，材料利用率要高。在切削加工階段，要求切削能耗少、刀具磨損量低、產(chǎn)生的廢棄物少，且對環(huán)境的污染小。

在熱處理階段，不僅要考慮通過熱處理易獲得優(yōu)良的機械物理性能，還要考慮熱處理過程中產(chǎn)生
有毒、有害物質(zhì)對工人身體的危害和對環(huán)境的污染。

在產(chǎn)品包裝階段，不僅要考慮包裝美觀、被包裝物品不易損壞，還要考慮包裝材料的價格成本和易分解回收、重復(fù)利用及包裝材料的廢棄物對環(huán)境的污染。

2.2 機電產(chǎn)品的綠色材料設(shè)計

要實施綠色制造首先要實現(xiàn)綠色材料設(shè)計，而實現(xiàn)綠色材料設(shè)計，不僅需要工礦企業(yè)自身的努力，而且需要環(huán)保部門、研究單位與政府領(lǐng)導(dǎo)的共同協(xié)作。要合理選擇材料，考慮其來源廣闊、價格低廉、毒性、污染性低，在目前還難以做到。因為《機械設(shè)計手冊》中只有常用材料的機械物理性能，如強度、延伸率、沖擊值、硬度等數(shù)據(jù)，并無其毒性、副作用及來源是否廣泛的說明，這就給工程技術(shù)人員在產(chǎn)品設(shè)計中實施綠色制造帶來困難。要編撰這種包括材料毒性、副作用及來源的手冊和數(shù)據(jù)庫不是單靠材料生產(chǎn)廠家、材料研究所工程技術(shù)人員就能解決的，而是一個大的系統(tǒng)工程。首先要對各種材料的礦物儲量、開采、提煉生產(chǎn)的難度進行調(diào)查，以了解其來源狀況；再者，要對各種材料的毒性、輻射性、污染性進行調(diào)查。例如鉛、鉻、鎘、磷、砷、氰化物等屬于有毒物質(zhì)是眾所周知的，但是它們與其它物質(zhì)混合后形成的合金和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后形成的化合物物質(zhì)是否依然有毒性，人們并不十分清楚。何況，新材料不斷問世，品種越來越多。建議政府組織由地質(zhì)資源、環(huán)保部門、材料生產(chǎn)廠、材料研究所及醫(yī)療單位等多學(xué)科技術(shù)人員參加，共同編撰新的材料使用手冊和數(shù)據(jù)庫。

2.3 機電產(chǎn)品的綠色結(jié)構(gòu)設(shè)計

產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝性中的易加工性和易裝拆性實施的難度相對來說要小一些，但也要對各種加工方法的特點和本廠設(shè)備狀況有一定的了解，才可能做到。結(jié)構(gòu)工藝性是相對的，不是絕對的。結(jié)構(gòu)工藝性是與加工方法分不開的，新的加工方法不斷出現(xiàn)加快了這種不確定性。對普通的機械加工來說結(jié)構(gòu)工藝性可能不好，而對于特種加工來說可能是不成問題的。而可回收性卻不僅僅與可拆卸性有關(guān)，還與該材料的可重復(fù)加工性有關(guān)。這些光靠工程技術(shù)人員個人的經(jīng)驗是不夠的，也需要編撰各種加工方法的結(jié)構(gòu)工藝性的手冊和數(shù)據(jù)庫。
2.4 機電產(chǎn)品毛坯的綠色制造

在毛坯制造階段，由于我國過去計劃經(jīng)濟時代物資缺乏且流通困難，使各企業(yè)幾乎都追求“麻雀雖小、五臟俱全、萬事不求人”的運作方式，致使設(shè)備更新?lián)Q代慢，設(shè)備能力嚴重不足。改革開放以后，這種狀況改變不大。這樣導(dǎo)致毛坯制造精度低、加工余量大；給后續(xù)機加工帶來困難，致使材料浪費大(每年機加工產(chǎn)生的切屑量達數(shù)百萬噸) 、資源利用率低，切削加工時刀具磨損大、能耗大；為了減少刀具磨損而使用的冷卻液對環(huán)境的污染加大。有一些中小企業(yè)由于缺乏毛坯制造的大型設(shè)備，切削加工完成后的零件只有毛坯質(zhì)量的40 %～50 % ，雖然黑色金屬切屑沒有毒性，也不能說是綠色制造。再者，有些毛坯制造方法本身如一些小型鑄造熔化設(shè)備(三節(jié)爐、沖天爐等) 、鍛件加熱設(shè)備(燃煤、焦炭、燃重油的加熱爐) 等易產(chǎn)生SO2 形成酸雨，也對環(huán)境有較大的污染。所以要減少毛坯制造階段的污染，應(yīng)減少中小廠自制毛坯，成立專業(yè)化鑄鍛廠，采用高效無污染、少污染的加熱設(shè)備和鑄鍛設(shè)備，提高毛坯的制造精度。

2.5 機電產(chǎn)品的綠色加工及熱處理

我國目前機械加工的水平還相當?shù)?，特別是一些中小工廠，還在使用六七十年代的機床，數(shù)控機床只有一些大型企業(yè)才有。造成切削效率低、加工精度低、材料利用率低、能耗大。提高數(shù)控化水平，盡量采用高效設(shè)備和刀具進行加工是所有工廠的必由之路。然而，由于中小工廠缺資金、缺技術(shù)，數(shù)控化還要經(jīng)歷相當長的時期。所以，建議首先采用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)對現(xiàn)有機床進行改造，并對工人進行數(shù)控技術(shù)的培訓(xùn)。

另外，要注意機加工時冷卻液的選擇和使用。如有的工廠在滾齒、插齒、銑削等加工時，為了提高刀具耐用度，對刀具采用離子鍍膜或涂層處理，使切削速度大大提高，而冷卻液仍然使用原來低、中速切削時所用的極壓切削油。由于切削油冷卻能力不足、揮發(fā)性大，使車間里充滿揮發(fā)的油霧，造成車間的空氣污染。建議采用半合成、合成水溶性切削液取代切削油。

在熱處理及表面鍍層處理階段，熱處理時對工件的加熱以電加熱和天然氣、煤氣加熱污染少，以燃煤、燃油加熱污染大；淬火、表面淬火、調(diào)質(zhì)等熱處理在淬火時，材料不同所使用的冷卻劑也不同。油冷帶來的污染大，水冷污染小。但是水冷可能會導(dǎo)致某些用淬透性強的合金制造、形狀復(fù)雜的工件開裂，因此需要研究冷卻能力比水弱而又不造成污染的新的熱處理冷卻劑。對工件電鍍裝飾、防腐材料時，主要是排放電鍍殘液造成的污染，一是預(yù)備工序酸洗時帶腐蝕性的酸性殘液；二是鍍液中殘留的重金屬及有毒物質(zhì)(如氰化鉀、氰化鈉等) 。應(yīng)采用電鍍液處理劑進行達標處理。
2.6 機電產(chǎn)品的綠色包裝

在產(chǎn)品包裝階段，主要是選擇合適的包裝技術(shù)和材料，實施綠色包裝。目前國內(nèi)使用的包裝材料基本是瓦楞紙板、木板、塑料為主。紙板由于易于回收，且可被降解、污染小而被廣泛采用，但前期制作對環(huán)境造成的污染較大，而且強度低、易導(dǎo)致被包裝物品的損壞。木板由于強度高也被廣泛用于大型機電產(chǎn)品的包裝，但由于木材是不可再生材料，使用過多會因樹木的大量砍伐導(dǎo)致生態(tài)失衡，且由于一些害蟲會寄居于內(nèi)，導(dǎo)致害蟲大量傳播而破壞森林。國外嚴格禁止進口產(chǎn)品使用木板包裝。塑料制品也廣泛用作包裝材料，但由于廢棄后不可降解，易造成環(huán)境的污染。國家經(jīng)貿(mào)委資源司綜合利用與環(huán)保處把蜂窩紙板包裝列為推廣對象，指出:“這種新型的蜂窩紙板將成為我國出口貨物的理想包裝，它的推廣應(yīng)用將為我國降低商品在流通過程中的破損率、提高包裝產(chǎn)品質(zhì)量起到積極的作用。”[4]除此之外，還應(yīng)進一步開發(fā)農(nóng)作物秸稈緩沖包裝材料、聚乳酸發(fā)泡材料、廢紙和淀粉制包裝用泡沫填料等新型包裝材料。

2.7 機電產(chǎn)品的綠色回收

在報廢回收階段，機械產(chǎn)品具有可拆卸性，它取決于配合的種類和聯(lián)接與緊固的方式。在間隙配合、過渡配合及過盈配合中，以過盈配合尤其是以壓力機壓入方式裝配的可拆卸性差；在鍵與銷聯(lián)接方式中，以半圓鍵和切向鍵可拆卸性差；在螺紋緊固、鉚固和焊接、粘接等方式中，以鉚固和焊接可拆卸性差。電子產(chǎn)品的回收，存在解體后電子器件和焊料中有毒物質(zhì)的污染問題。南方某些城鎮(zhèn)家家戶戶搞進口報廢電子產(chǎn)品的手工拆卸，極易造成污染擴大，應(yīng)成立專業(yè)化回收隊伍，以便集中處理。

3 結(jié) 論

從以上的分析說明，機電產(chǎn)品在設(shè)計、毛坯制造、機械加工、熱處理、裝配、包裝、使用和維修、報廢回收等生命的全周期各環(huán)節(jié)中都可能帶來環(huán)境的污染，都需要引起我們足夠的重視。我國五大水系和眾多的湖泊大多數(shù)污染嚴重。除造紙、制藥、制革、制水泥、生活污水等對環(huán)境污染產(chǎn)生嚴重影響外，機電產(chǎn)品制造中產(chǎn)生的“三廢”也是其重要原因。隨著國際上關(guān)于產(chǎn)品對環(huán)境保護的要求愈來愈高，特別是對進口商品的環(huán)保特性采取了非?？量痰臋z測條件，如果再不引起重視，實施綠色制造，勢必影響我國的出口貿(mào)易和制造業(yè)的競爭能力，影響我國國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和全面建設(shè)小康社會的進程。