先进制造系统ppt课件

先进制造系统,Advanced Manufacturing System,1,第七章 绿色设计与制造,绿色技术的产生与内涵 绿色产品 生态化设计（ED） 清洁化生产 再制造工程,2,绿色技术产生的背景 绿色技术的内涵,绿色技术的产生与内涵,3,环境、资源、人口是当今人类社会面临的三大问题，其中环境、资源问题不仅是确保社会经济可持续发展的基本条件，而且直接涉及到人类的生存质量。 面对上述问题， 一种集资源优化利用与环境保护于一体的清洁化生产思想或绿色技术概念应运而生，它是人们绿色消费浪潮的产物， 是人类社会可持续发展的有效途径。,绿色技术产生的背景,4,绿色技术产生的背景 绿色技术的内涵,绿色技术的产生与内涵,5,从环境学角度，意指人类的消费活动是无污染或最小污染的消费。 从资源学角度，意指人类的消费活动应做到对自然资源的适度利用和综合利用。 从生态学角度，意指人类的消费活动应符合生态系统物质和能量流通规律，既能满足人类营养和其他方面的需要，提高生态经济效益，又不至于造成生态经济学上的浪费。,绿色技术的内涵,1.绿色技术的含义,6, 虽然人类蒙昧时代、野蛮时代、农业文明时代的原始技术具有一定的绿色性，但不像今天所说的绿色技术那样具有现代意义；作为一种现代技术体系，绿色技术并非专指某一种技术或产业部门的技术。 绿色技术是一种无害于人类赖以生存的自然环境的“无公害或少公害”技术。 绿色技术生产出来的产品有利于人类健康和福利，有利于人类文明进步。,绿色技术的内涵,3.绿色技术内涵的体现,7,第七章 绿色设计与制造,绿色技术的产生与内涵 绿色产品 生态化设计（ED） 清洁化生产 再制造工程,8,绿色产品的概念与特点 绿色产品的认证 绿色产品评价标准和评价方法 绿色产品的评价指标体系 国际环境管理标准ISO14000,绿色产品,9,绿色产品（又叫环境协调产品）源于前联邦德国，它意指那些在生产和使用过程中都符合环保要求，且对生态环境和人体健康无损害的商品。 相对传统产品而言，绿色产品能在产品全生命周期内，保护蓝天碧水，创建一个无烟、无尘、无毒、少噪音及无污染的清新世界。,绿色产品的概念与特点,1.绿色产品的概念,10,目前，世界上公认的绿色标准主要有三个方面：,绿色产品的概念与特点,2.绿色产品的标准,产品在整个生产过程中，资源和能源消耗少；依据特定的环境保护要求而提出不污染或少污染环境，对生态环境无害或危害极少。 产品在使用过程中能耗低，不会对使用者造成污染性危害，也不会产生新的污染物。 产品使用后可以分解拆卸，尽量减少零部件，使原材料合理使用。当产品生命完结后，其零部件经过翻新处理后可以重新使用或安全废置。,11,绿色产品的概念与特点,3.绿色产品的定义,按照这些绿色标准，绿色产品可定义为：,在产品生命周期全过程中，能符合特定环境的要求，对生态环境无害或危害很少，而生产中资源利用率最高，能源消耗最低的产品。,12,绿色产品的概念与特点,4.绿色产品的特点,绿色产品是采用绿色材料，通过绿色设计、绿色制造、绿色包装而生产的一种节能、降耗、减污的环境友好型产品。 绿色产品的显著特点是其环境友好性，这种友好性是其区别于一般产品的重要特征，而环境友好性通常用“绿色程度”来 度量。 绿色产品的“绿色程度”体现在产品的生命周期全过程，而不是产品的某一局部或某一个阶段。,绿色产品的生命周期呈闭环性， 而普通产品的生命周期呈开环性。 普通产品的生命周期是指产品从“摇篮到坟墓”的过程，呈现开环特征。 绿色产品的生命周期是指产品从“摇篮到再现”的过程，呈现闭环特征。,13,绿色产品的概念与特点,5.绿色产品的生命周期,绿色产品的生命周期可以分为六个阶段：,确定绿色产品的概念和指标，并完成产品规划； 产品设计开发过程； 产品生产过程； 产品销售过程； 产品使用过程以及使用中的维修、服务过程； 废弃淘汰产品的回收、再用、处理或处置过程。,14,绿色产品的概念与特点 绿色产品的认证 绿色产品评价标准和评价方法 绿色产品的评价指标体系 国际环境管理标准ISO14000,绿色产品,15,绿色产品认证,绿色标志（又称环境标志或生态标志）是一种经过严格检查、检测、综合评定并经国家有关专门机构批准使用的标志。 有了这种证明性标志，产品将得到法律保护。 国际贸易中，它就象一张“绿色通行证”，可作为贸易保护的有利武器，方便于产品的进出口，产品易于占领市场，参与世界经济大循环，增强生产企业的竞争力。,1.绿色产品认证的概念,16,绿色产品认证,德国于1978年便率先开始在产品上采用“Blue Angel（蓝色天使）”的绿色标志。 1988年开始，法国、日本、加拿大等国家相继建立了自己的绿色标志认证制度。 1989年，北欧国家（如瑞典、冰岛、挪威、丹麦、芬兰等）便开始实行国家之间统一的北欧绿色标志。 美国于1988年有了地方性组织的产品绿色标志。,2.绿色产品认证的发展,中国于1993年5月开始实行绿色标志认证制度，并且原国家环保局于同年8月正式颁布了中国的绿色标志图形。 1994年5月正式成立的“中国环境标志产品认证委员会”是代表国家对环境标志产品实施认证的唯一合法机构，为我国环境标志产品的认证提供了组织保证。,17,绿色产品认证,3.绿色产品认证的图标,图7-1展示了一些国家的产品绿色标志图案。,18,绿色产品认证,4.绿色产品认证的原则,1）对实行标志制度的产品进行LCA（生命周期评价）。 2）突出重点，分阶段逐步扩大实施范围。 3）与国际绿色标志工作接轨。 4）保证质量，尽量经济合理，建立适当的标志标准阈值。,目前，绿色标志的认证原则和策略主要有：,19,绿色产品的概念与特点 绿色产品的认证 绿色产品评价标准和评价方法 绿色产品的评价指标体系 国际环境管理标准ISO14000,绿色产品,20,绿色产品评价标准和评价方法,1.绿色评价标准,绿色产品的评价标准包括绝对标准和相对标准。 绝对标准：依据现行的环境保护标准、产品的行业标准和地方性法规而制定的评价标准。 相对标准意指依据市场发展和用户要求，以现有产品和相关技术确定参照产品，用新开发产品与参照产品对比来评价产品绿色程度。 参照产品包括功能参照产品和技术参照产品。其中，功能参照产品是现有的与待评产品具有相同功能的产品。技术参照产品是代表新产品技术内容的一个产品集合。,21,绿色产品评价标准和评价方法,1.绿色评价标准,绿色产品是一个相对的概念，其绿色程度具有相对性，因而采用基于参照产品概念的相对标准更具科学性。基于 参照产品概念和评价目的，相对评价标准的制定可分两种情形：,评价目的是为了判断所设计的新产品相对原有产品在绿色程度上是否有改善。 评价目的是为了对产品的绿色程度进行环境标志认证。,22,绿色产品评价标准和评价方法,2.绿色评价方法,绿色产品的评价方法包括：,系统评价法：包括成本效益法、价值分析法、加权评分法、层次分析法、模糊评价法、专家咨询法和经济分析法等。 基于生命周期的绿色产品模糊层次评价法。,23,绿色产品评价标准和评价方法,2.绿色评价方法,绿色产品的评价方法包括：,系统评价法：包括成本效益法、价值分析法、加权评分法、层次分析法、模糊评价法、专家咨询法和经济分析法等。 基于生命周期的绿色产品模糊层次评价法。,24,绿色产品的概念与特点 绿色产品的认证 绿色产品评价标准和评价方法 绿色产品的评价指标体系 国际环境管理标准ISO14000,绿色产品,25,绿色产品的评价指标体系,1.基本概念,目前尚无统一的绿色产品评价指标体系。绿色产品评价指标 体系制定的原则主要包括综合性、科学性、系统性、动态指标与静态指标相结合、定性与定量指标相结合、可操作性、不相容性和层次性等方面。 表7-1是按照这些原则制定的绿色产品评价指标体系，分为4项一级指标和14项二级指标。每项二级指标又分为多项三级指标。,26,绿色产品的评价指标体系,2.指标体系,27,绿色产品的概念与特点 绿色产品的认证 绿色产品评价标准和评价方法 绿色产品的评价指标体系 国际环境管理标准ISO14000,绿色产品,28,国际环境管理标准ISO14000,1.基本概念,ISO 14000系列标准是一个完整的国际环境管理标准，它不具有法律约束力，但具有国际公平性和通用性，用它可向消费者推荐有利于保护生态环境的产品，形成强大的市场和社会压力，它是企业“通向世界市场的绿色通行证”。 目前已有80多个国家和地区采用ISO14000国际环境管理标准。,29,国际环境管理标准ISO14000,2.主要内容,环境管理体系 环境审计 环境标志 环境行为评价 生命周期评定 术语、定义等。,30,国际环境管理标准ISO14000,3. ISO14000系列标准,31,国际环境管理标准ISO14000,3.ISO 14000的主要特点,不以政府行为作为动力，是以消费者的消费行为为根本动力。 是一个自愿性标准，不带任何强制性，不具有法律约束力。 它没有绝对量的设置，只要求企业或组织依据自己的实际情况，对法律和法规的要求作出承诺，并提出自己的环境目标指标。,它潜意识地要求企业或组织全面考察其环境行为，有计划地实施持续改进措施,32,国际环境管理标准ISO14000,3.ISO 14000的主要特点,它要求管理过程程序化、文件化，管理行为和环境问题具有可追溯性。 它要求贯彻产品全生命周期的思想。它不仅强调企业或组织本身达到标准的要求，还对其原材料供应商提出环境要求，从而促进整个行业的环境状况改善，尤其是那些污染较严重的原材料生产行业将为此付出代价。,它具有广泛适用性。由于它并不解决技术、产品标准和绝对值问题，仅仅解决产品生产企业是否符合环境保护法规、是否与承诺一致的问题，任何性质企业或单位，发达国家及发展中国家都可实施这一标准，因而它适合所有工矿企业、机构、部门的环境管理。,33,国际环境管理标准ISO14000,4.ISO 14000的意义,有利于实现环境与经济的协调发展，有利于加强政府对企业环境管理的宏观指导，有利于对污染物、排放物的总量控制。 有利于推动可持续发展战略。 可加速产业结构调整，促进经济增长从粗放型转向集约型，可鼓励企业在整个生产过程中控制污染，积极开发无毒无污染的产品，积极采用节约原材料和能源的新工艺。,有利于提高企业的整体管理水平，不仅节约能源和资源，而且降低生产成本，还可提高产品的环境价值，减少因污染或违反环境法律、法规所造成的环境风险、费用开支。 可以提高企业的环境效益和经济效益，改善环境，提高员工的环境意识，提高企业形象，增强消费者的信心。,34,第七章 绿色设计与制造,绿色技术的产生与内涵 绿色产品 生态化设计（ED） 清洁化生产 再制造工程,35,ED的内涵 生态材料选择 面向拆卸的设计（DFD） 面向回收的设计（DFR） 生态包装设计 生态化设计的两个案例,生态化设计（ED）,36,ED的内涵,1. ED的定义,生态化设计（ED）是在设计过程中考虑产品的功能、质量、开发周期及成本同时，充分考虑生命周期过程对资源和环境的影响，优化各有关设计因素，为实现清洁化生产并生产出生态产品而提供全部信息。,37,ED的内涵,2.现代产品开发的发展趋势,在产品设计时努力追求少用料（即小型化）、多功能（即一物多用且少占地）、可回收利用（即减少废弃物数量和污染）； 在生产技术上追求节能、省料、无废少废，闭路循环等。ED能有效地处理与产品全生命周期有关的各因素，考虑产品的计划、设计、生产、销售与使用、报废等全部循环过程，如图7-2所示。,38,ED的内涵,2.现代产品开发的发展趋势,39,ED的内涵,2.现代产品开发的发展趋势,ED又叫绿色设计GD（Green Design），或面向环境的设计DFE（Design for Environment），或生命周期设计LCD（Life Cycle Design），或环境意识设计ECD（Environmental Conscious Design）。,ED目的是使产品及其制造过程对环境的总体影响减至最小。,在清洁化生产中，ED决定着产品生命周期的80%90%的消耗。,40,ED的内涵,3. ED与传统设计的区别,（1）传统设计属于粗放型设计，其生产模式是产品生命周期表现为“摇篮到坟墓”。很少考虑环境属性或者不考虑产品的后续生产、使用中的资源和能源消耗、废弃对环境的影响，大量浪费了地球上的不可再生资源，这种方式单靠增加投入和加大消耗来实现发展，不惜牺牲环境的发展模式是不能持续的，甚至危及人类生存和发展。,（2）ED属于集约型设计，是从摇篮到再现的过程。产品从概念形成到生产制造、使用、废弃后的回收、再用、处理等各个阶段都必须考虑从根本上防止污染。从经济学观点看，它是以最小代价取得最大报酬。,41,ED的内涵,4.ED的特点,拓展了产品生命周期。 并行闭环设计方式。 有利于环境保护和维护生态系统平衡。 在三个不同层次上进行动态设计。这三个层次是：,治理技术与产品设计（如可回收性设计等） 清洁预防技术与产品设计 为价值而设计。,42,ED的内涵,5.ED的准则,ED的准则实际上是在传统设计的技术准则、成本准则、人机工程学准则基础上，再考虑纳入环境准则，而且环境准则置于优先考虑地位。下表列出了ED的准则。,43,ED的内涵,6.ED的主要内容,生态材料选择 面向回收的设计 面向拆卸的设计 面向制造的设计 面向装配的设计 生态包装 产品生命周期分析 产品经济性分析 产品设计数据库等。,44,ED的内涵 生态材料选择 面向拆卸的设计（DFD） 面向回收的设计（DFR） 生态包装设计 生态化设计的两个案例,生态化设计（ED）,45,生态材料选择,研究统计表明，造成能源、资源过度消耗、枯竭、环境污染的最主要根源之一是材料及其加工过程。这迫使人们反省和重新评价过去对材料研究、开发、生产和使用的活动，反省过去忽视生存环境恶化而一味追求高性能、高附加值材料的作法，重视探索具有良好性能或功能、对资源和能源消耗低、有利于环境协调的材料。,1.生态材料选择概述,46,生态材料选择, 忽略了所用材料在报废后的回收处理问题。 仅考虑产品的功能目标来选择材料，忽略了环境目标问题。 忽略了材料及其加工过程对环境的影响。 未考虑所用材料本身的生产过程。 所用材料种类繁多。,2.传统材料选择问题,47,生态材料选择,考虑所用材料的环境友好性，即考虑材料使用过程中应对生态环境少或无负面作用，良好的环境协调性。 所用材料在废弃后应能自然分解，且能被自然界所吸收。 所用原材料不需要附加任何涂镀。,3.ED材料选用原则,尽量减少所用材料的种类。生态化设计中应当尽可能避免采用多种不同材料，以便将来有利于产品的回炉再利用。 尽量采用低能耗、低成本和少污染的材料。 所用材料应易于加工，且加工中污染最小或无污染。 尽量采用那些易回收处理和可再用、可降解的材料。,48,ED的内涵 生态材料选择 面向拆卸的设计（DFD） 面向回收的设计（DFR） 生态包装设计 生态化设计的两个案例,生态化设计（ED）,49,面向拆卸的设计（DFD）,1.可拆卸性与产品生命周期循环,可拆卸性是产品回收处理和再利用的前提，是衡量产品设计优劣的重要指标。 产品从设计开始就要考虑拆卸的可能性与经济性，这是解决产品生命周期设计的根本出路。,50,1.可拆卸性与产品生命周期循环,如图7-3所示，产品的全生命周期中有设计系统、生产系统、销售系统、恢复系统，产品技术中有设计技术、生产技术、拆卸技术和再循环技术，从而形成了产品生命周期的循环。绿色产品、清洁生产、再制造等问题是目前的研究重点。,面向拆卸的设计（DFD）,51,1.可拆卸性与产品生命周期循环,面向拆卸的设计（DFD）,52,1.可拆卸性与产品生命周期循环,ED涉及到产品结构设计的两个环节：,面向装配的设计DFA 面向拆卸的设计DFD（Design for Disassembly）旨在解决产品结构既有良好的装配性又有可拆卸性问题，易于装配的结构不一定易于拆卸。,面向拆卸的设计（DFD）,53,2. DFD的内容,面向拆卸的设计（DFD）意指使产品具有良好拆卸性能的设计方法、设计工具和设计过程的集成。 DFD的主要内容包括三个方面,面向拆卸的设计（DFD）,可拆卸产品设计 可拆卸工艺设计 可拆卸性评价,54,2. DFD的内容,1）可拆卸产品设计,面向拆卸的设计（DFD）,目的是通过在产品概念形成阶段充分考虑可拆卸的难易程度来保证产品具有良好的可拆卸性能。 具体而言，主要有三个目的：,产品零部件的直接或者间接再用。 元器件的回收，尤其是电子元器件。 材料的回收。,55,2. DFD的内容,1）可拆卸产品设计,面向拆卸的设计（DFD）,表7-4列出了产品的拆卸类型和拆卸技术。其中：,破坏性拆卸意指使零部件分离，而不顾产品结构的破坏程度。 部分破坏性拆卸意指拆卸过程中只损坏那些廉价零部件，而其余部分可以安全可靠地分离。 非破坏性拆卸意指拆卸过程中不能损坏任何零部件。,56,2. DFD的内容,1）可拆卸产品设计,面向拆卸的设计（DFD）,57,2. DFD的内容,1）可拆卸产品设计,面向拆卸的设计（DFD）,产品结构的拆卸设计可以用两种方法实现：,基于典型案例的拆卸设计； 计算机辅助可拆卸结构设计。,58,2. DFD的内容,2）可拆卸工艺设计,面向拆卸的设计（DFD）,将产品拆成单个的零部件； 依据产品的最终状态，有选择地拆卸。,旨在为手工拆卸、自动拆卸确定最佳拆卸路径和选择最佳拆卸工具。手工或自动拆卸有两种情况：,59,2. DFD的内容,3）可拆卸性评价,面向拆卸的设计（DFD）,可拆卸性评价：对设计方案进行评价、修改、再评价、再修改、直到满足设计要求的动态过程。 拆卸设计的评价指标：主要包括拆卸费用、拆卸时间、拆卸能耗、拆卸造成的环境影响、可达性、标准化程度、拆卸方向、产品的结构复杂程度等。,60,3. DFD的主要原则,面向拆卸的设计（DFD）,拆卸工作量最少 包括零件合并、减少产品所用材料种类、材料相容性、有害材料的集成等。 结构可拆卸 包括采用易于拆卸或破坏的连接方法、紧固件数量最少、简化拆卸运动、可达性（即对连接部位的拆卸、切断、切割等提供易于接近的位置）。,61,3. DFD的主要原则,面向拆卸的设计（DFD）,拆卸易于操作 包括单纯材料零件、废液排放、便于抓取、尽量不采用非刚性零件等。 易于分离 包括一次性表面、便于识别、尽量减少零部件品种和规格、采用模块化设计。 产品结构的可预估性 包括避免将易老化、易腐蚀材料与所需拆卸、回收的材料零件组合到一起、防止要拆卸的零部件被污染或腐蚀等。,62,ED的内涵 生态材料选择 面向拆卸的设计（DFD） 面向回收的设计（DFR） 生态包装设计 生态化设计的两个案例,生态化设计（ED）,63,1.DFR的基本概念,面向回收的设计（DFR）,DFR（Design for Recovering and Recycling） DFR意指：设计过程中，充分考虑产品零部件及材料回收的可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等一系列涉及回收的问题，实现零部件、材料资源和能源的充分有效利用、环境污染最小的设计方法,64,1.DFR的基本概念,面向回收的设计（DFR）,产品拆卸的目的之一是回收，而DFR的目的主要包括资源回收和再用。实现这些目标的途径包括原材料的再循环、零部件的再用。 影响回收的主要因素是产品拆卸技术、回收利用成本。 回收的基本原则是：首先拆卸产品中最有价值的部分，其次是尽量提高拆卸效率。,65,2.DFR的特点,面向回收的设计（DFR）,使材料资源得到最大限度利用，减少废弃物数量。 有利于可持续发展战略的实施。 扩大就业门路，提供更多的就业机会。 物流的封闭性。 回收过程本身是清洁生产，不造成环境的二次污染。,66,3.传统设计与DFR的对比,面向回收的设计（DFR）,67,4. DFR的主要内容,面向回收的设计（DFR）,零部件的回收性能分析。 零部件材料的回收标志。 回收工艺和方法。 回收的经济性分析。 回收零部件的结构工艺性分析。,68,5. DFR的设计准则,面向回收的设计（DFR）,设计的结构易于拆卸。 可再用的零部件材料易于识别分类。 结构设计应有利于维修调整。 尽可能利用回收零部件或材料。 应便于分离拆卸不合理的材料组合。,69,6. DFR的回收方式与流程,面向回收的设计（DFR）,前期用户回收（即产品制造商对产品制造过程中产生的废弃物、材料进行及时回收）； 后期用户回收（即材料而不是产品的回收）； 用户回收（即产品而不是材料的回收）。,图7-4表示了产品回收及处理的一般过程。 图7-5表示了真正意义上的回收系统。 图7-6表示了面向拆卸的回收设计过程。,70,6. DFR的回收方式与流程,面向回收的设计（DFR）,71,6. DFR的回收方式与流程,面向回收的设计（DFR）,72,6. DFR的回收方式与流程,面向回收的设计（DFR）,73,ED的内涵 生态材料选择 面向拆卸的设计（DFD） 面向回收的设计（DFR） 生态包装设计 生态化设计的两个案例,生态化设计（ED）,74,1.生态包装设计概述,生态包装设计,基本属性（如产品的功能、质量、生命、成本等）和环境属性是现代产品的“内在”，而影响整体形象的“包装”则是现代产品的“嫁妆”。 产品包装业的环境污染主要表现在包装制品的生产、储存、消费和使用的各个过程以及包装废弃物等方面。现代产品的营销五个要素是产品、价格、渠道、促销以及包装。生态包装（或绿色包装）已成为产品国际营销的强有力手段之一。,生态包装意指：采用对环境和人体无污染或污染最小的、可回收再用或可再生的包装材料及其制品的包装。,75,2.生态包装设计特点,生态包装设计,材料最省、废弃物最少、节省能源和资源。 易于回收利用和再循环。 包装材料能自行降解且降解周期短。 包装材料应对人体和生物系统无毒无害。 包装产品应在其全生命周期中不会产生环境污染,76,3.生态包装材料类型,生态包装设计, 轻量化、薄型化、无氟化、高性能的包装材料。如新型的镁质材料等。 重复再用和再生的包装材料。 如啤酒瓶、饮料瓶、酱油瓶、醋瓶等玻璃瓶。 可食性包装材料。如蛋白质、植物纤维等作为原料的可食性包装材料, 可降解包装材料。如生物降解塑料、光降解塑料、生物/光双降解塑料等。 利用自然资源开发的天然生物包装材料。如纸、木材、竹编材料、木屑、麻类棉织品、芦苇以及农作物中的茎杆、稻草等天然生物材料在自然环境中极易分解，不污染环境，还可资源再生，成本低。 纸质的包装材料。,77,4.包装回收系统,生态包装设计,78,ED的内涵 生态材料选择 面向拆卸的设计（DFD） 面向回收的设计（DFR） 生态包装设计 生态化设计的两个案例,生态化设计（ED）,79,1.案例一 再生纸制成的折叠式轻便椅,生态化设计的两个案例,图7-8展示了日本的再生纸制成的 折叠式轻便椅外观。 这种产品在易拆卸性、清洁性上具有明显优势，在产品生命周期中成果被认可的阶段是原材料、循环再生、废弃阶段，同时处于改善的创新阶段。,图7-8 再生纸制成的折叠式轻便椅外观,80,2.案例二 PET瓶循环再生制作的衣服,生态化设计的两个案例,图7-9展示了PET瓶循环再生制作的衣服外观。 这种产品在循环再生上具有明显优势，在产品生命周期中成果被认可的阶段是废弃阶段，同时处于再设计的创新阶段。由13个PET瓶回收再生的纤维可制作一套学生校服，从制服到衬衫和运动服均可用PET瓶循环再生制成，同时还能提高学生的环保意识和运动服均可用PET瓶循环再生制成，同时还能提高学生的环保意识。,81,第七章 绿色设计与制造,绿色技术的产生与内涵 绿色产品 生态化设计（ED） 清洁化生产 再制造工程,82,清洁化生产的概念及特点 清洁化生产系统的模型 清洁化生产工艺技术 清洁化生产的两个案例,清洁化生产,83,1.清洁化生产的概念,清洁化生产的概念及特点,本书产品生命周期之分为6个阶段：产品计划、产品设计、产品生产、产品销售、产品使用和产品报废。 L.Aiting将之分为6个阶段：需求识别、设计开发、制造、运输、使用、回收或处理。 R.Zust将之分为4个阶段：产品开发、产品制造(加工与装配) 、产品使用、最后的产品处置。,84,1.清洁化生产的概念,清洁化生产的概念及特点,从产品生命周期概念角度，清洁化生产（又叫绿色制造）可定义为： 在不牺牲产品功能、质量和成本前提下，系统地考虑产品开发制造及其活动对环境的影响，使产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。 清洁化生产本质上是制造问题、环境保护问题和资源优化问题的交叉融合。,85,2.清洁化生产的特点,清洁化生产的概念及特点,系统性。清洁化生产除了保证一般制造系统的功能外，还要保证环境污染最小。 预防性。强调以预防为主，通过消减污染物源及保证环境安全的回收利用，使废弃物最小化。 适合性。使生产目标符合企业生产经营发展需要，又不损害生态环境和保持自然资源的潜力。,经济性。通过清洁化生产，可节省原材料和能源消耗，降低废弃物处理带来的费用，降低生产成本。 有效性和动态性。清洁化生产从末端治理转向对产品生产过程的连续控制，使污染物消失在生产过程中，综合利用再生资源和能源的循环利用技术，有效防止污染再产生。,86,2.清洁化生产的驱动力,清洁化生产的概念及特点,可持续性发展要求 法令规定 国际标准要求 用户需求 产品服务要求 竞争压力要求 风险管理要求 生态工业要求,87,清洁化生产的概念及特点 清洁化生产系统的模型 清洁化生产工艺技术 清洁化生产的两个案例,清洁化生产,88,1.清洁化生产的主要内容,清洁化生产系统的模型,清洁化材料； 清洁化能源； 经过清洁化的生产过程生产出清洁化产品。,2.清洁化生产的研究两大领域,清洁化生产的概念、定义和方法。具体包括有关框架和理论、通用工具、能量模型、材料流动模型、资源优化模型和各种算法。 技术应用。具体包括清洁化材料、清洁化工艺、清洁化包装、产品使用、用后处置等。,89,3.清洁化生产系统模型,清洁化生产系统的模型,90,3.清洁化材料选用原则,清洁化生产系统的模型,优先选用可再生材料，尽量选用回收材料，以提高资源利用率，实现可持续发展； 尽量选用低能耗、少污染材料； 尽量选用环境兼容性好的材料和零部件，避免选用有毒、有害和有辐射特性的材料； 尽量选用易于回收、再用、再制造或易于降解的材料。,91,清洁化生产的概念及特点 清洁化生产系统的模型 清洁化生产工艺技术 清洁化生产的两个案例,清洁化生产,92,1.清洁化生产工艺类型,清洁化生产工艺技术,节约资源的工艺技术。 节省能源的工艺技术。 环保型工艺技术,93,2.清洁化生产加工技术,清洁化生产工艺技术,94,2.清洁化生产加工技术,清洁化生产工艺技术,干式切削加工技术可分为完全干式切削加工（即加工过程中不用任何冷却润滑液）和准干式切削加工（即加工过程中很少量地使用冷却润滑液）。 干式磨削加工中较有效的方法是强冷风磨削加工,95,清洁化生产的概念及特点 清洁化生产系统的模型 清洁化生产工艺技术 清洁化生产的两个案例,清洁化生产,96,清洁化生产的两个案例,图7-10 日本内田洋行的生态涂漆工厂外观。 这种清洁化生产工厂在清洁性（即在生产、使用阶段不向环境释放有害物质而造成环境污染）上具有明显优势，它使用不含有机溶剂的涂料，拥有一条将剩余涂料进行回收再生的闭路循环再生涂漆系统，实现了用水的零排放。,1.案例一生态涂漆工厂,图7-10 日本内田洋行的生态涂漆工厂外观,97,清洁化生产的两个案例,1.案例一生态涂漆工厂,续图7-10 日本内田洋行的生态涂漆工厂一角,98,清洁化生产的两个案例,图7-11展示了日本藤仓电线公司通过材料开发实现可再生利用的生态电线电缆产品外观。 这种产品采用新型生态环境材料（如阻燃性聚乙烯等）作包装层，通过热回收处理可提高可再生利用性能。而且因其不含铅等重金属，即便掩埋处理也不需担心其渗出。,2.案例二可再生利用的生态电线电缆生产,图7-11 日本藤仓电线公司可再生利用的 生态电线电缆产品外观,99,第七章 绿色设计与制造,绿色技术的产生与内涵 绿色产品 生态化设计（ED） 清洁化生产 再制造工程,100,再制造工程的发展 再制造工程的基本原理 案例：复印机的再制造,再制造工程,101,再制造工程的发展,再制造工程 RE（Remanufacturing Engineering）是一个发展迅速的高科技维修的新兴产业。它是实现绿色制造的重要技术途径。国外对再制造工程的研究日趋广泛，对再制造产业的管理制度日趋完善。,1. 国外再制造业的情况,1996年，美国波士顿大学制造工程学教授Robert T. Lund在Argonne国家实验室的资助下，领导了一个研究小组对美国的再制造业进行了深入调查，调查范围涉及汽车、压缩机、电器、机械制造、办公设备、轮胎、墨盒、阀门8个工业领域，他们撰写了研究报告再制造业：潜在的巨人，建立了一个有9903个再制造公司的数据库。 研究结论表明，再制造业在美国经济中已占有重要地位。,102,再制造工程的发展,1. 国外再制造业的情况,1996年美国专业再制造公司超过73000家，生产46种主要再制造产品，每年的销售额超过530亿美元。 汽车再制造业是美国最大的再制造行业，2001年汽车再制造零部件的年销售额为365亿美元。,美国还制定了再制造中长期规划： 2005年再制造产品的年销售额达1000亿美元； 2010年保证所有再制造产品性能达到或超过原产品； 2020年再制造业基本实现零浪费，并确保产品的质量和服务。,103,再制造工程的发展,1. 国外再制造业的情况,2000年日本提出了“循环型社会”的构想，内容包括三个方面：,资源的再利用 废旧产品或零部件的再使用 减少垃圾的产生。,欧盟委员会于2000年2月通过了一项有利环境保护的新规定，未来所有欧盟的汽车用户，将享受免费旧车回收。从2002年起，废旧汽车的可再生利用率将达到85%，到2015年将达到95%。,104,再制造工程的发展,2. 国内再制造业的情况,20世纪80代提出了废弃物处理的“资源化、减量化、无害化”政策， 90年代提出了可持续发展战略。 1999年后，国家自然科学基金委员会先后将“再制造”列为面上项目和重点项目。,2000年底，中国工程院12位院士及多名专家完成了绿色再制造工程及其在我国应用的前景咨询报告，2003年又完成了废旧机电产品资源化咨询报告，2个报告均由中国工程院呈报国务院。 2003年6月我国装备再制造技术国防科技重点实验室通过验收。再制造工程已成为我国重要学科发展方向和重大产业化推广方向。,105,再制造工程的发展,2. 国内再制造业的情况,20世纪80代提出了废弃物处理的“资源化、减量化、无害化”政策， 90年代提出了可持续发展战略。 1999年后，国家自然科学基金委员会先后将“再制造”列为面上项目和重点项目。,2000年底，中国工程院12位院士及多名专家完成了绿色再制造工程及其在我国应用的前景咨询报告，2003年又完成了废旧机电产品资源化咨询报告，2个报告均由中国工程院呈报国务院。 2003年6月我国装备再制造技术国防科技重点实验室通过验收。再制造工程已成为我国重要学科发展方向和重大产业化推广方向。,106,再制造工程的发展 再制造工程的基本原理 案例：复印机的再制造,再制造工程,107,再制造工程的基本原理,1.再制造工程的概念,定义一 再制造工程是以产品全生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，以先进技术和产业化生产为手段，来修复或改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。,（1）再制造工程的定义,定义二 再制造工程是在工厂里通过一系列的工业过程，将已经服役的产品进行拆卸，不能使用的零部件通过再制造技术进行修复，使得修复以后的零部件的性能与寿命期望值具有或者高于原来的零部件。（1983年，美国Lund等人）,108,再制造工程的基本原理,1.再制造工程的概念,定义一强调统筹考虑产品全生命周期内的再制造策略，以资源和环境为核心概念，优先考虑产品的环境属性的同时，保证产品的基本目标（优质、高效、节能、节材和环保），从而实现企业经济效益和社会效益协调优化。,定义二严格地将再制造的维修技术与传统的修复操作与回收利用划分开来，充分考虑了能源、材料、环境等诸多因素。,109,再制造工程的基本原理,2.再制造与再循环的分别,将产品的形成价值划分为：,再制造与再循环有很大的区别。,材料值 附加值,材料本身的价值远小于，产品的附加值（包括加工费用、劳动力等）,再制造能够充分利用并提取产品的附加值， 再循环只是提取了材料本身的价值。,110,再制造工程的基本原理,3.再制造的阶段,可以划分为三个阶段：, 拆卸阶段，将装置的单元机构拆散为单一的零部件； 将已拆卸的零部件进行检查，将不能继续使用的零部件进行再制造维修，并进行相关的测试、升级，使得其性能能够满足使用要求； 将维修好的零部件进行重新组装，一旦发现装配过程中出现不匹配等现象，还需进行二次优化的过程。,111,再制造工程的基本原理,3.再制造工程的活动,可以划分为四个阶段：,产品修复（Repair） 产品改装（Refitting） 产品改进或改型(Modification or Improvement） 回收利用（Recycling）,112,再制造工程的基本原理,4.再制造产品的标准,耐用产品； 功能失效的产品； 标准化的产品与可互换性的零件； 剩余附加值较高产品； 获得失效产品的费用低于产品的残余增值； 生产技术稳定产品； 再制造产品生成后，满足消费者要求。,113,再制造工程的基本原理,5.再制造工程的作用,再制造工程能够大量恢复设备及其零部件的性能，延长使用寿命，降低全生命周期成本，节能节材，减少环境污染，形成新的产业，创造更大价值，符合国策（人口、资源、环境）的要求。,再制造工程能够大量恢复设备及其零部件的性能，延长使用寿命，降低全生命周期成本，节能节材，减少环境污染，形成新的产业，创造更大价值，符合国策（人口、资源、环境）的要求。,114,再制造工程的基本原理,6.再制造工程的基本内容,（1）再制造策略 再制造产品开发的步骤包括：改善材料质量、减少材料消耗、优化工艺流程、优化流通渠道、延长生命周期、减少环境负担、优化废物处理及优化系统功能等。,（2）再制造经济性 建立产品成本评价模型，主要考虑以下问题 对于产品的不同生命周期的选择，确定其成本和利益； 确定哪种产品进行再制造；分析不完善的市场，考虑较快的产品降价； 以合理的价格获得核心部件； 哪种零件须进行翻新； 从毛坯再制造开始，根据产品整个预期生命周期所承担的费用，确定产品的价格以获利最大等。,115,再制造工程的基本原理,6.再制造工程的基本内容,（3）再制造模式中的产品回收途径 现有产品的分销系统可以转化为“双行道”，同时进行产品的回收，提高消费者的回购率，使再制造商从中获利。,（4）再制造的设计技术 在产品全生命周期内，影响再制造设计的因素很多，要改善再制造设计方法，考虑产品毛坯材料的选择、零部件可拆卸性和可再制造性等要求。再制造产品零件拆卸方法的设计是特别重要的。因为拆卸对于再制造的可行性和成本是重要的决定因素。强调的是对于再制造的拆卸工作必须是无损的，而有损拆卸一般适用于简单的材料回收。,116,再制造工程的基本原理,6.再制造工程的基本内容,（5）再制造的生产技术 表面工程技术和快速成形技术是再制造工程的关键技术。 再制造过程中的质量控制是其核心问题。 从影响环境的角度来看，许多消费产品在使用阶段比制造阶段更严重。因此，再制造产品不能使用会带来污染的技术。,（6）再制造系统结构的创新 从系统角度看，再制造系统一般包含再制造设计系统、再制造过程系统、管理信息系统、质量控制系统、物能资源系统、环境影响评估系统等。,117,再制造工程的基本原理,6.再制造工程的基本内容,再制造工程在产品全生命周期各阶段的内容,118,再制造工程的发展 再制造工程的基本原理 案例：复印机的再制造,再制造工程,119,案例：复印机的再制造,施乐公司成功地实施了复印机再制造策略。今天，施乐的复印机再制造工厂遍布美国、英国、荷兰、澳大利亚、墨西哥、巴西和日本等地。 施乐通过对复印机电子元件、激光排版装置、机械部件、喂料筒的翻新与再加工，重新利用了复印机中60%以上部件，对无法实施再制造的零部件，也尽可能回收利用其中的原材料。,120,案例：复印机的再制造,典型的施乐复印机零件有四个服役阶段：,施乐复印机 285CPN (复印速度（张/分）:28),作为新品中某部件的一部分； 作为再制造产品中同一部件的一部分； 作为再制造产品中某再制造部件的一部分； 进入材料再循环程序。,121,案例：复印机的再制造,施乐从复印机再制造之初就将产品的租赁作为一种销售策略，这意味着施乐公司不再销售产品本身，而是销售产品所能提供的功能和服务，施乐保留了产品的所有权，产品在租期终了时能够得到回收。 为使复印机再制造能有更持久的生命力，施乐公司还开展了产品再制造升级研究，开发了面向再制造设计的模块化复印机DC265型复印机。该机共有7个模块，包含了复印机中可移动部件的大多数，每个模块都能在几分钟内被拆卸和更换。,122,案例：复印机的再制造,施乐特别重视再制造复印机的质量保证，开发了进行质量检测的信号分析技术，这是一种检测零部件关键性能参数的诊断工具，其原理是通过比较旧部件和新部件的信号来判定产品的质量及潜在寿命。,施乐复印机 WCP420CP (复印速度（张/分）:20),123,案例：复印机的再制造,复印机再制造的经济效益显著。,如生产某型号1支新的激光复印管需50100美元，但“再制造”这样1支同型号的激光管成本约为2550美元。 施乐在澳大利亚实施复印机再制造策略，1995年在购买原材料及备件方面节省资金近7亿美元，仅通过再制造静电复印机中的磁性元件，公司就节省了4000万美元以上的费用。,再制造模块化的DC265型复印机材料消耗节省48%，能源消耗节省68%，相当于少排放CO265%。 施乐在荷兰现在每年减少了7000进入废弃填埋的物流量，相当于节省了20万美元的废物处理费用。,社会效益也十分显著。,124,谢谢大家！,125,