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节能减排 汽车的绿色制造首当其冲

原创 Linux操作系统 作者:无聊岁月 时间:2009-04-03 09:17:01 0 删除 编辑

汽车企业的绿色制造是绿色制造的关健行业之一。本文主要介绍了汽车制造业应用绿色制造技术的基础。并进一步探讨了基于产品生命周期的汽车绿色设计技术。并对汽车绿色制造的发展趋势进行了展望。

引言

在人类生活质量日益提高的今天,为了保护人类赖以生存的自然环境、减少污染,世界各发达国家都十分重视发展绿色制造,绿色制造作为实现生态工业的关键技术,也是实现社会可持续发展的重要手段,正如绿色产品正在得到越来越多消费者的认同一样,作为其实施手段的绿色制造也正在日益被制造业所重视。而汽车作为曾经推动人类文明向前跃进的现代社会大工业的产物,在给人们生活带来便捷舒适的同时,对自然生态环境的恶化也有着不可推卸的责任。所以汽车企业作为实施绿色制造的“排头兵”,在欧洲、日本、美国等一些发达国家和地区,已经成为最近几年的主要研究内容之一,而我国对此方面的研究显然也取得了一定的成绩。

1 汽车绿色制造技术的基础

绿色制造[1](Green Manufacturing),又称环境意识制造(Environme ntally Consciou Manufacturing)、面向环境的制造(MFE)等。绿色制造是一种综合考虑环境负影响和资源利用的现代制造模式,其目标是使产品从设计、制造、包装、运翰、使用到报废处理的整个生命周期中,对环境的影响最小,资源利用最优。即绿色制造的主要内容包括:选用无毒、低能耗、少污染材料、可再生材料及可回收的绿色材料;采用着重考虑产品环境属性、节能性、可拆卸性、长寿命、可回收性、可维护性、可重复利用性等的绿色设计;使用能显着地节约能源、节省资源,同时在生产过程中,最大限度地避免或减少对人体的危害的绿色生产、包装;同时要求绿色使用、绿色回收和处理等。由此可知,绿色制造的“制造”涉及产品的整个生命周期,是在产品生命周期的每一个阶段并行地、全面地考虑资源因素和环境因素。自从1996年美国制造工程师协会发表了绿色制造的专门蓝皮书(Green Manufacturing),绿色制造的研究在世界各地兴起。国内许多高校和科研机构[2-5]对绿色制造的理论体系、专题技术等都进行了大量的研究。如清华大学于2001年建立了主要从事机电产品绿色设计、线路板的回收、产品全生命周期评估(LCA),以及机电产品的拆卸回收处理等方面的清华至卓绿色制造研发中心;中国工程院早在2000年就提出了设立《绿色再制造工程及其在我国应用的前景》咨询项目的报告;上海交通大学对产品的绿色设计,绿色回收方面进行了研究,并建立了中国绿色设计数据库;合肥大学的刘光复教授等主要的研究对象是面向可拆卸性设计和产品的绿色设计等等。

绿色制造在汽车工业的应用问,首先要求采用产品全生命周期设计,提高材料回收的可重复利用性。钢材料和多种新型材料如铝合金等都具有较好的可回收性。事实上,当今每年从汽车上回收的钢材量与汽车制造商们造新车使用的钢一样多。其它材料如塑料、橡胶、玻璃、油漆等都可以进行回收。由于回收后的旧材料在经过适当加工后可用于要求较低的用途。因此,废旧汽车的理论可回收率为100%。据介绍美国汽车产品75%的材料都可回收利用,并正在不断努力,希望达到 85-90%。其次,提高尾气排放的环保标准。随着时间的推移,有关汽车尾气排放的法规越来越严厉,如欧洲Ⅲ号标准比Ⅱ号标准要严格得多,目前已要求达到欧Ⅳ号标准。再次,世界各大汽车公司都在研制用新型非金属材料代替传统的金属材料,以降低车身重量[7]。最早的汽车的内外部件几乎全是木制的。1895 年,美国人设计制造了世界上第一辆钢结构汽车。汽车总体上向轻型化发展,今天的家庭轿车比20年前的重量下降了10%。继续减轻车重仍是当前各大汽车公司孜孜以求的目标。用其它轻质材料如铝、镁等轻金属以及新型复合材料代替钢材是最主要的有效途径。铝合金具有高强度、耐锈蚀、热稳定性好、易成型、再生性好等一系列优点,能够满足汽车工业的特殊要求。汽车的许多部件均可使用铝合金材料制造,以铝代钢可使汽车质量减轻40-50%。从国外汽车的用铝量看,80 年代每辆汽车平均用铝材55kg,90年代每辆车用铝材130kg,用铝量正逐年增加。除了铝合金,铝基复合材料如铝硅合金,常用的增强剂有陶瓷纤维、晶须、微粒也正得到研制和应用。同样,镁也作为轻型材料在汽车中得到运用。

同时,美国、日本、德国以及我国都在加快新能源和可替代能源汽车研究。受排放法规的制约,面对逐渐严格的排放标准,汽车生产者不断采取新的技术措施。尽管汽车节能有效地减少了尾气排放,但汽车尾气的减少还有赖于其它技术,目前正在研制的代用能源汽车有:液化石油气车、天然气汽车、甲醇和乙醇汽车、液氢汽车、纯电动汽车、混合动力汽车等等[8]。

2 汽车绿色设计技术

产品的绿色设计是指在产品及其生命周期全过程的设计中,在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本等基本属性的同时,应该能够充分利用资源,有较高的原材料利用率,产品无害于人体的健康和生态环境;另外,在设计过程中,还应该注意到生产的规模,它对原材料的利用率和污染物排放量的多寡以及经济效益有直接影响。例如,汽车制造企业废钢材回收的经济效益与制车的规模密切相关,日产100台的造车厂为废钢材回收的最小规模,日产400台车和更大规模的造车厂才有可能性产生废钢材回收的经济效益。合理的工业生产规模在经济学上称之为规模经济,它以投资、资源能源利用、生产管理、污染预防等方面较中小企业都有明显的优势。

总之,汽车绿色设计除考虑传统设计所满足的产品技术功能目标和经济目标外,还需要处理好以下方面的问题:①汽车产品的原理设计与结构设计,要便于退役零部件的重用或补修,材料要综合利用,报废零件要便于材料分类处理;②合理使用原料;③考虑汽车产品使用中对环境的影响;④合理利用能源;⑤汽车产品制造工艺的合理性;⑥设计合理的产品包装材料;不可再生废物的利用[6]。

3 展望

未来的汽车企业的绿色设计和绿色制造将趋于向全球化、社会化、集成化、并行化、智能化、产业化方向发展。将会带来明显的经济效益和社会效益,同时将促成一些新型的产业:如绿色汽车产品综合评估和资格认证网络系统产业、绿色汽车产品设计决策支持系统软件产业、绿色汽车产品拆卸回收再利用企业及专门技术产业,其中关键是绿色汽车产品设计评价体系的完善,对产品从设计、制造、包装、运输、报废整个生命周期中每一个环节对环境影响做出评价,并且要在整个生命周期中、集成环境下建立绿色汽车产品的评价体系。

政府在指导现代制造业基地建设过程中,必须加强对汽车企业的“绿色”教育,完善政府部门对汽车企业绿色制造的监督机制,加强立法和行政规定以及相关的经济政策。同时,建立较为系统的绿色制造理论和方法体系,促进和指导绿色设计和制造技术的深入研究和学科发展。

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