第 3 章 汽车企业绿色制造框架模型
3.1 绿色制造的技术内涵
在“绿色制造关键技术与装备”课题中,对于绿色制造,给出了它的相关概念。
本文对其概念进行阐述:首先绿色制造是针对产品的整个全生命周期,这个过程中包括产品的设计,产品的制造,产品的包装,产品的使用过程以及产品的报废处理,使得在这个过程中,对于资源的消耗少,对环境的影响小并且能够使得企业获得的经济效益高,最终使得企业和自然环境的双赢。
由上述对绿色制造的相关定义可以知道,绿色制造的相关研究都是对研究对象的整个生命周期,所以在本文中,针对汽车而言,也要围绕其全生命周期进行相关研究。
汽车产品的绿色制造全生命周期主线包括:制造需求、绿色设计、绿色资源制备、绿色生产、绿色装配、绿色营销、绿色服务与维修和绿色回收处理。其中,绿色回收处理包括产品报废、产品回收和产品拆卸,回收过程会产品相应的可重复利用的零部件及材料。
绿色设计的基本思想是:在汽车的设计阶段就要考虑到产品的后续制造过程,即要面向整个生命周期过程,要与后续过程相关负责人沟通,进行相关绿色设计。
对于汽车的制造过程而言,大部分的资源浪费以及工业三废的排放都是在制造过程中产生,所以在该过程中实施绿色制造是迫在眉睫的。在保证产品质量可靠,功能完善以及成本低廉的情况下,在生产制造的过程中尽可能地降低资源消耗,环境污染并且高效率地完成任务,就是绿色制造的宗旨。
除了上述的绿色设计和绿色生产外,影响汽车制造的绿色性的还有绿色资源的制备,绿色装配,绿色营销以及绿色回收处理等过程。
3.2 汽车企业绿色制造模式框架模型
对于汽车制造企业,作者提出了一种绿色制造模式,如图 3.1 所示,该模式包含五个层次,分别为:绿色制造目标层,绿色制造过程技术层,绿色制造支撑系统层,绿色制造支撑技术层以及汽车产品全生命周期主线。【1】
3.2.1 绿色制造目标层
绿色制造目标层是整个汽车绿色制造模式的最顶层,所有针对汽车绿色制造的活动均是为了达到目标层的指标,即 T、Q、C、S、E。T 即时间,该时间包括汽车的开发周期以及生产周期,对于企业而言,时间越短越好;Q 即质量;C 即消耗资源的多少;S 即服务,对于汽车产品而言,需要在其销售前后进行相关服务,需要服务好;E即环境影响。
在绿色制造目标层中,这五个衡量指标,基本能概括汽车制造过程中与自然环境以及企业本身的关系。通过这五个指标的判定,则可以反映汽车企业的制造模式的绿色性,从而有针对性地对其进行绿色性的改善。
3.2.2 绿色制造过程技术层
绿色制造过程技术层是为汽车绿色制造提供相关技术支持的一个层次,其中包含了六项比较关键的技术,通过这六项技术的实施可以有效地提高汽车制造过程的绿色性,从而提高企业的相关产品的制造过程的绿色性。下面介绍这六项技术中的四项。
(1)绿色设计技术绿色设计技术是指在汽车的设计阶段就要考虑到产品的后续制造过程,即要面向整个生命周期过程,要与后续过程相关负责人沟通,进行相关绿色设计。使得在后续的相关过程中,可以使得对资源的消耗和对环境的污染较小,从而达到绿色性的要求。
绿色设计是在保证产品原有的功能,不影响使用寿命的前提下,考虑在产品整个生命周期内的环境影响,包括可拆卸性、可回收性、循环利用的一种科学而环保的设计。
绿色设计在该绿色制造模式中全生命周期主线中的第二步,绿色设计实施的好坏直接影响到后面的过程,特别是对于制造环节的影响特别大,所以在实施绿色制造的过程中,绿色设计不可忽视。
(2)绿色生产技术产品的绿色生产技术本质是产品的生产制造过程,在该生产过程中主要包括产品的工艺规划、加工制造及装配等环节。优化汽车产品在制造过程中的环境友好性,控制生产过程中的废气废液废物的排放,或通过废气废液废物处理技术,减少生产过程中对环境的影响。
绿色生产是属于产品制造过程,是主要产生污染物及消耗资源的过程,需要重点改善其绿色性的步骤。对于绿色生产技术而已,其中最重要的一项相关技术就是清洁生产技术。通过清洁生产技术的实施可以有效地减少生产制造过程中三废的生成。
(3)绿色回收处理技术绿色回收处理技术的含义是当产品达到使用的质保期或者报废后,采用面向环境即无污染的处理方式来对产品进行回收处理。在产品到达使用周期或报废后,可以有不同的处理方案可供选择,比如再制造、报废处理等,在这些处理方式中,各个处理方案所带来的处理成本及回收的价值,即所产生的经济效益是不同的,所以对其进行相关研究是很有必要的,所以需要进行研究来找出最合理的一种处理方案,从而获得最高的回收处理价值。
绿色回收处理属于汽车制造全生命周期中的最后一个步骤,是对于产品的生命末期的一个处理方式,如果处理不当则会对环境带来严重的污染,并且也是对资源的浪费。
(4)绿色评估技术对于产品的制造过程而言,如果来体现其绿色性,需要相关的指标来进行量化,这三个目标就是质量、成本以及环境影响。目前,许多关于绿色性评价的研究除了考虑这三大指标外还需要对时间、服务、资源消耗等目标进行权衡综合考察衡量,然后再对相应指标进行加权平均量化考核,形成一个综合性、具有代表性并接近生产实际的评价模型,从而得出可信的理论结果。绿色评估技术是针对这几个指标来对绿色制造进行综合评价的技术。
绿色评估技术在产品的整个生命周期都需要用到,如绿色设计过程需要相关的评估模型来进行绿色性评估,产品的制造过程也需要进行评估。故绿色评估技术其实也可以说是整个技术层中的支撑,需要它来对相关技术进行量化评估。
3.2.3 汽车绿色制造支撑系统层
在汽车的制造过程中,由于汽车的复杂性导致在该过程中,包含了用亿计数的相关工艺尺寸参数,工序也有上百道,零部件的数目达到一万以上。在这个过程中,需要将这些工艺尺寸参数以及零部件的尺寸参数进行统计并进行存储,然后进行理论分析等相关操作,然后再对这些内容进行进一步的优化,以及绿色制造管理模式的优化,以达到目标层的指标优化,在这过程中必然需要信息系统的支持。这些信息系统包括绿色制造评价系统、产品生命周期管理系统、绿色设计系统、绿色供应链系统、清洁生产管理系统、绿色销售服务系统、ERP 系统、OA 系统等。
3.2.4 绿色制造支撑技术层
支撑技术层是对上面的相关技术层起支撑作用,其中包括一些很基本的并且必不可少的技术,如先进制造技术、信息化技术、数据库与知识库技术、绿色制造规范及标准以及优化与决策支持技术。
(1)先进制造技术先进制造技术主要包括高加工质量、能耗少的加工设备,环境友好的绿色工艺规划,制造过程中工序之间或供货期间的物流设备,再制造等技术。具体的相关技术包括:集成制造系统、计算机辅助制造以及高速干切削技术等。
(2)信息化技术由于产品的制造过程十分复杂,其中的环节很多,故造成相关的管理工作也十分困难。在计算机技术的支持下,通过对产品制造过程应用信息技术,给制造过程中的相关管理工作提供了极大的便利性以及绿色性。在企业中,信息化技术应用得相当广泛,其中主要有:网络技术、系统开发技术以及计算机技术等 。
(3)数据库与知识库技术数据库与知识库技术应用于信息化技术的各个领域,在其中扮演中重要的角色。
包括:主要材料绿色性能数据库、主要能源绿色性能数据库、典型工艺绿色性能数据库、零件故障数据库、客户信息数据库、专家系统等。
(4)绿色制造规范及标准绿色制造标准体系是制造型企业在产品的生产制造过程中的标准,为其指导性文件。在企业实施绿色制造的过程中,需要运用到各项技术,在这些技术中都需要一定的规定标准来进行约束,所以需要绿色制造标准体系来承担这个角色,来提供支撑。
(5)优化与决策支持技术首先介绍下决策的概念,决策是指从实现某一单个目标或多个目标中的各种方案中选择出一种最优的方案。决策的目标,即定义中所指的单个目标或者多个目标是实现决策的基础。决策的过程可以分为:分解决策问题;确定决策准则;建立决策模型;优化模型找到合适的方案。其主要内容包括:优化技术、决策支持及运筹学等。
3.2.5 汽车制造全生命周期主线
在汽车制造模式体系中,全生命周期主线是整个制造模式的中心环节,下面的三个层次都是为其服务的。汽车制造的全生命周期主线包括汽车产品制造需求、绿色设计、绿色资源制备、绿色生产、绿色装配、绿色营销、绿色服务与维修和绿色回收处理。全生命周期主线代表了汽车从概念形成知道报废的整个设计、制造、使用以及回收处理的全部过程,通过对全生命周期相关细化,并针对其中的过程来进行研究,能够对汽车制造过程的污染及消耗理解得够透彻,便于使用相关的措施来进行解决,真正地起到改善其绿色性的目的。
本章主要介绍绿色制造的概念、基本思想,分析了汽车绿色制造的全生命周期主线,并对其中相关环节进行了介绍。提出了包含五个层次的绿色制造模式,并对这五个层次(汽车制造全生命周期主线、绿色制造目标层、绿色制造过程技术层、汽车绿色制造支撑系统层以及绿色制造支撑技术层)进行了定义,并对其中的相关的技术及系统进行了介绍。
