面向可持续发展的绿色制造课件

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1、现代制造技术现代制造技术20102010年年9 9月月电电 子子 课课 件件第六章 面向可持续发展的绿色制造6.1 绿色制造 6.2 绿色设计6.3 清洁生产6.4 再资源化技术6.1 绿色制造绿色制造 6.1.1 6.1.1 绿色制造的概念、内涵和发展绿色制造的概念、内涵和发展 1. 1. 绿色制造的概念绿色制造的概念 绿色制造又称为绿色制造又称为环境意识制造和面向环境的制造环境意识制造和面向环境的制造，是一，是一个个综合考虑环境影响综合考虑环境影响和和资源消耗资源消耗的的现代制造模式现代制造模式。其目标是。其目标是使产品从使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理设计、制造、包装、运输

2、、使用到报废处理的的整个整个生命周期生命周期，对，对环境负面影响环境负面影响最小、最小、资源利用率资源利用率最高，并使最高，并使企企业经济效益和社会效益业经济效益和社会效益协调协调优化优化。6.1.1 6.1.1 绿色制造的概念、内涵和发展绿色制造的概念、内涵和发展 绿色制造涉及的问题领域有三部分：绿色制造涉及的问题领域有三部分： （1 1）制造问题制造问题，包括产品生命周期全过程。，包括产品生命周期全过程。 （2 2）环境保护问题环境保护问题。 （3 3）资源优化利用问题资源优化利用问题。 绿色制造就是这三部分绿色制造就是这三部分内容交叉内容交叉，如图，如图6-16-1所示。所示。6.1.1

3、 6.1.1 绿色制造的概念、内涵和发展绿色制造的概念、内涵和发展 2. 2. 绿色制造的内涵绿色制造的内涵 1）绿色制造是）绿色制造是“大制造大制造” 绿色制造中的绿色制造中的“制造制造”涉及到产品涉及到产品整个生命周期整个生命周期，因而，因而同计算机集成制造、敏捷制造等概念中的同计算机集成制造、敏捷制造等概念中的“制造制造”一样，是一样，是一个一个“大制造大制造”概念概念。 2）绿色制造范围广）绿色制造范围广 绿色制造涉及的范围非常广泛。包括绿色制造涉及的范围非常广泛。包括机械、电子、食品、机械、电子、食品、化工、军工化工、军工等，几乎覆盖整个等，几乎覆盖整个工业领域工业领域。 3）绿色制

4、造重视资源和环境问题）绿色制造重视资源和环境问题 资源问题、环境问题、人口问题资源问题、环境问题、人口问题是当今人类社会面临的三是当今人类社会面临的三大主要问题。绿色制造从制造系统工程的观点出发，是一种大主要问题。绿色制造从制造系统工程的观点出发，是一种充分考虑前两大问题的一种充分考虑前两大问题的一种现代制造模式现代制造模式，是充分考虑，是充分考虑制造制造业资源和环境问题的业资源和环境问题的复杂的复杂的系统工程系统工程问题。问题。6.1.1 6.1.1 绿色制造的概念、内涵和发展绿色制造的概念、内涵和发展 3. 3. 绿色制造的研究现状绿色制造的研究现状 1）国外绿色制造研究现状）国外绿色制造

5、研究现状 在在美国美国，从一些国家重点实验室到国家研究中心，从东，从一些国家重点实验室到国家研究中心，从东海岸的麻省理工学院到西海岸的海岸的麻省理工学院到西海岸的Berkeley 加州大学，加州大学，大量的大量的研究工作正在进行研究工作正在进行。 在在欧欧洲洲，国国际际生生产产工工程程学学会会（CIRP）近近几几年年均均有有大大量量论论文文对对绿绿色色制制造造和和多多生生命命周周期期工工程程等等本本质质问问题题进进行行研研究究。英英国国CFSD（the center for sustainable design）对对生生态态设设计计、可可持持续续性性产产品品设设计计等等进进行行了了集集中中研研

6、究究，并并开开展展了了有有关关的的教教育育工工作作，发行了发行了The Journal of Sustainable Product Design杂志。杂志。6.1.1 6.1.1 绿色制造的概念、内涵和发展绿色制造的概念、内涵和发展 国际电子电器工程师协会（国际电子电器工程师协会（IEEE）和和日本生态设计日本生态设计（EcoDesign）协会）协会联合发起，在松下、索尼、联合发起，在松下、索尼、IBM、丰田等、丰田等多家跨国公司赞助下，多家跨国公司赞助下，International Symposium on Environmentally Conscious Design and Inve

7、rse Manufacturing国际研讨会迄今已成功举办了国际研讨会迄今已成功举办了3届，对届，对环境意环境意识制造和逆向制造技术识制造和逆向制造技术展开了讨论。欧洲、日本、美国等发展开了讨论。欧洲、日本、美国等发达国家的许多跨国公司都制定了达国家的许多跨国公司都制定了绿色制造实施目标和措施绿色制造实施目标和措施，开展开展节能、降耗、产品生命周期评估（节能、降耗、产品生命周期评估（LCA）、环境审核、）、环境审核、绿色产品开发绿色产品开发等具体工作。等具体工作。 6.1.1 6.1.1 绿色制造的概念、内涵和发展绿色制造的概念、内涵和发展 2）国内绿色制造研究现状）国内绿色制造研究现状 重庆

8、大学和武汉科技大学重庆大学和武汉科技大学合作，承担了合作，承担了国家国家863项目项目（“绿色制造的资源流模型和实施关键技术研究绿色制造的资源流模型和实施关键技术研究”、“绿色制造绿色制造的集成运行模式和使用评估技术的集成运行模式和使用评估技术”、“面向绿色制造的工艺面向绿色制造的工艺规划关键使能技术及应用支持系统研究规划关键使能技术及应用支持系统研究”等）和国家自然科等）和国家自然科学基金项目（学基金项目（“绿色制造的理论体系和决策支持技术研究绿色制造的理论体系和决策支持技术研究”、“制造系统资源消耗模型和资源消耗特性的研究制造系统资源消耗模型和资源消耗特性的研究”等），初等），初步步建立了

9、绿色制造的理论体系和技术体系建立了绿色制造的理论体系和技术体系，对制造系统物料，对制造系统物料和能源、资源优化利用以及面向绿色制造的工艺规划方面进和能源、资源优化利用以及面向绿色制造的工艺规划方面进行较为深入的研究，开发了一套行较为深入的研究，开发了一套“面向绿色制造的工艺规划面向绿色制造的工艺规划应用支持系统应用支持系统（著作权登记号：（著作权登记号：2003SR9386）”，并在中国，并在中国现代集成制造系统网络中开辟了绿色制造专题。现代集成制造系统网络中开辟了绿色制造专题。6.1.1 6.1.1 绿色制造的概念、内涵和发展绿色制造的概念、内涵和发展 清清华华大大学学、机机械械科科学学研研

10、究究院院、上上海海交交通通大大学学、装装甲甲兵兵工工程程学学院院以以及及其其他他高高校校和和研研究究机机构构，如如合合肥肥工工业业大大学学、华华中中科科技技大大学学等等对对绿绿色色制制造造的的理理论论体体系系、专专题题技技术术等等也也进进行行了了不不少少的的研究。研究。6.1.1 6.1.1 绿色制造的概念、内涵和发展绿色制造的概念、内涵和发展 4. 4. 绿色制造发展趋势绿色制造发展趋势 1）绿色制造正朝着）绿色制造正朝着标准化、政策化、法律化标准化、政策化、法律化的方向发展的方向发展 2） “绿色贸易壁垒绿色贸易壁垒”促使着绿色制造技术的促使着绿色制造技术的全球化发展全球化发展 3）绿色制

11、造技术的）绿色制造技术的集成特性集成特性愈来愈突出愈来愈突出 主要表现在以下几个方面：主要表现在以下几个方面： （1）效益目标集成效益目标集成 ； （2）组织模式集成组织模式集成 ； （3）技术集成技术集成 ； （4）绿色产品制造业正带动着传统产业的）绿色产品制造业正带动着传统产业的更新换代更新换代； （5）绿色制造带来的）绿色制造带来的新兴产业新兴产业正在兴起。正在兴起。6.1.2 6.1.2 绿色制造的内容体系绿色制造的内容体系 绿绿色色制制造造作作为为一一种种先先进进制制造造模模式式，它它强强调调在在产产品品生生命命周周期期全全过过程程中中采采取取绿绿色色措措施施，从从而而尽尽可可能能地

12、地减减少少产产品品在在整整个个生生命命周周期期中中对对环环境境和和人人体体健健康康的的负负面面影影响响，提提高高资资源源和和能能源源的的利利用用率率，所所谓谓产产品品生生命命周周期期全全过过程程，是是指指从从地地球球环环境境（土土地地、空空气气和和海海洋洋）中中提提取取材材料料，加加工工制制造造成成产产品品，并并流流通通给给消消费费者者使使用用。产产品品报报废废后后经经拆拆卸卸、回回收收和和再再循循环环将将资资源源重重新新利利用用的整个过程，如图的整个过程，如图6-2所示。所示。 6.1.2 6.1.2 绿色制造的内容体系绿色制造的内容体系6.1.2 6.1.2 绿色制造的内容体系绿色制造的内

13、容体系 由由图图可可以以看看出出，绿绿色色产产品品的的生生命命周周期期可可大大致致分分为为五五个个阶阶段段：原原材材料料绿绿色色制制备备阶阶段段、产产品品绿绿色色设设计计与与清清洁洁生生产产阶阶段段、产产品品的的绿绿色色流流通通阶阶段段及及产产品品绿绿色色使使用用阶阶段段及及产产品品再再资资源源化化阶阶段段。绿绿色色制制造造谋谋求求经经济济性性的的实实现现如如下下的的产产品品生生命命周周期期环环境境协协调特性。调特性。 （1）节省资源与能源节省资源与能源 ； （2）良好的）良好的环境保护特性环境保护特性 ； （3）良好的）良好的劳动保护特性劳动保护特性。 6.1.2 6.1.2 绿色制造的内容

14、体系绿色制造的内容体系 绿绿色色制制造造的的内内容容及及其其相相互互关关系系可可以以由由图图6-3表表示示。它它包包括括绿绿色色设设计计、清清洁洁生生产产、绿绿色色包包装装、绿绿色色运运输输、再再资资源源化化技技术术及及企企业业环环境境管管理理等等内内容容。其其中中，绿绿色色设设计计是是绿绿色色制制造造的的核核心心，它它在在企企业业硬硬件件、软软件件、组组织织机机构构、管管理理模模式式的的支支持持下下，不不断断地地同同产产品品生生命命周周期期的的其其他他阶阶段段以以及及外外部部环环境境因因素素交交换换信信息息，通通过过信信息息的的反反馈馈与与控控制制实实现现产产品品的的清清洁洁生生产产、绿绿色

15、色消消费费、绿绿色回收处理色回收处理及再利用。及再利用。 6.1.2 6.1.2 绿色制造的内容体系绿色制造的内容体系6.1.2 6.1.2 绿色制造的内容体系绿色制造的内容体系 绿色制造各部分的主要内容如下：绿色制造各部分的主要内容如下： 1）企业环境管理企业环境管理 企业可持续发展策略；企业可持续发展策略；ISO14000环境管理标准认证；环境管理标准认证；环境信息统计分析及综合管理；环境信息统计分析及综合管理；企业环境管理内审；企业环境管理内审；产品生命周期的废物管理；产品生命周期的废物管理；可回收件标志和管理等。可回收件标志和管理等。 2）绿色设计绿色设计 绿色产品的技术、经济、环境模

16、型；绿色产品的技术、经济、环境模型；绿色设计中的绿色设计中的材料选择技术；材料选择技术；产品均衡寿命设计；产品均衡寿命设计；产品长寿命设计；产品长寿命设计；节能设计；节能设计；面向环境的设计；面向环境的设计；人机工程设计；人机工程设计；可拆可拆卸性设计；卸性设计；面向环境的数据库系统开发技术；面向环境的数据库系统开发技术；生命周期生命周期评价；评价；并行工程及人工智能的应用；并行工程及人工智能的应用；绿色设计工具与平绿色设计工具与平台等。台等。6.1.2 6.1.2 绿色制造的内容体系绿色制造的内容体系 3 3）清洁生产清洁生产 生产过程能源优化利用；生产过程能源优化利用；生产过程资源优化利用

17、；生产过程资源优化利用；生产过程环境状况检测；生产过程环境状况检测；生产过程的劳动保护等。生产过程的劳动保护等。 4 4）绿色包装绿色包装 包装材料的选择；包装材料的选择；包装结构；包装结构；包装的清洁生产；包装的清洁生产；包装物的再资源化技术等。包装物的再资源化技术等。 5 5）绿色运输绿色运输 最佳运输路线及运输方案设计；最佳运输路线及运输方案设计；物料、仓储的优化物料、仓储的优化设计；设计；安装调试过程的节能；安装调试过程的节能；安装调试中的节省资源等。安装调试中的节省资源等。6.1.2 6.1.2 绿色制造的内容体系绿色制造的内容体系 6）绿色材料绿色材料 可降解材料的开发；可降解材料

18、的开发；材料的轻量化设计；材料的轻量化设计；材料的材料的长寿命设计；长寿命设计；绿色材料的生命周期评价；绿色材料的生命周期评价；绿色材料数据绿色材料数据库开发等。库开发等。 7）绿色能源绿色能源 可再生能源的应用；可再生能源的应用；新能源的开发；新能源的开发；传统能源的清传统能源的清洁使用；洁使用；能源的生命周期评价；能源的生命周期评价；绿色能源数据库开发等。绿色能源数据库开发等。 8）再资源化技术再资源化技术 废物管理系统；废物管理系统；废物无公害处理；废物无公害处理；废物循环利用；废物循环利用；报废产品的拆卸及分类；报废产品的拆卸及分类；报废产品及零件的再制造及重报废产品及零件的再制造及重

19、用等用等。6.2 绿色设计绿色设计 6.2.1 6.2.1 绿色设计的实施过程绿色设计的实施过程 绿色设计的绿色设计的过程和方法过程和方法如图如图6-46-4所示。主要包括以下所示。主要包括以下步骤步骤：6.2.1 6.2.1 绿色设计的实施过程绿色设计的实施过程 1）初步设计初步设计 根据有关理论和历史资料，用根据有关理论和历史资料，用生命周期评价生命周期评价（Life Cycle Assessment，LCA）方法，分析待设计产品生命周期各个阶）方法，分析待设计产品生命周期各个阶段可能出现的环境影响因素。在此基础上，运用段可能出现的环境影响因素。在此基础上，运用并行设计并行设计的的原理，在

20、设计中全面考虑产品生命周期各阶段中产品的绿色原理，在设计中全面考虑产品生命周期各阶段中产品的绿色特性，并借助各种设计方法与理论，完成产品的初步设计。特性，并借助各种设计方法与理论，完成产品的初步设计。 2）详细设计详细设计 运用运用LCA模拟追踪模拟追踪所设计产品生命周期过程，评估设计所设计产品生命周期过程，评估设计方案的绿色特性，在此基础上，完成详细设计。方案的绿色特性，在此基础上，完成详细设计。 3）改进设计改进设计 根据评估结果，找出产品绿色特性问题所在，进行改进根据评估结果，找出产品绿色特性问题所在，进行改进设计，并从产品生命周期的角度出发对产品绿色设计进行设计，并从产品生命周期的角度

21、出发对产品绿色设计进行整整体优化体优化。6.2.2 6.2.2 绿色设计与传统设计的区别绿色设计与传统设计的区别 绿绿色色设设计计是是指指借借助助产产品品生生命命周周期期中中与与产产品品相相关关的的各各类类信信息息（技技术术信信息息、环环境境协协调调性性信信息息、经经济济信信息息），利利用用并并行行设设计计等等各各种种先先进进的的理理论论，使使设设计计出出的的产产品品具具有有先先进进的的技技术术性性、良良好好的的环环境境协协调调性性以以及及合合理理的的经经济济性性的的一一种种系系统统设设计计方方法法。绿绿色色设设计计的的内内涵涵较较传传统统设设计计丰丰富富得得多多，主主要要表表现现在在如如下下

22、两两方方面：面： （1）绿色设计将产品的生命周期拓展为从）绿色设计将产品的生命周期拓展为从原材料制备到原材料制备到产品报废产品报废后的后的回收处理及再利用回收处理及再利用，从而有助于真正实现产品，从而有助于真正实现产品“从摇篮到坟墓从摇篮到坟墓（Cradle to Grave）”的绿色化。的绿色化。 （2）绿色设计在系统论的基础上，利用并行工程的思想，）绿色设计在系统论的基础上，利用并行工程的思想，将将环境、安全性、能源、资源环境、安全性、能源、资源等因素集成到产品的设计活动等因素集成到产品的设计活动当中，有助于实现产品生命周期中当中，有助于实现产品生命周期中“预防为主，治理为辅预防为主，治理

23、为辅”的绿色设计战略，从根本上达到保护环境、保护人体健康和的绿色设计战略，从根本上达到保护环境、保护人体健康和优化利用资源与能源的目的。优化利用资源与能源的目的。6.2.3 6.2.3 绿色设计的环境协调原则绿色设计的环境协调原则 1）资源利用最佳原则）资源利用最佳原则 （1）在资源选用时，应充分考虑资源的）在资源选用时，应充分考虑资源的再生能力再生能力，避免，避免因资源的不合理使用而加剧资源的因资源的不合理使用而加剧资源的稀缺稀缺和造成资源和造成资源枯竭枯竭危机，危机，从而制约生产的从而制约生产的可持续发展可持续发展。因此，设计中应尽可能选择。因此，设计中应尽可能选择可可再生资源再生资源。

24、（2）在设计上，应尽可能保证资源在产品的整个生命周）在设计上，应尽可能保证资源在产品的整个生命周期中得到最大限度的利用，力争使期中得到最大限度的利用，力争使资源的回收利用和投入比资源的回收利用和投入比率趋于率趋于1。 （3）对于确因技术水平限制而不能回收、再生、重用的）对于确因技术水平限制而不能回收、再生、重用的废弃物，应能够废弃物，应能够自然降解自然降解，或便于安全的最终处理，以免，或便于安全的最终处理，以免增增加环境的负担加环境的负担。 6.2.3 6.2.3 绿色设计的环境协调原则绿色设计的环境协调原则 2）能量利用最佳原则）能量利用最佳原则 （1）在选用能源类型时，应尽可能选用太阳能、

25、风能等）在选用能源类型时，应尽可能选用太阳能、风能等清洁型可再生能源清洁型可再生能源。优化能源结构，尽量减少汽油、煤油等。优化能源结构，尽量减少汽油、煤油等不可再生能源的使用，以有效不可再生能源的使用，以有效减缓能源危机减缓能源危机。 （2）通过设计，力求使产品全生命周期中能量消耗最少，）通过设计，力求使产品全生命周期中能量消耗最少，使使有效能量与总能耗之比趋于有效能量与总能耗之比趋于1，以减少能源的浪费。同时，以减少能源的浪费。同时，减少由于这些浪费的能量造成的减少由于这些浪费的能量造成的振动、噪声、热辐射振动、噪声、热辐射以及以及电电磁波磁波等对等对环境产生污染环境产生污染。6.2.3 6

26、.2.3 绿色设计的环境协调原则绿色设计的环境协调原则 3）污染极小化原则）污染极小化原则 绿色设计应彻底抛弃传统的绿色设计应彻底抛弃传统的“先污染、后治理先污染、后治理”的末端的末端治理方式。在设计时，就充分考虑如何使产品在其全生命周治理方式。在设计时，就充分考虑如何使产品在其全生命周期中对环境的污染最小，考虑如何期中对环境的污染最小，考虑如何消除污染源消除污染源，从根本上消，从根本上消除污染。确保除污染。确保产品在其全生命周期中产生的环境污染接近于产品在其全生命周期中产生的环境污染接近于零零，是绿色设计的理想目标。，是绿色设计的理想目标。 4）安全宜人化原则）安全宜人化原则 绿色设计不仅要

27、求从产品的制造和使用环境以及产品的绿色设计不仅要求从产品的制造和使用环境以及产品的质量和可靠性等方面，考虑如何确保生产者和使用者的安全，质量和可靠性等方面，考虑如何确保生产者和使用者的安全，而且还要求产品符合而且还要求产品符合人机工效学人机工效学、美学美学等有关原理，以使产等有关原理，以使产品安全可靠、操作性好、舒适宜人。也就是说，绿色设计不品安全可靠、操作性好、舒适宜人。也就是说，绿色设计不仅要求所设计的产品在其全生命周期过程中对人们的身心健仅要求所设计的产品在其全生命周期过程中对人们的身心健康造成伤害最小，还要求给产品的生产者和使用者提供康造成伤害最小，还要求给产品的生产者和使用者提供舒适

28、舒适宜人的作业环境宜人的作业环境。6.2.4 6.2.4 生命周期评价生命周期评价 生命周期评价生命周期评价（Life Cycle Assessment），也称），也称生命周期生命周期分析分析（Life Cycle Analysis，LCA），是绿色设计的分析基础。），是绿色设计的分析基础。所谓所谓LCA，就是针对产品的环境协调性（如能源、资源的消，就是针对产品的环境协调性（如能源、资源的消耗，产品对生态环境和人体健康的影响），运用系统的观点，耗，产品对生态环境和人体健康的影响），运用系统的观点，对产品生命周期的各个阶段（材料制备、设计开发、制造、对产品生命周期的各个阶段（材料制备、设计开发、

29、制造、包装、发运、安装、使用、最终处理及回收再生）进行详细包装、发运、安装、使用、最终处理及回收再生）进行详细的分析或评估，从而获得产品相关信息的的分析或评估，从而获得产品相关信息的总体情况总体情况，为改进，为改进产品性能提供完整、准确的信息。产品性能提供完整、准确的信息。 LCA的普通标准己于的普通标准己于1997年完成，并编制在年完成，并编制在ISO14040中。中。LCA原理如图原理如图6-5所示。所示。 6.2.4 6.2.4 生命周期评价生命周期评价6.2.4 6.2.4 生命周期评价生命周期评价 1. 1. 确定目标与范围确定目标与范围 生命周期评价的目标，取决于进行生命周期评价的

30、动机。生命周期评价的目标，取决于进行生命周期评价的动机。通常，进行生命周期分析的动机有下面四种。通常，进行生命周期分析的动机有下面四种。 1）建立建立某类产品的某类产品的参考标准参考标准 2）识别识别某类产品的某类产品的改善潜力改善潜力 3）用于）用于概念设计概念设计时的时的方案比较方案比较 4）用于）用于详细设计详细设计时的时的方案比较方案比较 利用生命周期评价方法，寻找详细设计方案的利用生命周期评价方法，寻找详细设计方案的优缺点优缺点，并，并做出做出综合评判综合评判，从中寻求，从中寻求最优方案最优方案，并对方案进行，并对方案进行改进改进。6.2.4 6.2.4 生命周期评价生命周期评价 2

31、. 2. 清单分析清单分析 清清单单分分析析（Inventory Analysis）是是LCA的的核核心心和和关关键键。它它包包括括数数据据的的收收集集和和处处理理，当当产产品品生生命命周周期期评评价价的的目目标标和和范范围围确确定定以以后后，就就可可以以模模拟拟（对对产产品品设设计计分分析析）或或追追踪踪（对对产产品品性性能能评评估估）产产品品的的整整个个生生命命周周期期，详详细细列列出出各各个个阶阶段段的的各各种种输输入入和和输输出出清清单单，并并进进行行分分析析，从从而而为为下下一一阶阶段段进进行行各各种种因因素素对对目目标标性性能能的的影影响响评评价价作作准准备备。通通常常，生生命命周

32、周期期评评价价清清单分析的过程如图单分析的过程如图6-6所示。所示。6.2.4 6.2.4 生命周期评价生命周期评价6.2.4 6.2.4 生命周期评价生命周期评价 3. 3. 影响评价影响评价 影响评价影响评价（Impact Assessment）就是根据清单中的信息，）就是根据清单中的信息，定性或定量分析其对生态系统、人体健康、自然资源及能源定性或定量分析其对生态系统、人体健康、自然资源及能源消耗等产生的影响。然而，绿色产品涉及到的评价指标众多，消耗等产生的影响。然而，绿色产品涉及到的评价指标众多，其中既有其中既有定量指标定量指标又有又有定性指标定性指标，这些指标都从不同侧面描，这些指标都

33、从不同侧面描述了产品的述了产品的环境协调性环境协调性，必须对其进行综合评价。目前有关，必须对其进行综合评价。目前有关影响评价的指标体系和方法很多，归纳起来主要包括影响评价的指标体系和方法很多，归纳起来主要包括定性分定性分析法析法和和定量分析法定量分析法两大类。两大类。6.2.5 6.2.5 面向产品生命周期的设计面向产品生命周期的设计 面向产品生命周期各（某）环节的设计（面向产品生命周期各（某）环节的设计（Design for X）的缩写是的缩写是DFX。主要有：。主要有： 面向采购的设计面向采购的设计（Design for Procurement，DFP）；）； 面向制造的设计面向制造的设计

34、（Design for Manufacture，DFM）；）； 面向装配的设计面向装配的设计（Design for Assembly，DFA）；）； 面向维修的设计面向维修的设计（Design for Service/Maintain/Repair，DFS）；）； 面向拆卸的设计面向拆卸的设计（Design for Disassembly，DFD）；）； 面向回收的设计面向回收的设计（Design for Recovering & Recycling，DFR）等）等 6.2.5 6.2.5 面向产品生命周期的设计面向产品生命周期的设计 1. 1. 绿色设计中的材料选择绿色设计中的材料选择 1）

35、绿色设计中的材料选择过程）绿色设计中的材料选择过程 绿色设计中的绿色设计中的材料选择过程材料选择过程如图如图6-7所示。所示。 6.2.5 6.2.5 面向产品生命周期的设计面向产品生命周期的设计 2）绿色设计中的材料选择准则）绿色设计中的材料选择准则 （1）材料的环境协调性原则材料的环境协调性原则。其主要内容包括：。其主要内容包括： 材料的材料的最佳利用最佳利用原则。原则。 第一，尽量选择第一，尽量选择绿色材料、可再生材料和回收的零部件绿色材料、可再生材料和回收的零部件或或材料材料，使材料的回收利用与投入比率趋于，使材料的回收利用与投入比率趋于1。 第二，尽量选择具有第二，尽量选择具有相容性

36、的材料相容性的材料 。 第三，第三，减少减少使用材料的使用材料的种类种类。 第四，材料选择时应尽可能考虑第四，材料选择时应尽可能考虑材料的利用率材料的利用率。 第五，对不同材料进行第五，对不同材料进行标识标识。 6.2.5 6.2.5 面向产品生命周期的设计面向产品生命周期的设计 能源的最佳利用原则。能源的最佳利用原则。 第一，材料生命周期中应尽可能采用第一，材料生命周期中应尽可能采用清洁型可再生能源清洁型可再生能源（也称绿色能源），如太阳能、风能、水能、地热能等。（也称绿色能源），如太阳能、风能、水能、地热能等。 第二，材料生命周期第二，材料生命周期能量利用率最高能量利用率最高原则，即输入与

37、输原则，即输入与输出能量的比值最大。出能量的比值最大。 污染最小原则。污染最小原则。 材料生命周期全过程中产出的材料生命周期全过程中产出的环境污染环境污染最小。材料选择最小。材料选择时必须考虑其对环境的影响，尽量避免选择对环境有害的材时必须考虑其对环境的影响，尽量避免选择对环境有害的材料。例如在低压电器生产中，应避免采用含镉的料。例如在低压电器生产中，应避免采用含镉的银氧化镉银氧化镉（AgCdO）触头材料。）触头材料。6.2.5 6.2.5 面向产品生命周期的设计面向产品生命周期的设计 损害最小损害最小原则。原则。 材料生命周期全过程中对人体健康的损害最小。材料选材料生命周期全过程中对人体健康

38、的损害最小。材料选择必须考虑其对人体健康的损害、通常应注意择必须考虑其对人体健康的损害、通常应注意材料的辐射强材料的辐射强度、腐蚀性、毒性度、腐蚀性、毒性等。等。 （2）材料的经济性原则。）材料的经济性原则。 这不仅指优先考虑选用价格比较便宜的材料，而且综合这不仅指优先考虑选用价格比较便宜的材料，而且综合考虑材料对整个考虑材料对整个制造、运行使用、产品维修乃至报废后的回制造、运行使用、产品维修乃至报废后的回收处理成本收处理成本等的影响，以达到最佳技术经济效益。材料的经等的影响，以达到最佳技术经济效益。材料的经济性原则主要表现为两方面。济性原则主要表现为两方面。6.2.5 6.2.5 面向产品生

39、命周期的设计面向产品生命周期的设计 材料的材料的成本效益成本效益分析。在绿色设计中，产品的成本应分析。在绿色设计中，产品的成本应该由该由材料生命周期成本材料生命周期成本来表示。显然，降低材料生命周期成来表示。显然，降低材料生命周期成本对制造者、使用者和回收者都是有利的。影响材料成本的本对制造者、使用者和回收者都是有利的。影响材料成本的主要因素包括六个方面：第一，材料本身的主要因素包括六个方面：第一，材料本身的相对价格相对价格；第二，；第二，材料的材料的加工费用加工费用；第三，材料的；第三，材料的利用率利用率；第四，采用；第四，采用组合结组合结构构；第五，；第五，节约稀有材料节约稀有材料；第六，

40、；第六，回收成本回收成本。 材料的供应状况。选材时还应考虑当时当地材料的供应状况。选材时还应考虑当时当地材料的供材料的供应情况应情况，为了简化供应和储存的材料品种，应尽可能地减少，为了简化供应和储存的材料品种，应尽可能地减少同一部机器上使用的同一部机器上使用的材料品种材料品种。 6.2.5 6.2.5 面向产品生命周期的设计面向产品生命周期的设计 2. 2. 绿色包装设计绿色包装设计 1）绿色包装材料选择绿色包装材料选择 应该遵循上述绿色设计中的材料选择准则。应该遵循上述绿色设计中的材料选择准则。 2）进行合理的结构设计进行合理的结构设计 （1）通过合理的包装结构设计，提高包装的）通过合理的包

41、装结构设计，提高包装的刚度和强度刚度和强度，减少包装材料减少包装材料的使用。的使用。 （2）通过合理的）通过合理的包装形态设计包装形态设计，减少包装材料减少包装材料的使用。的使用。 （3）了解包装印刷工艺和内结构，实现包装的）了解包装印刷工艺和内结构，实现包装的省料设计省料设计。 （4）避免）避免过度包装过度包装。6.2.5 6.2.5 面向产品生命周期的设计面向产品生命周期的设计 （5）通过合理的）通过合理的结构设计结构设计，提高，提高运输的效率运输的效率。 （6）通过合理的包装结构设计，避免包装物的）通过合理的包装结构设计，避免包装物的随意丢弃随意丢弃，从而减小包装物从而减小包装物收集和回

42、收收集和回收的难度。的难度。 （7）在包装设计中，在产品外包装上使用各种）在包装设计中，在产品外包装上使用各种回收标志回收标志。使用不同使用不同颜色颜色或其他或其他辅助辨识系统辅助辨识系统，显著地标明其废弃方法、，显著地标明其废弃方法、废弃地点、分类标识等，以增强包装物的废弃地点、分类标识等，以增强包装物的有效回收有效回收。 （8）外包装的结构设计应）外包装的结构设计应避免造成对人体的伤害避免造成对人体的伤害。6.2.5 6.2.5 面向产品生命周期的设计面向产品生命周期的设计 3. 3. 面向拆卸回收的设计面向拆卸回收的设计 产品结构产品结构不宜于连续拆卸和回收不宜于连续拆卸和回收，主要表现

43、在以下几方，主要表现在以下几方面。面。 1）连接结构连接结构难于拆卸难于拆卸 2）材料多样性材料多样性 3）未考虑）未考虑拆卸回收过程拆卸回收过程 4）产品使用后，）产品使用后，拆卸难度拆卸难度加大加大 5）缺乏所拆卸产品的）缺乏所拆卸产品的完整信息完整信息6.2.5 6.2.5 面向产品生命周期的设计面向产品生命周期的设计 解决上述问题的基本思想就是：解决上述问题的基本思想就是：以方便维修、方便更换、以方便维修、方便更换、方便回收为目标进行可拆卸设计方便回收为目标进行可拆卸设计。 1）面向拆卸的设计）面向拆卸的设计 面向拆卸设计的基本准则主要包括：面向拆卸设计的基本准则主要包括： （1）明确

44、）明确拆卸对象拆卸对象。 （2）减少）减少拆卸工作量拆卸工作量。 （3）增加）增加易拆卸性能易拆卸性能。 （4）增加）增加易处理性易处理性，即在设计时要考虑工人安全操作或，即在设计时要考虑工人安全操作或实现实现自动操作自动操作。 （5）增加）增加易分离性易分离性。 （6）减少）减少零部件的多样性零部件的多样性。 6.2.5 6.2.5 面向产品生命周期的设计面向产品生命周期的设计 2）拆卸工艺设计）拆卸工艺设计 主要要考虑下列问题：主要要考虑下列问题： （1）拆卸类型拆卸类型的确定的确定 （2）拆卸信息拆卸信息 产品拆卸工艺设计所需的产品拆卸工艺设计所需的信息信息如图如图6-8所示。所示。 6

45、.2.5 6.2.5 面向产品生命周期的设计面向产品生命周期的设计 （3）拆卸深度拆卸深度。 拆卸时，通常遵从拆卸时，通常遵从先拆去最有价值先拆去最有价值的零部件的原则。刚的零部件的原则。刚开始拆卸时，所获得的资源回收价值较大，拆卸也较容易，开始拆卸时，所获得的资源回收价值较大，拆卸也较容易，相应的相应的拆卸费用拆卸费用也较低，即单位资源拆卸效益高。随着拆卸也较低，即单位资源拆卸效益高。随着拆卸程度的加深，单位资源的程度的加深，单位资源的回收价值回收价值减少，减少，拆卸难度拆卸难度增加，单增加，单位资源的拆卸效益下降。当单位资源回收价值等于单位资源位资源的拆卸效益下降。当单位资源回收价值等于单

46、位资源拆卸费用，即单位资源拆卸效益为零时，达到拆卸技术与经拆卸费用，即单位资源拆卸效益为零时，达到拆卸技术与经济的协调，所得拆卸的济的协调，所得拆卸的总利润最大总利润最大。如果继续拆卸，则拆卸。如果继续拆卸，则拆卸效益为负，拆卸的总利润减少。因此，从经济角度出发，拆效益为负，拆卸的总利润减少。因此，从经济角度出发，拆卸工艺设计时，应尽量寻找卸工艺设计时，应尽量寻找最优拆卸深度最优拆卸深度。6.3 清洁生产清洁生产 6.3.1 6.3.1 节省材料技术节省材料技术 1. 1. 提高构件承载能力提高构件承载能力 1 1）提高构件的静态强度）提高构件的静态强度 （1 1）合理设计构件的）合理设计构件

47、的截面形状截面形状 （2 2）对于轴类零件，应采用）对于轴类零件，应采用空心环形截面空心环形截面 （3 3）采用）采用等强度梁等强度梁 （4 4）改善构件的）改善构件的受力状况受力状况 （5 5）对构件进行）对构件进行弹、塑性强化弹、塑性强化，依此抵消部分，依此抵消部分工作应力工作应力。 6.3.1 6.3.1 节省材料技术节省材料技术 2）提高构件的）提高构件的疲劳强度疲劳强度 主要方法有：主要方法有： （1）降低）降低应力集中应力集中 （2）提高）提高表面质量表面质量 （3）进行）进行表面处理表面处理 3）提高构件的）提高构件的抗冲击能力抗冲击能力 主要途径是：主要途径是： （1）减小构件

48、刚度，增大）减小构件刚度，增大静变形静变形j。 （2）设计）设计缓冲结构缓冲结构。 （3）合理）合理选择材料选择材料。6.3.1 6.3.1 节省材料技术节省材料技术 4）提高构件的）提高构件的刚度刚度 主要途径是合理配置系统的几何参数：主要途径是合理配置系统的几何参数： （1）合理设计零部件的）合理设计零部件的形状结构形状结构。 （2）施加）施加预变形预变形。 （3）提高）提高接触刚度接触刚度。 5）提高构件的）提高构件的稳定性稳定性 （1）合理的）合理的截面形状截面形状。 （2）改善杆端）改善杆端支承状况支承状况，减小，减小支座系数支座系数。 （3）等稳定性等稳定性结构。结构。 （4）增加

49、）增加中间支承中间支承。 （5）改善结构，降低）改善结构，降低压杆受力压杆受力。6.3.1 6.3.1 节省材料技术节省材料技术 2. 2. 改善机械运动设计方案改善机械运动设计方案 1）按节材原则设计传动系统）按节材原则设计传动系统 推广应用推广应用标准化、系列化和通用化标准化、系列化和通用化的零部件，是节省材的零部件，是节省材料的重要措施之一。料的重要措施之一。 采用采用新型传动形式新型传动形式，如同步带、窄，如同步带、窄V带、摆线针轮行星传带、摆线针轮行星传动、谐波齿轮传动、活齿传动等。动、谐波齿轮传动、活齿传动等。 合理地改善合理地改善结构布置结构布置，可以有效地减小，可以有效地减小外

50、廓尺寸和重量外廓尺寸和重量。 2）按照节材原则设计）按照节材原则设计执行机构执行机构 在机电产品的设计过程中，原动机和传动装置大多是根在机电产品的设计过程中，原动机和传动装置大多是根据工作条件选配，而执行机构则需要设计者据工作条件选配，而执行机构则需要设计者自行设计自行设计。6.3.1 6.3.1 节省材料技术节省材料技术 3. 3. 机械装置的轻量化设计机械装置的轻量化设计 在满足产品功能、性能的前提下，机械装置的在满足产品功能、性能的前提下，机械装置的轻量化轻量化不不仅可以仅可以节省材料节省材料，还可以带来如下，还可以带来如下优点优点： （1）能）能减轻减轻其他部件或构件所承受的其他部件或

51、构件所承受的载荷载荷。 （2）由于机器重量的减轻，能使）由于机器重量的减轻，能使有效载荷增加有效载荷增加（如飞机、（如飞机、车辆、挖掘机等）。车辆、挖掘机等）。 （3）节省能源节省能源、减少、减少运行费用运行费用。 （4）易于）易于操作和搬运操作和搬运（如建筑机械、家用电器、体育设（如建筑机械、家用电器、体育设备等）。备等）。6.3.1 6.3.1 节省材料技术节省材料技术 机械装置轻量化设计的主要方法有以下几种：机械装置轻量化设计的主要方法有以下几种： 1）改善机械装置中零件的）改善机械装置中零件的受力状况受力状况 合理地布置合理地布置零件位置零件位置；合理设计零件的；合理设计零件的卸载及均

52、载结构卸载及均载结构；减；减小零件的小零件的附加载荷附加载荷。 2）限制机械系统的）限制机械系统的受力受力 设置设置安全联轴器或缓冲器安全联轴器或缓冲器等。等。 3）提高传统装置）提高传统装置承载能力承载能力 传动系统的结构尺寸对机械装置的机架、箱体，甚至对机器传动系统的结构尺寸对机械装置的机架、箱体，甚至对机器的总体尺寸均有重大影响。选择和开发的总体尺寸均有重大影响。选择和开发新型传动装置新型传动装置；采用；采用强化强化工艺工艺提高传动零件的提高传动零件的承载能力承载能力。 4）合理设计机械装置的）合理设计机械装置的结构结构 提高零部件疲劳强度的提高零部件疲劳强度的结构设计结构设计；减轻机架

53、重量的；减轻机架重量的结构设计结构设计。6.3.2 6.3.2 节省资源技术节省资源技术 机械设备常常是企业的耗能大户；节能主要可从如下几个机械设备常常是企业的耗能大户；节能主要可从如下几个方面着手。方面着手。 1. 1. 运动部件轻量化运动部件轻量化 在保证设备运行正常的情况下、设备在保证设备运行正常的情况下、设备运动部件轻量化运动部件轻量化可以可以减小能耗减小能耗。以汽车为例，车体。以汽车为例，车体重量减小重量减小10%，可以，可以降低油耗降低油耗10%。运动部件轻型化可以通过选择。运动部件轻型化可以通过选择高强度钢、轻质材料高强度钢、轻质材料或或改进结构设计改进结构设计来实现。来实现。6

54、.3.2 6.3.2 节省资源技术节省资源技术 2. 2. 减少运动副之间的摩擦减少运动副之间的摩擦 在机械设备中，摩擦不仅会在机械设备中，摩擦不仅会磨损设备磨损设备，还会因克服摩擦力，还会因克服摩擦力而而浪费不少能量浪费不少能量。常用的减磨措施有：。常用的减磨措施有： （1）靡擦副采用）靡擦副采用互溶性小的材料互溶性小的材料，以，以减小摩擦系数减小摩擦系数。 （2）选择合适的摩擦副）选择合适的摩擦副表面粗糙度表面粗糙度，减小摩擦系数减小摩擦系数。 （3）改变）改变摩擦副性质摩擦副性质，尽量采用，尽量采用滚动摩擦副滚动摩擦副或或流体摩擦副流体摩擦副。 （4）加强摩擦副之间的）加强摩擦副之间的润

55、滑润滑。 3. 3. 改进传动系统，提高传动效率改进传动系统，提高传动效率 一般机床的传动系统中，主传动系统一般机床的传动系统中，主传动系统功率损失高达功率损失高达20%。传动系统传动效率的提高，可通过传动系统传动效率的提高，可通过缩短传动链缩短传动链、采用、采用新型高新型高效传动机构效传动机构以及以及加强传动系统的润滑加强传动系统的润滑等措施来实现。等措施来实现。6.3.2 6.3.2 节省资源技术节省资源技术 4. 4. 采用节能措施采用节能措施 很多产品使用过程中，并非时刻都处于做有用功的状态，很多产品使用过程中，并非时刻都处于做有用功的状态，有很多时间处于有很多时间处于“空载空载”状态

56、。因此，设计时应尽可能采用状态。因此，设计时应尽可能采用节能控制，如采用节能控制，如采用变频技术变频技术、模糊控制模糊控制等。等。 5. 5. 适度自动化适度自动化 设备的功能不要一味追求设备的功能不要一味追求自动化自动化，应以，应以实用实用为原则。在保为原则。在保证不增加操作者劳动强度和保证操作者安全的情况下，可适证不增加操作者劳动强度和保证操作者安全的情况下，可适当采用当采用手动机构手动机构；而不顾实际情况的；而不顾实际情况的过度自动化过度自动化，往往会造，往往会造成成能耗的大量增加能耗的大量增加。6.3.2 6.3.2 节省资源技术节省资源技术 6. 6. 提高能量的转换效率提高能量的转

57、换效率 在机械设备中往往还存在一次或多次的在机械设备中往往还存在一次或多次的能源转换能源转换，如电，如电能转换为机械能、化学能转换为机械能等。在转换过程中，能转换为机械能、化学能转换为机械能等。在转换过程中，往往存在较大的往往存在较大的能量损失能量损失。因此，应尽可能地。因此，应尽可能地提高提高产品使用产品使用过程中的过程中的能量转换效率能量转换效率。 7. 7. 减少能量储备减少能量储备 不必要的不必要的能量储备能量储备实际上是一种实际上是一种浪费浪费。例如当设备的电动。例如当设备的电动机容量选择不合理时，会出现机容量选择不合理时，会出现产品功率不匹配产品功率不匹配的现象（如的现象（如“大马

58、拉小车大马拉小车”），造成），造成能量损失能量损失。6.3.3 6.3.3 环境友好技术环境友好技术 1. 1. 干切削技术干切削技术 切削液切削液带来的带来的负面效应负面效应，主要表现在以下几个方面：，主要表现在以下几个方面： （1）切削液的添加剂含）切削液的添加剂含硫、氯硫、氯等，润滑剂中含等，润滑剂中含亚硝胺、多亚硝胺、多环芳香烃和细菌分解产物环芳香烃和细菌分解产物，切削加工中产生的，切削加工中产生的高温高温，使切削，使切削液形成液形成雾状挥发物雾状挥发物，污染环境，并，污染环境，并损害操作者的健康损害操作者的健康。 （2）某些切削液及粘有该切削液的切屑必须作为）某些切削液及粘有该切削液

59、的切屑必须作为有毒、有有毒、有害材料害材料处理，处理，处理费用处理费用非常高。非常高。 （3）切削液的）切削液的渗漏渗漏、溢出对、溢出对安全生产安全生产有很大影响。有很大影响。 （4）切削液的处理、循环、泵吸和过滤使加工系统复杂化，）切削液的处理、循环、泵吸和过滤使加工系统复杂化，处理成本高处理成本高。6.3.3 6.3.3 环境友好技术环境友好技术 1）干切削及其特点）干切削及其特点 干切削技术是在加工过程中干切削技术是在加工过程中不施加任何切削液不施加任何切削液的工艺方法，的工艺方法，从源头上消除了切削液带来的环境负面效应。它具有以下特从源头上消除了切削液带来的环境负面效应。它具有以下特点

60、：点： （1）形成的）形成的切屑无污染切屑无污染，易于回收和处理易于回收和处理。 （2）节约了与切削液有关的）节约了与切削液有关的传输、回收，过滤传输、回收，过滤等装置及等装置及费用费用。 （3）不会发生与切削液有关的）不会发生与切削液有关的环境污染环境污染、安全和质量事安全和质量事故故。6.3.3 6.3.3 环境友好技术环境友好技术 2）实现干切削加工的措施）实现干切削加工的措施 （1）刀具要求刀具要求。干切削要求刀具材料应具有优良的。干切削要求刀具材料应具有优良的耐热耐热性能和耐磨性能性能和耐磨性能。常用的刀具材料有。常用的刀具材料有金刚石、立方氮化硼金刚石、立方氮化硼、陶瓷、涂层和超细

61、晶粒硬质合金陶瓷、涂层和超细晶粒硬质合金等。采用等。采用涂层技术涂层技术，因为性，因为性能优良的涂层可降低刀具与工件表面之间的能优良的涂层可降低刀具与工件表面之间的摩擦摩擦，减少切削，减少切削力。目前所使用的刀具中，力。目前所使用的刀具中，40%采用了涂层技术采用了涂层技术。选择适合。选择适合干切削加工的干切削加工的刀具几何形状刀具几何形状，以减少加工中，以减少加工中刀具、切屑和工刀具、切屑和工件件间的摩擦。间的摩擦。 （2）切削用量切削用量的选择，见表的选择，见表6-1。6.3.3 6.3.3 环境友好技术环境友好技术6.3.3 6.3.3 环境友好技术环境友好技术 （3）机床结构设计机床结

62、构设计。研究表明，切削液的主要作用是散。研究表明，切削液的主要作用是散热和排屑，润滑作用只占热和排屑，润滑作用只占10%。因此，机床的结构设计应保。因此，机床的结构设计应保证证快速排屑和散热快速排屑和散热，并尽量，并尽量消除切屑对环境消除切屑对环境的不利影响。的不利影响。 2. 2. 无铅化技术无铅化技术 由于铅对环境和人体健康具有很大的危害，由于铅对环境和人体健康具有很大的危害，无铅化无铅化已经成已经成为为机电行业的发展趋势机电行业的发展趋势。 3. 3. 无铬工艺无铬工艺 六价铬及其化合物六价铬及其化合物对人体的皮肤、粘膜和呼吸系统有很大对人体的皮肤、粘膜和呼吸系统有很大的的刺激性和腐蚀性

63、刺激性和腐蚀性，对，对中枢神经系统中枢神经系统有毒害作用，并且有有毒害作用，并且有强强致癌性致癌性，毒性是，毒性是三价铬的三价铬的100倍倍。欧盟的。欧盟的RoHS/WEEE和我国和我国电子信息产品生产污染防治管理法明确规定，电子信息产品生产污染防治管理法明确规定，禁止使用禁止使用包括六价铬等有害物质包括六价铬等有害物质。 6.4 再资源化技术再资源化技术 6.4.1 6.4.1 拆卸工艺及工具拆卸工艺及工具 1. 1. 拆卸工艺制定步骤拆卸工艺制定步骤 1 1）产品分析）产品分析 在先拆卸最有价值零部件的总体原则下，结合设计信息，在先拆卸最有价值零部件的总体原则下，结合设计信息，对产品对产品

64、可回收再利用可回收再利用的零件与材料进行的零件与材料进行分析分析，以获得，以获得再生、再生、再利用程度与可能性再利用程度与可能性以及以及最佳可拆卸程度最佳可拆卸程度等信息，为制定正等信息，为制定正确的确的拆卸路线拆卸路线，选择适当的，选择适当的拆卸方式拆卸方式作好准备。作好准备。6.4.1 6.4.1 拆卸工艺及工具拆卸工艺及工具 2）产品装配分析）产品装配分析 产品的产品的装配关系装配关系对拆卸有极大的影响，因为拆卸在多数对拆卸有极大的影响，因为拆卸在多数情况下是装配的情况下是装配的逆过程逆过程。因此必须准确掌握产品装配的有关。因此必须准确掌握产品装配的有关信息，对产品中各零部件的信息，对产

65、品中各零部件的紧固连接元件、连接方式紧固连接元件、连接方式以及产以及产品生产时品生产时装配顺序装配顺序等进行详尽地分析，为产品的拆卸提供等进行详尽地分析，为产品的拆卸提供技技术参考术参考。 3）产品使用方式和影响分析）产品使用方式和影响分析 主要是对产品的主要是对产品的使用过程使用过程与与环境进行分析环境进行分析，以考虑产品，以考虑产品在使用过程中，因使用环境或维护等原因对拆卸造成的在使用过程中，因使用环境或维护等原因对拆卸造成的不确不确定因素定因素。6.4.1 6.4.1 拆卸工艺及工具拆卸工艺及工具 4）决定）决定拆卸策略拆卸策略 根据所获得的信息，决定产品零部件的根据所获得的信息，决定产

66、品零部件的拆卸方式拆卸方式，是进，是进行行破坏性拆卸破坏性拆卸、非破坏性拆卸非破坏性拆卸还是还是部分破坏性拆卸部分破坏性拆卸。 5）拆卸过程计划和策略）拆卸过程计划和策略 在上述步骤基础上，确定在上述步骤基础上，确定拆卸深度拆卸深度、优化、优化拆卸路线拆卸路线、细、细化化拆卸工艺拆卸工艺（比如决定拆卸方式、选择拆卸工具、确定拆卸（比如决定拆卸方式、选择拆卸工具、确定拆卸运动等）及制定运动等）及制定拆卸工艺书拆卸工艺书等。等。6.4.1 6.4.1 拆卸工艺及工具拆卸工艺及工具 2. 2. 拆卸技术拆卸技术 产品报废后，必须采取一定的拆卸手段才能实现零部件产品报废后，必须采取一定的拆卸手段才能实

67、现零部件的拆卸。选择合理的的拆卸。选择合理的拆卸技术拆卸技术，直接关系到产品，直接关系到产品能否拆卸成能否拆卸成功和拆卸的经济性功和拆卸的经济性。 拆卸技术按其自动化程度，可分为拆卸技术按其自动化程度，可分为手动拆卸和自动拆卸手动拆卸和自动拆卸两两类。手动拆卸主要依靠类。手动拆卸主要依靠手动工具和工人的拆卸技艺手动工具和工人的拆卸技艺来完成拆来完成拆卸工作，具有对产品类型变化卸工作，具有对产品类型变化适应能力强适应能力强等优点；但是等优点；但是拆卸拆卸效率低、拆卸质量效率低、拆卸质量也受工人技术水平、精神状态等人为因素也受工人技术水平、精神状态等人为因素的影响，多见于各种的影响，多见于各种小型

68、或个人小型或个人的拆卸厂。自动化拆卸方式的拆卸厂。自动化拆卸方式更受大企业、大公司的青睐。拆卸系统的规模以及自动化程更受大企业、大公司的青睐。拆卸系统的规模以及自动化程度，应根据被度，应根据被拆卸产品要求、技术条件和企业自身拆卸产品要求、技术条件和企业自身的实际情的实际情况决定。况决定。6.4.2 6.4.2 再制造工程再制造工程 1. 1. 再制造定义再制造定义 再制造是指以产品全寿命周期理论为指导，以废旧产品再制造是指以产品全寿命周期理论为指导，以废旧产品性能实现跨越式提升为目标，以优质、高效、节能、节材、性能实现跨越式提升为目标，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业化生

69、产为手段，对废旧产品环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，对废旧产品进行修复和改造的一系列技术措施或工程活动的总称。进行修复和改造的一系列技术措施或工程活动的总称。简言简言之，再制造就是废旧产品高技术维修的产业化。之，再制造就是废旧产品高技术维修的产业化。 6.4.2 6.4.2 再制造工程再制造工程 2. 2. 再制造过程再制造过程 包括产品包括产品清洗清洗、目标对象、目标对象拆卸拆卸、清洗清洗、检测检测、再制造再制造零零部件部件分类分类、再制造技术选择再制造技术选择、再制造再制造、检验检验等八个步骤（图等八个步骤（图6-9）。）。 6.4.2 6.4.2 再制造工程再制造工程 1）产品

70、清洗产品清洗 产品清洗对于产品性能检测、再制造目标的确定等非常产品清洗对于产品性能检测、再制造目标的确定等非常重要。其目的是重要。其目的是清除产品尘土、油污、泥沙清除产品尘土、油污、泥沙等脏物。等脏物。 2）目标）目标对象拆卸对象拆卸 通过分析产品零部件之间的约束关系，确定目标对象的通过分析产品零部件之间的约束关系，确定目标对象的拆拆卸路径卸路径，完成目标，完成目标对象拆卸对象拆卸。 3）目标对象清洗目标对象清洗 目标对象的清洗就是根据目标对象的目标对象的清洗就是根据目标对象的材质、精密程度、材质、精密程度、污染物污染物性质不同，以及零件性质不同，以及零件清洁度清洁度的要求，选择合适的的要求，

71、选择合适的设备设备、工具工具、工艺工艺和和清洗介质清洗介质进行清洗。目标对象清洗，有助于发进行清洗。目标对象清洗，有助于发现目标对象的现目标对象的问题和缺陷问题和缺陷。6.4.2 6.4.2 再制造工程再制造工程 4）目标对象检测目标对象检测 目标对象检侧目的是为了确定目标对象的目标对象检侧目的是为了确定目标对象的技术、性能状技术、性能状态态。常用的检测内容和方法有：。常用的检测内容和方法有：几何几何形状精度形状精度检测；检测；表表面面位置精度位置精度检测；检测；表面质量表面质量检测；检测；内部缺陷内部缺陷检测；检测；力力学物理性能学物理性能检测；检测；零件称重与平衡零件称重与平衡。 5）再制

72、造）再制造零部件分类零部件分类 再制造零部件应根据其再制造零部件应根据其几何形状、损坏性质和工艺特性几何形状、损坏性质和工艺特性的共同性来的共同性来分类分类。再制造零件的分类，为再制造企业采用大。再制造零件的分类，为再制造企业采用大批量或批量方法批量或批量方法实现再制造实现再制造提供了条件。提供了条件。6.4.2 6.4.2 再制造工程再制造工程 6）再制造技术选择再制造技术选择 根据再制造企业的根据再制造企业的技术水平技术水平、目标对象的、目标对象的损坏情况损坏情况以及以及各种各种再制造技术再制造技术的的技术、经济和环境特性技术、经济和环境特性选择适宜的再制造选择适宜的再制造技术。技术。 7

73、）再制造再制造 根据所选的根据所选的再制造技术再制造技术，进行目标对象的，进行目标对象的再制造再制造。 8）检验检验 对再制造后的目标零件进行检验，看是否达到对再制造后的目标零件进行检验，看是否达到技术要求技术要求。6.4.2 6.4.2 再制造工程再制造工程 3. 3. 再制造技术再制造技术 废废旧旧零零部部件件再再制制造造技技术术很很多多，主主要要包包括括喷喷涂涂法法、粘粘修修法法、焊焊修修法法、电电镀镀法法、熔熔敷敷法法、塑塑性性变变形形法法及及机机械械加加工工修修理理法法等等（图（图6-10）。）。6.4.2 6.4.2 再制造工程再制造工程 1）热喷涂技术热喷涂技术 热喷涂技术是一种

74、用专用设备把某种热喷涂技术是一种用专用设备把某种固体材料熔化固体材料熔化并加速并加速喷射喷射到到机件表面机件表面上，形成一上，形成一特制薄层特制薄层，以提高机件，以提高机件耐蚀、耐耐蚀、耐磨和耐高温磨和耐高温等性能的新兴材料等性能的新兴材料表面科学技术表面科学技术。 2）堆焊修复技术堆焊修复技术 堆焊修复技术是借用堆焊修复技术是借用焊接手段焊接手段对金属材料表面进行对金属材料表面进行厚膜改厚膜改质质，即在零件上堆覆一层或几层具有，即在零件上堆覆一层或几层具有希望性能希望性能的材料。这些的材料。这些材料可以是材料可以是合金合金，也可以是，也可以是陶瓷陶瓷。堆焊就其物理本质和冶金。堆焊就其物理本质

75、和冶金过程而言，具有焊接的一般规律。堆焊可以在零件工作表面过程而言，具有焊接的一般规律。堆焊可以在零件工作表面上取得上取得任意厚度和化学成分的焊层任意厚度和化学成分的焊层，可以获得各种，可以获得各种高硬度和高硬度和耐磨特性耐磨特性的的堆焊层堆焊层。6.4.2 6.4.2 再制造工程再制造工程 3）特种电镀技术特种电镀技术 镀层的种类很多，镀层的种类很多，不同成分不同成分和和不同组合方式不同组合方式的镀层具有的镀层具有不同的性能不同的性能。按照使用性能可分为下面几类：。按照使用性能可分为下面几类：防护性镀层防护性镀层、防护装饰性镀层、装饰性镀层、耐磨和减摩镀层、电性能防护装饰性镀层、装饰性镀层、

76、耐磨和减摩镀层、电性能镀层、磁性电镀层、焊接时镀层、耐热镀层及修复用镀层镀层、磁性电镀层、焊接时镀层、耐热镀层及修复用镀层等。等。合理选择镀层时，首先要了解基材和各种镀层的性能，然后合理选择镀层时，首先要了解基材和各种镀层的性能，然后按照零件的按照零件的服役条件及使用性能要求服役条件及使用性能要求，选用，选用相匹配的镀层相匹配的镀层。 4）激光修复技术激光修复技术 激光的强度高、方向性好、颜色单纯，激光束可以通过光激光的强度高、方向性好、颜色单纯，激光束可以通过光学系统聚焦成直径仅有学系统聚焦成直径仅有几微米到几十微米几微米到几十微米的的光斑光斑，获得，获得1081010W/cm2的能量密度的

77、能量密度，以及，以及10000以上以上的高温，从而能在的高温，从而能在千分之几秒千分之几秒甚至更短的时间内使各种物质甚至更短的时间内使各种物质熔化和气化熔化和气化。常用。常用的激光修复技术有：的激光修复技术有：激光焊接激光焊接；激光表面熔敷激光表面熔敷；激光激光相变硬化相变硬化等。等。6.4.2 6.4.2 再制造工程再制造工程 5）胶接修复技术胶接修复技术 胶接就是通过胶接就是通过胶粘剂胶粘剂，将两个或两个以上的，将两个或两个以上的同质或不同同质或不同质质的物体连接在一起。它是通过的物体连接在一起。它是通过物理或者化学物理或者化学的作用来实现的作用来实现的。胶粘剂的种类很多，按照基本成分、可

78、分为的。胶粘剂的种类很多，按照基本成分、可分为有机胶粘剂有机胶粘剂和和无机胶粘剂无机胶粘剂两类。两类。 随着随着胶接材料胶接材料和和胶接工艺胶接工艺的进步，胶接在再制造中的应的进步，胶接在再制造中的应用越来越受到人们的重视。用越来越受到人们的重视。6.4.3 6.4.3 材料再资源化技术材料再资源化技术 1. 1. 粉碎技术粉碎技术 粉粉碎碎是是破破碎碎和和磨磨碎碎的的统统称称。其其中中，破破碎碎是是指指产产品品粒粒度度大大部部分分在在5mm以以上上的的作作业业。磨磨碎碎是是指指产产品品的的粒粒度度大大部部分分在在5mm以以下下的的作作业业。粉粉碎碎的的方方法法包包括括常常温温机机械械粉粉碎碎

79、、低低温温冷冷冻冻粉粉碎碎、半半湿湿式式粉粉碎碎、湿湿式式粉粉碎碎等等物物理理粉粉碎碎方方法法，以以及及爆爆破破粉粉碎碎等等化化学粉碎方法。学粉碎方法。6.4.3 6.4.3 材料再资源化技术材料再资源化技术 2. 2. 材料的分选技术材料的分选技术 为了有效、经济合理的利用资源，就需要对破碎后的物为了有效、经济合理的利用资源，就需要对破碎后的物料进行料进行分选分选。对固体物料的分选主要是根据物料不同组分之。对固体物料的分选主要是根据物料不同组分之间的物理及化学性质差异而进行的。其主要分选方法有间的物理及化学性质差异而进行的。其主要分选方法有重力重力分选、磁力分选、静电分选、浮游分选、摩擦与弹

80、跳分选、分选、磁力分选、静电分选、浮游分选、摩擦与弹跳分选、拣选拣选等。等。 3. 3. 热分解热分解 热分解又称热分解又称热裂解热裂解，是利用有机物的，是利用有机物的热不稳定性热不稳定性，在缺氧，在缺氧条件下加热使相对分子质量大的有机物产生条件下加热使相对分子质量大的有机物产生热裂解热裂解，转化为，转化为相对分子质量小的相对分子质量小的燃料气、液体燃料气、液体（油，油脂等）及（油，油脂等）及残渣残渣等。等。热分解与焚烧不同，焚烧只能回收热能，而热分解可从废物热分解与焚烧不同，焚烧只能回收热能，而热分解可从废物中回收可以中回收可以储存、输送的能源储存、输送的能源（油或燃气等）。（油或燃气等）。

81、6.4.4 6.4.4 逆向物流技术逆向物流技术 1. 1. 逆向物流的定义逆向物流的定义 逆向物流是一种包含了逆向物流是一种包含了产品退回、物料替代、物品再利产品退回、物料替代、物品再利用、废弃处理、维修与再制造用、废弃处理、维修与再制造等过程的物流活动。等过程的物流活动。 2. 2. 逆向物流的驱动因素逆向物流的驱动因素 逆向物流的形成主要有四个方面的原因：逆向物流的形成主要有四个方面的原因： 1）法规强制法规强制 2）经济利益经济利益 3）生态效益生态效益 4）社会效益社会效益6.4.4 6.4.4 逆向物流技术逆向物流技术 3. 3. 逆向物流的发展趋势逆向物流的发展趋势 （1 1）从个案中总结出逆向物流系统设计的）从个案中总结出逆向物流系统设计的一般性原则一般性原则，从理论上建立完整的从理论上建立完整的系统结构框架系统结构框架。 （2 2）逆向物流系统中）逆向物流系统中信息的管理与共享信息的管理与共享，正逆向物流系，正逆向物流系统的统的整合、通信与优化整合、通信与优化。 （3 3）逆向物流系统中）逆向物流系统中成员的关系成员的关系，包括，包括决策权力决策权力的的调配调配以及以及利润的分配利润的分配。 （4 4）网络环境下逆向物流系统的）网络环境下逆向物流系统的重构重构以及业务流程的以及业务流程的优优化重组化重组等。等。