始于1776 年的現代機器制造業(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品，這些產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)在產品制造過程中產生的廢棄物，以及淘汰和報廢產品產生的廢棄物，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，甚至產生大量的CFCs ，導致大氣臭氧層形成空洞；產生大量的CO2 形成溫室效應，導致全球氣候變暖，海平面上升；人類的生態(tài)環(huán)境被破壞，特大型自然災害頻繁出現；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歷設計、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，聯邦德國最早實行了綠色產品制度，由國家權威部門對產品實行審查評定，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)造財富的支柱產業(yè)在環(huán)境污染中又占主導地位，1996 年美國制造工程師學會(SME) 在《Green Manufacturing》中系統(tǒng)地提出了關于綠色制造概念、內涵和主要內容。1998 年SME 在國際互聯網上發(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問題作了進一步強調和介紹[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)保總局華夏環(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、培訓以及同國際有關機構的交流工作。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

機電產品的綠色制造，是指產品從設計、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)經濟效益和社會效益協(xié)調優(yōu)化[3] 。
在設計階段，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；二是要考慮產品的結構工藝性，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生
有毒、有害物質對工人身體的危害和對環(huán)境的污染。

在產品包裝階段，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、重復利用及包裝材料的廢棄物對環(huán)境的污染。

2.2 機電產品的綠色材料設計

要實施綠色制造首先要實現綠色材料設計，而實現綠色材料設計，不僅需要工礦企業(yè)自身的努力，而且需要環(huán)保部門、研究單位與政府領導的共同協(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、硬度等數據，并無其毒性、副作用及來源是否廣泛的說明，這就給工程技術人員在產品設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據庫不是單靠材料生產廠家、材料研究所工程技術人員就能解決的，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、提煉生產的難度進行調查，以了解其來源狀況；再者，要對各種材料的毒性、輻射性、污染性進行調查。例如鉛、鉻、鎘、磷、砷、氰化物等屬于有毒物質是眾所周知的，但是它們與其它物質混合后形成的合金和發(fā)生化學反應后形成的化合物物質是否依然有毒性，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資源、環(huán)保部門、材料生產廠、材料研究所及醫(yī)療單位等多學科技術人員參加，共同編撰新的材料使用手冊和數據庫。

2.3 機電產品的綠色結構設計

產品的結構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備狀況有一定的了解，才可能做到。結構工藝性是相對的，不是絕對的。結構工藝性是與加工方法分不開的，新的加工方法不斷出現加快了這種不確定性。對普通的機械加工來說結構工藝性可能不好，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，還與該材料的可重復加工性有關。這些光靠工程技術人員個人的經驗是不夠的，也需要編撰各種加工方法的結構工藝性的手冊和數據庫。
2.4 機電產品毛坯的綠色制造

在毛坯制造階段，由于我國過去計劃經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，致使設備更新換代慢，設備能力嚴重不足。改革開放以后，這種狀況改變不大。這樣導致毛坯制造精度低、加工余量大；給后續(xù)機加工帶來困難，致使材料浪費大(每年機加工產生的切屑量達數百萬噸) 、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備，切削加工完成后的零件只有毛坯質量的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備(三節(jié)爐、沖天爐等) 、鍛件加熱設備(燃煤、焦炭、燃重油的加熱爐) 等易產生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、少污染的加熱設備和鑄鍛設備，提高毛坯的制造精度。

2.5 機電產品的綠色加工及熱處理

我國目前機械加工的水平還相當低，特別是一些中小工廠，還在使用六七十年代的機床，數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。提高數控化水平，盡量采用高效設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，數控化還要經歷相當長的時期。所以，建議首先采用經濟型數控系統(tǒng)對現有機床進行改造，并對工人進行數控技術的培訓。

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、調質等熱處理在淬火時，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。但是水冷可能會導致某些用淬透性強的合金制造、形狀復雜的工件開裂，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(如氰化鉀、氰化鈉等) 。應采用電鍍液處理劑進行達標處理。
2.6 機電產品的綠色包裝

在產品包裝階段，主要是選擇合適的包裝技術和材料，實施綠色包裝。目前國內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致生態(tài)失衡，且由于一些害蟲會寄居于內，導致害蟲大量傳播而破壞森林。國外嚴格禁止進口產品使用木板包裝。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。國家經貿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，它的推廣應用將為我國降低商品在流通過程中的破損率、提高包裝產品質量起到積極的作用。”[4]除此之外，還應進一步開發(fā)農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 機電產品的綠色回收

在報廢回收階段，機械產品具有可拆卸性，它取決于配合的種類和聯接與緊固的方式。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。電子產品的回收，存在解體后電子器件和焊料中有毒物質的污染問題。南方某些城鎮(zhèn)家家戶戶搞進口報廢電子產品的手工拆卸，極易造成污染擴大，應成立專業(yè)化回收隊伍，以便集中處理。

3 結 論

從以上的分析說明，機電產品在設計、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)境污染產生嚴重影響外，機電產品制造中產生的“三廢”也是其重要原因。隨著國際上關于產品對環(huán)境保護的要求愈來愈高，特別是對進口商品的環(huán)保特性采取了非常苛刻的檢測條件，如果再不引起重視，實施綠色制造，勢必影響我國的出口貿易和制造業(yè)的競爭能力，影響我國國民經濟的可持續(xù)發(fā)展和全面建設小康社會的進程。