綠色制造研究
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綠色制造研究范文第1篇
環境保護問題隨著人們生活水平、社會發展水平的不斷提高變得越來越重要，生產和生活上的節能減排問題也受到人們的廣泛關注。本文涉及的綠色制造是一個綜合考慮環境影響以及資源效益的現代化的制造模式，現如今。機械加工也在逐漸向著一個“高速、高效、綠色環保”的新方向發展。合理利用資源，降低零件的制造成本也是環保的一個重要方面，是可持續發展在機械制造工藝中的具體體現。
關鍵詞：
綠色環保；機械制造；工藝
綠色制造是一種面向環境的制造模式，其指的是在機械的制造過程中，比較系統、合理的考慮到生產制造對環境的各種影響，提高對資源的利用效率。總而言之，綠色制造的最終目的就是通過權衡環境和生產從而在產品的生產設計、生產制造以及包裝運輸、顧客使用、最終報廢的整個生命周期中對環境的影響做到最小，在實現企業經濟效益的大前提下，實現其與社會效益的最優協調組合。
1綠色制造工藝技術的概述
綠色制造，顧名思義就是符合綠色理念的制造，又被稱為環境意識制造。在綜合考慮環境影響和資源效益的現代化的前提之下，將環保理念貫穿于整個產品的設計、制造以及包裝和運輸等過程，其目標是降低整個過程中對環境的負面影響，提高資源的利用效率。綠色制造這種現代化的制造模式是國家倡導的可持續發展在實際生產過程中具體體現，也是在保證在產品質量、功能、成本的前提下，權衡環境影響和資源效率的重要措施，符合環境保護的要求。
2綠色制造理念下的機械制造工藝類型
2．1節約資源型的工藝技術
在產品的生產制造的過程中，會大量的消耗和使用原材料，尤其是對于一些不可再生的金屬材料，這些材料的大量使用會對產品成本會帶來很大的負面影響，不符合我國現行的綠色環保可持續發展的戰略思想，因此，在整個機械制造的過程中應當積極的推廣和使用資源的生產技術，具體體現在以下幾個方面:
2．1．1綠色材料
在生產制造產品的過程中，產品在設計之初就應當選擇性價比較高的，能和環境有較好協調性的原材料。這就可以通過改善和優化幾點產品的生產功能，將其內部的結構盡可能簡化，將產品的使用種類簡化，在原材料的加工上應當選擇容易加工的材料，降低生產制造的難度。另外，在生產制造的過程中，應當盡量選用較低能耗、對環境的污染性小的原材料。同時，應當做好對可回收材料的回收利用工作。
2．1．2少無切削加工技術
在當前的機械生產過程中，所謂的少無切削加工技術指的就是通過精確成型的生產方法來制造機械零件的工藝。在現階段，隨著生產技術的不斷進步，新型的制造工藝以及新技術的不斷普及和成熟，精鑄、擺碾等新技術以及相應的工程塑料技術已經在機械制造領域有了較好的應用，逐漸向著成熟的方向發展，在實際的生產過程中，已經成型的產品零件不需要在重新加工，直接可以使用，這樣可以大大降低產品的生產制造周期以及生產的成本。
2．1．3節水制造技術
水是生產過程中不可或缺的一種資源，對機械的生產有著重要的作用。但是由于我國的水資源分布不均衡，在南方水資源充足，而在北方等地區水資源就顯得十分緊缺。因此，在環保型的機械制造過程中，應當積極的探究節水制造的新技術和新工藝。
2．1．4回收利用
在綠色設計和綠色生產過程中，應當重視對可回收材料的回收利用，對已經報廢的機械產品進行再回收利用符合綠色可持續發展的戰略思想，也可以將傳統的開環模式轉化為部分的封閉模式。在這個過程中生產制造商可以對部分的器件進行選擇性再利用，降低生產的成本。
3綠色環保制造工藝的開發策略
3．1選擇綠色的原材料
綠色材料的選用應當具有良好的使用性能，同時又能夠滿足制造工藝的特性，并且與環境具有良好的協調性，綠色原材料的選擇是實現綠色制造的關鍵性因素。在綠色材料的選擇過程中應當考慮以下的幾個原則。
(1)優先選擇可再生的材料，盡量選擇那些可回收利用的材料，從而提高資源的利用效率，實現可持續的發展。
(2)選用原料較為豐富的，成本相對來說較低的，少污染的材料。避免價格昂貴、污染程度大的原材料。
(3)盡可能選擇那些環境兼容性較好的材料，避免使用有毒有害的原材料。提高產品的回收率，節約能源，保護生態環境。
3．2采用較為先進的成型技術
3．2．1快速成型RP技術
快速成型技術又稱為快速原型制造技術，是根據三維CAD數據，通過快速成型機，將一層一層的原材料堆積而成的實體原型。該工具的使用與傳統的加工方式有著很大的區別，可以在沒有任何刀具、模具的情況下，精確的制造出所需要的三維立體形狀，實現零件的生產工作。因此，其在節約資源能源方面十分有益，減少對環境的污染又提高新產品的制造速度。
3．2．2綠色切削加工技術的應用
在產品的生產過程中，切削液是機械加工的主要污染來源，在成本的計算過程中，切削液的花費占據六分之一，因此，解決切削液帶來的問題最有效的途徑就是采用綠色的切削加工技術。綠色切削加工技術是一種可以充分考慮環境與資源問題的加工技術，在整個加工過程中做到了對環境污染最小，對資源利用最高的目的。當前國內外對綠色切削的研究主要集中在干式切削、低溫切削以及綠色濕式切削，對于綠色環保的切削液的研究也在積極的進行。綠色切削是當前的一項新的課題，越來越受到大家的廣泛關注，其也將會是未來綠色制造業的重要組成部分。
4結語
在世界各國都越來越重視綠色環保的基礎之上，加之環境問題也成為了各個國家關注的重點，制造業的綠色制造項目也是改變傳統制造模式、推行綠色制造技術、推行綠色材料的一個重要項目。在工業生產過程中，綠色制造理念的應用和推廣可以有效的降低生產對環境的污染、降低生產的成本，為企業的可持續發展提供一定的支持。因此，做好綠色理念下的生產機械制造工藝的研究十分重要。
參考文獻:
［1］覃華軍．試述綠色制造理念下的機械制造工藝［J］．地球，2014(5):279．
綠色制造研究范文第2篇
【關鍵詞】制造型企業;綠色競爭力;綠色戰略
一、引言
“綠色”儼然已經成為環保的代名詞,進入21世紀以來,環境問題日益嚴峻,我國乃至世界都已經陷入了高投資、高能耗、高污染、低產出、低效益的“三高兩低”的惡性循環。如何在追求經濟發展的同時注重環保,進行可持續發展,這已經成為當今世界的首要問題。特別是2008年爆發的國際金融危機給中國經濟發展和環境保護帶來了嚴峻的挑戰,不少企業都在嚴冬中尋找各種生存之道。在這場全世界都在捍衛自己經濟的戰爭中,“綠色經濟”誕生了。當越來越多的消費者愿意為綠色產品買單的時候,聰明的企業就應該考慮通過與環境保護相關的戰略管理、產品創新、商業模式創新來發展綠色經濟,創造價值并構建自己的競爭優勢,形成自己的綠色競爭力。
在我國,制造業作為從事生產經營活動的主體,為我國的經濟做出了巨大貢獻,但是它也是引發環境問題的主要源頭。無論從利益因素和社會因素還是生態因素和個人因素來考慮,我們都應該在制造型企業中實施綠色革命。同時,由于各國環保意識的不斷增強,以環境保護為名制定苛刻的法律制度或環境保護制度而不讓國外產品入境的“綠色壁壘”正在成為貿易壁壘的主體[1]。面對這一系列的挑戰,我國制造型企業只有進行綠色革命,建立持續的綠色競爭力才能在市場競爭中保持不敗之地。
二、文獻綜述
綠色競爭力最近幾年才成為備受關注的對象。關于綠色競爭力的定義,國內外很多學者都對它做過研究,但是卻沒有統一的定義。在Porter(1991)看來,綠色競爭力,即基于環保、健康和可持續發展目標的綠色經濟模式而取得市場競爭優勢的能力,它已成為國家、地區和企業核心的競爭力[2]。Porter 關于綠色競爭力這一理念的提出,將經濟效益與生態效益結合起來,為以后的學者做這方面的研究奠定了基礎。
國內學者也對綠色競爭力進行了定義,吳曉玲(2004)認為,企業綠色競爭力是指在競爭的市場環境下,企業基于環境保護和自身利益的需要,采用可持續發展戰略,通過配置和創造企業資源,并與外部環境交互作用,向市場提供比競爭對手更具吸引力的綠色產品和服務,從而在占有市場、創造價值、保護環境和可持續發展等方面獲得競爭優勢的能力[3]。洪小瑛(2002)認為,綠色競爭力是一個系統的概念,由綠色資源、綠色技術、綠色管理、綠色生產等要素綜合作用而形成[4]。孟曉飛,劉洪(2003)認為,企業通過為消費者提供綠色產品或服務,并將企業自身利益融入為消費者與社會創造價值的過程中,給企業帶來的強有力的競爭地位,是將企業、消費者、環境三方面利益整合到一起所形成的價值創造系統[5]。以上兩方面的理論都將綠色競爭力看做是一個系統的概念,它包含了很多內容。而趙領娣,徐新(2005)認為,綠色競爭力即環境競爭力是指企業以符合環境保護、生態平衡、人類健康和可持續發展為目標并借此取得市場競爭優勢的能力[6]。同時,楊代友(2004)認為,綠色競爭力是指在合理的制度安排下,企業通過技術和管理創新改進資源利用模式,降低對環境和健康的風險的同時所獲得的市場競爭優勢[1]。他將綠色競爭力看做是企業為獲得競爭優勢而發展的一種能力,這和Porter的定義有點類似。作者同意Porter和楊代友的觀點,也認為綠色競爭力是一種競爭能力和競爭優勢。
關于制造型企業綠色競爭力的評價指標體系,繆興鋒(2007)提出了三個維度:綠色競爭力的發展度、綠色競爭力的協調度和綠色競爭力的持續度,并提出了利用PCA- LINMAP 耦合模型來進行評價[7]。
三、我國制造型企業綠色競爭力現狀分析
制造型企業是我國對外貿易的主體,制造業出口一直保持在很高的水平,但是目前制造業在能源消耗、環境保護方面做的很不夠。我國制造型企業在綠色化水平方面也存在很大差距,除了少部分企業符合國際通行的環境標準外,其他企業都不符合環境標準,這就導致我國制造型企業綠色競爭力低下的現狀。具體表現在:
(一)制造型企業特別是中小型制造型企業缺乏綠色革命的意識。國有制造型企業由于在國資委的直接監控之下,大都建立了完善的環保制度,但是很多中小型企業都沒有建立起這種意識,他們的管理機構缺乏環境監測環節,他們只是一味的追求經濟利潤,以環境惡化的代價來換取利益。
(二)制造型企業的效率不高,技術低下,資源利用率低。根據相關資料顯示,加入WTO以來,我國2/3的企業遭受了貿易壁壘,特別是今年以來,美國和歐洲各國對我國的很多出口產品都給予了反傾銷制裁,這些大都是技術原因造成的。另外,據統計,目前每億美元的GNP中,中國消費的能源為美國的2.5倍,日本的5.6倍,而排放的顆粒物為美國的8倍,日本的12.9倍。中國的“三廢”排放所造成的經濟損失約占GNP的5%[8]。盡管近年來國家強調技術革新,但技術對產出的貢獻率仍很低。根據調查顯示,我國的勞動力成本是美國的418%,而美國制造業在2000年人均產值為86559美元,是我國的1817倍。另外我國的能源利用率是32%,而發達國家是42%,工業污染排放量卻是發達國家的10 倍。還有,我國產品的增值率為30%,而美國、德國和日本分別是48%,47%和41%。這說明,我國制造業投人與產出過程中存在過低的資源利用率。
(三)制造型企業的產品缺乏綠色競爭力。我國制造型企業主要還是勞動密集型企業,而缺乏相應的技術作為支撐。比如我國的紡織服裝業、家具制造業、石油加工業、金屬礦物制品業、橡膠制品、廢棄資源和廢舊材料回收加工業等行業都缺乏有綠色競爭力的產品,很多產品都不能通過國際環保檢驗標準,造成很多產品受到國際綠色壁壘的制約而不能出口到國外。
四、我國制造型企業綠色競爭力低下的原因分析
(一)政策方面。國家政策對環境保護缺乏監管力度,而且也沒有制定出環保的鼓勵政策,只是一味的控制,沒有對環境保護的企業給予鼓勵政策。另外,地方政府為了增加GDP,不惜以環境為代價進行大范圍的生產。
(二)企業自身方面。企業自身缺乏技術創新,缺乏環保意識,資源利用率低,同時也沒有從戰略的高度去考慮自身產品的競爭力。如今,越來越多的人注重了綠色和環保,產品惟有在這方面下功夫才能在市場競爭中取勝。
(三)外部環境方面。國際環境的綠色壁壘越來越高,特別是發達國家。再加上我國的制造型企業對國際上的環境標準不是很了解,而且很少能夠參與到國際標準的制定中,這就造成了巨大的信息不對稱。
五、提高我國制造型企業綠色競爭力的途徑分析
1、完善國家政策,實施可持續發展戰略。可持續發展戰略要求三個方面的內容,包括經濟的可持續發展、生態可持續發展以及社會可持續發展。我國制造型企業在發展自身的同時要將可持續發展戰略貫穿始終,提高資源的利用率,實施清潔、高效的生產,優化資源利用,逐步降級生產成本。另外,國家在政策方面應該給予支持,建立鼓勵自主創新、環境保護的稅收政策,建立投資政策,將資金吸引到企業可持續發展的投資上來。要鼓勵企業和大學或者研究機構合作,合作建立有利于企業自身發展的環保體系。
2、企業倡導綠色革命,實施綠色戰略。如今,綠色革命在制造型企業中已經悄然興起,現在企業的戰略不僅包括總體戰略、業務單位戰略、運營戰略,還應該將綠色戰略加入進來。綠色戰略主要包括以下三個方面:
(1)綠色產品。綠色產品就是要求在生產和服務中加入綠色元素,例如,許多房地產公司的綠色建筑、食品行業的有機食品和飲料等等。在制造型企業中生產綠色產品,這就要求企業通過生產工藝與包裝方式的改進消除生產與銷售環節上的污染源,將原產品升級為綠色產品。同時,在原料選擇、產品設計、生產制作、包裝運輸、消費使用等各個環節都將綠色的因素考慮進去。要使得消費者無論在視覺、聽覺或嗅覺都可以感受到綠色帶來的環保色彩,這樣的產品才具有競爭力。
(2)綠色文化。公司必須從核心價值觀、愿景出發建立公司的綠色文化,要將綠色融入到每個文化環節。這些環節包括:設計公司的綠色標志,對公司的產品進行綠化設計,對公司的環境進行綠化設計,對公司的員工進行綠色文化的熏陶,對生產流程環節進行綠色改進,在營銷方面做到綠色營銷。公司一旦樹立起了綠色文化的形象,那么公司的產品自然就具有綠色競爭力了。
(3)綠色營銷。綠色營銷是指社會和企業在充分意識到消費者日益提高的環保意識和由此產生的對清潔型無公害產品需要的基礎上,發現、創造并選擇市場機會,通過一系列理性化的營銷手段來滿足消費者以及社會生態環境發展的需要,實現可持續發展的過程。如果綠色營銷恰到好處,可以讓企業增加銷售額,提高市場競爭力并形成光環效應,消費者也會認為企業比競爭對手要好。要做到綠色營銷,需要先選拔綠色營銷人員,然后打出企業的綠色廣告,并參加一些綠色環保的展覽會,繼而與同行建立綠色聯盟,達到提升自己企業競爭力的目的。
3、發展循環經濟、低碳經濟。循環經濟要求制造企業在資源開采環節和資源消耗環節大力提高資源綜合開發和回收利用率;在廢棄物產生環節大力開展資源綜合利用;在再生資源產生環節,大力回收和循環利用各種廢舊資源;在社會消費環節,大力提倡綠色消費。而低碳經濟是近兩年來的一個熱點話題,低碳經濟是經濟發展的碳排放量、生態環境代價及社會經濟成本最低的經濟,本質上是一場涉及生產模式、生活方式、價值觀念和國家權益的全球性能源經濟革命。如今,制造企業應該將循環經濟和低碳經濟作為自身的發展戰略來抓,提高科研開發投入力度,實現重點技術突破,要對清潔煤技術、核能技術、新能源汽車技術、可再生能源技術、重大節能技術予以重點攻關,實施國內外技術合作,從生產流程中嚴格控制污染和浪費,達到從源頭增強產品綠色競爭力的目的。
4、參與國際事務,積極應對綠色壁壘。我國的環境標準相比于國際上的標準還顯得較低,再加上我國的企業缺乏應對綠色壁壘的實力和經驗,這就造成了我國制造型企業缺乏綠色競爭力。發達國家工業化程度較高,他們已經經歷了我國目前的經濟發展時代,因此他們在建立環保準則方面有很多經驗。而我們要做的是積極參與國際事務,加快提高企業綠色化水平,提高自身的意識,積極應對綠色壁壘。
參考文獻
[1]楊代友.企業綠色競爭力研究[D].復旦大學博士學位論文,2004,4.
[2]Porter M.Green Competitiveness[J].New York Times,1991(4).
[3]吳曉玲.企業綠色競爭力的理論思考[J].理論學刊,2004(2).
[4]洪小瑛.關于綠色競爭力的幾點思考[J].廣西社會科學,2002(3).
[5]孟曉飛,劉洪.綠色管理塑造企業綠色競爭優勢[J].華東經濟管理,2003(4).
[6]趙領娣,徐新.循環經濟下我國企業綠色競爭力的提升[J].科技與經濟,2005(5).
綠色制造研究范文第3篇
【摘要】在對綠色制造概念介紹的基礎上,介紹了模具綠色制造的整個生命周期,包括綠色設計、綠色制造、綠色包裝、綠色維護和綠色回收、再處理等階段,并結合鍛模、沖壓模、注塑模具自身的特點,具體闡述了基于綠色制造的模具設計與制造的原則與方法。指出了模具的設計和先進制造技術與綠色思想的結合是模具工業的發展必然。
【關鍵詞】綠色制造;模具;先進制造技術
制造業是社會經濟向前快速發展的重要支柱產業,制造業在將制造資源轉化成產品以及隨后產品的使用和廢棄后的處理過程中,將會給生態環境帶來了不同程度的污染。對于制造業來說,未來所面臨解決的重大問題是如何減少資源的消耗和盡可能少地產生環境污染。因而綠色制造(GreenManufacturing)應運而生,其目標是使得產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中,對環境的負影響最小,資源使用效率最高[1-2]。綠色制造主要包括以下幾方面內容:一是制造問題,包括產品生命周期全過程;二是環境影響問題;三是資源優化問題。綠色制造就是這三部分內容的交叉和有機集成。
模具是制造業中使用量大、影響面廣的工具產品,是工業生產當中的基礎工藝裝備。它的生產技術水平的高低,已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。傳統的模具設計過程一般僅僅需要考慮模具產品的基本屬性,如模具的功能、質量、成本和壽命等等,而很少、甚至不考慮它的環境屬性和對資源、能源造成的浪費。模具工業作為制造業的一個重要組成部分,并且在我國得到迅猛發展,因而在模具行業中提倡綠色制造尤為重要。
1模具的綠色制造
由綠色制造的概念可知,“綠色模具”不僅僅指在使用時對環境的影響小,還應是從制造到報廢的整個生命周期內對環境的破壞是最小的。因此,模具的綠色制造設計要求設計者在構思階段就要優先考慮模具產品的環境屬性(模具的可拆卸性、可再次回收性等等),然后再考慮原有應該考慮的模具產品應用的基本屬性[3]。總的來說,模具綠色制造的整個生命周期包括綠色設計、綠色制造、綠色包裝、綠色維護和綠色回收、再處理等階段。
1.1模具的綠色設計:模具綠色設計對模具綠色制造有著非常重要的地位,這一步解決的好壞直接影響到最終利用模具加工產品的綠色生產問題。
1.1.1模具材料的選擇:模具材料的選擇是模具產品設計的第一步。模具材料的“綠色程度”對最終產品的“綠色性能”具有非常重要的影響。因此,綠色模具設計必須建立在綠色模具材料基礎上。綠色模具材料應是低能耗、低成本的材料,尤其是少污染的材料;是易加工和加工過程中無污染或少污染的材料;是易回收處理、可重復多次使用或可降解的材料。比如,可選擇優質鏡面模具鋼加工型腔,輔之以良好的拋光手段;直接用不銹鋼材料來加工防腐的模具,以替代表面處理的方式。另外除在材料上選用不銹鋼來避免使用電鍍外,也可采用鎳磷鍍替代電鍍鉻,因為鎳磷鍍在對氯化氫氣體的防腐上要優于電鍍鉻,且前者對環境的危害也要小于后者。
1.1.2延長壽命的模具設計:延長產品壽命是綠色制造的主要手段之一。對于鍛造模具,在提高模具壽命方面已有很多的措施,如正確選擇分模面位置、選擇適當的飛邊槽、選擇合適噸位的鍛造設備、在一副鍛模上開設兩個終鍛模膛分別單獨使用等。對于沖壓模具,如沖壓間隙值的合理選取、盡量壓縮凸模工作部分長度、采用彈性卸料板、改進凸(凹)模的結構如采用一模多形、一形兩用和拼裝式模具來提高模具的利用率。對于注塑模具,如采用隨形冷卻水道可提高注塑精度和模具使用壽命;將模具型芯由整體結構改為鑲拼式結構,可解決模具的變形問題,提高模具壽命。
1.1.3模具的可回收性設計:模具的回收性設計是指在模具產品綠色的設計初期充分考慮產品中所用各種材料的回收、再利用的可能性、回收處理的方法、回收性的技術經濟評估以及回收性的結構框架設計等有關一系列問題。這樣就可在后續生產中盡可能節約材料,減少浪費。因此,因避免或不要過多使用銅、鉛等有害或對環境有重污染的材料;盡可能減少所用材料的種類;避免使用與現有標準循環再回收過程中不相兼容的材料;多使用無需特殊工具的連接件;設計時盡可能允許使用現有的一些可重復利用的零部件等。
1.1.4模具的可拆卸性設計:模具可拆卸性對于模具綠色制造來說是很重要的。當模具在使用過程中部分零部件由于承受過大的摩擦與沖擊磨損較大時,只需更換這部分零部件模具仍可使用。此外,有時只要更換凸、凹模即可實現一種新產品的生產。如果模具不具備可拆卸性不僅回造成大量可重復零部件材料的浪費,而且因廢棄物處理不好導致嚴重的環境污染。因而在設計初期就要考慮模具結構易于拆卸,維護方便,這樣就便于在后續回收處理中再利用。因此,在模具設計時應盡可能選擇通用結構,以便更換;在滿足強度要求的前提下,盡量采用可拆卸聯接(如螺紋聯接),不用焊接、鉚接、膠接等;不用或少用過盈配合;采用組合模架。
1.1.5模具設計的標準化、規范化、系列化:無論是鍛造、沖壓模還是塑料模,都有必要向標準化、規范化、系列化方向發展,模具標準化是組織模具專業化生產的前提,而模具的專業化生產是提高模具質量、縮短模具制造周期、降低成本的關鍵。模具設計向標準化、規范化、系列化方向發展,便于采用和購買模許多規格的標準模架及其它標準件,而這些模架及標準件又可由專門的廠家、企業通過社會化分工進行生產,從而使有限的資源得到優化配置。另外,模具各結構單元的規范化、標準化,可使生產其的夾具數量大為減少,從而節約資源,并且加快了設計速度,縮短了設計周期,方便加工管理。
1.1.6模具CAD/CAPP/CAM一體化:模具CAD/CAPP/CAM是模具設計走向全盤自動化的重大措施。采用CAD/CAPP/CAM技術,可實現少圖紙或無圖紙加工和管理,一方面,節約用紙即節約資源和能源;另一方面,模具CAD/CAPP/CAM一體化也為并行工程的實現提供可能,可縮短模具設計與制造周期,提高模具研制的成功率及模具質量。
1.1.7模具的綠色并行工程:綠色并行工程是現代綠色產品設計和開發的新模式,它的核心是并行一體化設計,強調產品設計及其相關過程同時交叉進行,即在設計階段就要考慮整個生命周期中從概念形成到產品報廢處理的所有環節和因素,如質量、成本、用戶要求、環境影響、資源消耗狀況等。因此,涉及產品整個生命周期的各個部分的小組成員必須協同工作。對于模具設計,不但需要模具設計小組成員之間進行討論,協調產品的設計任務,而且其他部門如工藝、制造、質量等小組也要參與產品的設計工作,對產品設計方案提出修改意見等,從而使得整個模具設計工作一次成功。
1.1.8其他綠色設計:鍛造、沖壓車間是機械工廠的高噪聲車間之一。大量的鍛壓設備在生產運轉過程中所產生的強烈噪聲,危害工人的健康,影響了生產效率,干擾了環境的安寧。因此,在進行模具設計的時候,必須對噪聲加以控制和消減。對于鍛造設備,如使用排氣消聲器、用液壓模鍛錘代替蒸空模鍛錘等等。對于沖壓設備,消減聲源噪聲的措施有:用V帶傳動代替齒輪傳動;以摩擦離合器代替剛性離合器;采用鑄鐵機身以增加壓力機的剛性和減震能力;作好飛輪等回轉體的動平衡等等。控制噪聲傳播的途徑有在軸承和軸承座之間加彈性襯套;在壓力機產生噪聲的主要部位加蓋隔聲罩;采用具有油減震器的無沖擊模架等等。對于注塑模具,澆道設計上要注意澆道凝料與塑料制品的體積比率,一般應小于30%。如果達不到,就要考慮進一步優化澆道設計和調整型腔數量,或者采用熱流道技術。熱流道技術在塑料原料的節約上有突出的優勢,在產品價格競爭日益激烈的今天,這一點尤為重要。因此近幾年該技術的應用得到快速普及。
1.2模具的綠色制造工藝:在模具綠色制造過程中,采用綠色制造工藝也是實現模具綠色制造的一個重要環節,它是一種既能提高經濟效益,又能同時減少環境影響的工藝技術。近來年,隨著先進制造技術在模具行業的推廣,模具行業也向著綠色制造工藝方向努力。目前,在模具行業中應用的較為典型的先進制造技術有:
1.2.1快速原型制造(RapidPrototypingManufacturing,RP&M)[4-5]:
快速原型制造是一項集計算機、激光、數控及精密傳動等技術于一體的先進制造技術,其在原理上突破了傳統加工技術采用材料“去除”的原則,而采用材料“逐層堆積”的原理,能根據產品的CAD數據,快速地制造出具有一定結構和功能的原型,甚至產品,由此可有效地加快新產品的開發速度。而以RP&M原型作母模來翻制模具的快速模具制造技術,進一步發揮了快速成型技術的優越性,可在短期內迅速推出滿足用戶需求的產品,大幅度降低新產品開發研制的成本和投資風險,縮短了新產品研制和投放市場的周期,在小批量、多品種、改型快的現代模具制造模式下具有強勁的發展勢頭。
1.2.2虛擬制造技術(VirtualManufacturing)[1]:
虛擬制造是對制造過程中的各個環節,包括產品的設計、加工、裝配,乃至企業的生產組織管理與調度進行統一建模,形成一個可運行的虛擬制造環境,以專門的虛擬軟件技術為支撐,借助高性能的硬件,在虛擬制造環境中生成數字化產品,實現產品設計、性能分析、工藝決策、制造裝配和質量檢驗,從而縮短模具產品的設計與制造周期,降低開模的開發成本,提高快速響應市場變化的能力。
1.2.3高速切削(HighSpeedMachining,HSM):
高速切削在模具領域的應用主要是加工復雜曲面[6],其中高速銑削(也稱為硬銑削,HardMilling,HM)可以把復雜形面加工得非常光滑。加工表面粗糙度值很小、淺腔大曲率半徑的模具完全可用高
速銑削來代替電加工;對深腔小曲率半徑的模具可用高速銑削加工作為粗加工和半精加工,而電加工只作為精加工。這樣可大大節約電火花和拋光的時間以及有關材料的消耗,這對保護環境的貢獻是不言而喻的。同時,極大地縮短了加工周期,提高了加工效率,降低了加工成本。
1.3模具的綠色包裝:模具的綠色包裝是模具銷售過程中涉及到的綠色問題,它著重從保護環境的角度出發,盡可能使模具產品進入銷售、使用、廢棄的物流過程中,其對環境資源消耗和廢棄物產生量最小。模具的綠色包裝主要包括三個方面的內容:模具包裝材料的選擇、模具包裝結構和模具包裝材料的回收。具體來講,第一方面就是在模具遠程配送過程中,在不影響包裝強度的前提下盡可能使用一些常見的木制材料(如合成板),這是由于模具產品不同于其他一些精制產品,它不太注重產品的外包裝精美問題,只關心產品的內在保護質量。第二方面就是要合理設計包裝箱內部結構,從而簡化包裝復雜度。即多個零件盡量在一個包裝箱中放置。同時,為了避免零件之間在運輸過程中互相摩擦造成磨損而影響模具產品表面質量,可在其中多放置一些軟性材料來隔離。第三方面就是要在包裝箱上注明包裝材料的可回收性標志及回收處理方式。如果用戶不能處理或難處理的,可注明可寄回原處處理,并給予一定的經濟補償。這樣的處理表面上看會使初期的成本可能有所增加,但從長遠來考慮,這也是節省成本的好方法。
1.4模具的綠色維護:在模具的使用過程中,由于其特殊性,要經常進行模具的修模工序。因此,同模具綠色制造過程一樣,修模過程也需要進行綠色處理。比如,在進行尺寸修模時,盡可能進行人工修護,少用或不用機加工;少用或不用有害溶液對模具進行表面處理,如鹽酸或甲醇等;在維護模具表面硬度方面,盡可能減少熱處理工序等等。
1.5模具的綠色回收、再處理:由于新產品的不斷開發以及產品更新換代的步伐不斷加快,舊產品模具必將被逐一淘汰。如何對廢棄模具進行回收處理,這是目前一直困擾模具行業無法得到解決的問題。提出模具綠色制造問題,很大一部分原因就是要有效地解決這個問題。如果模具在設計和制造階段就采用了綠色概念,則后續的回收處理就比較簡單,即只需根據模具的具體磨損情況,有針對性地進行拆卸,取其可用部分,進行適當修護加工,就可應用到新模具產品上,而剩余部分則可作廢料處理。
綠色制造研究范文第4篇
（1.合肥工業大學 機械與汽車學院，安徽 合肥 230009；2.開封大學 機械與汽車工程學院，河南 開封 475004）
摘要：本文介紹了在綠色制造概念下的空分設備備件的綠色制造工藝技術，強調了基于低物耗、低能耗、廢棄物少、低噪聲等思路下的具體綠色制造工藝技術措施.
關鍵詞 ：空分設備備件；綠色制造；綠色制造工藝技術
中圖分類號：TQ116文獻標識碼：A文章編號：1673-260X（2015）02-0017-02
人類社會進入21世紀后，與自然的協調、可持續發展已成為時代的主題.一方面，制造業已成為創造人類財富的支柱產業，是人類社會物質文明和精神文明的基礎.另一方面，在將制造資源轉變為產品的制造過程中和產品的使用和處理過程中，消耗了大量有限的資源并對環境造成了嚴重的污染.如何使制造業減少資源消耗和盡可能少地產生環境污染是21世紀制造業面臨的重大問題之一.于是，一個新的制造模式——綠色制造，由此產生.綠色制造又稱環境意識制造、面向環境的制造、生態制造等，是指在保證產品功能、質量的前提下，綜合考慮環境影響、資源利用效率的現代制造模式，它借助各種先進技術使產品在設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢及回收處理的整個生命周期中不產生環境污染或環境污染最小化，資源利用率最高，能源消耗最低，實現企業經濟效益與社會效益的協調優化.
作為在國民經濟中占據重要地位的空氣分離設備（簡稱空分設備）行業，引入綠色制造技術，對于該行業未來可持續發展具有重大意義.在空分設備備件制造中，采用綠色制造工藝技術，首先要技術上可行，其次要滿足環境法規要求，具有良好的環境性能，第三要有較好的經濟性，并力爭實現三個效益的統一.
1 采用低物耗的綠色制造技術
原材料(尤其是一些不可再生的金屬材料)的大量消耗,將不利于空分設備行業的可持續發展,因此應積極推廣資源消耗少的綠色技術.也就是在備件制造中,優化工藝方案,采用先進的加工技術,盡量節約原材料，具體可采取以下綠色工藝技術：
1.1 綠色材料
綠色設計與制造所選擇的材料既要有良好的使用功能,又要與環境有較好的協調性.這樣,可改善空分設備產品的功能,簡化結構,減少所用材料的種類.可以選用易加工的材料,低能耗、少污染的材料,可回收重用的材料(如鋁材料).同時采用天然可再生材料(如柳條、竹類、麻類木材等)用于產品或備件的外包裝.
1.2 精密成形技術
隨著新技術、新工藝的發展,精鑄、精鍛、冷擠壓等成型技術和工程塑料在機械制造中的應用日趨成熟,不僅可以節約傳統毛坯制造時的能耗,而且也能大大減少機械加工量,有些成形件(如精鍛的齒輪精度可達7級)不需要機械加工就可直接使用.
1.3 節水型制造技術
水是一種既常見又寶貴的資源,在空分設備備件制造中起著重要的作用.但由于我國北方和西北缺水,從綠色可持續發展的角度,應積極探討節水型制造的新工藝.干式切削就是一例,它可消除在機加工時使用切削液所帶來的負面效應,是理想的機械加工綠色工藝(歐洲有半數的企業已采用干式切削).它的應用不局限于鑄鐵的干洗削,也可擴展到機加工的其他方面,但要有其特定的邊界條件,如要求刀具有高的耐熱性、耐磨性和良好的化學穩定性,機床則要高速切削,并有冷風、吸塵等裝置.
1.4 減少加工余量
若備件的毛坯粗糙,機加工余量較大,不僅消耗較多的原材料,而且生產效率低下.因此,有條件的地區或企業可組織專業化毛坯制造,提高毛坯精度.
1.5 無屑加工技術
對銅、鋁等非鐵金屬零件上的孔,采用擠光刀進行擠光加工,可提高孔的耐磨性,降低表面粗糙度,同時也可以不產生切屑,減少了材料的消耗.
1.6 采用新型刀具材料
減少刀具(尤其是復雜、貴重刀具)材料的磨耗是降低物料消耗的另一重要方面,對此可優化刀具幾何參數,采用新型涂層刀具,提高刀具壽命.
2 低能耗的綠色制造技術
空分設備備件制造業每年都要消耗大量的動力、能源,隨著地球上礦物資源的減少和近期國際市場石油價格的不斷波動,節能降耗已是當務之急,因此可采取以下綠色技術：
2.1 大力提高各類能源利用率
加快節能技改,提高能源利用率,采用節能型電機、風機,淘汰能耗大的老式機床.許多舊設備效率低、能耗高、性能落后，對這些設備進行更新、改造，不僅可提高效率、減少能耗，而且能為企業節約成本.
2.2 工藝節能
改變傳統加工中能耗大的機械加工工藝,采用先進的節能新工藝,如高速切削.高速加工具有切削力小、散熱快、加工過程穩定性好等優點，高速切削技術與干切削技術的有機結合，將獲得生產效率高、加工質量好和無環境污染等多重利益.
2.3 通過管理節能
加強空分設備企業的設備管理,堵塞“滴、漏、跑、冒”現象,及時調整設備負荷,避免設備空車運轉等不必要的浪費.
2.4 采用綠色設備
隨著綠色技術的深入,機械制造裝備將向著低能耗,與環境相協調的綠色設備方向發展,出現了干式切削加工機床、強冷風磨削機床等.綠色設備減少了機床材料的用量,優化了機床結構,提高了機床效率,不使用對人和生產環境有害的冷卻介質.
3 廢棄物少的綠色制造技術
空分設備備件在機械制造過程中,產生了諸如冒口、型砂、廢鍛坯、切屑、廢液等廢棄物,既浪費了資源,又污染了環境,必須加以處理.
3.1 降低廢品率
機械加工中的廢品來源于毛坯成形、機加工、檢驗、裝配等環節.針對不同的加工階段，應采取相應的措施,如提高材料成形技術、減少鑄鍛件廢品;嚴格機加工規程,精心操作,必要時采取補焊等補救措施;采取分組、修配等多種裝配工藝,減少廢品率.
3.2 磨屑二次資源利用
切屑的回收回爐再利用,是眾所周知的.在磨削中,磨屑的處理較為棘手,但如果采用了干式磨削,磨屑處理則較為方便.由于CBN砂輪的磨料是立方氮化硼,砂輪的磨削比高,磨屑中很少有砂輪的微粒,磨屑純度很高,可通過一定的裝置,搜集被加工材料的磨粒,作為二次資源利用.
3.3 快速成形技術
應用材料堆積成形的原理,輔以光、電、熱等手段,將零件的三維圖形通過固化、粘結、燒結、熔結等方式,快速地實現材料的遷移、堆積,實時制造出零件的原形,突破了傳統機加工去除材料的方法,已在模具、微型機械零件的快速成形中得到應用.RP(Rapid Prototyping)能較好地適應備件制造的多品種、小規模、快速成形的要求，成形機占地面積小，樣件材料獲取方便，資源能源消耗量不大，與環境有良好的協調性，此外也可避免電火花或機床加工時所產生的作業環境污染，適合于綠色制造.
4 低噪聲的綠色制造技術
空分設備行業由于鍛造、沖壓、電動機、切削、傳動等因素,產生了大量的噪聲,將損害工人的作業效率,易造成操作失誤.綠色制造對噪聲也有一定的要求,為此應從以下方面進行改進：
（1）改進機械設計和傳動：選用發聲小的材料來制造機件,改進傳動裝置和采用低噪聲設備;提高回轉件的動平衡,減少機械振動,避免振動部件與容易輻射噪聲的機件直接相連,采用軟連接等方式降低噪聲.
（2）加強設備管理:及時維護和設備,使設備運行良好,避免設備運行不正常所引起的噪聲.
（3）改進工藝及操作方式：如用液壓代替鍛壓,用焊接代替鉚接等.
（4）在某些車間和工段,讓高噪聲設備盡可能遠離噪聲敏感區,把噪聲非敏感方向朝向噪聲源.
（5）在傳播途徑上采取吸聲、隔聲、減振和消聲等具體措施.
總之，空分設備行業采用備件綠色制造工藝技術，是實施制造業環境污染源頭控制的關鍵途徑，是國際制造業的重要發展趨勢，是21世紀制造業實現可持續發展的必由之路.
參考文獻：
〔1〕劉光復,劉志峰.綠色制造[M].北京:中國科學文化出版社,1999.
綠色制造研究范文第5篇
[關鍵詞]循環經濟；造紙工業；林紙供應鏈；綠色共生；模式
[中圖分類號]F406.2
[文獻標識碼]A
[文章編號]1671-511X（2012）04-0029-07
造紙工業是與國民經濟和社會發展關系密切的重要基礎原料工業。我國造紙工業的工業總產值年增長率在2001年以來一直保持在10%以上，均高于同期GDP的年增長率。目前，我國紙及紙板產量在全球總產量中所占的比重已超過15%，僅次于美國，居世界第二位。但另一方面，在國家統計的41個行業中，造紙工業廢水排放量僅次于化工制造業，位居第二。廢水中COD（化學需氧量）排放量占全國工業COD總排放量的33.0%，高居第一。2005年6月，重慶市對40個區縣19個行業進行了核算，發現造紙行業的綠色GDP為負值。由此可見，環境保護問題已成為關系到造紙工業能否生存與發展的重大問題。
1990年，英國環境經濟學家D.W.Pearce和R.K.Turner在《自然資源和環境經濟學》一書中首次使用了“循環經濟”（circular economy，CE）一詞。20世紀90年代后期，循環經濟被視為可持續發展的必由之路，已成為席卷世界的發展潮流。我國造紙業的許多專家十分重視循環經濟理論在我國造紙工業中的應用，他們通過分析我國造紙工業實施循環經濟的必要性、適應性和基礎條件等，認為現代造紙工業是發展循環經濟的理想載體。為實現造紙工業的循環經濟，許多學者分別從造紙業所涉及的森林資源保護和培育、合理利用非木材纖維原料、木材等原材料的減量化利用、廢紙造紙、節能和節水、熱電聯產、清潔生產、污染控制等單項技術做研究，還從造紙工業循環經濟的規范化管理、運行模式和綜合評價等管理領域進行研究。在此基礎上，一些學者將研究的視野拓寬到由多個造紙公司及其相關企業構成的循環經濟系統，例如，造紙工業的生態工業園、產業集群等。由于原料供應一直是我國造紙工業發展的瓶頸，因此今后的研究趨勢是將造紙工業系統與木材原料培育系統聯系成一個更大的產業與生態復合系統來探討其循環經濟問題。為此，筆者在以上研究成果的基礎上，進一步把視野拓展到生態與產業共生發展的領域，把造紙工業循環經濟系統看作是一個林紙綠色供應鏈系統，探討其總體發展思路、綠色共生（又稱為互利共生）特性以及實現綠色共生的循環經濟模式。
一、造紙工業循環經濟的總體發展思路
隨著我國社會經濟的高速發展，經濟增長與資源、環境之間的矛盾日益尖銳。我國造紙工業的發展已不具備西方工業化初期的發展環境，所面臨的資源約束和環境挑戰比任何一個西方大國在工業化過程中所遇到的形勢都更加嚴峻。因此，我們必須充分認識我國造紙工業發展的條件、約束和規律，徹底轉變“大量伐木、大量生產、大量消費、大量廢棄”的粗放式經濟增長方式，取而代之的應當是以“高營林、低采伐、高利用、低排放”為特征、以共生發展為核心的循環經濟方式。
（一）我國造紙工業循環經濟的初步實踐
現代造紙工業的主流是以木材纖維為原料，因此造紙工業循環經濟是一種將森林資源培育、造紙工業清潔生產與廢棄物綜合利用等融為一體的生態經濟，是實現人與自然和諧相處的新型經濟增長模式。自從2001年“國家生態工業（制糖）建設示范同區”在廣西貴港市正式掛牌后，包括造紙工業在內的循環經濟的初步實踐在我國陸續開展，并取得了一定的成效。
2005年10月，同家發展和改革委員會、國家環境保護總局、科技部、財政部、商務部和國家統計局等6個部委聯合下發了《關于組織開展循環經濟試點（第一批）工作的通知》，正式啟動國家循環經濟試點工作。試點單位包括貴州赤天化紙業股份有限公司、山東泉林紙業有限公司、廣西貴糖（集團）股份有限公司和廣東江門甘蔗化工（集團）股份有限公司等。這些第一批試點的企業在發展循環經濟方面都已逐步取得比較顯著的成效。在第一批循環經濟試點工作的推動下，國內一批裝備精良、工藝先進、產品質量高的大規模造紙工業企業成為了推進造紙工業循環經濟的先行者。這些企業大都在污染治理方面達到了國際先進水平，實現了企業生產與生態環境的協調發展。例如，石河子國家生態工業（造紙）示范園區規劃建設的生態產業群、金光集團APP的“林-漿-紙一體化”發展模式，以及泰格林紙集團公司、山東華泰集團、海南金海漿紙業公司、泉林股份和太陽紙業等紛紛開展了循環經濟的實踐。這些林紙一體化的循環經濟初步實踐為我們進一步探討造紙工業循環經濟的目標、特性和模式提供了很有價值的依據。
（二）造紙工業循環經濟的目標分析
根據綠色共生型循環經濟的思想，在對國內外相關研究和實踐進行總結的基礎上，結合我國林紙一體化發展的現狀和趨勢，筆者提出構建造紙工業循環經濟系統的總體和具體目標。
1 總體目標
以綠色共生型循環經濟思想為指導，以造紙工業企業為核心，將林業和造紙工業等產業聯合構建林紙綠色供應鏈系統。將該供應鏈系統的資源鏈、價值鏈和生態鏈循環有機聯系起來，構建造紙工業的循環經濟系統。從根本上緩解直至消除造紙工業對資源、環境與生態的負面影響，同時增強對森林資源和生態環境系統的促進作用，從而實現我國林紙綠色供應鏈的可持續發展，并為社會經濟的可持續發展做出重要貢獻。
2 具體目標
根據以上總體目標，我國造紙工業循環經濟的具體發展目標可進一步分解和細化為以下幾個方面：
（1）降低造紙工業循環經濟系統各環節的單位資源和能源消耗，提高資源和能源的利用率；
（2）加快紙產品廢棄物的回收和利用的產業化進程，提高消費過程廢棄物的回收利用率；
（3）按照《清潔生產促進法》的要求，采用先進的環保型工藝技術與設備，在造紙工業企業中全面推行清潔生產，從源頭降低污染物的發生量；
（4）加強造紙工業生產過程中“三廢”的物質循環利用，促進造紙工業企業內部“小循環”的良好運行，以降低生產成本和污染物的輸出量；
（5）改善造紙工業環境保護的硬件設施和管理水平，提高“三廢”處理率和污染物的去除率，以降低污染物的最終排放量；
（6）調整和優化造紙工業的原料結構、產品結構、規模結構、資本結構，推進造紙工業的產業升級和綠色化進程；
（7）根據循環經濟的3R原則（減量化reduc-tion、再利用reuse和再循環recycle），以及4R+D模式（除3R外，還要考慮再制造remanufacture和廢棄物處理disposal），將產、加、銷、林、工、商等環節有機整合，構建并完善造紙工業循環經濟系統的資源鏈、價值鏈和生態鏈循環機制，推進造紙工業循環經濟向縱深發展；
（8）構建并完善促進造紙工業循環經濟系統的政策法規，建立良好的循環經濟支撐體系。
此外，在造紙工業循環經濟發展和演化的各個階段，還需要確立符合各階段特點及要求的更為具體和明確的發展目標和發展重點。
二、造紙工業循環經濟的綠色共生特性
從林業造紙的原理上看，林紙綠色供應鏈具有發展共生型循環經濟的良好的技術經濟條件和產業組織可行性，主要表現在以下幾個方面。
（一）原料的可再生性
現代造紙工業的主要原料為木材纖維，屬于可再生資源。這類資源不像礦物資源那樣越采越少，只要運用綠色共生的思想，加強科學管理，使森林資源培育和造紙工業之間相互協調，形成共生發展的良性循環，造紙工業原料完全可以實現永續利用，森林生態系統也完全可以實現健康發展。這在造紙工業發達的國家已有許多成功的范例。例如：芬蘭造紙工業非常發達，是世界第二大紙和紙板出口國，而芬蘭造紙工業發展百年來，森林覆蓋率不降反升，已達到70%。其主要原因是政府將市場機制和行政管理機制有機結合，使企業做到“每砍一棵樹，栽活三棵苗”。如今，芬蘭森林資源的年增長量，要比采伐量高出1/3以上。
（二）紙產品的可回收性
造紙工業絕大多數產品可在使用后加以回收和再利用。例如，各種廢紙經回收后可代替木材原料再次用于造紙，大大節約了原生木材資源，從而緩解木材原料的供需矛盾。因此有人將廢紙稱為“第四種森林”（其他3種森林為原始森林、天然林和人工林）。目前，在世界范圍內，廢紙原料占造紙原料的平均比重約為40%。我國從2000-2009年廢紙原料占造紙原料的比重平均為52.4%，其中國內廢紙占廢紙原料的59.1%，進口廢紙占40.9%。我國的廢紙進口量居世界第一位，但我國本國的廢紙回收率則比較低，只有30%。而日本的廢紙回收率為78%以上，德國為83%，芬蘭城市里的舊報紙和雜志回收率幾乎達100%。由此可見，我國廢紙回收利用的潛力很大。
（三）對非環保材料的替代性
隨著科學技術和社會經濟的不斷發展，紙產品的生產和需求正朝著數量不斷增加、品種不斷豐富和質量不斷提高的方向發展。各類新型的紙產品不斷涌現，不僅能很好地滿足消費者的各種需求，而且在許多情況下能夠有效地替代那些不可再生的、稀缺的和難以降解的非環保材料制成品，從而達到節約不可再生資源和保護環境的效果。根據世界銀行發表的中國環境報告測算，每年環境污染給大陸地區造成的損失達540億美元，占全國GDP的8%，幾乎沖抵了我國的年經濟增長量。以塑料垃圾為例，全球每年產生的塑料垃圾達1.7億噸，我國達1100萬噸，占世界總量的6%。我國有13億人口，如果每人每天使用一個5克的塑料袋，全國每天將產生6500噸，即每年產生237.25萬噸的塑料垃圾。因此，用紙產品替代塑料制品可以大大降低日益嚴重的白色污染。此外，用建筑紙、紙鋼、農用紙地膜、泡沫紙等特種紙替代多種非環保材料。
（四）環境污染的可控性
在傳統的制漿造紙生產技術和裝備條件下，環境污染是非常嚴重的。而目前我國一些大型的現代化造紙企業已基本掌握了生產過程中所產生的“三廢”（廢水、廢氣和廢渣）的治理技術，先進的生產線、清潔生產技術和相關環保裝備已在許多造紙企業得到應用。同時，造紙工業中的化學品及廢料的綜合利用技術也在不斷提高，不僅減輕了污染治理的壓力，同時也使企業在回收利用中獲得一定的經濟回報。近年來，一些新的低污染的制漿造紙新技術正在相繼涌現，并被推廣和應用，如深度脫木素技術（包括MCC、EMCC、ITC、低固形物蒸煮、快速置換加熱間歇蒸煮RDH等技術）、低固形物蒸煮技術、無元素氯（ECF）漂白技術、活性污泥法廢水處理技術、生物制漿造紙技術、爆破制漿技術等。這些新技術的采用可以從源頭上減少造紙工業生產過程中污染物的發生量，并在很大程度上實現資源的循環利用，為造紙工業實施循環經濟模式提供了必要的技術支撐。
（五）生產用水和廢液的可回用性
造紙工業一向被視為“用水大戶”，因此水資源緊缺是制約我國造紙工業發展的瓶頸之一。近年來，一些實現制漿造紙水循環利用的新技術、新工藝和新設備被陸續采用。諸如中濃技術、全無氯漂白技術和外排廢水的高效深度處理等技術的開發，極大地降低了清水的消耗量。有些產品和生產線通過水資源的循環利用，甚至可以實現廢水的零排放。
另外，制漿造紙生產過程中的廢液也可以進行回收和綜合利用。例如：堿法制漿蒸煮過程中所產生的黑液，經過回收處理后可以回收纖維、堿、石灰和熱能等，并可再回用于制漿過程。同時，在黑液的回收過程還可以得到胡敏酸銨、二甲亞砜、塔羅油等有用產品。這樣，既可以降低環境污染，又可以降低生產成本，提高經濟效益，而且還可以將堿回收過程所產生的蒸汽用于制漿和發電（即下述熱電聯產特性）。
（六）能量的自給性——熱電聯產特性
熱電聯產是指既生產電能又生產熱能的能源利用形式，具有能源消耗低、利用效率高、供給質量高、靈活性強等特點，是提高企業能源綜合利用率的有效利用方式。造紙工業對電能和蒸汽的需求量很大，且消耗量比較均衡，因此可以通過熱電聯產等方式實現能量的自給。這方面已有成功的范例，一些現代化的商品漿制造企業都有高效的能量回收系統，可使其所需能量實現自給有余。一些漿紙聯合企業的能量自給率也可達到57%以上。美國在近20年間，憑借其制漿造紙工業的技術進步，單位產品的能源消耗下降了20%，自產能量在總能耗中的比例提高了16個百分點。另外，巴西的Aracru漿廠、德國的Stendal漿廠、印尼的Kerinci漿廠、芬蘭的Joutseno紙漿廠、德國的Rosenthal漿廠等企業都擁有先進的熱電聯產系統，通過堿回收鍋爐產生高壓蒸汽，一部分回用于制漿，一部分用于發電，除了保障本企業的用電外，還有14%-48%的富余電能外賣。
（七）供應鏈的可拓展性
造紙原料木材的生物學特性導致其具有較長的培育周期，而林木資源的稀缺性使得木材資源價值的深度挖掘尤為重要。同時，林紙供應鏈呈現出較強的可拓展性，供應鏈的長度、寬度、網絡化程度和價值鏈等方面都具有較大的擴展空間，這將有利于循環經濟結構的優化和升級。通過提升產品的加工深度，提高產品的科技含量和產品附加值，深入挖掘其經濟效益，可以使得相同的資源投入產生出更高的經濟價值。換句話說，可以使得產生同樣的經濟效益所消耗的資源量最小。
林紙供應鏈除了涉及林木種植、木材采運、制漿、造紙、紙制品生產、紙產品銷售等一系列環節外，還與木材加工業、農業、機械制造、化工、印刷、包裝、物流、環境保護、資源回收等諸多產業有較大的關聯度。因此，造紙工業循環經濟結構可以從企業內部逐步拓展到企業外部，從單一行業拓展到多個行業，甚至融入整個國民經濟的大系統。而林紙綠色供應鏈的快速發展和鏈條拓展，不僅會使得供應鏈各企業得到較大的經濟收益，而且必將帶動地區或更大范圍內相關行業和區域循環經濟的發展，以及區域生態環境的改善。
（八）循環形態的多樣性
傳統的造紙工業以產品為導向，為實現產量和利潤的最大化不惜耗費更多的資源。而造紙工業循環經濟系統強調節約成本，減少不必要的資源浪費，生產過程中產生的“三廢”不能簡單地直接排放或丟棄，必須對它們進行有效的處理和資源化利用，從廢棄物中發現資源的殘留價值。為此，造紙工業循環經濟結構的一個重要特點就是具有多重逆向反饋結構，形成資源利用的多重閉合回路，以實現“物盡其用”的循環經濟思想。這些回收、處理、再利用和再循環環節有些在造紙企業內部開展，有些則會進入林紙供應鏈的其他企業或其他行業，既有線狀結構，又有環狀和網狀結構，并由多個錯綜復雜的資源鏈、價值鏈和生態鏈交織在一起。這樣，一方面可以提高資源的利用率，降低成本；另一方面可以減低廢棄物的排放，實現經濟效益和生態環境效益的雙贏，從而促進經濟系統和生態系統的共生發展。
（九）與生態環境的共生性
造紙工業一方面是木材資源的主要消耗者和環境污染的重要來源，但另一方面又可以促進人工林的大規模培育，并通過污染治理和資源循環利用等方式降低對生態環境的破壞。因此，如果運用循環經濟的共生發展模式，可以使得造紙工業向有利于生態環境的方向發展，從而實現造紙丁業和生態環境保護的相互促進和良性循環。在這一過程中，循環經濟的價值鏈循環為林紙綠色供應鏈共生模式的形成、穩定和完善提供了客觀條件及可能性，是促進林紙供應鏈的資源鏈和生態鏈可持續發展的動力和紐帶。價值鏈的完善將極大地激發林紙綠色供應鏈各環節中的營林企業、林農和營林投資者（如造紙工業企業）節約資源、提高資源的利用率、保護環境、建立和培育工業原料林的積極性，進而促進資源鏈和生態鏈的形成和發展，使得森林資源不斷增長，并使得森林生態效益得到很好發揮。
三、造紙工業循環經濟的5R模式
從以上分析可知，造紙工業循環經濟系統不僅要遵循3R原則，還要應用循環經濟的4R+D模式。根據上述造紙工業循環經濟的目標和特性，并通過大量的實際調研，可以設計出圖1所示的造紙工業循環經濟的5R模式。為了簡化該模式的系統結構，我們把4R+D模式中的再制造（remanufacture）納入再利用的范疇，廢棄物處理（disposal）納入再循環的范疇。這樣，造紙工業循環經濟系統包含了5個子系統：減量化子系統（reduction）、再循環子系統（recycle）、再利用子系統（reuse）、再分配子系統（re-distribution）和再營林子系統（reforestation）。其中，再分配子系統、再營林子系統是一般循環經濟系統所沒有的，是獨具林紙綠色供應鏈特色的循環經濟要素。它們在實現造紙工業和森林生態綠色共生發展的過程中將起到關鍵的作用。下面，對各子系統的功能分別進行進一步設計（圖1）。
（一）減量化子系統
減量化子系統由制漿造紙生產過程、營銷過程和消費過程組成。造紙工業企業通過林紙綠色供應鏈內部的原料供給或從資源市場上購置木材資源以及生產所需的各類資源，進行生產活動；生產出的紙產品進入紙產品市場銷售；然后，紙產品進入消費階段（包括最終消費或用作其他產業的原材料）。減量化子系統主要包括以下幾個方面的減量化：減少各環節的資源消耗量、廢棄物的產生量、污染物的發生量、CO2的排放量（降低能源消耗）、紙產品營銷（含物流和銷售等）過程的損耗量和紙產品的使用量等。
制漿造紙生產過程輸出廢料或廢棄物可以通過以下兩種循環重復使用，使資源得到充分的利用，從而減少生產過程的整體資源消耗：①企業內部的小循環：制漿造紙的廢余原料（如廢品紙、裁切余料、黑液等），通過企業內部的再利用子系統（如堿回收、纖維回收系統等）的資源化處理后，得到再生資源或能量，又回用于生產過程；②企業外部的大循環：制漿造紙的廢棄物（如污水、污泥、廢渣等）通過再循環和再利用子系統處理后，再用于生產過程，或通過再營林子系統間接地用于生產過程。
（二）再循環子系統
產品消費過程產生的廢紙和生產過程產生的廢棄物通過廢舊物品回收市場等回收渠道，對廢棄物進行分揀，可利用的廢物資源進入再利用子系統，不可利用廢棄物經污染處理后進入最終處置環節。回收的廢棄物除了上述造紙業的廢棄物外，還包括來自其他產業的可用于造紙的廢棄物，如廢棄家具、廢棄的建筑板材和人造板、廢舊木地板和其他木制品等。這些廢棄物的種類、來源、產品結構和使用過程等比較復雜，有可能因腐爛、被有害物質侵害、難以拆解等原因而無法再利用，成為不可利用的污染物，需要對其進行防污染處理。可以利用的廢棄物經過資源化處理或再制造后的剩余物成為不可利用的污染物，也需要進行防污染處理。經過防污染處理后的物質，在達到環境保護的要求后，就可以通過某種恰當的方式排放到大自然中去，如填埋到土壤中，或分散開來排入具有自凈能力的河流和湖泊中等。
（三）再利用子系統
再利用子系統對來自減量化子系統和再循環子系統的廢棄物進行處理和再利用。根據循環經濟的4R+D模式的運行過程，按照分級或分層次多次使用的方式，再利用過程分為以下3個層次：①對于可以直接利用的舊產品或舊原料，可以通過舊貨交易市場或實物捐贈等渠道進入使用過程，延長產品和原料的服務時間，避免這些資源過早和過多地成為廢物和垃圾。例如，舊書刊的再利用等；②再制造，即對使用過的廢舊紙產品或生產過程中產生的略有瑕疵的不合格紙產品，采用高技術修復和改造后，使再制造產品質量達到或超過合格新產品，然后進入使用過程；③對于無法使用和再制造的廢舊紙產品，或可提取有用成分的生產廢棄物，可以通過資源化處理將廢物再次變成可用資源，實現資源的再利用，以減少最終的廢物和污染物。
舉例來說，制漿造紙生產過程中產生的廢棄物，如蒸煮廢液、廢汽、廢水、污泥、廢紙和剩余能量等，可以進行以下處理和再利用：①在制漿生產過程中產生的黑液，通過蒸發和燃燒處理后產生的蒸汽可以回收利用，一方面再用于制漿蒸煮過程，另一方面可用于發電和供熱，進行能量回收，再用于制漿和造紙過程；②黑液通過蒸發和燃燒處理后產生的綠液，經過苛化和石灰煅燒處理，可以產生白液，進行堿回收，再用于制漿過程；③通過酸析法提取木素；④造紙過程產生的白水也可回收，用于制漿過程；⑤制漿造紙過程產生的污泥和廢水，經過加工可以作為有機肥料和富含有機營養物質的再生水，返回到速生林培育過程中；⑥造紙生產過程產生的次品紙和裁切廢紙，可以作為制漿原料，重新進入生產過程；⑦木材加工剩余物，經處理后可以作為制漿原料；如此等等。
（四）再分配子系統
盡管在森林資源培育、紙產品生產、銷售、回收、再制造等各環節之間的交易過程中，已經有過一次利益的分配，但是各環節的價值增值量是不同的，尤其是森林資源培育的價值量較低。這就是為什么林木資源供給量不足已成為我國造紙等產業的發展瓶頸的一個重要原因。為解決這一問題，需要通過再分配子系統進行利益的再次分配，使得各個環節獲得公平合理的收益，這樣才能充分調動各種力量投資或從事森林資源的培育。當初始分配不合理時，需要通過循環經濟系統的協同層進行利益分配的優化與協調，尤其是提高森林資源培育環節的利益分配，這樣才能提高企業和林農投資和從事營林活動的積極性。此外，還需要通過生態補償機制以及碳匯交易和排污權交易等機制，對從事森林資源培育、森林生態建設、環境污染控制和環境保護的地區、企業、林場和林農等進行利益再次分配，使得全社會因為資源、生態和環境的改善而獲得的利益能夠回饋森林資源培育和生態建設。
（五）再營林子系統
再營林子系統的任務主要包括以下幾個方面：對于因森林資源的采伐而減少的林木，需要及時進行樹木補種；對于因社會經濟發展和自然災害等因素而減少的林地，需要進行森林培育，努力擴大森林面積、提高森林蓄積量；對于因造紙工業發展而不斷增長的木材原料需求，需要提前進行營林規劃，有計劃地擴大原料林基地建設的規模；對于日益降低的森林生態效益，需要按照科學營林的方法，避免單一樹種、單一林齡、統一采伐的人工林對森林生態的破壞，努力提高人工林的生態效益。通過以上措施，森林資源培育環節能夠大幅度提高其固碳制氧的功能，為造紙工業的發展提供充足的木材原料，為社會經濟的發展提供良好的生態支撐和環境容納量。
六、我國造紙工業實施5R循環經濟模式的建議
根據上面對造紙工業綠色共生特性和5R循環經濟模式的研究可見，造紙工業不僅適合推行循環經濟，而且通過其獨特的再分配和再營林子系統的有效運行可以實現產業與生態的互利共生。目前我國造紙工業實施循環經濟主要集中在減量化、再循環和再利用的傳統3R子系統。根據國家環保總局統計，2000年我國制漿造紙業的水重復利用率為35.3%，2004年為45.8%，2008年為55.2%，循環用水成效顯著。2000年我國廢紙漿比重為40.9%，2004年為51.7%，2008年為60.3%，廢紙回收利用也取得了長足的發展。自2000年以來，為了加快制漿造紙工業現代化的步伐，通過引進國外先進技術裝備，大大提升了國內制漿造紙企業的裝備水平，一些大型造紙企業的污染治理已達到國際水平。此外，5R循環經濟模式的實施已初現端倪。近幾年，造紙工業原料林基地建設規模迅速擴展，湖南泰格林紙集團、山東晨鳴紙業集團、山東華泰集團、金光集團APP（中國）、寧夏美利紙業集團等公司先后開展了林紙一體化建設。截至2004年，全國制漿造紙原料林造林面積已達113.3萬hm2，2008年達到114.5萬hm2，為制漿造紙工業實現綠色共生型5R循環經濟模式奠定了基礎。
為了克服我國造紙工業循環經濟目前存在的資源回收利用范圍較窄、縱向資源鏈長度較短、橫向資源互補尚未形成、林紙“一體”而不“共生”、價值鏈促進資源鏈和生態鏈良性循環的機制比較薄弱等問題，我們提出以下進一步實施5R循環經濟模式的對策建議。
（一）完善傳統3R子系統
在傳統3R子系統建設方面，制漿造紙企業首先要牢固樹立綠色共生的戰略思想，切實制定和實施循環經濟建設規劃，擺脫污染產業的制約，走綠色產業之路。其次，要完善纖維原料、水資源、能源和化工原料，以及廢水、廢氣和廢渣的回收和循環利用系統。同時要實行清潔生產，加大污染治理，減少污染排放。再次，將產、加、銷、林、工（紙）、商等環節整合成一個有機聯系的一體化系統，并不斷延伸和拓展林紙供應鏈，形成更大范圍的循環經濟系統。此外，政府有關部門應盡快出臺廢紙回收利用政策和相關的實施細則及管理辦法，從立法、稅收、社會宣傳等方面人手，支持廢紙的回收和利用。建議有關行業管理部門，加快制定國家廢紙分類標準及有關質量檢測標準，以保證廢紙回收的質量，改變廢紙原料主要依靠進口的局面。
（二）優化再分配子系統
在再分配子系統建設方面，首先要以經濟和環境效益為綜合目標，以紙產品市場需求為導向，以制漿造紙企業為核心，以紙漿原料林基地為依托，以利益分配為驅動力，通過營林和造紙投入的資本紐帶和共同利益的契約紐帶將制漿造紙企業、營林企業或其他投入主體聯系成一個利益共同體，形成良性循環的多層次綠色供應鏈系統。其次，要通過相關政策的導向和法律約束，建立健全生態補償機制，對于生態林和發揮了顯著生態作用的人工林的貢獻者或地區給予必要的生態補償。再次，要完善營林投資的優惠政策，以調動各類營林投資者和勞動者的積極性。此外，要建立碳匯交易和排污權交易等市場機制，將優化利益分配與實現環境保護目標有機結合起來。
（三）強化再營林子系統
在再營林子系統建設方面，首先要采用先進的栽培技術和森林管理措施，培育出優質、價廉的制漿用材，提高造紙用木材纖維原料的比率。其次，要優化林木采伐政策，一方面，針對造紙原料人工林的采伐制定比生態林適當寬松的采伐政策，以調動企業和林農的營林積極性，并適應制漿造紙生產的特點；另一方面，人工林的培育與采伐也不能毫無約束，也要注意發揮其應有的生態價值。再次，生態林的禁伐也不能絕對化，為適應森林管護的自然規律，科學開展撫育性采伐和優勝劣汰式的間伐。此外，要鼓勵人工混交林的培育，以避免單一樹種的生態風險，提倡自然力和人力的有機結合，大力發展近自然林業。
