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推廣綠色基礎制造工藝提升精益制造水平

發布時間：2016/8/20 15:16:10 來源：鑫泰科技發布者：manni123

裝備制造業是為國民經濟和國防建設提供技術裝備的重點行業，是制造業的核心組成部分。基礎制造工藝是裝備制造業賴以生存和發展的基礎，其水平直接決定著裝備和主機產品的性能、質量和可靠性。“十二五”期間，我國已發展成為基礎制造大國，鑄造、鍛壓、焊接、熱處理等行業規模都是世界首位，年鑄件產量超過4000萬噸、鍛造和沖壓超過2000萬噸、材料熱處理超過1500萬噸。與此同時，基礎制造工藝也成為了裝備制造業資源消耗和污染排放的主要環節，鑄、鍛、熱、焊四種基礎制造工藝合計能耗占裝備制造業總能耗的70%-85%。“十三五”時期是我國全面推行綠色制造、建設制造強國的關鍵時期，加快推廣綠色基礎制造工藝、提升精益制造水平意義十分重大。
　　
　　一、綠色基礎制造工藝是實現工業綠色發展的重要基礎
　　
　　（一）綠色基礎制造工藝是落實制造強國戰略的重要內容
　　
　　《中國制造2025》把全面推行綠色制造作為實現制造強國戰略目標的重要內容，要求加大先進節能環保技術、工藝和裝備的研發力度，加快制造業綠色改造升級，努力構建高效、清潔、低碳、循環的綠色制造體系。鑄造、鍛壓、熱處理、焊接、表面工程和切削等基礎制造工藝量大面廣、通用性強，是汽車、電力裝備、石化裝備、造船、鋼鐵、紡織、機床制造等產業發展的基礎制造核心技術，通過采用無毒無害或低毒低害的原輔料、清潔能源以及高效節能的先進制造工藝與設備，可帶動整個制造業的技術改進、產品和產業結構優化，從而提升工業發展的質量和效益。可以說，基礎制造工藝的綠色化、精益化水平直接決定著工業綠色發展基礎能力的高低。
　　
　　（二）綠色基礎制造工藝是制造業綠色轉型的重要基礎
　　
　　基礎制造工藝是裝備制造業生產過程耗能及污染物排放主要環節。據統計，鑄造、鍛造和熱處理工藝年消耗能源量約4000萬噸標煤，約占裝備制造業規模以上企業總能耗的50%。鑄造行業不僅要排煙、排塵，而且要排出大量的廢砂、廢渣，我國每噸合格鑄鐵件平均排放廢渣0.2～0.3噸、廢砂0.4～0.7噸、排放CO2、NOx等2.3噸，每年合計排放總量超過1億噸。我國鍛造行業燃料爐污染物排放超標嚴重，鍛壓年消耗潤滑劑約40萬噸，容易造成水體、土壤中有機烴和毒害物累積，鍛壓時產生的巨大振動和噪聲嚴重影響了精密裝備的精度和生態環境。我國每年因摩擦磨損或腐蝕造成的總損失至少占當年GDP的7%以上，其中腐蝕總損失約占GDP的5%，表面處理行業通過綠色發展每年至少可以挽回30%的腐蝕損失。因此，沒有綠色基礎制造工藝的綠色化，制造業綠色轉型發展就沒有了技術支撐，綠色基礎制造工藝是制造業綠色轉型的重要基礎。

　　（三）綠色基礎制造工藝是未來制造業競爭的重要領域
　　
　　綠色基礎制造工藝的水平直接影響到制造業的可持續發展能力，發達國家不斷提高綠色基礎制造工藝的發展目標。2012年，美國提出到2020年原材料消耗量減少15%、加工廢屑減少90%、能耗減少75%的目標，從而進一步提高數字化工廠中水、能源和材料的利用效率；德國啟動了“BlueCompetence”高能效機電產品推廣計劃，要求機床減重50%以上、能耗減少30%～40%、報廢后機床100%可回收等。綠色基礎制造工藝已成為未來制造業競爭的重要領域，但我國基礎制造工藝長期難以克服能耗高、環境污染嚴重的弊端，與發達國家相比，我國綠色制造基礎工藝創新和應用存在較大差距。目前，我國噸鑄鐵件能耗比國際先進水平高約60%，每噸鍛件能耗比國際先進水平高47%，熱處理噸工件平均能耗約為國際先進水平的1.4倍，噸合格鑄件與鍛件三廢排放量約為國際先進水平的10倍。
　　
　　二、“十三五”基礎制造工藝綠色發展重點方向
　　
　　（一）輕量化
　　
　　輕量化是未來基礎制造工藝的重要發展方向，主要通過采用新型輕量化材料和輕量化成形工藝來實現。以汽車零部件制造為例，通過采用復合材料、輕金屬、高溫合金等高強韌度材料，如鎂合金替代鋼、鑄鐵可減重60%-75%；超高強度鋼熱沖壓成形技術制造的等輕量化成形可以減小關鍵零部件壁厚或截面尺寸，具有減輕車體重量和提高安全性的雙重優勢。汽車自重每減少10%，燃油消耗可降低6%-8%，污染物排放可降低5%-6%。
　　
　　（二）清潔化
　　
　　“十三五”期間，在資源能源與環境的約束下，物耗大、污染物重的基礎制造工藝將不斷被淘汰。對于切削、熱處理、涂鍍等污染嚴重的行業，采用綠色清潔生產工藝將是主要發展趨勢。例如傳統切削加工過程中大量使用切削液，污染嚴重，而干式切削和準干式切削一般使用強冷風或其他介質或少量切削液冷卻切削點，可大幅減少切削液污染。
　　
　　（三）精密化
　　
　　精密成形主要是指采用近凈成形、快速成形等精密成形技術，免除或減少后續加工，有效降低后續加工余量。精密成形過程中材料流動經過合理控制，材料纖維連續并按照要求分布，且由于免除或減少成形后續加工，最大限度地保留了成形的纖維形態，從而提升零件的機械強度，提高產品使用壽命，實現高質量綠色節能、節材。
　　
　　（四）短流程化
　　
　　基礎制造工藝綠色化的一個重點方向是短流程生產。一方面，可以通過利用前期工序中的材料、熱能或者集成工序，使整個制造過程實現流程再造和優化。另一方面，也可以通過采用增材制造等先進的成形技術實現短流程成形，減少資源能耗消耗。由于增材制造技術采用材料累加的方法制造零部件，相對于傳統的材料去除—切削加工技術，可以大幅減少材料消耗，同時提高加工精度。
　　
　　（五）循環化
　　
　　以無廢棄物為目標的循環利用也是實現基礎制造工藝綠色化的重要途徑。無廢棄物制造，即加工過程中不產生廢棄物，或產生的廢棄物能被整個制造過程作為原料而利用，并在下一個流程中不再產生廢棄物。我國鑄造行業生產過程中大量余熱還沒有充分進行回收，鑄造產生的廢砂還沒有實現100%回用，若鑄件開箱時的高溫能夠有效利用，可以達到優化鑄造工藝、提高能效的目的。
　　
　　三、“十三五”發展目標、重點和措施
　　
　　（一）發展目標
　　
　　“十三五”期間，重點推廣綠色的鑄造、鍛壓、焊接、切削、熱處理、表面處理等基礎制造工藝技術與裝備。到2020年，鑄件廢品率降低10%，鍛造材料利用率提高10%，切削材料利用率提升10%，電鍍和涂裝行業減少污染物排放30%以上。
　　
　　（二）發展重點
　　
　　針對“十三五”基礎制造工藝綠色發展目標，圍繞輕量化、清潔化、精密化、短流程化、循環化等重點方向，加大重點綠色基礎制造工藝的研發、應用和推廣力度。
　　
　　（三）主要措施
　　
　　一是建立完善綠色基礎制造工藝的標準體系，強化標準實施。逐步建立體系完善的典型行業準入規范和典型裝備綠色制造標準，把握好綠色制造標準中國家、行業和團體標準等的區別定位和分級管理，突出行業特點，推進重點綠色標準制定。強化標準實施，通過開展標準培訓、評價和監督，加強標準實施中的指導，發揮企業在標準實施中的主體作用，建設標準化信息服務平臺，全面提升標準化服務能力。
　　
　　二是實施綠色基礎制造工藝推廣行動。選擇一批鑄、鍛、焊、熱處理等行業的龍頭企業實施“綠色基礎制造工藝技術與裝備應用示范”裝針對基礎工藝關鍵工序開展生產工藝綠色化改造，重點推廣綠色、先進的鑄造、鍛壓、焊接、切削、熱處理、表面處理等基礎制造工藝技術與裝備。建立綠色化數字化車間/工廠，建立數字化、柔性化、綠色、高效的鑄造車間，以鍛壓設備為中心構建數字化沖壓車間，建設數字化焊接車間、數字化熱處理車間、高效綠色切削加工中心。
　　
　　三是搭建綠色制造基礎工藝創新服務平臺。圍繞典型產品零部件從毛坯到成品的生產全工藝鏈，以企業為主體，推進綠色制造共性關鍵技術及裝備研發，開展制造工藝創新和集成應用，提高我國制造業綠色化制造能力和核心競爭力。建立并完善國家級的工業裝備制造公共服務平臺，為典型裝備產品提供綠色制造資源共享平臺和數據服務等。鑫泰數控加工中心機器人龍門
　　
　　四是健全有利于推廣綠色制造工藝的政策體系。充分發揮產業政策的引導作用，制定行業技術規范，提高行業準入門檻，遏制低水平重復建設。鼓勵企業積極開展清潔生產審核，推進制造過程綠色化。充分利用中央預算內投資、技術改造、節能減排、清潔生產、專項建設資金等資金渠道及政府和社會資金合作模式，支持企業技術升級改造、推廣綠色制造工藝。

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