綠色生物制造技術(shù)

2021年，該專業(yè)被列入《職業(yè)教育專業(yè)目錄（2021年）》。 2100433B

綠色制造技術(shù)（Green manufacturing technology）是以綠色理念為指導(dǎo)，綜合運用綠色設(shè)計，綠色工藝，綠色包裝、綠色生產(chǎn)等為一體的科學(xué)技術(shù)。

其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對環(huán)境負面影響最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。綠色制造技術(shù)已列入國家科學(xué)技術(shù)“十二五”專項規(guī)劃。2100433B

綠色制造技術(shù)是指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式。它使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、使用到報廢整個產(chǎn)品生命周期中不產(chǎn)生環(huán)境污染或環(huán)境污染最小化，符合環(huán)境保護要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，節(jié)約資源和能源，使資源利用率最高，能源消耗最低。

綠色制造模式是一個閉環(huán)系統(tǒng)，也是一種低熵的生產(chǎn)制造模式，即原料－工業(yè)生產(chǎn)－產(chǎn)品使用－報廢－二次原料資源，從設(shè)計、制造、使用一直到產(chǎn)品報廢回收整個壽命周期對環(huán)境影響最小，資源效率最高，也就是說要在產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)，以系統(tǒng)集成的觀點考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性，改變了原來末端處理的環(huán)境保護辦法，對環(huán)境保護從源頭抓起，并考慮產(chǎn)品的基本屬性，使產(chǎn)品在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時，保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本性能、使用壽命、質(zhì)量等。

當(dāng)前，世界上掀起一股“綠色浪潮”，環(huán)境問題已經(jīng)成為世界各國關(guān)注的熱點，并列入世界議事日程，制造業(yè)將改變傳統(tǒng)制造模式，推行綠色制造技術(shù)，發(fā)展相關(guān)的綠色材料、綠色能源和綠色設(shè)計數(shù)據(jù)庫、知識庫等基礎(chǔ)技術(shù)，生產(chǎn)出保護環(huán)境、提高資源效率的綠色產(chǎn)品，如綠色汽車、綠色冰箱等，并用法律、法規(guī)規(guī)范企業(yè)行為，隨著人們環(huán)保意識的增強，那些不推行綠色制造技術(shù)和不生產(chǎn)綠色產(chǎn)品的企業(yè)，將會在市場競爭中被淘汰，使發(fā)展綠色制造技術(shù)勢在必行。

綠色制造全球化

綠色制造的研究和應(yīng)用將愈來愈體現(xiàn)全球化的特征和趨勢綠色制造的全球化特征體許多方面，

例如:

(1) 制造業(yè)對環(huán)境的影響往往是超越空間的，人類需要團結(jié)起來，保護我們共同擁有的地球。

(2)ISO14000系列標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)出臺為綠色制造的全球化研究和應(yīng)用奠定了很好的基礎(chǔ)，但一些標(biāo)準(zhǔn)尚需進一步完 善，許多標(biāo)準(zhǔn)還有待于研究和制定。

(3) 隨著近年來全球化市場的形成，綠色產(chǎn)品的市場競爭將是全球化的。

(4) 近年來許多國家要求進口產(chǎn)品要進行綠色性認定，要有“綠色標(biāo)志”。特別是有些國家以保護本國環(huán)境為 由，制定了極為苛刻的產(chǎn)品環(huán)境指標(biāo)來限制國際產(chǎn)品進入本國市場，即設(shè)置“綠色貿(mào)易壁壘”。綠色制造將為我國 企業(yè)提高產(chǎn)品綠色性提供技術(shù)手段，從而為我國企業(yè)消除國際貿(mào)易壁壘進入國際市場提供有力的支撐。這也從另外 一個角度說明了全球化的特點。

綠色制造社會化

——綠色制造的社會支撐系統(tǒng)需要形成。綠色制造的研究和實施需要全社會的共同努力和參與，以建立綠色制造所必需的社會支撐系統(tǒng)。

綠色制造涉及的社會支撐系統(tǒng)首先是立法和行政規(guī)定問題。當(dāng)前，這方面的法律和行政規(guī)定對綠色制造行為還不能形成有利的支持，對相反行為的懲罰力度不夠。已愈來愈受到各個國家的重視。

其次，政府可制定經(jīng)濟政策，用市場經(jīng)濟的機制對綠色制造實施導(dǎo)向。例如：制定有效的資源價格政策，利用經(jīng)濟手段對不可再生資源和雖然是可再生資源但開采后會對環(huán)境產(chǎn)生影響的資源（如樹木）嚴(yán)加控制，使得企業(yè)和人們不得不盡可能減少直接使用這類資源，轉(zhuǎn)而尋求開發(fā)替代資源。又如：城市的汽車廢氣污染是一個十分嚴(yán)重的問題，政府可以對每輛汽車年檢時，測定廢氣排放水平，收取高額的污染廢氣排放費。這樣，廢氣排放量大的汽車自然沒有銷路，市場機制將迫使汽車制造廠生產(chǎn)綠色汽車。企業(yè)要真正有效地實施綠色制造，必須考慮產(chǎn)品壽命終結(jié)后的處理，這就可能導(dǎo)致企業(yè)、產(chǎn)品、用戶三者之間的新型集成關(guān)系的形成。例如：有人就建議，需要回收處理的主要產(chǎn)品，如汽車、冰箱、空調(diào)、電視機等，用戶只買了其使用權(quán)，而企業(yè)擁有其所有權(quán)，有責(zé)任進行產(chǎn)品報廢后的回收處理。

無論是綠色制造涉及的立法和行政規(guī)定以及需要制定的經(jīng)濟政策，還是綠色制造所需要建立的企業(yè)、產(chǎn)品、用戶三者之間新型的集成關(guān)系，均是十分復(fù)雜的問題，其中又包含大量的相關(guān)技術(shù)問題，均有待于深入研究，以形成綠色制造所需要的社會支撐系統(tǒng)。這些也是綠色制造今后研究內(nèi)容的重要組成部分。

綠色制造集成化

——將更加注重系統(tǒng)技術(shù)和集成技術(shù)的研究

綠色制造涉及到產(chǎn)品生命周期全過程，涉及到企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動的各個方面，因而是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題。因此要真正有效地實施綠色制造，必須從系統(tǒng)的角度和集成的角度來考慮和研究綠色制造中的有關(guān)問題。

當(dāng)前，綠色制造的集成功能目標(biāo)體系、產(chǎn)品和工藝設(shè)計與材料選擇系統(tǒng)的集成、用戶需求與產(chǎn)品使用的集成、綠色制造的問題領(lǐng)域集成、綠色制造系統(tǒng)中的信息集成、綠色制造的過程集成等集成技術(shù)的研究將成為綠色制造的重要研究內(nèi)容。

綠色制造集成化的另一個方面是綠色制造的實施需要一個集成化的制造系統(tǒng)來進行。為此，文獻[11]提出了綠色集成制造系統(tǒng)的概念，并建立了一種綠色集成制造系統(tǒng)的體系框架：該系統(tǒng)包括管理信息系統(tǒng)、綠色設(shè)計系統(tǒng)、制造過程系統(tǒng)、質(zhì)量保證系統(tǒng)、物能資源系統(tǒng)、環(huán)境影響評估系統(tǒng)等6個功能分系統(tǒng)，計算機通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫/知識庫系統(tǒng)等2個支持分系統(tǒng)以及與外部的聯(lián)系。

綠色集成制造技術(shù)和綠色集成制造系統(tǒng)將可能成為今后綠色制造研究的熱點。

綠色制造并行化

——綠色并行工程將可能成為綠色產(chǎn)品開發(fā)的有效模式

綠色設(shè)計今后仍將是綠色制造中的關(guān)鍵技術(shù)。綠色設(shè)計今后的一個重要趨勢就是與并行工程的的結(jié)合，從而形成一種新的產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)模式綠色并行工程。

綠色并行工程又稱為綠色并行設(shè)計，是現(xiàn)代綠色產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)的新模式。它是一個系統(tǒng)方法，以集成的、并行的方式設(shè)計產(chǎn)品及其生命周期全過程，力求使產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計一開始就考慮到產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢處理的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度計劃、用戶要求、環(huán)境影響、資源消耗狀況等。

5、智能化——人工智能和智能制造技術(shù)將在綠色制造研究中發(fā)揮重要作用

綠色并行工程涉及一系列關(guān)鍵技術(shù)，包括綠色并行工程的協(xié)同組織模式、協(xié)同支撐平臺、綠色設(shè)計的數(shù)據(jù)庫和知識庫、設(shè)計過程的評價技術(shù)和方法、綠色并行設(shè)計的決策支持系統(tǒng)等。許多技術(shù)有待于今后的深入研究。

綠色制造的決策目標(biāo)體系是現(xiàn)有制造系統(tǒng)TQCS（即產(chǎn)品上市時間T、產(chǎn)品質(zhì)量Q、產(chǎn)品成本C和為用戶提供的服務(wù)S ）目標(biāo)體系與環(huán)境影響E和資源消耗R的集成，即形成了 TQCSRE的決策目標(biāo)體系。要優(yōu)化這些目標(biāo)，是一個難于用一般數(shù)學(xué)方法處理的十分復(fù)雜的多目標(biāo)優(yōu)化問題，需要用人工智能方法來支撐處理。另外，在綠色產(chǎn)品評估指標(biāo)體系及評估專家系統(tǒng)，均需要人工智能和智能制造技術(shù)。

基于知識系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等的人工智能技術(shù)將在綠色制造研究開發(fā)中起到重要作用。如：在制造過程中應(yīng)用專家系統(tǒng)識別和量化產(chǎn)品設(shè)計、材料消耗和廢棄物產(chǎn)生之間的關(guān)系；應(yīng)用這些關(guān)系來比較產(chǎn)品的設(shè)計和制造對環(huán)境的影響；使用基于知識的原則來選擇實用的材料等。

綠色制造產(chǎn)業(yè)化

——綠色制造的實施將導(dǎo)致一批新興產(chǎn)業(yè)的形成

綠色制造將導(dǎo)致一批新興產(chǎn)業(yè)的形成。除了大家已注意到的廢棄物回收處理裝備制造業(yè)和廢棄物回收處理的服務(wù)產(chǎn)業(yè)外，另有兩大類產(chǎn)業(yè)值得特別注意：

（1）綠色產(chǎn)品制造業(yè)

制造業(yè)不斷研究、設(shè)計和開發(fā)各種綠色產(chǎn)品以取代傳統(tǒng)的資源消耗和環(huán)境影響較大的產(chǎn)品，將使這方面的產(chǎn)業(yè)持續(xù)興旺發(fā)展。

（2）實施綠色制造的軟件產(chǎn)業(yè)

企業(yè)實施綠色制造，需要大量實施工具和軟件產(chǎn)品，如綠色設(shè)計的支撐軟件（計算機輔助綠色產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)、綠色工藝規(guī)劃系統(tǒng)、綠色制造的決策系統(tǒng)、產(chǎn)品生命周期評估系統(tǒng)、ISO14000國際認證的支撐系統(tǒng)等），將會推動一類新興軟件產(chǎn)業(yè)的形成。