汽车产业的绿色制造与可持续发展

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文章从绿色设计、绿色材料、绿色回收、汽车的绿色再制造等方面论述了汽车产业的可持续发展，论述了推行绿色维修的重要性和紧迫性，并针对目前在制造、维修过程中的废弃物处理方式及其危害性，从设计、制造及回收方面提出了相应的改进意见。

0 引言

汽车工业已成为现代化建设中不可缺少的重要行业，在国民经济中占有重要的地位。然而，传统的汽车产业建立在资源和能源大量消耗的基础之上，随着汽车使用量的增加，报废汽车的数目也与日俱增，报废汽车的堆放造成了严重的土地、空气和水域污染。在环保压力和资源紧缺的形势下，为了谋求长远发展，如何在保持制造业持健康发展的前提下，实现资源和能源的循环利用具有重要意义。

1 汽车绿色设计是汽车绿色制造的基础

绿色设计可以将污染和浪费在制造的源头加以限制。产品绿色设计应该能够充分利用资源，有较高的原材科利用率，产品无害于人体的健康和生态环境[1]，反之，要受到淘汰和限制。另外，在设计过程中，还应该注意到生产的规模，它对原材料的利用率和污染物排放量的多寡以及经济效益有直接影响[2-3]。例如，汽车制造企业废钢材回收的经济效益与制车的规模密切相关，日产100台的造车厂为废钢材回收的最小规模，日产400台车和更大规模的造车厂才有可能产生废钢材回收的经济效益[4]。

汽车绿色设计除考虑传统设计所满足的产品技术功能目标和经济目标外，还需要处理好以下几个方面的问题：（1）汽车产品的原理设计与结构设计，要便于退役零部件的重用或补修，材料要综合利用，报废零件要便于材料分类处理；（2）合理使用原料；（3）考虑汽车产品使用过程中对环境的影响；（4）合理利用能源； （5）汽车产品制造工艺的合理性；（6）设计合理的产品包装材料；（7）不可再生废物的利用。

从能源角度设计电力或清洁燃料的汽车，并且在其设计、制造、销售、使用到报废回收再利用等过程的整个生命周期内，将环境性能作为设计目标和出发点，力求汽车成为对生态和环境的影响最小、资源效率最高、能源消耗最低，在特定的技术标准下生产出来的绿色产品。因此，绿色汽车集新能源技术、高新材料技术、应用电子技术、环保技术、计算机技术和先进制造技术等现代高科技于一身，并成为无污染、健康、安全和节能的交通运输工具。

2 汽车产品的绿色材料

对于材料资源，从可选用的材料中遵循选取绿色材料的原则，少用短缺或稀有的原材料，多用废料、余料或回收材料作为原材料，尽量寻找短缺或稀有原材料的代用材料；减少所用材料种类，并尽量采用相容性好的材料，以利于废弃后产品的分类回收，尽量少用或不用有毒有害的原材料，优先采用可再利用或再循环的材料。在汽车零部件设计时，采用模块化设计，减少零部件数目，增加汽车的可拆卸性与回收性。如德国某汽车公司把汽车可回收性作为主要的目标列入开发计划，提出下一个目标是开发一切都能回收的汽率。绿色汽车整体设计时，应考虑到汽车在运行及停放时占用空间的问题，尽量缩小体积。现代汽车设计中为了达到美观、耐用、耐腐蚀等要求，大量使用涂镀材料，这不仅给汽车废弃后回收再利用带来困难，而且大部分涂料本身有毒，涂镀工艺过程也会给环境带来很大的污染。因此，要减少涂镀工艺。

原材料的质量制造也非常重要，直接影响生产的产出率和废物的产生量。如果原材料含有过多的杂质，生产过程中就会发生一些不期望的反应，产生一些不期望的产品，这样既加大了处理废物的工作量和费用，同时增加了原材料和废物的运输成本。

绿色材料选择技术是一个系统性和综合性很强的复杂问题：一是绿色材料尚无明确界限，实际中选用很难处理；二是选用材料，不能仅考虑其绿色牲，还必须考虑产品的功熊、质量和成本等多方面的要求，这些更增添了面向环境的产品材料选择的复杂性。

3 汽车产品的绿色回收

产品回收是产品废弃以后，对产品进行回收处理的过程。传统设计方法很少考虑产品的回收阶段，而在绿色设诗中，产品回收则是其最重要的一个阶段，因为绝大部分产品对环境的影响主要体现在报废回收阶段。产品的回收一般包括重用、零部件回收、材料回收和废弃等。重用是指产品经过稍微的修理或更新以后，直接用于和原来相同的场合。零部件回收是指产品不能整体重用，只有部分零部件可以用于和其设计目的相同的场合。材料回收是指对没有使用价值的零部件或产品回收其构成材料。废弃是指无法回收的材料经过无害化处理后进行填埋或焚烧。产品的回收一般先要进行回收决策，按照最大回收资源和能源的原则进行回收。

对产品的绿色使用目前主要集中在延长产品的使用周期和减少使用中的能源浪费及环境污染。延长产品生命周期可以最终减少产品报废后的各种处置工作，从而提高资源利用率，减少对环境的负面影响。增加产品的可维护性是延长产品生命周期的一个重要方法。为此，必须在设计阶段就考虑产品的拆卸性，尤其是易损件的拆卸和维修。

绿色处理技术，一方面是指在具体的产品生产过程中，要注意对流失的物料和产生的废料进行回收，返回到流程中或经处理后作为原料回用或被用做其它生产中的原料再利用，建盘从原料投入到废物循环回收利用的生产闭合回路，使工业生产过程不对环境构成任何危害或危害最小化。

另一方面，主要是指产品生命周期终结后，要采用绿色处理技术对其进行回收处理，若不回收处理，将造成资源浪费并导致环境污染。

目前的研究认为面向环境的产品回收处理是个系统工程，从产品设计开始就要充分考虑这个问题，并作系统分类处理。产品寿命终结后，可以有多种不同的处理方案。各种方案的处理成本和回收价值都不一样，需要对各种方案进行分析与评估，确定出最佳的回收处理方案。从而以最少的成本代价获得最高的回收价值，即进行绿色产品回收处理方案设计。评价产品回收处理方案设计主要考察三方面：效益最大化、重新利用的零部件尽可能多、废弃部分尽可能多，如图1所示。

图1 汽车绿色回收决策过程

4 绿色汽车的再制造技术

实施汽车绿色再制造工程不仅可以尽可能地回收废旧汽车中可利用的零部件和材料，面且还可以最大限度地利用在汽车全生命周期中各阶段的能量和材料，如在汽车维修阶段换下的材料，既可采用绿色再制造技术进行修复、再生，也可以进行材料回收、重熔，使之作为汽车的原材料，还可稍加改变作为材料参与其他产品的生命周期循环，如图2所示。

图2 汽车绿色再制造技术过程

5 结论

中国被公认为最近几年来最大的汽车市场，如果我国不能顺应环境与能源挑战的新趋势，那么我国的汽车工业必将被时代所淘汰，因此大力发展”绿色“汽车，将是我国的必然选择。绿色”汽车的研发将是我国一项长期而艰巨的任务。通过汽车成型初期，绿色零件设计的开发和对绿色材料的选用，及汽车使用中和报废后对零件或材料维修后的再利用，可大大降低生产成本，减少环境污染，促进环境与资源的可持续发展。我们可以这样说，面对经济发展与环境保护的挑战，我国汽车行业巳准备充分。我们要矢志不渝地坚持走可持续发展的道路，抓住机遇，学习和借鉴发达国家的经验和教训，减少汽车给环境带来的危害。相信通过各方面的努力，我国汽车工业必将为我国的可持续发展做出其应有的贡献。（万方数据）