綠色智能鑄造-綠色鑄造
定義與特征
其特征是以綠色智能化鑄造工廠/數字化鑄造車間為載體,以關鍵鑄造環節綠色化為核心,以網絡互聯為支撐,以環境/職業健康影響最小為目標。
結合鑄造業生產與管理特色實施綠色鑄造,可有效提高鑄造產業水平,提高生產效率,提升產品質量,降低資源消耗,減小對環境的影響,對推動制造業轉型升級具有重要意義。
實施原則
遵循數字化、網絡化、綠色智能化實施步驟,以智能、協同、綠色、安全發展為突破口,按照總體規劃、分步實施、科技支撐、重點突破原則進行建設。從人、機、料、法、環、測等方面入手,重點關注設備、生產、管理、資源能源消耗、EHS(環境、健康、安全)、人員等維度資源的優化配置,以打通鑄件生產與管理全部流程為著眼點,實現從鑄件設計至銷售,應用工業云、互聯網、物聯網等新技術和傳統制造技術融合,構建線上、線下、虛實結合的集成制造系統,支撐鑄造業綠色發展。
基本要求
1.總則
綠色鑄造應在保證產品功能、質量、開發周期、成本以及制造過程中環境影響和人的職業健康安全的前提下,引入產品全生命周期思想,優先選用“六綠”,即綠色設計、綠色工藝、綠色材料、綠色包裝、綠色回收處理、綠色管理的技術和設備,滿足基礎設施、管理體系、資源與能源投入、產品、環境排放、績效的綜合要求。鑄造綠色工廠總體示意如圖-1所示。2.管理要求
1)企業應設有綠色鑄造管理機構,負責有關綠色制造的制度建設、實施、考核及獎勵工作,建立目標責任制。
2)企業應建立綠色中長期發展規劃方案、運維方針和目標,并確保其與組織的戰略方向及所處的環境相一致。根據中長期規劃制訂年度經營計劃、目標、指標和實施方案,指標應明確且可量化。
3)企業應傳播綠色制造的概念和知識,定期為員工提供綠色制造相關知識的教育、培訓,并對教育和培訓的結果進行考評。
主要內容
1.綠色設計
利用生態設計理論與工具,進行廠區、廠房、產品設計及其生命周期全過程綠色設計,充分考慮對資源/能源、環境和職工安全健康的影響。在滿足產品的功能、質量、開發周期和成本的同時,優化各有關設計因素,使得廠區設計、廠房設計、產品設計及其制造過程對環境的總體影響、資源/能源消耗和對人體的職業健康安全影響減到最小。
		 
	
圖-1 鑄造綠色工廠總體示意圖
1)廠區設計。廠區設計堅持生態優先的原則,以體現重視工業發展和生態環境保護的協調均衡理念,注重可持續發展,如廠區設計應充分考慮節約能源、保護環境等。
2)廠房設計。廠房設計按照廠房集約化、原料無害化、生產潔凈化、廢物資源化、能源低碳化的評價原則來進行。廠房建筑按照節地、節材、節能、節水的原則進行設計和建設,利用虛擬仿真等信息技術,合理設計物流、人流及信息流,合理布局。
3)產品設計。按照產品的生命周期全過程綠色設計,系統考慮產品設計過程中資源消耗對環境的影響,構建產品全生命周期管理與評價(LCA)技術體系。
2.綠色工藝
制造過程是產品生命周期全過程直接消耗資源/能源、產生環境污染排放物和造成職業健康與安全問題的主要環節之一,采用綠色制造方法與工藝、綠色標準與規范等基礎共性技術,推廣基礎制造工藝綠色化、流程綠色化技術,提升通用設備產品能效、工業廢棄物回收再制造與再資源化等生態效率水平。1)綠色工藝技術。廠區、工廠及產品工藝優先考慮能源消耗小、環境污染小、職業健康危害小的工藝方案及路線,推進短流程、無廢棄物制造,重點應用增材制造等短流程綠色節材工藝技術,如鑄造砂型3D打印技術產業化應用、機械加工過程中研究高速干切基本機理和新型干切機床結構、選用環保清潔切削液配置技術等,以減少資源消耗。
2)綠色裝備(成形、涂料、流涂、熔煉、除塵、砂處理、重載物流設備、拋丸、熱處理、涂裝等)。關鍵工序應用環保技術裝備,建立環保技術裝備清單,產品制造過程中優先采用綠色環保裝備清單目錄中裝備,主要耗能設備實現三級計量管理。
3)綠色產品工藝。應用全流程綠色制造工藝,包含制造技術對標、方法策劃、方案策劃、綠色設計、虛擬檢驗、虛擬制造六大節點的模塊,使產品符合工藝綠色化要求。
3.綠色材料
廠區、廠房、鑄件(產品)設計優先選用國家鼓勵環保名錄中的材料,采用各種替代物質和技術,減少不可再生資源和短缺資源的使用量;選用材料應遵循能源消耗少、廢棄物少、噪聲低、環境污染小、職業健康安全影響最小的原則。4.綠色包裝
綠色包裝按照“3R+1D”(Reduce減量化、Reuse回收重用、Recycle循環再生和Degradable可降解)原則,即低消耗、應用綠色包裝材料、再利用、再循環和可降解、可回收、符合環保要求,減少環境污染。5.綠色回收處理
對鑄件全生命周期內產生的廢棄物(廢舊設備、廢棄材料、余熱等)進行回收利用,推進資源再生利用產業規范化,提升資源化效率及其產業附加值。1)設備再制造技術。機械裝備(熔煉、砂處理等)的硬件改造和軟件升級,符合從舊件到再制造產品的循環產業鏈要求,提高工業產品的再制造效率及其產業附加值。
2)固體廢棄物處理再利用技術。應用熱法再生等資源化技術和裝備,推進深度資源化利用鑄造廢砂、粉塵等廢棄物。
3)能源回收再利用技術。圍繞制造過程中的能源消耗關鍵工序開展余熱利用技術改造,如熱處理爐、空壓機余熱回收技術改造。
6.綠色管理
綠色管理是指把環境保護的理念融入公司的文化,以節約資源、減少污染和以人為本作為綠色管理的中心思想。按照“數字化網絡化智能化”發展趨勢,應用互聯網+綠色鑄造,提升設備智能化管理水平,解決生產過程中的環境影響、人員安全、職業健康、勞動強度等關鍵共性問題,結合ISO 14001、OHSAS 18001、GB/T 23331和清潔生產等管理體系要求,建立綠色制造標準和綠色數據中心,綠色化管理。1)清潔生產。開展清潔生產,重點圍繞鑄造關鍵工序實施環境排放限值達標,從無組織排放到有組織排放,再進行綜合治理。
2)以人為本。圍繞鑄造生產過程中的關鍵設備進行數字化智能化改造,實現安全數字化;重點改進造型、熔煉澆注、落砂、清理、涂裝等關鍵工序,通過工藝流程優化和工序綠色化改造,減少重體力勞動。
3)符合綠色鑄造工廠標準體系要求。聚焦鑄造產業綠色發展需求,圍繞綠色基礎理論、運行模式、綠色產品、綠色工廠、綠色企業和綠色供應鏈6個方面的標準維度開展鑄造綠色評價。
評價要求
綠色鑄造評價方案包括綜合基礎設施、管理體系、能源與資源投入、產品、環境排放、績效6個方面,按照資源與環境影響的程度和敏感性確定相應的評分標準及權重,按照行業或地方能夠達到的先進水平確定綜合評價標準和要求。1.評價方式
實施綠色鑄造評價應查看報告文件、統計報表、原始記錄,并根據實際情況開展相關人員的座談,采用實地調查、抽樣調查等方式收集評價證據,并確保證據的完整性和準確性。2.綜合評分計算方法
采用各項指標加權評價的計算方法,根據各項指標的評價分值fi累加得出綜合評價得分F:
		 
	
式中,F為綜合評價得分;n為評價指標總數;fi為第i項所占分值;Li為第i項評價所得權重。
3.綜合評價等級
綜合評價等級判定水平見表9-1。
表9-1 綜合評價等級判定水平
		 
	
附錄 模數計算
附表1 簡單幾何形狀鑄件的模數的計算公式
		 
	
(續)
		 
	
附表2 接頭模數的計算公式
		 
	
(續)
		 
	
(續)
		 
	
(續)
		 
	
摘自現代鑄鐵技術
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