綠色制造(Green Manufacturing),又稱環(huán)境意識制造(Environmentally Conscious Manufacturing,ECM)、面向環(huán)境的制造(Manufacturing For Environment，MFE)和清潔制造等。

綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響 (負(fù)作用)最小，資源效率最高(圖1)。

圖1 綠色制造中產(chǎn)品生命周期

近年來對綠色制造的研究非?；钴S。1996年，美國制造工程師學(xué)會(huì)(SME)發(fā)表了關(guān)于綠色制造的專門藍(lán)皮書《Green Manufacturing》，提出綠色制造的概念，并對其內(nèi)涵和作用等問題進(jìn)行了較系統(tǒng)介紹；1998年，SME又在國際互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)表了“綠色制造的發(fā)展趨勢”的網(wǎng)上主題報(bào)告；美國加州大學(xué)伯克利分校不僅設(shè)立了關(guān)于環(huán)境意識設(shè)計(jì)和制造的研究機(jī)構(gòu)，而且還在國際互聯(lián)網(wǎng)上建立了可系統(tǒng)查詢的綠色制造專門網(wǎng)頁Greenmfg；國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì) (CIRP)近年發(fā)表了不少關(guān)于環(huán)境意識制造和多生命周期工程的研究論文；美國AT&T和許多企業(yè)也以企業(yè)行為投入大量研究。特別是近年來，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)提出了關(guān)于環(huán)境管理的14000系列標(biāo)準(zhǔn)后，推動(dòng)著綠色制造研究的發(fā)展?？梢院敛豢鋸埖卣f，綠色制造研究的強(qiáng)大綠色浪潮，正在全球興起。國內(nèi)這方面的研究正在急起直追。近年來，對綠色制造及其相關(guān)的資源問題和能源問題進(jìn)行了較多的研究。綠色制造的研究雖然已在迅速開展，但是由于“綠色制造”本身的提出和研究歷史較短，現(xiàn)有的研究大多停留在概念研究、認(rèn)識研究、一般談?dòng)^點(diǎn)和方法的階段，許多問題還有待于深入。特別是綠色制造需要從系統(tǒng)的角度、集成的角度來考慮和處理有關(guān)問題。

由于綠色制造的提出和研究歷史很短，其概念和內(nèi)涵尚處于探索階段，至今還沒有統(tǒng)一的定義。綜合現(xiàn)有文獻(xiàn)，特別是借鑒美國制造工程師學(xué)會(huì)的藍(lán)皮書的觀點(diǎn)和我們所作的研究，綠色制造的基本內(nèi)涵可描述如下：綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響(負(fù)作用)最小，資源效率最高。

綠色制造從產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就開始考慮資源和環(huán)境問題, 以綠色工藝, 綠色材料以及嚴(yán)格、科學(xué)的管理, 使廢棄物最少, 并盡可能使廢棄物資源化、無害化, 從而使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益達(dá)到最優(yōu)。圖2所示為綠色生態(tài)型制造企業(yè)模型。可以看到, 綠色制造作為先進(jìn)的現(xiàn)代制造模式是一個(gè)“大制造”的概念。綠色制造的“制造”是物質(zhì)從自然來到自然去的可持續(xù)發(fā)展的無窮循環(huán)的一個(gè)環(huán)節(jié), 是構(gòu)成廣義綠色物質(zhì)世界的大通道, 是面向產(chǎn)品全生命周期的制造。因此, 綠色制造涉及到多學(xué)科的交叉和集成, 體現(xiàn)了現(xiàn)代制造學(xué)科的“大制造、大過程、學(xué)科交叉”的特點(diǎn)。

圖2 所示為綠色生態(tài)型制造企業(yè)模型

1、綠色制造的問題領(lǐng)域及其集成特點(diǎn)

從綠色制造的定義可知，綠色制造涉及的問題領(lǐng)域包括三部分：(1)制造領(lǐng)域，包括產(chǎn)品生命周期全過程；(2)環(huán)境領(lǐng)域；(3)資源領(lǐng)域。綠色制造就是這三大領(lǐng)域內(nèi)容的交叉和集成（圖3）。

圖3 綠色制造集成

2、綠色制造的主要內(nèi)容及其集成特點(diǎn)

綠色制造的內(nèi)容涉及產(chǎn)品整個(gè)生命周期的所有問題，主要應(yīng)考慮的是“五綠” (綠色設(shè)計(jì)、綠色材料選擇、綠色工藝規(guī)劃、綠色包裝、綠色處理)問題?！拔寰G”問題應(yīng)集成考慮，其中綠色設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，這里的“設(shè)計(jì)”是廣義的，它不僅包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)，也包括產(chǎn)品的制造過程和制造環(huán)境的設(shè)計(jì)。綠色設(shè)計(jì)在很大程度上決定了材料、工藝、包裝和產(chǎn)品壽命終結(jié)后處理的綠色性。

3、綠色制造的綜合效益

綠色制造不僅是一個(gè)社會(huì)效益顯著的行為，也可能是取得顯著經(jīng)濟(jì)效益的有效手段。例如，實(shí)施綠色制造，最大限度地提高資源利用率，減少資源消耗，可直接降低成本；同時(shí)，實(shí)施綠色制造，減少或消除環(huán)境污染，可減少或避免因環(huán)境問題引起的罰款；并且，綠色制造環(huán)境將全面改善或美化企業(yè)員工的工作環(huán)境，既可改善員工的健康狀況和提高工作安全性，減少不必要的開支；又可使員工們心情舒暢，有助于提高員工的主觀能動(dòng)性和工作效率，以創(chuàng)造出更大的利潤；另外，綠色制造將使企業(yè)具有更好的社會(huì)形象，為企業(yè)增添了無形資產(chǎn)。因此，對待綠色制造，不應(yīng)該被動(dòng)地遵守政府或社會(huì)道德方面作出的規(guī)定，而應(yīng)該把綠色制造看作是一種戰(zhàn)略經(jīng)營決策，即實(shí)施綠色制造對企業(yè)是一種機(jī)遇，而不是一種不得已而為之的行為。例如，最近有的城市規(guī)定汽車尾氣排放量超過一定量者，不能進(jìn)入主城區(qū)。這樣，這類汽車在主城區(qū)的市場不得不讓出來，而給尾氣排放量小的汽車廠帶來了機(jī)遇。當(dāng)然，綠色制造本身需要一定的投入，從而增加了企業(yè)的成本。因此，根據(jù)實(shí)際情況，對綠色制造的效益與成本進(jìn)行對比分析，從而確定綠色制造的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，綠色制造的效益是社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的集成。

4、綠色制造系統(tǒng)中的信息集成

綠色制造系統(tǒng)除了涉及普通制造系統(tǒng)的所有信息及其集成考慮外，還特別強(qiáng)調(diào)與資源消耗信息和環(huán)境影響信息有關(guān)的信息應(yīng)集成地處理和考慮，并且將制造系統(tǒng)的信息流、物料流和能量流有機(jī)地結(jié)合，系統(tǒng)地加以集成和優(yōu)化處理。

5、綠色制造的過程集成

綠色制造所揭示的概念表明，綠色制造覆蓋了產(chǎn)品生命周期的每一過程，是基于數(shù)據(jù)庫及其數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品多生命周期的集成。

6、綠色制造的集成功能目標(biāo)體系

綠色制造的功能目標(biāo)應(yīng)是多方面的。此功能目標(biāo)模型簡稱TQCSE模型，其中T表示時(shí)間，Q表示質(zhì)量，C表示成本，S表示服務(wù)，E表示環(huán)境。E是指采用綠色制造技術(shù)，能最大限度地消除環(huán)境負(fù)影響，提高環(huán)境效益。值得注意的是，傳統(tǒng)的功能目標(biāo)不包含目標(biāo)E，只是將其相關(guān)功能分散于T、Q、C、S四個(gè)目標(biāo)之中。但隨著科技的進(jìn)步及社會(huì)的發(fā)展，一方面，制造業(yè)已成為環(huán)境問題的主要源頭，另一方面，ISO14000的實(shí)行使得各國制造業(yè)必須重視環(huán)境問題。因此，環(huán)境目標(biāo)已發(fā)展成為與T、Q、C、S目標(biāo)同等重要，乃至更加重要的功能目標(biāo)之一。另外，TQCSE模型還表明，T、Q、C、S、E是相互關(guān)聯(lián)的，它們構(gòu)成了一個(gè)綠色制造功能目標(biāo)的有機(jī)體系。從長遠(yuǎn)看，綠色制造的TQCSE模型有可能發(fā)展成為TQCSER模型，這里R表示資源。這是因?yàn)槿祟惖馁Y源將越來越有限，企業(yè)從社會(huì)效益考慮，必須盡可能減少資源消耗。

7、綠色制造的社會(huì)化集成特性

綠色制造是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要全社會(huì)的參與和社會(huì)化的集成。如：

(1) 法律行為、政府行為和企業(yè)行為的集成

綠色制造本身是一種企業(yè)行為，但要使企業(yè)真正將綠色制造作為自覺的企業(yè)行為、法律行為和政府行為，必須先行一步。綠色制造涉及的法律行為和政府行為首先是立法和行政法規(guī)的問題。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力的支持，對相反行為的懲罰力度也不夠。例如，一些企業(yè)通過大量消耗資源和犧牲環(huán)境可取得很大利潤；環(huán)境污染方面的懲罰力度不夠，企業(yè)即便承擔(dān)罰款也照?？扇〉美麧?，因而對防治環(huán)境污染積極性不高。立法問題現(xiàn)在已愈來愈受到各個(gè)國家的重視，關(guān)于環(huán)境污染和資源消耗的一些法規(guī)已經(jīng)和正在出臺，例如，我國正在起草《中華人民共和國資源綜合利用法》，將對資源優(yōu)化利用和綜合利用問題作出法律上的規(guī)定。這將有力地推動(dòng)綠色制造的實(shí)施。其次，政府還可制定經(jīng)濟(jì)政策，用市場經(jīng)濟(jì)的機(jī)制對綠色制造實(shí)施導(dǎo)向。例如，制定有效的資源價(jià)格政策,利用經(jīng)濟(jì)手段對不可再生資源和雖可再生但開采后會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生影響的資源(如樹木)嚴(yán)加控制，使企業(yè)和人們不得不盡可能減少直接使用這類資源，轉(zhuǎn)而開發(fā)其它替代資源。城市的汽車廢氣污染是一個(gè)十分嚴(yán)重的問題，政府可以對每輛汽車年檢時(shí)，測定廢氣排放水平，收取高額含污染廢氣排放費(fèi)。這樣，含污染廢氣排放量大的汽車自然沒有銷路，市場機(jī)制將迫使汽車制造廠生產(chǎn)綠色汽車。

(2)企業(yè)、產(chǎn)品、用戶三者之間的新型集成關(guān)系

企業(yè)要真正有效地實(shí)施綠色制造，必須考慮產(chǎn)品壽命終結(jié)后的回收和處理，這就可能形成企業(yè)、產(chǎn)品、用戶三者之間的新型集成關(guān)系。有人建議，需要回收處理的主要產(chǎn)品(汽車、冰箱、空調(diào)、電視機(jī)等)，用戶只買了其使用權(quán)，而企業(yè)擁有所有權(quán)而且必須進(jìn)行產(chǎn)品報(bào)廢后的回收處理。

由綠色制造的內(nèi)涵和綠色制造的集成特性可知，綠色制造是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它的一系列集成特性表明，集成是綠色制造的關(guān)鍵特性。由于人類可持續(xù)發(fā)展的需要，現(xiàn)代制造系統(tǒng)必須是綠色制造系統(tǒng)；另一方面，綠色制造的集成特性要求綠色制造系統(tǒng)必然是一個(gè)集成制造系統(tǒng)。綜上所述，本文提出了“綠色集成制造系統(tǒng)”這一新概念，并將其定義如下：

綠色集成制造系統(tǒng)(Green Integrated Manufacturing System,GIMS)是一種可持續(xù)發(fā)展的企業(yè)組織、管理和運(yùn)行的新模式。它綜合運(yùn)用現(xiàn)代制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、管理技術(shù)和環(huán)境技術(shù)，將企業(yè)各項(xiàng)活動(dòng)中的人、技術(shù)、經(jīng)營管理、物能資源和生態(tài)環(huán)境，以及信息流、物料流、能量流和資金流有機(jī)集成，并實(shí)現(xiàn)企業(yè)和生態(tài)環(huán)境整體優(yōu)化，從而達(dá)到產(chǎn)品上市快、質(zhì)量高、成本低、服務(wù)好、環(huán)境影響小，使企業(yè)贏得競爭，取得良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

從系統(tǒng)功能角度看，一般說來，綠色集成制造系統(tǒng)(GIMS)包括管理信息系統(tǒng)、綠色設(shè)計(jì)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)等六個(gè)功能分系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫/知識庫系統(tǒng)等兩個(gè)支持分系統(tǒng)以及與外部的聯(lián)系。下面對八個(gè)分系統(tǒng)中，與綠色制造直接相關(guān)的幾個(gè)分系統(tǒng)作一簡要說明。

1、綠色設(shè)計(jì)系統(tǒng)

GIMS中的綠色設(shè)計(jì)系統(tǒng)，除包括一般現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)(CIMS)中的工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)的有關(guān)內(nèi)容(如CAD、CAPP、CAM等)外，還特別強(qiáng)調(diào)綠色設(shè)計(jì)。綠色設(shè)計(jì)是指在產(chǎn)品及其生命周期全過程的設(shè)計(jì)中，充分考慮對資源和環(huán)境的影響，在考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、開發(fā)周期和成本的同時(shí)，優(yōu)化各有關(guān)設(shè)計(jì)因素，使產(chǎn)品及其制造過程對環(huán)境的總體影響減到最小。綠色設(shè)計(jì)又稱為面向環(huán)境的設(shè)計(jì) (Design for Environment，DFE)。

2、物能資源系統(tǒng)

物能資源系統(tǒng)主要包括以下三方面內(nèi)容：

(1)面向環(huán)境的產(chǎn)品材料選擇 面向環(huán)境的產(chǎn)品材料選擇就是要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中盡可能選用對生態(tài)環(huán)境影響小的材料，即選用綠色材料。

(2)面向產(chǎn)品生命周期和多生命周期的物流系統(tǒng)。

(3)能量流系統(tǒng) 能量流系統(tǒng)包括能量的種類、消耗狀況(各消耗環(huán)節(jié)的構(gòu)成、利用率、損耗率等)、對環(huán)境的影響等。

3、制造過程系統(tǒng)

制造過程系統(tǒng)，除包括一般現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)中制造自動(dòng)化系統(tǒng)的有關(guān)內(nèi)容外，還特別強(qiáng)調(diào)綠色性的制造過程，即清潔化生產(chǎn)過程。

4、環(huán)境影響評估系統(tǒng)

環(huán)境影響評估體系的內(nèi)容主要包括：

(1)制造過程物料資源的消耗狀況；

(2)制造過程能源的消耗狀況；

(3)制造過程對環(huán)境的污染狀況；

(4)產(chǎn)品使用過程對環(huán)境的污染狀況；

(5)產(chǎn)品壽命終結(jié)后對環(huán)境的污染狀況。