摘  要：結合我國制造業的發展狀況，提出了大力發展低碳經濟與低碳制造的新思路。針對實行機械產品制造過程低碳化轉型的社會需求，全面系統地從低碳設計、低碳選材、低碳工藝技術、低碳管理、低碳后處理及再制造等五個方面說明了實行低碳化轉型過程與方法，本文對制造業低碳化的進程具有一定的推動作用。
關鍵詞：機械產品  低碳制造  低碳化轉型
    引言
    進入21世紀以來，我國制造業以25%的年平均增長速度迅猛發展，使制造業增加值占GDP三分之一左右[1-2]。在取得卓越成就的同時，我國制造業仍存在諸多問題，其中產業結構處于高能耗期、能耗強度和能源效率不高、節能技術不夠成熟尤為突出，這與我國當前的傳統能源依存程度高、節能減排技術偏低、能源利用率低、生產過程管理漏洞較多等現象密不可分。據中科院調查顯示，我國能源利用率僅為美國的26.9%、日本的11.5%。“十二五”規劃提到，堅持把經濟結構戰略性調整作為加快轉型經濟發展方式的主攻方向。2009年11月26日，我國政府正式向外宣布控制溫室氣體的排放目標，決定到2020年單位生產總值二氧化碳排放相對2005年下降40%—50%[3]。這樣，在國內外高度重視能耗問題的大環境下，伴隨我國制造業節能減排、可持續發展等觀念逐步加強。作為中國能源消耗大戶的機械制造業，迫切需求一種降低機械產品制造過程中排放的新制造模式來貫穿整個生產制造過程——機械產品制造過程低碳化模式。它是機械制造業緊跟國際低碳制造浪潮，滿足可持續發展要求必經之路。
    一、實行低碳化轉型的體系結構
    機械產品生產過程從狹義理解是指從原材料投入到成品出產的全過程，通常包括工藝過程、檢驗過程、運輸過程、等待停歇過程和自然過程。從廣義理解是企業范圍內全部生產活動協調配合的運行過程，除上述過程外還包括原材料投入之前的設計、購買、產品出廠后的售后服務等。要實行機械產品制造過程低碳化必須從其各個環節入手。
    二、低碳設計
    低碳設計以高效率利用資源為出發點，使產品制造過程的不良影響降到最小，其面向對象由傳統的人、僅注重功能屬性、忽略對環境的影響上升到集產品性能、功能、質量、壽命、成本、環境于一體的現代設計方法和理念，使低碳設計貫穿于產品的構思、選材、制造、使用、報廢和回收利用等過程。實現從“搖籃到再現”的循環[4]。其特點主要有:⑴體現低碳設計理念，設計者利用創造原理，充分發揮創新思維，建立在低碳設計理論之上；(2)面對產品生命周期設計，分析在設計，生產使用，再利用等過程對環境影響；(3)強調創造原理和程序化思考；(4)超前性，先進性和綜合性，從不同角度突出低碳設計的優越性，有助于縮短新產品開發周期，提升企業競爭力，形成新的設計方法和思路[7]。
    2.1低碳設計方法
    ⑴逆向設計法 相對正向設計而言，其設計基礎是采用逆向思維利用事物對立面，從產品的原理、大小和屬性進行逆向設計的創新方法。①簡化產品的結構和拆卸過程。如減少零部件和緊固件數量，采用易于拆卸的連接方式。②極小化產品體積、質量和極大化采用新原理、新技術和新材料。如使產品輕、薄、短小化，材料少，結構簡單，可靠性高，壽命長等。③提高廢舊產品回收利用率，如對全塑汽車的回收利用。
    ⑵生命周期設計法 是指從原料生產、產品生產，經過包裝、運輸、銷售、使用至回收利用及處理所涉及各個階段的總和。以預防污染、節約資源為核心，把環境與資源效益分析方法應用到產品設計中，實現機械產品功能性、成本性和環境性相協調，確保環境效益與經濟效益最佳。
    ⑶并行工程設計法 集計算機輔助設計、生產制造、管理和質量保證等為一體，實現信息集成、信息共享和過程集成，是實行機械產品低碳設計的新模式和新方法，綜合考慮設計中的各方面因素，隨時在設計環節進行信息交流和反饋，實現閉環式設計過程多因素、多目標的全局最優化[5]。
    ⑷虛擬設計法 采用計算機技術生成具有視、聽、觸等多種感知的人工媒體空間，也稱人工虛擬環境。利用虛擬觀察技術可分析現階段工作，并預測對下一階段的影響，以便設計人員及時了解機械產品的三維建模及加工裝配過程。使產品設計從三維到二維轉化，提高產品設計精度，減少制造過程中不必要的材料浪費，對提高產品加工速度和保證其質量具有重要意義。
    2.2低碳設計原則
    ⑴資源利用最佳原則 在選用資源時，從可持續發展觀念出發，充分考慮資源的再生能力及跨時段配置問題，不能因資源不合理選用而加劇枯竭危機；設計時，最大化的利用產品在整個生命周期內所使用的資源。
    ⑵能耗、污染最小原則 選用能源類型時，盡可能選用能代替汽油等不可再生的二次能源，優先考慮太陽能、風能等可再生的清潔能源；設計時，力求降低產品在整個生命周期中的能源消耗和因轉化為震動、噪音、熱輻射等的能源浪費，遵循“預防為主，治理為輔”的低碳設計理念及環保策略。
    ⑶生態經濟效益最佳原則 在考慮產品所創造的經濟效益同時，還需從可持續發展觀點出發，考慮其行為對生態和社會所造成的損失，從而取得最佳的生態經濟效益。
    三、低碳選材
    低碳材料是指在繼承傳統意義上的具有良好使用性能和經濟性基礎上，對資源和能源消耗少，生態環境污染少，可再生或可降解率高，保證產品在制造的生命周期內與環境協調共存的新型材料。其主要特征有：具有良好的使用性能，使用的舒適性和綠色特征。這樣，充分考慮材料的研究，應用和環保，資源，能源與發展之間的平衡協調，實現可持續發展。
    選材的低碳化應考慮以下內容：首先，優先選用可再生、可循環利用、可降解和易回收的材料；其次，優先選用以低碳環保、節約能源和環境兼容性好為基礎的材料，從而提高能源資源利用率，節約能源資源；再次，優先選用低能耗，無或少污染、無毒無害和無輻射的材料，盡可能減少產品對環境的破環。此外，還應少用短缺或稀有原材料，盡量多用廢材、余料或回收材料以及新型材料[6]。