从传统生产到绿色制造及循环经济

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1、从传统生产到绿色制造及循环经济摘 要：绿色制造和循环经济是人类社会可持续发展的基础，是制造业将来的发展方向。阐述了绿色制造和循环经济的内涵，探讨了制造业从传统生产到清洁生产、生态工业和循环经济的发展历程，分析了绿色制造与循环经济之关系，提出了推动绿色制造发展循环经济之对策。关键词：绿色制造；循环经济；清洁生产；生态工业；可持续发展中图分类号： F062.4 文献标识码： A 文章编号：From traditional production to Green Manufacturing and Circulation Economy Abstract: Green manufacturing a

2、nd circulation economy,a promising orientation in future manufacturing industry, lay the foundation for sustainable development of human society.This paper defines green manufacturing and circulation economy,researches the development process of manufacturing industry from traditional production, cl

3、ean manufacturing, ecological manufacturing to circulation economy,analyses the relationship of green manufacturing and circulation economy, and puts forward a solution to promote green manufacturing and circulation economy.Key words: green manufacturing ; circulation economy; clean production ;ecol

4、ogical industry;sustainable development制造业是国民经济和社会发展的物质基础，是推动国家技术进步的主要力气，是一个国家综合国力的重要体现。在过去的20世纪中，是制造业给美国、日本和欧洲带来了巨大的经济发展和市场旺盛，高度发达的制造业是发达国家拥有今日显赫地位的首要条件。制造业过去是、现在是、在可以预见的将来仍旧是经济增长的主要动力。现代制造业在给人类带来空前物质文明的同时，也导致了以资源枯竭和环境恶化为特征的生态危机。绿色制造和循环经济则是人类社会可持续发展的基础，是制造业将来的发展方向。1.制造业的发展历程和模式分析1) 传统生产与生态危机自20世纪60

5、年头以来，对人与自然关系的系统探讨深刻揭示了工业旺盛背后的人与自然的冲突。1962年，美国生物学家雷彻尔卡逊（Rechel Carson）出版了宁静的春天一书，用骇人动目的案例、生动的语言披露了大量运用杀虫剂对人与环境产生的危害，敲响了工业社会生态危机的警钟。1968年4月，来自10个国家的科学家、教化家、经济学家、人类学家、实业家、国家的和国际的文职人员，约30个人聚集在罗马山猫科学院，成立罗马俱乐部。1972年，公开发表了增长的极限（THE LIMITS TO GROWTH）关于人类逆境的探讨报告，文中提出的“自然界的资源供应与环境容量无法满意外延式经济增长模式”的观点，深刻地警示了人们。

6、随着工业文明的发展、全球生态危机的出现，传统的工业发展模式暴露出了种种缺陷：第一，GDP作为政府对国家经济运行进行宏观计量的一项重要指标，曾被一代经济学大师凯恩斯推崇有加，GDP已经成为衡量一个国家经济社会进步的最重要的指标。20世纪60年头之后，随着全球的资源短缺、生态环境恶化，一些经济学家和有识之士已经起先意识到运用GDP来表达一个国家或地区经济与社会的增长和发展存在明显的缺陷, GDP不仅不扣除环境污染损失，而且还把治理环境污染变成了GDP增长的一部分。美国世界资源探讨所在其世界资源报告（19961997）中指出：“随着经济增长仍在全世界的接着，自然环境的生态价值不但不能保持，并且有更快

7、速度的恶化。”这使得世界的发展与生态环境之间存在着越来越惊慌的关系。特殊是1992年6月，联合国环境与发展里约会议之后，可持续发展成为世界各国政府的共识，人们已经普遍意识到传统国民经济核算体系的弊端，力图从传统意义上所统计的GDP中扣除不属于真正财宝积累的虚假部分，从而再现一个真实、科学的GDP，即“绿色GDP”，以衡量一个国家或地区的真实发展和进步。其次，传统的工业发展模式，经济的快速增长依靠于资源、能源和原材料的大量消耗，是一种高投入低产出的发展模式。世界资源报告（19961997）中指出：19501997年，全世界制造业与服务业的产值增长了近5倍，但与此同时，全球木材运用量增加了8倍，纸

8、张消耗增加了6倍，化石燃料增加了5.5倍。至于空气、水的污染，更是不知道增加了多少倍。现代工业文明的发展程度是与矿物能源的消耗量成正比的，经济发展越快，消耗的矿物燃料越多，带来的环境问题越严峻1。第三，20世纪人类有太多的傲慢，也有太多的缺憾。现代工业发展使得人类的创建潜能得到充分发挥，经济得到空前增长。但由于人类过度重视经济增长的速度，而忽视了环境的重要性，在自然资源开采和加工过程中，在工业品的运用过程中，产生的废气、废渣、废液等废弃物随意抛向大自然，造成了环境的严峻污染，破坏了自然界的生态平衡，人类社会面临着严峻的生存危机。第四，传统的工业发展模式不考虑环境因素，一味强调对环境的折服，缺乏

9、环境爱护意识，是一种“资源产品污染排放”的单向线性和非循环的经济过程。而循环经济则强调最有效利用资源和爱护环境，表现为“资源产品再生资源”的持续循环增长方式，做到生产和消费“资源消耗减量化、污染排放最小化、废物再生资源化和无害化”，以最小发展成本获得最大经济效益、社会效益和生态效益。2) 清洁生产传统的末端治理工业发展模式不仅不能从根本上解决工业污染问题，而且还严峻影响了人类的可持续发展。清洁生产（Cleaner Production）的思想正是在这种背景下产生的。1989年，联合国环境安排署正式提出了清洁生产的概念，其定义为：“清洁生产是一种新的创建性的思想，该思想将整体预防的环境战略持续应

10、用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和削减人类及环境的风险。对生产过程，要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，减降全部废弃物的数量和毒性；对产品，要求削减从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；对服务，要求将环境因素纳入设计和所供应的服务中。”1994年3月，中国政府制定的中国21世纪议程中国21世纪人口、环境与发展白皮书中将清洁生产定义为：“清洁生产是指既可满意人们的须要，又可合理运用自然资源和能源并爱护环境的好用生产方法和措施，其实质是一种物料和能源消耗最少的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、资源化和无害化，或歼灭于生产过程中。同时对人类和环境无害的绿色新产品的生产也

11、将随着可持续发展进程的深化而日益成为今后产品生产的主导方向2。”1992年6月，联合国环境与发展大会通过的21世纪议程明确指出，工业企业实现可持续发展战略的详细途径是实施清洁生产。由清洁生产的定义知，清洁生产追求的目标有二：一是追求资源和能源的循环利用和综合利用、不行再生资源和短缺资源的代用、废弃物的资源化和再生利用；二是追求产品生产和消费过程与环境的相容，如采纳低废、无废的清洁生产工艺。据统计，造成环境污染的排放物的70以上来自制造业，它们每年约产生55亿吨无害废物和7亿吨有害废物。全球生态日益恶化、资源日趋短缺的现实证明，假如不变更长期沿用的以大量消耗资源和能源来推动经济增长的传统发展模式

12、，就不能从根本上实现对环境的爱护，要想解决该问题，必需从源头上进行治理。为此，世界各国纷纷制定相关法律。美国早在1976年就颁布了长达466页的资源爱护回收法，该法有力地促进了美国废物再循环和综合利用工作。1990年10月，美国国会通过了污染预防法，把污染预防作为美国的一项国策，要求工业企业通过源削减（Source Reduction），即设备与技术改造、工艺流程改进、产品重新设计和原材料替代等措施，来削减污染物的排放。该法律制度的确立，不仅在美国被认为是环境爱护领域从末端限制转变为预防污染的一个里程碑，而且也对世界各国的环境爱护产生了广泛和深远的影响3。我国工业发展过程中资源能源奢侈相当严峻

13、，总能源利用率只有33左右，矿产资源利用率仅有4050，社会最终产品仅占原材料投入量的2030，工业单位产品用水量是发达国家的510倍。这对人均资源占有量远远低于世界平均水平的我国来说，推行清洁生产显得愈加急迫。近年来，我国先后制定了中华人民共和国环境爱护法、中华人民共和国大气污染防治法、中华人民共和国固体废物污染环境防治法、中华人民共和国水污染防治法等防治环境污染的系列法律。2002年6月通过中华人民共和国清洁生产促进法。3) 生态工业和生态工业园区生态工业的理论依据是工业生态学。工业生态学不是孤立地考虑工业系统，而是将工业系统置于环境、经济和社会这样一个大系统内，应用系统工程的理论和方法探

14、讨工业系统内各过程间的物质集成、能量集成和信息集成，以实现资源、能源和投资的最优利用。生态工业是模拟生态系统的功能，通过物流、能量流和信息流的相互关联，一个生产过程的废物用作另一生产过程的原料，建立起相当于生态系统的“生产者、消费者、分解者”的工业生态链，一改传统工业的“原料产品废料”的生产模式为“原料产品废料产品”的模式，以实现低消耗、低（或无）污染、工业发展与生态环境协调为目标的工业模式。生态工业园区是生态工业发展的最佳组合模式，它是由共生企业群、农业和社区组成的一个区域系统。园区内各企业内部实现清洁生产，尽可能削减污染源；各企业间实现物质、能量和信息的交换，建立工业代谢生态链关系，使上游

15、企业的“废料”成为下游企业的原材料，最终实现区域系统对外部环境的污染零排放。自20世纪90年头以来，越来越多的国家参加了生态工业园的探讨和实践。美国、法国、日本、丹麦和加拿大等国家规划建立了大批生态工业园，其他国家如英国、泰国、印度尼西亚、菲律宾、纳米比亚和南非等国家也在主动兴建生态工业园。丹麦的卡伦堡生态工业园区是目前世界上最典型的工业生态系统，卡伦堡位于哥本哈根以西约100公里，是一个仅有2万居民的小城市。卡伦堡生态工业园区的主体企业有4个：发电厂、炼油厂、制药厂和石膏制板厂。这些企业之间形成了有益于环境的共生关系和代谢生态链关系，最终实现园区的污染零排放。能源和水资源流淌如下：发电厂位于

16、该工业生态系统的中心，发电厂向炼油厂和制药厂供应发电过程中产生的蒸汽；通过地下管道向卡伦堡全城居民供热，由此关闭了约3500个燃油渣炉子，大大削减了空气污染源；将除尘脱硫的副产品工业石膏全部供应旁边的石膏制板厂做原料；同时，还将粉煤灰出售，供筑路和生产水泥之用。炼油厂产生的火焰气供应石膏制板厂，用于干燥石膏板，削减了火焰气的空中排放；炼油厂的脱硫气则供应发电厂燃烧。制药厂的工艺废料可用作旁边农场的化肥；制药厂胰岛素生产中的剩余酵母被送往农场作猪饲料。炼油厂的废水经过净化处理后，输送给发电厂，每年可向发电厂输送70万米3的冷却水。通过园区内水资源的循环利用，每年可削减25的用水量。建设生态工业园

17、区已经成为一种世界潮流，我国已建和拟建的国家级生态工业示范园区有：贵港国家生态工业（制糖）示范园区，南海国家生态工业示范园区，包头国家生态工业（铝业）示范园区，石河子国家生态工业（造纸）示范园区，长沙黄兴国家生态工业示范园区等。贵港国家生态工业（制糖）示范园区是国内建设最早、规模最大、最典型的生态工业园区，目前已经形成了两条比较完善的生态工业链：甘蔗榨糖蔗渣造纸废碱回收；甘蔗榨糖废糖蜜制酒精酒精废液制复合肥复合肥回施甘蔗田。目前，园区核心企业广西贵糖集团有限公司已经形成原糖30万吨年、纸20万吨年、酒精20万吨年、有机复合肥3万吨年、回收烧碱2万吨年的生产规模；甘蔗渣综合利用率达100，废糖蜜

18、利用率达100，酒精废液利用率达100，水循环利用率达90以上，有效地解决了传统产业的结构性污染问题，实现了增产不增污的环境爱护目标。4) 循环经济清洁生产是将环境爱护延长到企业内部的的方方面面，生态工业则考虑和关注的是企业群落，延长和拓展了环境爱护的理念和内涵，循环经济是从社会层面的高度和广度探讨环境爱护，随着经济全球化和全球一体化时代的到来，循环经济则将地球作为一个大系统，从全球经济的高度和广度重视和关注环境爱护问题。循环经济本质上是一种生态经济，已经成为国际社会推动可持续发展战略的一种全新的经济运行模式。它强调最有效利用资源和爱护环境，表现为“资源产品再生资源再生产品”的持续循环增长方式

19、，做到生产和消费“资源能源消耗减量化、污染排放最小化、废弃物再生资源化和无害化”，以最小发展成本获得最大经济效益、社会效益和生态效益。循环经济是一种系统性的产业变革，是从追求产品利润最大化向遵循生态可持续发展实力永续建设的根本转变。由循环经济的内涵可以归纳出三点基本评价原则：减量化、再利用、再循环（Reduce,Reuse,Recycle）即3R原则。减量化、再利用、再循环原则在循环经济中的重要性并不是平行的。循环经济并不是简洁地通过循环利用实现废弃物再生资源化，而是强调在优先削减资源能源消耗和削减废物产生的基础上，综合运用3R原则。3R原则的优先依次是：减量化再利用再循环。人类社会经过工业革

20、命以来300多年的消耗之后，可供利用的自然资源日益枯竭，因此，人类必需寻求“新”的资源，“废物”正是最重要的选择之一。在很多国家，再生资源的回收利用已经发展成为一个特别重要的产业。目前，全世界钢产量的45、铜产量的62、铝产量的22、铅产量的40、锌产量的30、纸制品的35来源于再生资源的回收利用。西欧、美国和日本等发达国家的再生资源回收利用率已达到90%左右。近年来，随着我国经济的持续增长，各种资源的消耗量越来越大，资源供应不足已成为我国可持续发展的重要制约因素。一方面，我国自然资源特别匮乏，主要45种资源的人均占有量不足世界平均水平的一半，自然气、石油、铝和铜等重要矿产资源的人均储量仅相当

21、于世界人均水平的4.1%、8.3%、9.7%和25.5%，某些重要资源对国际市场的依靠越来越高，目前原油的35%、铁矿石和氧化铝的40%、铜和自然橡胶的60%以上依靠进口，增大了国民经济和社会发展的风险；另一方面，每年约有500万吨的废钢铁、20多万吨废有色金属、1400万吨的废纸及大量的废塑料、废玻璃、废旧电子产品等废弃物没有被回收处理，既奢侈了资源，又污染了环境1。世界发达国家普遍重视再生铅的生产。1999年，西方国家铅产量为4896万吨，其中，再生铅产量为2846万吨、再生铅产量占铅总量的5813；美国年产铅总量为1422万吨，其中再生铅产量为1083万吨，占总量的762；法国、德国、瑞

22、典、意大利、日本等国再生铅产量占铅产量的比重均超过50。在我国，再生资源的回收利用产业正悄然兴起。例如，随着我国汽车、通讯和化学工业的快速发展，对铅的需求越来越大，再生铅工业正渐渐成为一个新兴产业，一个新的经济增长点。我国近年来涌现了一批大型的再生铅企业，如江苏春兴合金(集团)有限公司、湖北金洋冶金股份有限公司、上海飞轮有色金属实业总公司等，特殊是江苏春兴合金(集团)有限公司，已成为我国最大的再生铅生产基地和无污染再生铅样板企业，创建出了具有中国特色的无污染火法冶炼再生铅专有技术，其生产原料不是金属矿石，而是汽车报废的铅酸蓄电池，2001年，该企业就回收了600多万个废电瓶，提取铅9万吨4。总

23、之，循环经济就是要达到社会生态经济综合效益的系统优化，推动全球资源、环境、社会的可持续发展。通过区域循环经济的构建，提升国家或地区的竞争力。2.绿色产品循环经济的物质载体1) 绿色产品的内涵环境爱护正日益成为国际贸易中的重要准则。绿色产品在国际竞争中占有越来越重要的地位，不符合环境爱护标准的产品将最终淘汰出国际市场。国际贸易与环境爱护一度被视为两个互不相关的领域。但是，近几十年来，人们的价值观念发生了根本性的变更。人们在做出购买决策时，不仅会考虑产品能否满意自身的须要，而且也会考虑产品是否会对人类生存环境产生不利影响。人们把在其生命周期全过程中符合环境爱护标准，对生态环境和人类健康无害或危害极

24、少、资源利用率最高、能源消耗量最低、可回收再利用率最高的产品称之为“绿色产品”（Green Product）。绿色产品是循环经济的物质载体，绿色产品的内涵也可表述为：绿色产品是采纳绿色材料，通过绿色设计和绿色工艺，经由绿色包装和绿色运用，最终可以得到绿色回收、再利用的产品。2) 绿色产品的评价标准及其认证绿色产品在国际贸易中所占比重越来越大，在国际市场上越来越具有吸引力和竞争力。随着人们对绿色产品需求的增长，人们对绿色产品的要求，也从单纯的注意末端管理，转向对产品生命周期全过程的管理，即每一阶段都考虑环境问题。为探讨和开发绿色产品，世界各国纷纷建立绿色产品认证制度和绿色标记制度。目前，有多种绿

25、色标记，如德国的“蓝色天使”；美国的“能源之星”；日本的“环境友好产品”；我国于1994年建立起环境标记制度，环境标记图形由青山、绿水、太阳及10个环组成。目前，长虹、新飞、康佳、美的等制造企业已通过中国环境标记产品认证5。绿色标记制度的实施，无论对企业、消费者还是国家，乃至全球，都有重要意义。对企业来说，环境标记有利于提升企业形象，赢得竞争优势；对消费者来说，有利于辨别绿色产品，增加环保意识；对国家来说，有利于可持续发展，有利于在国际贸易中打破绿色贸易壁垒。绿色贸易壁垒，作为一种市场准入的障碍，是指进口国通过国际、国内立法，制定内容繁杂的环境爱护公约、法律、法规、标准和标记，以阻挡或限制某些

26、外国商品的进口。3. 绿色制造循环经济的技术支撑1) 绿色制造的内涵绿色制造（Green Manufacturing，GM）,又称面对环境的制造（Manufacturing For Environment，MFE）。由于绿色制造的提出和探讨历史很短，其概念和内涵还处于探究阶段，所以至今还没有一个统一的定义。制造业对环境的影响来源于产品生命周期的各个阶段。基于产品生命周期的概念，综合现有文献，特殊是借鉴美国制造工程师学会的观点，绿色制造的基本内涵可定义如下：绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的先进制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、运用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境

27、的负面影响最小，资源效率最高，是实现制造业可持续发展的重要生产方式。2) 绿色制造的关键技术绿色设计技术探讨表明，产品性能的7080是由设计阶段确定的，设计阶段是产品生命周期的源头。绿色设计是指在产品生命周期全过程的设计中，充分考虑对环境和资源的影响，在考虑功能、质量、开发周期和成本的同时，优化设计因素，使产品及其制造过程对环境和资源消耗的总体影响减到最小。与传统设计方法相比，绿色设计是将绿色产品的要求作为设计约束的一部分，从可持续发展的高度谛视产品的整个生命周期，提倡无废物、可回收设计技术，将3R原则干脆引入产品研发阶段。绿色设计的核心思想在于彻底抛弃传统的“先污染，后治理”的环境治理方式，

28、代之以“预防为主，治理为辅”的环境爱护策略。因此，绿色设计是绿色制造技术的核心36。绿色工艺技术在产品制造过程中采纳绿色工艺是实现绿色制造的重要环节。绿色工艺是指物料和能源消耗最小化、废弃物最小化、环境污染最小化的加工工艺。采纳干切削技术。机械零件的传统加工过程尤其是在数控机床、加工中心和自动生产线上的切削过程是以运用切削液的湿法方式进行的。切削液的主要作用是降低加工温度，改善加工过程的摩擦磨损状态，从而提高刀具的耐用度。但切削液却是金属切削加工中的主要污染源，切削液不仅对操作工人的身体健康构成威逼，而且废液的排放也对环境造成严峻污染，尤其对水资源的污染。另外，日本精密工程协会的探讨表明：运用

29、切削液一项的费用约占零件制造成本的16，磨削液的费用更高达制造成本的30左右。解决切削液问题的最有效途径是采纳少乃至无切削液的干切削加工技术，既可节约资源、爱护环境又可降低成本。据统计，在欧洲工业界，有大约1015的加工已经采纳了干切削工艺。绿色运用技术对绿色运用的探讨主要集中在两个领域：一是延长产品的生命周期。延长产品的生命周期可最终削减产品报废后的各种处置，从而提高资源利用率，削减对环境的负面影响。要延长产品的生命周期，就要增加产品的可维护性，实行面对可维护性的设计（design for maintenance）。二是面对节约能源的设计（design for energy saving）。

30、德国联邦环境署的探讨表明，德国家庭和办公室消耗的电力中，至少有11被处于待机状态的设备消耗掉。据美国能源部估计，美国每年要为关机的电视机和录像机支付大约10亿美元的电费。待机功耗问题已经引起国际社会的广泛重视，飞利浦公司研制的新型开关电源多芯片电源模块，可以使很多电源在转入闲置待机方式时功耗大减7。4. 绿色回收循环经济的反馈环节绿色回收是绿色产品在其整个生命周期中的重要环节。在循环经济的产业链中，绿色回收与绿色材料、绿色设计、绿色制造、绿色包装、绿色运用共同组成一个闭环绿色供应链系统。1) 面对回收的设计（design for recycling）绿色回收是一项贯穿于产品整个生命周期的多层次

31、、多方位的系统工程。它不但涉及制造业，还牵涉到经济、立法、公众意识和社会管理等方面，在绿色制造中扮演着重要角色。面对回收的设计正引起人们的高度重视，美、德、日等发达国家在汽车、家电等行业应用面对回收的设计理念。德国奔驰汽车公司在汽车的整个生命周期都体现了回收利用的思想。从设计起先，就注意汽车的可回收性，在生产、运用过程中产生的废弃物、废能、废气、废液等做到全部回收，到报废时，汽车本身再被拆解、回收、利用。2) 面对拆卸的设计（design for disassembly）拆卸是从装配体上实现零部件分别的过程，并保证不对目标零部件造成损害，拆卸是实现绿色回收的重要手段。拆卸分为破坏性拆卸和非破坏

32、性拆卸两种。面对拆卸的设计探讨主要集中于非破坏性拆卸。目前，全球每年约有2400万辆汽车报废。美国每年约有1000万辆汽车被淘汰，其中的95被拆卸，车重的75被回收，每年由汽车回收产生再生钢材120万吨，再生非金属材料80万吨38。5. 结论1)绿色制造和循环经济是实现制造业可持续发展的必由之路，是制造业将来的发展趋势和方向。2)传统生产是一种末端治理的工业发展模式，不仅不能从根本上解决工业污染问题，而且还严峻影响了人类的可持续发展；清洁生产是将环境爱护延长到企业内部的方方面面；生态工业则考虑和关注的是企业群落，延长和拓展了环境爱护的理念和内涵；循环经济是从社会层面的高度和广度探讨环境爱护，随

33、着经济全球化和全球一体化时代的到来，循环经济则将地球作为一个大系统，从全球经济的高度和广度重视和关注环境爱护问题。3)循环经济是一个系统工程，在循环经济的产业链中，绿色材料、绿色设计、绿色制造、绿色包装、绿色运用和绿色回收共同组成一个闭环绿色供应链系统。只有重视循环经济的每一个环节，才能达到社会生态经济综合效益的系统优化，推动全球资源、环境和社会的可持续发展，从而提升国家或地区的竞争力。参考文献1 中国科学院可持续发展战略探讨组. 2004中国可持续发展战略报告M. 北京：科学出版社.20042 曹少中，涂序彦，杨国为.绿色循环经济与绿色设计J.机械设计.2004年第4期：1-53 吴澄.现代集成制造系统导论概念、方法、技术和应用M. 北京：清华高校出版社.20024 于秀娟主编.工业与生态 M. 北京：化学工业出版社.20035 章玲，邓南胜. ISO14000：通向国际市场的“绿色通行证” M. 广州：广东人民出版社.20036 胡蓉，胡如夫.产品开发的绿色制造技术与发展趋势J.机床与液压.2003年第4期：19-207 于海燕.在纺织机械中实施绿色制造战略初探J.机械设计与制造.2003年第5期：137-1388 孙正烈.绿色制造在机电产品全生命周期中的实施探讨J.平安与环境工程.2003年第4期：37-397