秋色有遠(yuǎn)近 平分待戮力
——訪重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院曹華軍教授

本刊記者/Reporter 譚弘穎/TAN Hongying

秋色有遠(yuǎn)近 平分待戮力
——訪重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院曹華軍教授

As long as the effort will be able to narrow the gap——Interview with Mr CAO Huajun,the Professor of School of Mechanical Engineering,Chongqing University

本刊記者/Reporter 譚弘穎/TAN Hongying

曹華軍：男，1978年生，重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授、博導(dǎo)，重慶大學(xué)制造工程研究所副所長、機(jī)械傳動(dòng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室機(jī)床及制造系統(tǒng)研究所所長，中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)綠色制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事與副秘書長；全國綠色制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)委員與副秘書長、再制造委員會(huì)委員；國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(CIRP)青年會(huì)員。曹教授還是“十二五”國家綠色制造科技重點(diǎn)專項(xiàng)專家組專家、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才、科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才；2015年度教育部“長江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”青年學(xué)者。主要研究綠色制造系統(tǒng)理論、齒輪高效清潔工藝及裝備、機(jī)床再制造。近五年來，主持國家863計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等多項(xiàng)課題。獲得過重慶市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)、湖北省自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等成果5項(xiàng)。授權(quán)國家發(fā)明專利10項(xiàng)，制定國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)，發(fā)表SCI/EI檢索論文70余篇。

11月8日，適逢機(jī)械工業(yè)科技大會(huì)在北京召開，重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院曹華軍教授獲“機(jī)械工業(yè)科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”榮譽(yù)，其應(yīng)邀前來領(lǐng)獎(jiǎng)且做《國際綠色制造技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展趨勢報(bào)告》。藉此，筆者有幸就綠色制造技術(shù)主題在北京采訪到了曹教授。

薪火相傳 甘之如飴

當(dāng)前，世界上掀起一股“綠色浪潮”，制造業(yè)也不例外。在國外，1996年美國制造工程師學(xué)會(huì)在《綠色制造藍(lán)皮書》中首次比較系統(tǒng)地提出綠色制造的概念。在國內(nèi)，自上世紀(jì)90年代中期以來，在國家863計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金的支持下，重慶大學(xué)、裝甲兵工程學(xué)院、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、機(jī)械科學(xué)研究院、合肥工業(yè)大學(xué)等都對(duì)綠色制造領(lǐng)域的相關(guān)理論和技術(shù)進(jìn)行了跟蹤創(chuàng)新研究。

曹教授人很年輕，然而卻是國內(nèi)最早一批開展綠色制造研究的人。他最早接觸綠色制造是在1999年，那時(shí)候他剛加入劉飛教授門下讀碩士研究生。當(dāng)時(shí)劉教授在重慶大學(xué)制造工程研究所倡導(dǎo)綠色制造，他擔(dān)任了劉教授的學(xué)術(shù)助理，自此開始了對(duì)綠色制造的長期研究與工作。2005年，在劉飛教授的指導(dǎo)下，共同出版了出版了《綠色制造的理論與技術(shù)》這本專著，在國內(nèi)較早地對(duì)綠色制造進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

2010年以來，曹教授在國家863計(jì)劃、國家科技支撐計(jì)劃和國家基金委的支持下，開展了制造系統(tǒng)碳效、齒輪高速干切工藝技術(shù)及裝備、機(jī)床再制造方面的研究工作。與重慶機(jī)床共同承擔(dān)完成了國家863計(jì)劃項(xiàng)目“齒輪高速干式滾切工藝關(guān)鍵技術(shù)與裝備”。YDZ3126CNC高速干切滾齒機(jī)成為了該公司目前的核心新產(chǎn)品。在機(jī)床再制造方面，依托綠色制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟和中國機(jī)電裝備維修與改造協(xié)會(huì)，團(tuán)結(jié)了一批代表性企業(yè)，如與重慶機(jī)床、武重、宇環(huán)、廣數(shù)、華中等合作深入開展機(jī)床再制造成套技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化工作，牽頭制訂了《綠色制造 金屬切削機(jī)床再制造技術(shù)導(dǎo)則(GB/T 28615-2012)》，填補(bǔ)了機(jī)床再制造領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)為空白，合作企業(yè)均入選工信部再制造示范企業(yè)。

一路走來，這些工作不管是從理論還是實(shí)踐上，對(duì)他的鍛煉都非常大。目前做綠色制造研究的并不算多，能堅(jiān)持到現(xiàn)在的更少，這份努力和毅力，這份甘之如飴，筆者認(rèn)為，是曹教授能達(dá)到目前高度的原因所在。

革故鼎新 前景可期

曹教授說，我們國家的機(jī)床行業(yè)的發(fā)展目前主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：一是填補(bǔ)國內(nèi)空白，解決“從無到有”問題；二是瞄準(zhǔn)高端，解決“從有到優(yōu)”的問題。相較而言，國外機(jī)床制造強(qiáng)國德國由于發(fā)展得早、時(shí)間長則不存在有無問題，他們形成了很好的產(chǎn)業(yè)配套布局與技術(shù)積累，在當(dāng)前這個(gè)階段引領(lǐng)了機(jī)床行業(yè)發(fā)展的潮流。

就綠色制造而言，從其發(fā)展趨勢來講，上世紀(jì)90年代國際上學(xué)術(shù)界在綠色環(huán)保加工方面，重點(diǎn)研究了微量潤滑加工(MQL)、基于立方氮化硼CBN刀具的硬態(tài)干切、以及低溫加工技術(shù)；2000年后，開始關(guān)注機(jī)床能效方面的研究工作比如國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(CIRP)成立了專門從事機(jī)械加工過程的能量效率研究的工作組，歐盟提出了“綠色機(jī)床”的概念，德瑪吉、博世力士樂等機(jī)床制造商開發(fā)了機(jī)床能量管理系統(tǒng)，開啟了綠色工作模式。制造業(yè)有經(jīng)濟(jì)屬性、環(huán)境屬性以及社會(huì)屬性等，而社會(huì)屬性則是通過綠色制造來解決，上述這些對(duì)機(jī)械加工而言可以說一種變革，而綠色機(jī)床則是新一代的機(jī)床。曹教授認(rèn)為，國內(nèi)機(jī)床行業(yè)做綠色制造研究的多為在現(xiàn)有基礎(chǔ)上做優(yōu)化，缺少真正的革新。

再制造是綠色制造的重要組成部分。就機(jī)床行業(yè)而言，我國的機(jī)床再制造目前的困境也是現(xiàn)實(shí)存在的。曹教授認(rèn)為，主要是當(dāng)前的機(jī)床再制造企業(yè)作為第三方提供勞務(wù)，在利潤和稅務(wù)的平衡上缺乏政策支持；另外，現(xiàn)有的這些機(jī)床再制造企業(yè)目前還未形成堅(jiān)實(shí)“信譽(yù)”，再加上人才短缺、存在技術(shù)難度，所以成長非常艱難，難以“長大”。

但即使是這樣，曹教授也認(rèn)為機(jī)床再制造的前景非常好。首先，我們的國產(chǎn)機(jī)床在服役大約5年后，性能開始下降，假使報(bào)廢，則是很大的浪費(fèi)，像這批機(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)件回收利用就很有資源循環(huán)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和節(jié)能環(huán)保價(jià)值。目前，我們國家的機(jī)床大部分是處于從普通機(jī)床向數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)化的一個(gè)過程，以后機(jī)床結(jié)構(gòu)將會(huì)逐步定型，有利于再制造重用；舊機(jī)床基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件由于去應(yīng)力充分，性能更穩(wěn)定可靠，由于資源價(jià)格的不斷上漲、各種環(huán)保懲罰性措施越來越多的背景下，基于資源循環(huán)再利用的再制造前景尤為明顯；再者，機(jī)床主機(jī)廠也將會(huì)以工業(yè)服務(wù)的模式將機(jī)床再制造納入其核心業(yè)務(wù)之一，實(shí)現(xiàn)目前賣機(jī)床向賣機(jī)床+服務(wù)的模式的轉(zhuǎn)變，將進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)床再制造的發(fā)展。未來作為第三方的機(jī)床再制造企業(yè)也會(huì)越做越大，通過技術(shù)和服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化，形成連鎖，改變目前小、散的局面。最后，隨著機(jī)床再制造的融入，比如機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)也考慮再制造時(shí)，形成模塊化設(shè)計(jì)，從而會(huì)使得機(jī)床再制造變得更簡單，降低再制造技術(shù)難度和成本，提高再制造綜合效益。

多向發(fā)展 主動(dòng)倡導(dǎo)

對(duì)于機(jī)床的綠色制造技術(shù)發(fā)展趨勢，曹教授認(rèn)為：一是從材料技術(shù)上發(fā)展，如礦物鑄件床身替代鑄鐵床身，不僅有更好的減震性、熱穩(wěn)定性，還能減少在制造過程中產(chǎn)生的能耗和污染，還比較容易回收。二是從能效管理技術(shù)上發(fā)展。機(jī)床在運(yùn)行中，大部分時(shí)間處于待機(jī)、停機(jī)或空行程狀態(tài)，比如電機(jī)和切削載荷不匹配，有冗余，能效管理技術(shù)如虛擬機(jī)床優(yōu)化技術(shù)、自動(dòng)化能量管理技術(shù)、加工過程監(jiān)控技術(shù)能很好地解決這一問題。三是從工藝技術(shù)上發(fā)展，如微量潤滑技術(shù)(MQL)、高速干切技術(shù)、環(huán)保切削液的發(fā)展和普及應(yīng)用等。四是要實(shí)現(xiàn)模塊化、輕量化設(shè)計(jì)。將綠色設(shè)計(jì)與模塊化設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合，使得設(shè)計(jì)同時(shí)滿足裝備的功能屬性以及可運(yùn)輸性和可拆卸性、易于裝配性以及環(huán)境屬性。五是要實(shí)現(xiàn)更“宜人化”，盡量減少和消除產(chǎn)品在制造和使用過程中對(duì)人體的危害，使之安全可靠、操作性好、舒適宜人。

對(duì)于機(jī)床行業(yè)企業(yè)如何更好地實(shí)現(xiàn)綠色制造，曹教授也有建議，他認(rèn)為：一是機(jī)床行業(yè)應(yīng)當(dāng)大力倡導(dǎo)綠色制造理念，將高效、高質(zhì)和節(jié)能環(huán)保、資源循環(huán)再利用進(jìn)行深度融合，要讓用戶得到切實(shí)的綜合利益；二是不能把機(jī)床的綠色制造看作是“優(yōu)化”，而是要以“革新”的態(tài)度去對(duì)待，通過產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)綠色制造。另外則是要積極參與標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和實(shí)踐，如ISO14955系列機(jī)床綠色標(biāo)準(zhǔn)等；三是要化被動(dòng)為主動(dòng)，去主動(dòng)倡導(dǎo)綠色制造全生命周期概念，從賣機(jī)床轉(zhuǎn)化為賣全生命周期的制造技術(shù)服務(wù)。

綠色制造是制造業(yè)發(fā)展的必然的趨勢，機(jī)床是制造業(yè)的工作母機(jī)，制造業(yè)發(fā)展綠色制造，機(jī)床行業(yè)首當(dāng)其沖。在《中國制造2025》中，“綠色”散布其間，成為貫穿全文的主色調(diào)?！笆濉敝校ば挪繉⑷嫱菩芯G色制造，加快構(gòu)建高效、清潔、低碳、循環(huán)的綠色制造體系；而曹教授認(rèn)為，就目前而言，我們國家的綠色制造與國外的差距并不大，如果政府、行業(yè)、企業(yè)一起努力的話，正是恰逢其時(shí)。

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