綠色工藝技術(shù)應(yīng)用策略研究

朱劍、聶蕾、王蕓、宋振坤、高春鋒 /北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所

近年來(lái)我國(guó)制造業(yè)快速增長(zhǎng)，同時(shí)帶來(lái)了資源的加速消耗、污染的急劇增加及生產(chǎn)事故的顯著增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的“先發(fā)展、后治理”模式已不能有效控制污染，確保生產(chǎn)安全性。由此，綠色工藝創(chuàng)新、綠色工藝技術(shù)應(yīng)用成為實(shí)現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型及綠色發(fā)展的有效策略。

以綠色工藝為代表的這類(lèi)新技術(shù)的深入應(yīng)用和廣泛推廣，不僅僅是工藝替換、設(shè)備更新，還常常伴隨生產(chǎn)模式調(diào)整、管理模式調(diào)整、關(guān)聯(lián)工藝環(huán)節(jié)調(diào)整等，導(dǎo)致短期內(nèi)經(jīng)營(yíng)成本增長(zhǎng)、生產(chǎn)效率降低等風(fēng)險(xiǎn)，這也是大部分企業(yè)更愿意延用老工藝的主要原因。因此有必要對(duì)綠色工藝技術(shù)的應(yīng)用策略開(kāi)展研究，以此推動(dòng)企業(yè)綠色生產(chǎn)的發(fā)展，并為今后更多新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用提供借鑒。

一、新技術(shù)應(yīng)用推廣模式

新技術(shù)的應(yīng)用及推廣是在對(duì)新技術(shù)完成調(diào)研、科學(xué)鑒定及適應(yīng)性檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再將成果應(yīng)用進(jìn)行擴(kuò)散的活動(dòng)，其流程一般如圖1 所示。首先，企業(yè)根據(jù)自身實(shí)際生產(chǎn)情況，提出技術(shù)發(fā)展需求；根據(jù)需要可成立專(zhuān)項(xiàng)工作團(tuán)隊(duì)，制訂詳細(xì)實(shí)施計(jì)劃，并據(jù)此開(kāi)展調(diào)研選型工作；再針對(duì)意向技術(shù)進(jìn)行充分地試驗(yàn)論證，通過(guò)開(kāi)展小范圍試生產(chǎn)，對(duì)技術(shù)應(yīng)用方案進(jìn)行調(diào)整或改進(jìn)，直至達(dá)到較佳效果；同時(shí)將試生產(chǎn)點(diǎn)打造為示范工程，以點(diǎn)帶面，推廣經(jīng)驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

本文以北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所在全所范圍內(nèi)推廣安全環(huán)保清洗工藝替代汽油清洗為例，探討綠色新工藝應(yīng)用策略。

二、汽油清洗替代實(shí)踐研究

1.明確汽油清洗替代需求

北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所是一家產(chǎn)研一體化單位，其主要產(chǎn)品伺服機(jī)構(gòu)是集機(jī)、電、液于一體的高精度控制系統(tǒng)，對(duì)多余物非常敏感，因此產(chǎn)品清潔度要求普遍較高。過(guò)去研究所清洗工藝以浸泡、刷洗等手工操作為主，一般采用120#汽油作為清洗劑。汽油因其對(duì)有機(jī)類(lèi)污垢具有較強(qiáng)的清洗效果，曾被廣泛應(yīng)用于工業(yè)清洗領(lǐng)域。但汽油閃點(diǎn)較低（-50℃至-20℃），屬于易燃液體，其蒸汽與空氣混合后形成爆炸性混合物，使用后的汽油屬于危險(xiǎn)廢棄物，對(duì)于環(huán)境有一定的危害性，且處置成本高。鑒于汽油的安全、環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，研究所決定開(kāi)展汽油清洗替代工作，推廣安全環(huán)保清洗工藝應(yīng)用。

2.成立專(zhuān)項(xiàng)工作團(tuán)隊(duì)，制定方案，落實(shí)責(zé)任

鑒于伺服機(jī)構(gòu)從最初的零件材料加工到最后的整機(jī)裝配測(cè)試，各階段、工序、工種均需要進(jìn)行不同潔凈度要求的產(chǎn)品清洗，涉及的工況情況復(fù)雜，同時(shí)替代后還會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本變化、生產(chǎn)組織管理變化，是一項(xiàng)龐大復(fù)雜的工程項(xiàng)目。為此，研究所成立了“汽油清洗工藝替代”工作項(xiàng)目組，匯集所級(jí)安全主管領(lǐng)導(dǎo)、工藝技術(shù)人員、安全管理人員、生產(chǎn)管理人員和操作者，以確保工作的順利開(kāi)展。

項(xiàng)目組制定了周密詳盡的工作方案計(jì)劃，主要包括：制定“汽油清洗工藝替代率90%以上”的總目標(biāo)；明確項(xiàng)目組及相關(guān)單位職責(zé)，制定詳細(xì)的應(yīng)用、推廣工作計(jì)劃，并層層落實(shí)責(zé)任到人；建立獎(jiǎng)勵(lì)與制約機(jī)制，對(duì)積極試用清洗劑的部門(mén)和個(gè)人給予獎(jiǎng)勵(lì)。汽油清洗工藝替代工作方案如圖2 所示。

3.充分調(diào)研，詳細(xì)論證，系統(tǒng)推進(jìn)

（1）廣泛調(diào)研，尋找方向

通過(guò)大量調(diào)研，詳細(xì)了解了化學(xué)清洗、物理清洗以及微生物清洗的作用原理及技術(shù)特點(diǎn)，調(diào)研了溶劑型清洗劑、水基清洗劑及微生物清洗劑的清洗機(jī)理、環(huán)保性、工藝特性、經(jīng)濟(jì)性等。在調(diào)研的同時(shí)試用各類(lèi)清洗劑，初步體驗(yàn)不同種類(lèi)清洗劑的清洗效果及物理屬性。

伺服機(jī)構(gòu)制造具體有多品種、小批量、產(chǎn)品更新快的生產(chǎn)特點(diǎn)，且部分零部組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、潔凈度要求較高，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品清洗以超聲波清洗和手工清洗為主，基于上述特點(diǎn)伺服機(jī)構(gòu)目前仍適合延用化學(xué)清洗方法。

綠色化學(xué)清洗劑的研發(fā)，是推動(dòng)化學(xué)清洗技術(shù)發(fā)展的主要因素。當(dāng)前普及較廣的綠色化學(xué)清洗劑主要有兩類(lèi)：碳?xì)漕?lèi)溶劑型清洗劑和水溶性清洗劑，兩類(lèi)清洗劑性能比較如表1 所示。

綜上分析，溶劑型清洗劑能夠較好的適應(yīng)研究所現(xiàn)有生產(chǎn)條件，可作為后序工作試驗(yàn)重點(diǎn)。

（2）充分論證，優(yōu)選最佳工藝方案

因不同廠家、不同型號(hào)清洗劑的物理性能存在一定差別，能否滿(mǎn)足伺服產(chǎn)品清洗工藝要求需進(jìn)行詳細(xì)論證。

一是分析充分。在開(kāi)始試驗(yàn)論證前，首先分析不同階段產(chǎn)品加工現(xiàn)狀及清洗污物的主要成分，如機(jī)加階段清洗污物主要為切削油、乳化液、研磨膏、極少量切削屑等，裝調(diào)階段清洗污物主要為防銹油、工作油液、機(jī)加后殘留的多余物等；其次需對(duì)過(guò)去產(chǎn)品清洗工序中常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，并將此納入后續(xù)驗(yàn)證內(nèi)容；此外，可采用頭腦風(fēng)暴法，請(qǐng)各專(zhuān)業(yè)人員分析清洗劑對(duì)其他工序質(zhì)量可能造成的影響，評(píng)估是否有必要進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)論證。通過(guò)前期的全面分析，為后續(xù)設(shè)立試驗(yàn)項(xiàng)目及重點(diǎn)論證內(nèi)容提供輸入，使研究及試驗(yàn)工作目標(biāo)清晰、明確。

二是計(jì)劃具體，分步實(shí)施。依據(jù)前期分析，工作小組制定了多項(xiàng)專(zhuān)項(xiàng)研究項(xiàng)目，如圖3 所示，同時(shí)制定實(shí)施方案及詳細(xì)工作計(jì)劃。

圖3 制定試驗(yàn)項(xiàng)目情況

三是試驗(yàn)驗(yàn)證覆蓋全面。為使試驗(yàn)結(jié)論更具說(shuō)服力，試驗(yàn)應(yīng)盡可能覆蓋伺服產(chǎn)品各種生產(chǎn)工況。試驗(yàn)項(xiàng)目，不僅應(yīng)包含金屬類(lèi)零件的清洗試驗(yàn)，還應(yīng)包含非金屬零件的清洗；不僅包含手工清洗試驗(yàn)，還應(yīng)包含超聲波清洗試驗(yàn)；不僅包含常規(guī)零件清洗，還應(yīng)包含特殊結(jié)構(gòu)零件的清洗，如殼體類(lèi)零件復(fù)雜內(nèi)腔的清洗、高徑深比孔系清洗等。

四是檢測(cè)手段有效?？茖W(xué)論證過(guò)程，不僅要求試驗(yàn)方案合理、可行，還要求試驗(yàn)結(jié)果鑒定可靠、有效。對(duì)清洗劑性能的驗(yàn)證，專(zhuān)項(xiàng)工作小組采用了多種檢測(cè)手段，以期充分并多維度地評(píng)價(jià)其綜合性能，詳見(jiàn)表2。

表2 清洗劑性能檢測(cè)方法應(yīng)用

經(jīng)充分論證，項(xiàng)目組完成了清洗劑優(yōu)選工作，最終選定的2 種清洗劑能夠滿(mǎn)足研究所當(dāng)前絕大部分工序的產(chǎn)品潔凈度要求。經(jīng)確認(rèn)，2 種清洗劑均不含《蒙特利爾議定書(shū)》規(guī)定的ODS 消耗大氣臭氧層物質(zhì)，使用后由生產(chǎn)廠家定期回收，對(duì)人體健康危害也遠(yuǎn)小于120#汽油。

本階段工作重點(diǎn)是試驗(yàn)及論證，通過(guò)大量試用和有針對(duì)性地開(kāi)展工藝研究，驗(yàn)證新工藝能否滿(mǎn)足產(chǎn)品需求，同時(shí)確認(rèn)新工藝的安全、環(huán)保等特性是否符合企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

4.加強(qiáng)培訓(xùn)，推廣經(jīng)驗(yàn)，逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍

按照“論證、試點(diǎn)、推廣、推行、全面替代”的推廣方針，在充分論證的同時(shí)首先在典型班組開(kāi)展試用，隨后各事業(yè)部均建立示范點(diǎn)，再逐步將應(yīng)用范圍擴(kuò)大至各班組，最后至全部取消汽油清洗工藝。研究所自2015 年應(yīng)用推廣綠色清洗劑概況如圖4。

在上述應(yīng)用推廣過(guò)程中，除攻克技術(shù)和管理問(wèn)題外，遇到的最大阻力就是一部分操作者對(duì)使用清洗劑產(chǎn)生抵觸情緒。因?yàn)榍逑磩]發(fā)較汽油慢，清洗后產(chǎn)品干燥時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，使得操作者對(duì)清洗劑的使用體驗(yàn)感較差。因此在工作初期時(shí)，清洗劑的推廣速度非常緩慢。為此，各部門(mén)多次組織操作者進(jìn)行交流與培訓(xùn)，提高全員科技素養(yǎng)，幫助操作者深入了解清洗劑的特性及替代汽油的必要性。此外，依據(jù)相關(guān)激勵(lì)制度，對(duì)積極參與試用和推廣的部門(mén)和個(gè)人及時(shí)給予獎(jiǎng)勵(lì)。經(jīng)過(guò)近2 年多的努力，操作者逐漸接受并適應(yīng)了清洗劑的應(yīng)用。

三、經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)

自2019 年起，綠色清洗劑已在研究所全面應(yīng)用，該項(xiàng)工作為后續(xù)推廣綠色新工藝提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，并帶來(lái)諸多啟示。

1.決策引領(lǐng)，應(yīng)用綠色技術(shù)，推動(dòng)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

在各行各業(yè)快速發(fā)展的今天，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)都很重視新工藝新技術(shù)的應(yīng)用；但在選擇新技術(shù)時(shí)，除關(guān)注技術(shù)性能外，從企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度還應(yīng)重點(diǎn)考慮其環(huán)保性及安全性，以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。汽油清洗工藝的全面替代，徹底消除了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)因汽油存儲(chǔ)和使用帶來(lái)的安全隱患，提升了企業(yè)本質(zhì)安全；綠色清洗劑的應(yīng)用降低了對(duì)操作者身體的危害，減少了對(duì)環(huán)境的污染，為企業(yè)帶來(lái)良好社會(huì)效益和生態(tài)效益。

表4 研究所自2015年清洗劑應(yīng)用推廣情況概述

2.強(qiáng)化組織，詳細(xì)策劃，確保新技術(shù)應(yīng)用順利實(shí)施

以新技術(shù)應(yīng)用賦能高質(zhì)量發(fā)展是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，推廣應(yīng)用新技術(shù)不僅僅是技術(shù)問(wèn)題，更多的是經(jīng)濟(jì)、管理、體制等多方面問(wèn)題，因此需做到“領(lǐng)導(dǎo)要重視、組織要落實(shí)、計(jì)劃要具體、措施要到位”。汽油清洗替代工作立項(xiàng)初期就受到了所領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，制定專(zhuān)項(xiàng)政策，保障技術(shù)人員和經(jīng)費(fèi)的到位；成立以業(yè)務(wù)領(lǐng)導(dǎo)為首，由管理、技術(shù)、生產(chǎn)等各方面人員組成的技術(shù)推廣團(tuán)隊(duì)；結(jié)合研究所現(xiàn)狀，制定新工藝應(yīng)用推廣計(jì)劃和切實(shí)可行的措施。同時(shí)，制定相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制，為推廣新工藝應(yīng)用創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。

3.科學(xué)論證，為新技術(shù)應(yīng)用提供保障

在實(shí)際工程中，新技術(shù)的應(yīng)用通常不能簡(jiǎn)單的照搬照抄，需要根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)要求、生產(chǎn)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)成本等條件，選擇新技術(shù)的性能參數(shù)及應(yīng)用范圍，才能使得新技術(shù)的應(yīng)用可以為企業(yè)帶來(lái)產(chǎn)品質(zhì)量的提升及經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)。而科學(xué)論證、充分論證是新技術(shù)應(yīng)用的前提條件和技術(shù)保障，在此期間，對(duì)試驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行歸納、比較、分類(lèi)、總結(jié)，盡可能的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，攻克技術(shù)應(yīng)用瓶頸，為后續(xù)的新技術(shù)推廣掃清障礙。

4.培養(yǎng)科技示范單位，以點(diǎn)帶面

為確保新技術(shù)的順利推廣，不能采用一刀切的方式，否則會(huì)引發(fā)管理人員或操作者強(qiáng)烈的抵觸情緒。為此在調(diào)研初期，可選擇少量示范點(diǎn)開(kāi)展試驗(yàn)；隨著調(diào)研深入及研究工作的全面展開(kāi)，逐步增加示范點(diǎn)，在各生產(chǎn)部門(mén)均建立新技術(shù)應(yīng)用示范班組，除擴(kuò)大試驗(yàn)范圍進(jìn)而充分試驗(yàn)外，還要為其他班組起到示范帶頭作用，引導(dǎo)更多人員了解新技術(shù)及其應(yīng)用的必要性，達(dá)到以點(diǎn)帶面的積極效果。

5.加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè)

日常生產(chǎn)過(guò)程中，加大宣傳力度，使全員認(rèn)識(shí)到質(zhì)量、成本、安全、環(huán)保等可帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；以科技為先導(dǎo)，強(qiáng)化全員科技意識(shí)，使全員意識(shí)到先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的重要性和必要性；轉(zhuǎn)變觀念，樹(shù)立求質(zhì)量、要效益的思想，使管理人員、操作人員也自覺(jué)投入到科技的學(xué)習(xí)和科技的運(yùn)用中來(lái)。企業(yè)整體科技素質(zhì)的提高，必然大大有助于新技術(shù)的應(yīng)用推廣。