农业机械制造中绿色制造技术的应用研究

郭 杰，张悦湘，王 淦

（1.湖南农业大学机电工程学院，湖南 长沙410128；2. 智能农机装备湖南省重点实验室，湖南 长沙410128）

农业生产是我国民生之根基，随着现代化农业和农业4.0 的提出，农业生产对农业机械的相关要求也越来越高。在以往的农机设计制造中，大部分都没有考虑节约能源、资源再利用和绿色发展的问题，使得制造材料的浪费率、环境的污染率和农机的废弃率不断上升。在绿色制造理念提出后，现代机械制造的生产加工模式已逐步向清洁生产的方向发展，这不但提高了产品质量，同时也保证了低能耗生产效益的实现，使其在兼顾经济效益与环境效益的前提下，既全面优化了资源配置，也充分考虑了生态环境保护等方面重要因素[1]。因此，加强绿色制造技术在农业机械中的应用对于推动我国现代化农业可持续发展将具有重要意义。

1 绿色制造技术概述

绿色制造技术是社会、经济和环境因素三位一体深度融合而形成的制造新理论、新技术，已成为农业机械设计制造技术进行改革的关键。绿色制造要求在保证产品的功能、质量的前提下，综合考虑环境影响和资源效率，通过开展技术创新及系统优化，将绿色设计、绿色技术和工艺、绿色生产、绿色管理、绿色供应链、绿色就业贯穿于产品全生命周期中，实现环境影响最小、资源能源利用率最高，获得经济效益、生态效益和社会效益协调优化[2]。

2 绿色制造技术的应用对农业机械的意义

2.1 提高制造资源利用率

传统农业机械产品周期缺乏全局性与一致性，在使用年限后不能继续作业，废旧或闲置设备的回收率也没有得到充分的重视，造成了每年均要消耗大量的资源和能源，同时废弃的农机产品给环境也带来极大的压力[3]。而农业机械的绿色制造技术对制造程序进行简化，减小对原材料的消耗，同时从农机产品全生命周期出发，采用先进的仿真技术进行优化和改良，不仅节省了人力、财力、物力，而且降低了工艺功耗和能源消耗，有效地提高资源的利用率。

2.2 减少环境污染

当前我国农业发展中面临的主要问题之一就是农业环境的污染问题[4]。在传统的农业机械设计制造过程中所产生的废水、废物等对周边环境造成了一定的影响，其次，农业生产过程中农药和化肥的不适时使用和过渡使用进一步破坏了农业生产环境。而基于绿色环保、服务农业发展理念的绿色制造技术通过对相关生产资料的科学配比和生产活动的科学安排，有效地增加了农业生产的科学性和环保性，从而降低了环境污染。

2.3 提高农机作业自动化水平

机械生产和作业的自动化是指农业生产作业过程中，机械动力和电力代替人力和畜力，以工作机械代替人工操作自动完成农业耕作[4]。随着我国现代化农业的不断推进，农业机械产品也迎来了较大的市场机遇和发展空间，农业机械的绿色制造通过与现代微电子技术、仪器与控制等技术的融合，提高了农业机械的自动化程度，进一步提升了农业生产效率，推动着现代化农业的不断发展。

3 绿色制造技术在农业机械中的应用

3.1 绿色设计

绿色设计作为“绿色农机”的第一步，对于农业机械产品的整体构成具有极其重要的影响。在农机产品设计之初，需要从可持续发展的角度上去思考绿色设计的体系，认清设计的方向，使得农机产品及其零件能够被重复利用、循环利用更新利用。其次，绿色设计考虑到产品的质量，从生命和功能以及环境因素，其设计必须采用有效的方法，必须具有并行性、集成性和绿色性，整个过程应考虑产品周期的相关因素，需要保证产品的性能以及提高产品的附加值，实现经济效益的最大化[5]。

3.2 绿色材料

绿色制造的核心之一就是原材料的选择，其决定着农业机械产品是否能够达到绿色制造的要求。在选择农机产品的制造材料时，不仅要保证较好的使用性能和加工性能，还要考虑环保型及与环境的协调性，更要考虑成本要求和材料再利用的要求。绿色材料的使用减少了农机产品废弃零件对环境的破坏程度，从根源上促使了“绿色农机”的发展，既实现了经济效益，又实现了社会效益。

3.3 绿色工艺

绿色加工是一种可持续的机械加工方式，也就是加工方式对环境的冲击处于自然环境能进行自我修复的水平以下，从能源消耗、材料适应性、水以及其他所使用资源各方面，保持对环境最小的冲击[6]。绿色工艺作为农业机械绿色制造的关键内容，主要包括各类先进的控制技术、表面处理技术以及材料科学技术等内容。目前，我国普遍采用的绿色工艺包括节能环保型、节约型以及先进的快速成型等工艺，在保证农机质量的前提下，获取更大的经济与社会效益。

3.4 绿色包装

所谓“绿色包装”是指对生态环境和人体健康无害、能循环复用和再生利用，有利于促进持续发展的包装[7]。农机产品的包装是农业机械绿色制造的最后工序，在选择包装材料时，为了避免华而不实的包装给环境带来压力，应优先选用可循环利用、可降解、无污染性的绿色材料，在满足包装需要的同时降低了对环境的影响。

3.5 回收利用再制造

农业机械产品报废后，若不及时回收处理，会造成废物堆积和资源浪费。基于此，我们应该结合其材料的属性，确定其回收利用的价值和对环境的破坏程度，将有较高回收价值的材料进行回收，加工之后再次投入生产制造，一方面，避免了材料的浪费；另一方面，降低了农机产品的生产成本，具有良好的经济效益。

4 农业机械绿色制造技术的发展趋势

农业机械的绿色制造技术从社会、经济和环境三者结合的系统出发，在绿色发展理念的背景支撑下，充分运用先进的理论和技术来达到可持续发展的目的，不仅保证了农机产品的质量，还在一定程度上降低了生产成本，减少了环境污染。随着我国市场经济的不断发展，政府有关部门对于农业机械产品的生产环境监管要求也越来越严格，面对现代化农业的不断推进，农机制造企业也面临着前所未有的挑战。因此，我国农业机械绿色制造技术还需不断地发展和完善。在今后一段时期内，现代农业机械产品的绿色设计与绿色制造将呈现出全球化、社会化、集成化、并行化、智能化和产业化的发展趋势[8]。

5 结 语

综上所述，绿色制造技术在农业机械中的应用对提高资源利用率、减小环境污染和提高农机的自动化水平具有重要的意义，为“绿色农机”的生产制造提供了强有力的理论与技术支撑。然而，现代化的农业机械绿色制造技术仍然存在些许不足，需要政府部门、科研机构、技术人员等多方的协调与配合，加强技术研究与创新，来提升农业机械的绿色化水平和农业生产效率，为实现农机产品现代化、智能化、信息化和可持续化做出努力。