航天绿色制造体系的立体化构建与实践

余昭辉 张文杰 王赟

1 中国运载火箭技术研究院 2中国航天科技集团有限公司

全面推行绿色制造是《中国制造2025》的重大战略任务之一。因此全面推进绿色制造体系建设，已成为推进制造业领域绿色发展的重要措施。结合绿色制造体系的建设目标任务，以及航天聚焦“双一流”战略发展目标和“高质量、高效率、高效益”的总体发展要求，探索构建具有航天特色的绿色制造体系，将绿色发展融入航天发展中，为建设美丽中国和碳达峰碳中和战略目标实现积极贡献航天力量。

1 航天绿色制造体系建设思路

按照国家关于绿色制造体系的建设方式，是以绿色产品、绿色工厂、绿色工业园区、绿色供应链为重点，但航天事业是系统工程，实施过程除了生产制造外，还涵盖规划、研究、设计、试验和应用等多系统工程，具有多品种、多状态、小批量的产品特性，下属单位功能性质复杂，想要实现建成绿色制造体系，最终要达成以最终产品为导向，溯源生产上下游，涵盖产品全生命周期，将绿色发展理念融入全流程的绿色制造体系建设和发展路线。

结合传统绿色制造体系的发展方向，基于现有制度成熟性、现有工作基础等方面实际，航天绿色制造体系建设以绿色工厂建设为最先突破点，以点带面开展多种维度的绿色条件实现，并形成网格式的建设框架。

2 航天绿色制造体系建设的重点内容

参考国家关于绿色产品、绿色工厂、绿色工业园区、绿色供应链的重点建设目标，虽然国家绿色产品多以民用消费品为主要认证方向，绿色工业园区以国家级经济开发区为主要认证方向，与航天生产实际存在一些差异，但参照绿色建设目标的相关要求，拟定航天绿色制造体系以生产制造绿色化、产品绿色化、集成绿色化和上下游绿色化为建设目标，实施开展相应的建设工作。

2.1 生产制造绿色化

以绿色工厂为建设目标，按照国家关于绿色工厂的建设要求，对标建设标准，建设符合国家认可的绿色工厂。同时，按照以点带线，以线带面的绿色工厂建设方式，对工厂的基础生产单位，车间、生产线的绿色化建设提出相应的建设要求和建设目标，推动有条件的车间升级改造为具备工艺先进、调度智能、布局合理、环境无害、消耗最少等特点的绿色车间，以及具备智能化水平高、高耗能工艺少、高产污工艺少、末端治理水平高、投入产出比高等特点的绿色生产线。

2.2 产品绿色化

航天绿色产品是以绿色制造实现供给侧结构性改革的最终体现，侧重于产品全生命周期的绿色化。与设计单位联合探索典型成批次产品的生产过程，提升工艺绿色化、产品环境影响最小化属性，推进绿色火箭发射比率。同时，推动节能环保产业发展，实现将绿色产品技术输出与落地，提升航天绿色影响力。

2.3 集成绿色化

为确保航天系统建设的高效有序，建设有由多家企业集成的复合型产业园区，园区一般有统一的管理机构负责公共区域的管理，和不同单位的统筹协调工作，一般园区具有统一的能源输送管道，资源使用均依托园区公用设施，按照“紧前筹划、既有提升”的建设思路，规划建设绿色新园区、推动改造绿色老园区。

2.4 上下游绿色化

航天是系统工程，以长征系列运载火箭为例，从火箭总体设计到弹箭体结构、测量通信、增压输送、测发控等分系统，几十个研究设计专业的设计、研发、安装、制造等多个环节，通过任务书对各环节参数、性能、质量提出具体要求，对供应上下游具有绝对的影响作用，在系统设计之初，将绿色属性加入到各环节中，实施绿色伙伴式供应商管理，充分考虑各项工作可能造成的环境影响，提出约束性要求，带动上下游企业共同实现行业的绿色低碳发展。

3 航天绿色制造体系建设的重点任务

3.1 绿色标准体系建设

目前国家对于绿色产品、绿色工厂、绿色工业园区、绿色供应链均已制定有完备的标准体系，为航天绿色标准体系建设提供了的精确指导和明确方向，结合既有的标准体系与航天系统工程复合集成的特点，在车间、生产线的绿色化提升、航天产业园区、航天特色绿色产品、航天供应链管理方面，拟定详细的建设指南和评价标准，从标准层面对建设目标和建设要求进行界定，指定形成符合实际的标准群。

3.2 全生命周期绿色化提升

从产品全生命周期着手，从绿色设计、绿色加工、绿色装配、绿色试验、绿色检测、绿色采购和绿色回收七个环节，着力推进绿色制造体系建设提升。将绿色要求融入各个环节，在保障产品质量的前提下，实现源头削减、过程管控、末端回收治理，致力实现资源消耗最小化，环境影响最小化，投资回报最大化。

3.3 智能制造的协同共生

绿色制造、智能制造是《中国制造2025》“1+X”规划体系的重要组成部分。航天企业作为国家高精尖技术企业，应实现生产过程的绿色化、自动化、数字化、网络化，充分发挥产学研各自的优势，强化企业在绿色制造、智能制造中的作用。

3.4 “三高”发展绿色赋能

绿色制造体系的有效建设，对于提升航天工业高质量、高效率、高效益发展具有很强的推动作用。“工业工程+绿色制造”集成化，按照绿色产线、车间要求建设的流程优化，可以有效提升资源利用率，降低污染产出率，实际提升生产效率，有效降低生产运行成本，提高生产利润率。

4 航天绿色制造体系的建设实践

4.1 绿色工厂建设突破

按照建设思路编制下发航天绿色制造体系建设实施方案后，全面开启了绿色生产方面的建设实施，以申报省部级及以上绿色工厂为建设标的，同步制订了符合航天生产实际的系列绿色标准，如航天绿色车间、绿色生产线、绿色工厂、绿色园区、绿色产品和绿色供应链建设指南及评价要求标准群。依据标准整合已有绿色建设成果，目前已有10余家单位完成或开展绿色工厂的建设实施与申报认证工作。

4.2 绿色工艺提升改造

绿色工艺迭代更新是绿色制造体系建设的内核，必须围绕此关键环节，开展生产线数字化提升、工艺替代验证等工作。如，自主研发的伺服控制驱动器总装测试数字化生产线，实现仓储、装配、测试设备互联互通，全流程100%信息化管控、生产用文件100%无纸化、测试数据100%自动判读，真正实现黑灯车间，大幅度降低资源消耗，提升产品合格率，实现智能制造和绿色制造双提升；开展水性硅橡胶热防护涂层制备与性能研究，以水性稀料替代现有有机稀料,并验证满足热防护需求；开展大面积硅橡胶放热图层自动刮涂工艺替代原有喷涂工艺，可减少40%挥发性有机物排放量。

4.3 绿色产品推广实施

主流产品方面研制出我国第一型“全绿色”中型运载火箭长征七号，以无毒、无污染的液氧、煤油、液氢替代传统推进剂，比冲比常规推进剂提高20%，推力提高60%。选用了一种对环境无害的新材料作为推进剂绝热层材料。选用氦气作为增压气体。壳体制造以机械铣制替代化学铣切，减少危险废物产生量。民用领域方面研制出三相融合射流设备，以流体为介质，通过高温发生设备，使用冲击原理达到清洗效果，清洗过程无粉尘、无化学污染，高效、节水、节能。此外，将液体火箭发动机的燃烧、喷雾等优势航天技术应用于危废处置领域，烟气排放设计指标远超国标要求，达到近零排放标准；项目可实现余热回收梯级利用，达到危废减量化、无害化及废水零排放的节能环保处置效果。

4.4 环保提升改造

全面推进污染物治理设施更新改造工程。如，针对涂装工序，开展“沸石转轮吸附+RTO催化燃烧设施”更新替代，可持续达标技术净化效率达到80%以上；针对特殊工艺废水，积极引入先进水处理工艺，排水水质可达到一级A排放标准。开发环保智慧监控平台，实现对在线监测数据的监控和监测数据的收集、整理和大数据分析，确保污染物达标排放和科学管控。开展电镀工艺废水处理站提标改造，进一步降低环境污染风险，提升环境可靠性。

4.5 节能更新改造

推动下属单位陆续开展了“煤改气”清洁能源替代、分布式能源系统、热处理炉集控系统、能源监控、建设屋顶光伏发电、改造热处理节水、空压变频改造、利用回收装置回收利用等节能项目，取得了较好的节能减排降耗的效果。例如某下属公司开展煤改气工程后降低能源消耗400t，二氧化硫降低50%以上，分布式能源系统项目较传统燃煤系统节能180tce/a，热处理炉集控系统项目节约用电10%，能源监控系统节电30万kWh/a，节水1.2万m3。

4.6 集成绿色化改造

全面提升航天工业园区含绿量，优化园区结构布局，如引入光伏等清洁能源入园，有效降低成本，提高园区亩产值。某航天工业集成园区，绿化率达到39%，绿化覆盖率达到45%，人均占有绿地约20.5m2，园区内引入电动绿色巴士，鼓励员工园区外乘坐公共交通，园区内乘坐绿色大巴的绿色出行方式，加快形成绿色低碳生产生活方式。

5 结语

绿色制造体系对航天系统的绿色提升仍大有挖掘空间，其核心仍然聚焦在设计和生产两个关键环节，设计之初融入绿色理念和绿色要求，应用产品轻量化、模块化、集成化、智能化等绿色设计共性技术，才能从根本上实现产品全生命周期的绿色提升。航天制造部分工序已实现绿色替代，后续仍需持续挖掘绿色提升改造潜力，从源头降低环境影响，真正建成航天绿色制造体系。