2014年3月13日至15日,“中美可持续制造研讨会(CHINA NSFC-US NSF WPROSHOP ON SUSTAINABLE MANUFACTURING)”在武汉召开。本次会议由尊龙凯时委员会(以下简称基金委)和美国国家科学基金会(National Science Foundation, USA)联合主办,华中科技大学承办。会议组织方成员包括基金委工程与材料科学部工程科学二处处长王国彪教授、美国科学基金会化学、生物工程、环境与传输系统处处长JoAnn S. Lighty博士和项目主任Bruce Hamilton博士。基金委国际合作局项目官员魏芹、机械工程学科项目主任赖一楠教授、化工学科项目主任张国俊教授以及中美两国业界知名学者约 30位专家参加了会议。
可持续制造的概念于上世纪九十年代初提出,是指在制造领域实现环境、经济和社会三重属性的协调和可持续发展。随着全球环境恶化、资源日益短缺和经济持续衰退,制造业的可持续发展受到了国内外学术界和工业界,尤其是作为全球制造大国和制造强国的中美两国业界学者的广泛关注。本次会议两国学者围绕可持续制造领域基础理论、技术创新的研究与合作展开深入研讨,并为2015年度中美可持续制造领域的国际合作研究项目指南提供参考性意见。研讨会包括主题报告、专题报告和讨论三个环节。
在主题报告环节,美国乔治亚理工大学Bert Bras教授的报告强调了可持续制造的系统思维概念以及三重底线原则(Triple Bottom Line)。通过对重型卡车、火箭、房屋、太阳能汽车等产品生命周期的环境影响分析,Bert Bras教授认为,目前产品功能、寿命和强度的过度设计,是导致产品环境影响负荷过大的主要原因,对用户行为和实际工况需求进行准确分析将有助于改善产品的可持续性。重庆大学曹华军教授的报告论述了机械制造系统能效提升的前景、节能策略以及零件加工能耗预测模型,认为机械制造系统能效提升需要考虑机床能耗行为特性、零件加工工艺、生产效率等多方面因素。清华大学化工系赵劲松教授的报告从生产安全的视角,重点分析了化工行业生产风险识别与安全监控问题,指出了化工行业将进入大数据时代,基于大数据的知识创新与智能制造对于可持续发展具有重要意义。美国德克萨斯大学奥斯汀分校Thomas F. Edgar教授的报告主要涉及流程工业能量效率与可持续目标,提出流程工业能效是可持续制造的关键。
专题报告环节中,12位美方学者和9位中方学者分别就“可持续产品与工艺”和“可持续制造系统”两个主题进行了报告。针对可持续产品与工艺主题,学者们认为需建立产品设计与决策的全局性新思维,综合考虑产品全生命周期的可持续指标及相关环境法规政策,并构建可视化的可持续数据和知识,集成到现有的设计工具和产品属性数据库。报告普遍关注了可持续新型工艺和装备的开发,如陶瓷基聚合物膜技术、基于超临界CO2的微量润滑技术等。在可持续制造系统专题报告中,与会学者均强调了可持续制造的大系统复杂特性,需要进行跨尺度、多学科交叉分析和优化,重新审视其时空特性,将制造系统从材料-产品-工艺层拓展到更大的工业系统层,并协调优化其经济、环境和社会属性。而基于全球化可持续制造的视角,通过重构和优化供应链各环节能源与资源管理,可实现产品及其制造过程的可持续目标。
15日上午开展了分组与集中讨论。 美国韦恩州立大学Yinlun Huang教授和华中科技大学邵新宇教授分别介绍了美中两国在可持续制造领域的研究进展情况。美国密西根大学机械系Steve Skerlos教授代表“可持续产品与工艺”小组进行总结发言,指出当前的迫切性问题是寻求应对可持续挑战的解决方案,包括开发可持续新工艺、系统设计新方法和基础数据等。哈尔滨工业大学程凯教授代表“可持续制造系统”小组进行总结发言,认为小组讨论中强调了系统思维和多学科交叉研究方法、能源生产与制造过程集成、制造能效和资源效率提升的重要性,以及智能与数字化制造对于推进可持续制造的意义。
与会专家们一致认为,目前以经济效益为驱动的发展模式无法解决制造业高速发展带来的严重的环境问题,而可持续制造是复杂的大系统工程,需要多学科交叉、跨领域技术创新和全社会相关方的参与,需要开展跨越学科、行业、地域的交叉与合作。Bruce Hamilton博士和赖一楠教授进行了总结性发言,并对后续中美合作研究项目指南发布和项目申报工作等进行了简要说明。
本次研讨会是中美两国基金会首次就可持续制造主题展开学术研讨与合作。双方学者讨论热烈,加深了彼此在该领域的相互了解,增进了友谊,在多方面形成了学术共识,为未来进一步加强学术交流与合作奠定了良好的基础,对提升我国在可持续制造领域基础研究学术水平、促进中美学术国际化融合具有重要意义。