绿色制造研究综述及启示

陈晓昀

梧州学院 机械与资源工程学院，广西 梧州 543002）

作为传统制造业转型发展与绿色科技创新深度融合的新模式和新业态，绿色制造已成为全球新一轮工业革命和科技竞争的重要新兴领域。制造业既是国家的经济命脉，也是国民经济的支柱产业。《中国制造2025》把绿色制造工程作为“中国制造2025”五大工程之一。绿色制造是“中国制造2025”的具体行动，是我国经济高质量发展的利器，是绿色发展的重要抓手，是生态文明建设的重要内容，是工业转型升级的必由之路，是企业创新发展的推动力和创造绩效的加速器。本文在阐明绿色制造的内涵、分析国内外绿色制造研究现状及其发展趋势的基础上，综述绿色制造及其能力提升对企业可持续发展的重要作用，旨在为我国企业积极开展绿色制造创新提供理论支撑和实践依据。

绿色制造也称环境意识制造(Environmentally Conscious Manufacturing)、面向环境的制造(Manufacturing For Environment)等，是一个以生态环境与资源效益作为核心考量因素的现代制造模式[1]。促使产品从设计、生产、运输到报废处理的全过程对生态环境的负面影响降到最低最小，是绿色制造的目标[2-6]，故绿色制造又被称之为清洁制造。早在2000年，我国学者刘飞、曹华军、何乃军认为，绿色制造是一种综合考虑自然环境和资源消耗，以达到企业经济效益和社会效益与生态效益三者协调优化为目标的现代制造模式[7]，与刘旭[4]、孙柏林[5]、宋天虎[3]、衣飞宇[6]提出的观点大同小异。绿色制造涉及到环境、制造、资源等多学科交叉领域，其愿景是试图促使整个产品全生命周期尽显绿色，尽可能实现生态环境的负影响最小甚至趋于零、尽可能提高资源利用效能，使经济效益、社会效益和生态效益三者尽可能共赢并可持续协调优化。

2.1 国外研究综述

2.1.1 绿色制造大势所趋

绿色制造初始称之环境意识制造。美国学者Hart研究发现：通过绿色制造技术可以减轻环境污染，使企业的规制遵守成本下降，并认为环境意识制造是同时解决经济发展和环境问题的有效手段[8]；
美国制造工程师学会(SME)1996年发布《Green Manufacturing》蓝皮书，把绿色制造与可持续发展有机结合起来，作为工业化快速发展背景下应对环境污染与资源短缺的机械制造创新模式[2]2，此后，随着SME以绿色制造为主题的报告不断对外发布及影响力不断扩大，绿色制造在世界范围内关注度迅速提升，英国、德国、加拿大、中国、日本、意大利、澳大利亚等国家纷纷制定并实施绿色制造战略。毋庸置疑，工业转型升级的发展，绿色制造是一个必然趋势和大逻辑，在世界制造业领域中深入人心，并日益成为全球持续热议的话题和深耕的土壤。

2.1.2 学会、协会引领研究

随着绿色制造实践绩效的凸显，各国相关学会协会相继开展相关研究，并将绿色制造作为重要的研究课题。欧洲国际生产工学会对绿色制造产品生命周期与环境保护协调性的逻辑关系进行了探究[9]；
绿色制造在全球得到进一步重视与推广应用，得益于国际标准化组织(ISO)1998年颁布的环境管理标准出炉[6]8。2010年英国可持续设计中心(The Centre for Sustainable Design，简称CFSD)除了对可持续性产品生命周期设计和环境设计等进行深入研究外，还开展了相关教育，同时发行了《The Joumal of Sustainable Product Design》(《可持续产品设计》)杂志[10]，进一步扩大了其研究成果及绿色制造的影响力；
英国拉夫堡大学成立创新制造与工程研究中心，对设计、工艺、材料、业务及管理的全流程开展广泛研究[11]；
美国密歇根理工大学从2009年开始，在可持续发展研究中，专攻清洁生产技术，认为清洁生产技术实质上是在工业生产过程中，能够使各种废弃物有效降低，“三废”排放量最小化[12]；
加拿大Windsor大学对制造行业的生态设计、绿色制造周期等进行了深入探索[13]；
剑桥大学可持续制造研究团队在工业制造尤其是绿色工艺开发方面的研究处于国际领先水平，其研究领域涉及先进绿色工艺、聚合塑料和纺织品的回收利用、可持续生产的理论研究与应用、逆向供应链等[14]；
澳大利亚新南威尔士大学成立可持续制造与生命周期工程研究组，与就业、经济发展创新等部门对绿色制造相关问题进行产学研相结合研究[15]；
美国中西部研究所持续研究开发的Sima Pro、Gabi、Ecoinvent、Solid Works、Sustainability等绿色产品生命周期评价技术方法(LCA)与生态设计软件及其基础数据库，以及ISO标准LCA研究框架，成为各国政府及其企业和消费者进行绿色制造研究分析与决策的参考标杆[16]。由此可见，学会、协会或研究院对绿色制造研究的主要内容体现在：一是强调绿色制造的产品生命周期与生态环境保护的协调发展；
二是把绿色周期、生态设计、绿色材料、可持续生产、绿色数字化、绿色(清洁生产)技术与绿色工艺创新作为绿色制造的研发重点[17]；
三是把科学制定生态法规与绿色标准及绿色评价方法，作为实施绿色制造措施与技术推广应用的先行条件。

2.1.3 专家学者闻风而动

早在1988年瑞典学者Thomas就提出了旨在降低企业产品环境影响的环境保护战略EPR制度。Gutowski通过参加美国能源部对发达国家50多家企业调研项目研究分析，认为基于环境友好型的制造业发展是必然趋势[18]；
Bras & Reap运用生物学方法，进行绿色设计研究，对企业绿色产品开发与生命周期绿色工程进行了设计与评价[19]；
Porter[20]、Misiolek & Eider[21]、Barla & Ambec[22]、Popp[23]、Sheppard[24]、Costantini & Mazzanti[25]、Yang[26]、Kemp[27]研究表明：环境规制与经济绩效呈正相关，环境规制不仅能够激励企业绿色制造的技术创新，而且还能有效促进企业提高经济绩效和竞争力；
Thomas Graedel将生态环境与企业发展紧密相连，进行协同研究，取得了丰硕的研究成果[28]；
Mariana，王伟昊经过多年来对绿色制造探索，认为在创新活动中，制造业乃至其他行业的中小企业创新能力提升，有赖于与大型企业加强联系[29-30]；
Adrien Presley认为，充分运用现代计算机与自动化技术，加强智能化工艺创新理论研究及其成果运用，来有效提升工艺创新效率和制造能力[31]。可以看出，国外专家学者的研究聚焦于：一是将生态学、生物学、生命学和经济学等学科原理融入绿色制造研究中，丰富了绿色制造研究内容和成果，形成了文理兼容、多学科整合的绿色制造研究方法；
二是将研究视角向纵深发展，直接延伸到绿色制造的具体实施者企业中，将发展环境与企业技术创新、环境规制与企业绩效、生态环境与企业发展、智能化工艺创新与企业竞争力、绿色制造与企业创新能力有机结合起来，促使企业提高绿色制造自觉行动意识和实践绩效。

2.2 国内研究综述

2.2.1 研究机构不计其数

20世纪90年代，基于经济快速增长与生态环境日趋失衡及自然资源日渐枯竭的背景，我国相关研究机构和学者开始关注绿色发展及绿色制造问题，在国家相关部委及其职能部门的支持下，对绿色制造相关问题进行了深入探索。从中国绿色制造技术标准化技术委员会、中国绿色制造联盟、绿色制造产业技术创新战略联盟等乘势而生，到清华大学、北京大学、华中科技大学、重庆大学、中国科学院、中机生产力促进中心、机械科学研究院、中国汽车技术研究中心等高校及科研院所，创建绿色制造科技创新研究团队并取得了丰硕的研究成果，我国绿色制造研究蔚然成风。

2.2.2 学者研究雨后春笋

王能民等[32]、孙奎洲[33]、陶晋[34]、刘飞[35]、张光宇[36]、韩星[37]、钟孟楠[38]、康靖晗[39]、李蒙蒙[40]、惠岩岩[41]等学者从不同视角研究了绿色制造理论，并进行了实践探索。近年来，学者对于绿色制造研究进一步向纵深推进。王洪涛和陆铭论证了供需平衡、动能转换与制造业高质量发展的关系，认为需以推动供需匹配和新旧动能转换为导向，构建高质量的供需平衡体系、新能动体系与绿色制造体系，以实现我国制造业高质量发展[42]；
祖鹏阳通过SPSS23.0收集163份调查问卷研究显示：绿色制造和环境规制正向影响企业绿色技术创新和经济绩效[43]；
陈昊和丁晓钦运用政治经济学原理分析绿色制造机理，认为：虽然在社会总价值层面上绿色制造具有明显的价值创造效应，然而在行业和个体层面上绿色制造所创造的价值分配并不均匀，还可能发生价值转移，在制定环境规制时要考虑多方利益博弈关系[44]。因此，曹华军等提出了“企业应该义不容辞地承担起环境责任、生态责任和社会责任”[45]，宋天虎[3]、孙柏林[5]、刘旭[4]和赵立华等[46]也提出了“绿色制造是一个综合考虑环境影响、资源消费、社会和企业效益的现代制造模式，需综合运用法律、金融、政策、标准等手段的支持、约束、引导甚至强制推动”等观点；
李新创[47]、郭立玮等[48]分别从钢铁行业和中药领域对行业绿色制造理论与技术进行了探讨；
王婷等对智能制造与绿色制造协调发展开展了研究，以产品生命周期为主线，提出大数据驱动的绿色智能制造服务体系和实现思路[49]；
晏恒等对照 《江西省绿色制造体系建设实施方案》，认为江西省绿色制造体系建设中要“强化管理体系建设、完善绿色制造标准体系、加大可再生能源推广力度、完善体制机制以及加大政策扶持力度”[50]；
荣燕燕从政策支持、服务升级、科技创新等方面提出了推动上海市构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系的相关建议[51]；
周志超认为，加强绿色制造统筹规划、加快能源结构绿色低碳转型、提高企业绿色生产意识、提升绿色制造技术创新和应用，是广西绿色制造发展之路[52]；
王斌来等认为“绿色制造推动高质量发展”[53]；
江小国和何建波从要素支撑、生产组织、产业提升与行业治理4个维度把握制造业高质量发展的推进路径[54]；
李锦把“数字经济和实体经济深度融合，应用数字技术的智能制造产业成为提升制造业竞争力的重要途径”作为“十四五”中国企业发展大趋势之一[55]。与国外研究成果相比，综合分析可知，我国学者对绿色制造研究内容具有中国特色，更趋于本土化和区域性。主要体现在：一是与时俱进地关注供给侧结构性改革背景下绿色制造对我国制造业高质量发展的影响问题；
二是专注环境规制对绿色制造、价值创造、绿色绩效和绿色发展的逻辑关系；
三是细化研究内容，把本地化、行业化、责任化、规划化、服务化、标准化、模式化、数字化和智能化的绿色制造，作为促进我国企业绿色制造的发展方向和行动标杆及推动我国企业绿色转型发展的重要载体。

2.3 各国以及国际组织绿色制造战略

德国政府制定《德国工业4.0》，《资源效率生产计划》把资源效率列为工业4.0的关键领域，把促进经济可持续性和竞争力作为未来工业目标[56]；
美国政府发布《美国的“再工业化”战略》、《先进制造业的国家战略计划》、《制造业促进法案》、“国家制造业创新网络计划”、“可持续制造促进计划”等系列法案，推进绿色制造发展，《先进制造伙伴计划》提出把“可持续制造”列为11项振兴制造业的关键技术之一，并由能源部、商务部、国防部、基金委等联合构建了《美国先进制造战略框架》[57]；
英国政府发布《英国制造2050》、《高价值制造业战略》，在《未来制造报告》中预计：全球人口从目前的70亿增加到2050年的90亿，随之工业产品需求翻一番，继而材料及资源需求量翻三番，从而制定了《2013—2050年可持续制造发展路线图》，以应对未来人口、环境、资源等严峻挑战[58]；
日本高度重视绿色制造发展，发布《绿色革命和社会变革》，2008年实施《建设低碳社会的行动计划》，2012年在国家战略发展大会上发布《绿色发展战略总体规划》，将新型装备制造、机械加工等作为绿色制造发展重点，将节能环保汽车、大型蓄电池、海洋风力发电培育和发展列为落实绿色发展战略的三大支柱性产业[59]；
韩国“新增长动力前景及发展战略”和法国《新工业法国》提出“绿色供应链”、“低碳革命”、“增材制造”，进一步丰富绿色制造的内涵及其模式。在我国，国务院《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)，标志着绿色制造发展成型。尔后，科技部《国家“十二五”科学和技术发展规划》(2011)、国务院《中国制造2025》(2015)等规划或战略文件，尤其《中国制造2025》，是中国实施制造强国战略第一个10年的国家行动纲领[60-65]，明确提出了“全面推行绿色制造”、“到2025年绿色制造体系基本建立”[62]，为中国制造业未来10年设计顶层规划和路线图。与此同时，国际标准化组织(ISO)相继发布实施了环境管理体系、《能源管理体系要求》等系列标准，以推动全球绿色制造发展。综上所述，不难看出，各国以及国际组织研究制定的绿色制造战略，一是基于自然资源、生态环境、人口变化等综合背景，绿色制造战略已成为各国政府和国际组织促进经济社会可持续发展的新政策略；
二是各国政府推行绿色制造发展前，已经进行了科学的顶层规划，设计了周密的发展路线图，制定了详细的发展规制与绿色标准。

3.1 研究分析

3.1.1 研究领域高度集中

通过梳理与分析目前国内外绿色制造相关研究成果及各国绿色制造发展战略，对绿色制造研究可归纳为三大领域：一是绿色制造发展的顶层设计，如国际组织和各国政府制定和发布的绿色制造发展规划或战略文件，以及绿色标准体系。这是绿色制造发展的先决条件；
二是绿色制造核心概念、框架理论、方式模式、政策体系、能量模型、区域推进等研究。这是绿色制造发展的理论依据；
三是对以绿色为底色的设计、材料、装备、工艺、包装、建筑、评价等绿色制造技术应用与创新研究。这是绿色制造发展的实践指南。

3.1.2 丰硕研究成果与不足并存

通过对国内外绿色制造研究文献进行梳理，发现各国学者或研究机构关于绿色制造研究及其成果，聚焦于绿色制造概念、绿色规制、绿色产品设计、环境意识制造、绿色工艺开发、产品生命期回收、绿色技术创新等方面[6]，而关于绿色制造对企业绿色发展的影响效力与作用效能、企业绿色制造能力提升策略[5]、企业绿色制造实施效果及其能力提升路径等方面研究，仍有很大空间，且现有研究中主要把绿色制造作为一项工程技术研究[6]，而非聚集于绿色制造具体实施者(即企业)的绿色制造绩效能力或竞争力等经济手段研究。同时，直接对接企业及其绿色生产链、绿色供应链的接地气能力研究关注度不够，仍有较大研究空间。

3.2 借鉴启示

3.2.1 绿色制造大势所趋

绿色制造作为一种新技术、新业态和新模式，已成为全球第4次工业革命和第4次科技革命的重要新兴领域，是我国经济社会高质量发展的重要利器，也是企业转型创新发展的引擎和企业创造绿色绩效的载体。全面推行绿色制造，是破解工业化导致的经济发展与环境保护失调问题的根本之策，是中国工业在经济新常态下的必然选择[66]。可以预计，数字化和智能化时代，作为经济主体，企业通过人工智能实现绿色制造的同时，在智能制造与绿色制造协调发展中，不断提升企业的生态效益、社会效益和经济绩效及其高质量发展能力，将成为现代企业发展的理论逻辑与实践逻辑有机结合的大逻辑。

3.2.2 绿色制造特征日益凸显

目前，全球面临着诸如生态失衡、环境恶化、资源枯竭、人口膨胀等困扰着经济社会可持续发展与人类社会文明进步的许多世界性难题，急需世界组织和各国政府既要高瞻远瞩进行顶层设计，又要脚踏实地进行实践创新，来妥善解决。绿色制造的横空出世，既是各国政府的新政施政要义，又是顺应了历史发展潮流。这当然源于绿色制造特征。从绿色制造的内涵及其学术界的全球性研究热度分析，低碳、清洁、环保、绿色、智能、创新、经济、全球、可持续等等，这些方面凸显了绿色制造的基本特征及其优势。

3.2.3 企业绿色制造能力提升及其策略研究尤为必要

资源和环境是经济社会赖以生存与发展的两大基础性要件，其战略性不言而喻。目前，我国经济正处于转型发展的关键时期。曹华军等学者曾研究预判：按现在发展模式，到2020年中国人均生态足迹是人均生态承载力的6倍，将出现严重生态赤字[45]。世界自然基金会(WWF)与中国科学技术信息研究所在北京联合发布的《城镇化与生态足迹报告》显示，中国的人均生态足迹将在2029年达到峰值，为2.9全球公顷[67]。由此看来，我国经济高质量发展过程中，面临着严峻的资源匮乏和环境治理的压力。2005年党的十六届五中全会提出“加快建设资源节约型、环境友好型社会”(简称两型社会)的重大决策。与此同时，时任浙江省委书记习近平提出“绿水青山就是金山银山”的科学论断。在资源节约型和环境友好型(两型)社会建设背景下，企业绿色制造能力提升及其策略研究已成为解决制造业发展瓶颈的重要课题，既是当今世界时代潮流之急需，也是我国生态文明建设和绿色发展之要义，更是企业可持续高质量发展之必需。

4.1 阐述了绿色制造内涵及其发展趋势

绿色制造涉及到制造、资源、环境、社会等多学科交叉领域。高质量发展需要绿色制造强有力支撑。在经济社会发展中，尽可能达成经济效益、社会效益和生态效益三者共赢并可持续协调优化，是绿色制造愿景及其发展战略。

4.2 梳理了国内外绿色制造研究成果

研究显示：绿色制造作为一种新技术、新业态和新模式，正成为全球第4次工业革命和第5次科技革命的重要新兴领域，以及世界各国经济增长的制高点和核心竞争力。发展绿色制造将促进我国新一轮技术创新与革命，是经济高质量发展的利器。

4.3 绿色制造大势所趋已成为全球共识

我国经济社会正处于转型升级的关键时期，全面推行绿色制造尤为重要与紧迫。高度重视绿色制造战略规划。绿色制造顶层设计固然重要，落地生根更为可贵。绿色制造不仅仅是一项工程技术，而更是工业企业绿色制造实践及其绩效能力和竞争力提升的经济手段。