低碳生产模式的具体路径与方案设计

在以往的关于生产领域的研究中，大多数研究集中于诸如成本最小化、质量保证以及客户满意度等方面，很少将降低原材料及能源消耗、提高各项资源有效利用率、减少污染物以及温室气体排放等作为作业系统优化中的关键因素。然而在最近的十几年间，许多国家一直在持续关注实施低碳生产的各种方案。

关于实施低碳生产的具体方案，其涉及内容包括原材料利用率、生产设备使用效率、生产工艺先进程度以及员工劳动生产率高低等多方面因素。Sivasubra-manian R.等人在2003年探讨了提高各项资源利用率的具体途径，包括降低原材料消耗、减少生产过程中的排队/等待时间、合理安排生产环节中的先后顺序，从而创造最优化的生产系统，使不必要的能源消耗以及温室气体排放量大幅度减少。

Yuichi在2004年基于小型化及微型制造的概念，指出小型化及微型制造系统相对产量较高，同时资源、能源耗费降低。Mishima在2006年的研究也表明小型化及微型制造系统能源消耗更低、产生热量更少，减少了不必要的碳排放，是实现低碳生产的重要途径。

基于资源、能源消耗以及废弃物、温室气体排放等不仅发生在生产领域，而且也发生在交通运输环节，Bateman and Cheng在2002年提出了“转移制造”方法。该方法集合了网络系统、大规模定制及适时生产三个要素，使客户可以在最近的位置得到其产品，从而形成运输距离最短、供应链的环节最少、温室气体排放量最低的制造系统。

由于在现代工业系统中几乎所有的机器设备均以电能为主要能源，如何提高能源效率成为实现低碳生产的首要问题，Wikipedia在2008年具体地将能源效率解释为输出能量的过程（单位为W或J）与输入能量过程的百分比，低碳生产的能源效率要高于传统的工业生产过程。由于机器设备使用效率不高、操作使用不当等会形成过长的空闲、等待及排队时间，从而产生更多的浪费及废弃物，必须制定符合操作要求的最佳运行时间，提高机器设备利用效率，降低电能消耗，减少碳源排放，实现废弃物的最小化等。(www.xing528.com)

Taha H.M在1997年基于供电网络构建了线性规划模型，该模型以发电能耗总量为目标函数，通过优化网络中各个节点的供电量，降低碳排放强度。Mouzon在2007年依据多目标数学规划理论，以完成时间和单位时间的能耗为自变量，以制造系统中机器设备能耗最小化为目标函数构建了模型。该模型对降低生产过程中的碳排放，实现低碳生产的进一步研究提供了参考。

我国专家、学者就铝业实施低碳生产的具体路径与方案设计问题进行了深入、广泛的研究。其中，刘建新于2010年指出“综合分析适合我国铝土矿特点，能够保证铝土矿资源有效利用，节能减排，提高产品的附加值，延伸产业链的生产方法是串联法生产工艺。”

廖新勤于2011年指出“鉴于我国铝土矿资源的实际情况，为了保持我国氧化铝工业的可持续发展，还不能完全停止采用联合法和烧结法，这就要下力气研究节能减排的工艺技术及措施。”

周蕾、张立民于2011年指出“‘十一五’期间，我国电解铝技术工艺水平有很大程度的提升，相继开发出的大型预焙槽的各项经济技术指标整体达到了国际先进水平。比如，采用了智能控制、模糊控制系统，自动加料，氧化铝超浓相输送，烟气干法净化，高效多功能操作机组。”