OEM應對有害物質和回收利用率管理要求的措施

喬偉，楊文謙，靳玉濤

(1.長城汽車股份有限公司技術中心,河北保定 071000；2.河北省汽車工程技術研究中心，河北保定 071000)

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OEM應對有害物質和回收利用率管理要求的措施

喬偉1,2，楊文謙1,2，靳玉濤1,2

(1.長城汽車股份有限公司技術中心,河北保定 071000；2.河北省汽車工程技術研究中心，河北保定 071000)

隨著國內市場汽車生產與保有量的日益增多，汽車材料中含有的有害物質如鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯和多溴二苯醚帶來的環境污染和對人體健康的威脅也越來越嚴重。為有效應對國內的《汽車有害物質和回收利用率管理要求》，建立標準體系和信息化應用、應用綠色環保設計和綠色供應鏈控制整車零部件材料中有害物質和提高整車回收利用率顯得尤為重要。

有害物質；管理要求；應對措施；環?？苫厥招栽O計

0 引言

2015年6月9日，工業和信息化部發布第38號公告，即《汽車有害物質和可回收利用率管理要求》，自2016年1月1日起，我國將對總座位數不超過9座的載客車輛(M1類)有害物質使用和可回收利用率納入公告管理，標志著汽車行業的有害物質和可回收利用率要求由企業自愿行為轉變為國家強制要求。如果不滿足要求，汽車企業將面臨無法上市銷售的局面。

1 《管理要求》解讀

1.1 《管理要求》制定的背景及必要性

2014年我國汽車產銷量雙超2 300萬輛，汽車保有量達1.54億輛，位列全球第二。汽車材料中鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯等有害物質被廣泛應用在鋼材、玻璃、剎車片、電子器件、鍍層等部件或材料中。加強汽車有害物質管理，可提高報廢汽車的回收利用率，降低對環境和人體健康的危害。

歐、美、日、韓等汽車工業發達國家對汽車有害物質及回收利用領域管控已十余年，有害物質替代與減量化技術應用已達到較高水平，環境效益顯著，形成了明顯的綠色競爭優勢。

如歐盟自2000年頒布《2000/53/EC指令》以來，汽車中鉛的平均使用量減少90%以上，鎘、六價鉻、汞的含量基本趨于0，汽車可回收利用率達到95%以上；日本于2002年頒布《汽車回收再利用法》，至2011年，平均單車含鉛量已降至96 g/輛，循環利用率達93%以上。

我國汽車行業整體水平與歐、美、日、韓相比尚有一定差距，面對綠色貿易壁壘，我國汽車產品難以進入發達國家市場，參與國際競爭。

1.2 我國汽車行業有害物質及可回收利用率現狀

政策與標準方面：自2004年起，相關部門先后發布《汽車產業發展政策》《汽車產品回收利用技術政策》等政策文件；制定了《道路車輛 可再利用性和可回收利用性計算方法》(GB/T 19515-2004)《汽車部件可回收利用性標識》(GB/T 26988-2011)《汽車回收利用 術語》(GB/T 26989-2011)《汽車禁用物質要求》(GB/T30512-2014)等標準，推動了汽車有害物質和回收利用工作開展。

企業技術儲備：在歐盟汽車綠色壁壘、國外汽車行業先進理念及相關技術的影響下，我國汽車企業逐步引入限制使用有害物質和提高可回收利用性的管理理念，并具有了一定的技術儲備。如長城、吉利、上汽等企業在企業的質量管理體系中增加了有害物質和回收利用率管理要求。

但我國有害物質和可回收利用率與發達國家尚存在一定差距，主要表現在：

(1)部分企業對汽車產品有害物質和回收利用的重視程度普遍不夠；

(2)企業自身的有害物質控制體系、標準的建立不完善，信息化應用差；

(3)汽車產品的供應鏈缺乏統一的行業材料數據、有害物質申報、跟蹤的平臺，部分企業使用IMDS系統、Excel電子表格等形式，造成供應商申報標準不一致、工作量大。

1.3 管理要求的內容及解讀[1]

《管理要求》提出了產品全生命周期綠色管理，從產品設計、原材料選擇、生產加工等過程推進綠色制造，并推行年度發展報告制度，開展綠色評價，引導綠色生產和綠色消費。

推行生態設計，要求汽車生產企業在設計生產階段采取環境友好的設計方案，確保產品具有良好的可拆解和易拆解性，便于回收利用階段的拆解以及材料的分揀，提高回收利用效率和效益。

落實生產者責任延伸制度，打造綠色供應鏈。要求汽車生產企業向各級零部件和材料供應商傳遞相關管理要求。

強化綠色監管，開展綠色評價，汽車生產企業定期向工信部節能與綜合利用司報送有害物質使用及可回收利用率等相關數據和信息，推行年度信息披露制度，并每年向社會公布相關信息，引導綠色消費，利用市場機制推動企業提高環保水平。

2 汽車生產企業應對措施

2.1 搭建汽車材料綠色供應鏈管控機制

汽車零部件的有害物質管控不僅僅是汽車生產企業的責任，更是整個汽車產品供應鏈皆需要履行的義務。

需要從產品的設計開始。汽車生產企業需對對各級供應商的選擇、采購、生產、包裝等各階段進行嚴格準入和控制，將滿足環保要求作為材料供應商選擇的重要依據。

積極開展原材料供應商的環保生產一致性控制能力認可，認可后納入汽車生產企業的供應商資源，并通過技術協議/合同等要求一級供應商采購認可的原材料供應商的產品，從產品的源頭保證綠色環保。

目前，有害物質超標風險最大的材料是帶六價鉻表面處理的金屬部件，因此為保證從源頭消除有害物質，適度開展金屬表面處理環保能力認可非常重要，并通過技術協議要求一級供應商采購認可的表面處理供應商的產品，從產品的源頭保證綠色環保。

2.2 應用信息化的材料數據平臺進行申報、監控

依據國內《管理要求》，各級汽車零部件和材料供應商應如實提供產品的材料和有害物質使用信息，以利于汽車生產企業對汽車有害物質和可回收利用率進行跟蹤與分析。

因此，需要各級汽車供應商向汽車生產企業提供材料數據信息，按照零部件實際結構把所有材料名稱、比例，構成材料的物質名稱、比例、有害物質含有量等完全申報出來。

為了降低供應商的申報工作量、提高數據申報質量和準確性，避免重復申報，中國汽車技術研究中心聯合國內數家汽車生產企業如長城、奇瑞等共同開發了中國汽車材料數據系統(即CAMDS系統，見圖1)[2]，目前已正式運營。該系統能夠幫助零部件企業進行平臺化申報，并且幫助汽車主機廠收集全產業鏈的材料數據信息及監控有害物質的使用情況。

圖1 CAMDS系統主界面

2.3 汽車生產企業建立基于有害物質和回收利用率的體系和標準

汽車企業應參考QC 080000 《危害物質流程管理體系》、ISO 140001等體系，建立內部管理體系，主要包含以下幾個方面的工作：

2.3.1 管理小組的組建

由研發單位中材料部門牽頭，聯合設計、法規、配套、品質、生產等單位組成虛擬的多功能跨部門的小組。

材料部門為整體產品有害物質控制、回收利用率目標達成的主責部門，負責整個體系流程、標準的建立及維護。

設計部門主要負責在產品開發階段與供應商明確有害物質限量要求、輸出文件等。

法規部門主要跟蹤國內外關于有害物質相關法規、準入等政策的調研、跟蹤、宣貫，如十環認證、中國生態汽車評價規程等。

配套部門主要負責將滿足有害物質限量要求作為供應商選擇、準入的必要條件，并將有害物質的執行情況納入供應商評價中。

品質部門主要監控有害物質控制體系的運行及異常解決。

生產部門主要負責產品正式量產后的產品有害物質法規一致性。

2.3.2 內部管理體系的制定

對比國際一流汽車企業如大眾、通用、博世等公司的有害物質先進管理理念，對企業內部設計研發、配套、品質、生產、銷售等單位明確相關職責、流程、輸出物標準及激勵機制。

將有害物質控制、回收利用率納入到整車開發流程中并固化下來，明確不同開發階段、相關部門的有害物質控制及回收利用率的相關活動。

在技術協議/合同中規范供應商應提交的有害物質證明材料、審核的標準、橡塑件材料標識打刻要求，并將此類文件提交的準確情況納入供應商考核范圍，對供應商進行評價。

2.3.3 技術標準的建立

依據國內外有害物質法規和標準，并結合公司產品的銷售區域，制定公司內部有害物質控制企標，對物質種類、適用范圍、限值、檢測方法、判定標準等做出明確規定。

制定、明確供應商申報的零部件材料數據信息填報和審核標準及激勵措施。

建立或直接引用ISO 22628 2002《道路車輛 可再利用性和可回收利用性 計算方法》和QC/T 797-2008《汽車塑料件、橡膠件和熱塑性彈性體件的材料標識和標記》，明確企業的回收利用率計算標準和橡塑件材料標識打刻標準。

2.3.4 其他事宜

建立日常公司內部人員及供應商的環保宣貫培訓機制，明確供應商的環保管理要求及供應鏈傳遞途徑。

2.4 建立內部材料數據管理系統

一般而言，一部汽車含有的零部件數以萬計，零部件的供應商也比較多，材料涉及鋼鐵、塑料、橡膠、玻璃、紡織品、有色金屬、電子產品和各種化工產品等，材料組成復雜，且汽車產品結構和配置也比較多，采用人工進行管理、監控、計算回收利用率的話難度太大。

為有效管理、監控整車所有配置的零部件的用材信息、有害物質信息、法規符合情況，出具整車回收利用率結果，并在零部件設計變更過程中信息有效傳遞、更新，信息化系統開展顯得尤為重要。信息化系統主要功能如圖2所示。

圖2 信息化系統主要功能

該信息化系統需要具備以下功能：

(1)整車零部件EBOM管理。包括零部件創建、更新、質量、版本、屬性修改等。

(2)有害物質法規分析模塊。包括歐盟ELV指令、ROHS、REACH、GADSL、GB/T 30512-2014等。

(3)回收利用率計算模塊。導入ISO 22628/GB/T 19515計算邏輯，計算整車回收利用率，出具標準中各項表單如Mp、Md、Mm、MTr、MTe等。

(4)有害物質符合性監控模塊。利用法規，設置有害物質管控種類、限值、豁免等信息，實時監控零部件、材料的法規符合性狀態。

(5)報表輸出模塊。根據國家公告和CCC要求，輸出整車有害物質分布清單、豁免零部件清單等。

(6)和中國汽車材料數據系統(CAMDS系統)建立接口程序，自動下載供應商申報的零部件材料數據，并在線多方審批，將結果同步到CAMDS系統，數據被批準后自動掛接到本地系統EBOM零部件上。

(7)文檔管理。根據供應商提交的有害物質符合性證明文件，通過上傳系統進行在線審批后，實現與EBOM零部件的關聯。

(8)其他管理。如系統用戶管理、供應商代碼管理、系統權限等。

2.5 積極開展汽車綠色環?？苫厥招栽O計

2.5.1 材料選擇

2.5.1.1 綠色材料選擇

生物基塑料、橡膠、天然植物纖維的復合材料，在滿足功能需求的基礎上可作為材料選擇的首選：

(1)生物基橡膠材料開發[3]。福特汽車公司和俄亥俄州立大學對蒲公英展開研究，有望讓蒲公英成為可持續發展的天然橡膠來源；普利司通公司致力于開發銀膠菊作為高品質天然橡膠商業上可行的可再生來源。

(2)生物基尼龍材料[4]?？扇〈鶳A6、PA66，可選擇應用在發動機油底殼、發動機裝飾罩、快接插頭、油路管線等部件上。

(3)PLA/PC復合材料[5]。PC/PLA合金材料結合了PLA材料的成型性及生物降解性和PC的機械性、沖擊強度和耐溫、抗紫外線等性質，可取代PC/ABS在汽車裝飾條上應用，如出風口裝飾條、門扣手等。

(4)亞麻纖維PU復合板[5]。它本身不含有有毒有害物質，在減質量、吸音性方面很具優勢，在阻燃性、氣味及有害氣體等方面也表現良好，可應用于頂棚的制作；并取代玻璃纖維，應用于汽車排氣管、引擎蓋及發電機組等，既實現消音、隔熱的目的，還實現了可降解回收處理。

(5)PLA(聚乳酸)和洋麻的復合材料[5]。成型加工為汽車輪胎罩和車墊。

(6)以甘蔗乙醇為原料生產的聚乙烯(PE)[4]，在汽車油箱及內飾等方面具有廣泛的應用。

2.5.1.2 材料種類選用

設計時宜避免選用多種不同的材料，尤其是非金屬材料的種類應控制：一般整車主體塑膠材料種類控制在5種，最多不應超過9種；內飾件主要塑膠材料控制在3種以內，其中用量最大的前兩種塑料應占90%以上。

2.5.1.3 多種材料共用選擇原則

聯接不易分離的零部件應采用相同的材料或相容的材料，以減少拆解量、提高回收率。零件及其螺栓、卡扣等連接件使用的材料宜屬于同種材料、同一族材料或可兼容性比較好的材料。

2.5.1.4 易回收再生材料的選擇

PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PA(尼龍)、PC(聚碳酸酯)、PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)、PS(聚苯乙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、橡膠等在國內外均有產業化的回收利用技術，可優先選用。

2.5.1.5 有毒有害的材料或物質的選用

(1)鉛的替代

在滿足部件/材料的功能和性能的前提下，宜不用或少用含有害物質的材料。

如車輪上鉛質平衡塊、滅火器上鉛封等可用鋅合金材料或其他材料替代，采用無鉛焊接、無鉛封裝等工藝。

(2)緊固件六價鉻替代方式

無鉻鋅鋁涂層替代達克羅涂層。目前無鉻鋅鋁產品國外的有交美特、德爾卡、美加力, 以及近年來新興產品鋅美特等，國內的企業有北京永泰和金屬防腐技術有限公司、常州捷邁特表面工程技術有限公司及南京達克羅涂裝技術有限公司。

三價鉻鈍化層替代六價鉻鍍鋅鈍化層。目前德國賽德克和安美特、美國麥德美、日本迪普索等都可以批量供應三價鉻鈍化液；國內企業有武漢風帆電鍍技術有限公司、深圳氟隆寶、香港恩森等。

2.5.2 零部件環?？苫厥招栽O計

產品的可回性設計是綠色產品設計的主要內容，產品的可回收性是與產品設計密切相關的。若產品不按回收性來設計, 則能夠回收的零件數量是很少的；反之，若在產品設計時，就考慮到這種產品未來的回收及再利用問題，則可使產品零件的回收利用率大為提高，從而可以節約材料及能源，并對環境污染影響最小。正因如此，產品的回收性設計已越來越受到人們的關注[6]。

(1)減少零部件種類

采用集成化設計，零部件的功能合并，減少零部件的個數，減少螺栓的個數、種類，并規范螺栓、螺帽的形狀和尺寸。

(2)模塊化設計

把能夠設計在一起的塑料件等非金屬材料設計為一體，便于拆解；把含有禁用、限用物質的零部件設計在便于拆卸的位置。

(3)緊固方式優化

在不影響零部件設計性能的前提下，設計中零部件之間的緊固方式、連接方式都采用可拆卸形式，統一并減少緊固件數量、類型，盡可能地減少不可拆卸的焊接、鉚接、膠粘接等。

優化連接方式還可以減少拆卸工具種類，簡化拆卸工作。

(4)易拆解設計

在不影響零部件整體性能的情況下，多采用對稱性結構，充分考慮裝配斜面、引導槽、定位等易裝配和易拆卸的設計模式。

(5)簡化產品功能

宜簡化產品的造型和功能，減少產品的附加結構，簡化產品結構的復雜程度，合理精簡零部件結構，宜選擇標準的、規則的零部件形狀。

(6)零部件少量化、小型化、簡單化

在不影響功能的情況下，通過產品的小型化可節約資源的使用量，如采用輕質材料、去除多余的功能及減輕產品質量等。

簡化產品結構，提倡“簡而美”的設計原則，合理精簡、優化零件的結構，在形狀等外觀方面選用標準的、規則的零件，簡化產品結構。

(7)方便廢液排空

在某些廢棄的產品中往往含有殘留的廢液體，如燃油、各種潤滑油等，在拆卸和回收之前應將廢液排出。由于存儲的位置各不相同，產品設計時需根據油品提取方式，考慮排放口的位置及排油操作空間布置。

(8)零部件表面加工一次性要求

宜選擇一次性表面部件或工藝，避免在其表面再進行諸如電鍍、涂覆、油漆等二次加工。 因二次加工后的表面附著材料往往很難分離，殘留在零件表面形成材料回收時的雜質，影響材料的回收質量。

采用二次表面加工的零部件，其表面涂覆附件材料宜選用與基本材料相容性良好的材料。

(9)材料易分離原則

不兼容材料組成的相互連接的零部件，應保證材料間能夠容易地分離。在材料不相兼容的零件之間宜不用粘接連接方式，簡化因粘接造成的材料之間的污染，提高材料回收的純度。

2.5.3 包裝物環保設計要求

(1)最小化包裝以及包裝廢料

在選擇材料或零部件的包裝時，盡量選擇可再利用或可回收的材料，最好在設計零部件時盡可能減少對包裝的需求。

(2)盡可能減少塞、帽、蓋

一部分塞、帽、蓋最初的用途是用來保護零部件，使其在被集裝箱散裝運輸過程中不受到損傷。而現在，這些零部件/組件可能是使用分層式的可返還托盤來運輸，以達到保護的目的，因此盡可能減少塞、帽、蓋。在可能的情況下，選用一種常用的可回收材料作為所有塞、帽、蓋的材料，比如低密度的聚乙烯。

(3)盡可能使用天然色樹脂作為所有塞、帽、蓋的材料。

3 結束語

如今，汽車給社會帶來便利的同時，也潛伏著危機，實現汽車產品的綠色化有必要開展禁限用物質的替代。只有整個汽車產業實現綠色，才能促進汽車工業的可持續發展。

【1】中華人民共和國工業與信息化部．汽車有害物質和可回收利用率管理要求[S]．2015年第38號公告.

【2】徐耀宗，董長青．基于CAMDS 的汽車回收利用信息化管理研究[J].中國制造業信息化，2011,40(17)：24-28.

【3】錢伯章．生物基橡膠材料的開發[J]．現代橡膠技術,2012(5):41-42.

【4】扈蓉，陳麗瓊，黃開勝，等．低碳生物基塑料研究進展[J]．塑料科技,2012,40(2).

【5】張慧君．生物塑料在汽車上的應用與展望[J]．橡塑資源利用,2013(2):33-36.

【6】劉志峰.產品的可回收性設計[J]．機械科學與技術,1996(4):531-534.

【7】宋守許，劉志峰,劉光復．綠色產品設計的材料選擇[J]．機械科學與技術,1996(1):40-44.

大陸尿素傳感器讓柴油機更潔凈

尾氣后處理對于機動車進一步減排十分重要。除二氧化碳減排外，盡可能減少有害一氧化氮排放量也是汽車行業要應對的最大挑戰之一。從2011年開始，作為一家科技公司，大陸集團著力開發選擇性催化還原(SCR)技術。很多使用柴油機的轎車和商務車目前都已安裝了選擇性催化還原系統。水性尿素(也稱“AdBlue”車用尿素或尿素溶液)與尾氣中的一氧化氮發生化學反應將一氧化氮分解(“還原”)為氮N2和水。該流程的效率高低取決于能否對尿素注入量進行精確檢測，從而順利實現對尿素濃度的檢測。為此，大陸集團即將首次推出具備新控制功能的尿素傳感器，該設備有利于進一步優化選擇性催化還原效果，并進行記錄。這種創新性尿素傳感器能夠對尿素箱中尿素溶液濃度、液位及溫度進行檢測。已有多家汽車廠商有意采用該設備。

大陸集團動力總成事業部傳感器與執行器業務單元負責人Klaus HAU對此介紹說：“我們的尿素傳感器技術能夠有力支持選擇性催化還原。首先，該設備能夠提供數據依據，可針對瞬時發動機負荷調節尿素量。其次，此類數據對于車載尾氣后處理功能診斷是必不可少的。此外，這種尿素傳感器還能對尿素箱中尿素填充液位進行檢測，便于駕駛員及時添加AdBlue車用尿素?！比绻獫M足即將執行的歐洲6c排放標準，高效的選擇性催化還原技術是其中一項核心要求，在系統中集成尿素傳感器后，駕駛員對于車輛尾氣后處理功能會更加放心。

這種創新性尿素傳感器由多個壓電元件、一個負溫度系數(NTC)電阻式測溫儀以及專用集成電路組成，以上各元件之前已被大陸集團成功應用于油位檢測。大陸尿素傳感器既可焊接到尿素箱中，也可焊接在泵設備中，利用超聲波信號對尿素濃度以及尿素箱填充液面進行檢測。

HAU繼續介紹說：“汽車行業必須做到精準，因此對傳感器的需求非常旺盛。選擇性催化還原就是一個絕佳范例：要使選擇性催化還原系統最高效運轉，就必須根據尾氣流量及其組分對AdBlue車用尿素注入量進行精準控制?！边@是多種因素共同作用的結果。尿素溶液注入量必須根據瞬時發動機負荷進行計算。要得出正確的注入量，就必須了解AdBlue車用尿素溶液中精確的尿素濃度(質量分數)。此外，尿素溶液溫度不能過低，必要時為確保系統穩定運行就必須啟動加熱系統，此時就要對尿素箱溫度進行檢測。最后一點也非常重要，那就是油箱中必須保持足夠數量的尿素。利用超聲波傳感原理我們就能從油箱外部檢測液體情況，這不僅是防凍關鍵，同時也能避免傳感器組件或電子設備受蝕。

創新性大陸尿素傳感器能夠向我們提供以上各種數據，作為尿素檢測過程中的輸入值。傳感器與執行器業務單元流體傳感器研發負責人Wighard JGER博士對此進行了說明：“提高選擇性催化還原控制的質量有助于在尿素檢測過程中避免出現過度或不足等偏離情況。對傳感器信號進行處理后，我們就能精確地控制尿素注入量，基本可杜絕氮化物或氨從選擇性催化還原催化劑中排出?！?/p>

對于需要記錄各種檢測結果的應用而言，尿素傳感器檢測元件中包含兩片壓電瓷片，壓電瓷片既可發出超聲波信號，也能探測到超聲波信號。通過對超聲波抵達流體表面所用縱向傳輸時間以及超聲波在溶液中水平傳播速度的測量，就能計算出溶液的液面和溶液質量高低。這種傳感器應用了超聲波在尿素濃度較大的溶液中傳播速度更快的原理。為確保車輛處于較大傾斜位置時液面檢測結果精確，還加裝了另一套液面檢測系統來確保信號的可靠性。

(來源：大陸集團)

Response Measure of OEM to Management Requirements on Hazardous Substances and Recycling Rate

QIAO Wei1,2， YANG Wenqian1,2，JIN Yutao1,2

(1.Technical Center, Great Wall Automobile Co., Ltd., Baoding Hebei 071000, China;2.Automotive Material Engineering Research Institute, Baoding Hebei 071000, China)

With the daily increase of car production and ownership in domestic market, automotive materials containing hazardous substances such as lead, mercury, cadmium, hexavalent chromium, polybrominated biphenyls and polybrominated diphenyl ethers, cause environmental pollution and threat human health serious. In order to effectively respond domesticCarsofHazardousSubstancesandRecyclingRateManagementRequirements,it was important to establish standard system and informative application,to apply green environmental protection design and green supply chain to control vehicle parts materials harmful substances and to improve vehicle recovery rate.

Hazardous substances; Management requirements; Response measure; Green recyclable design

2015-10-20

喬偉(1989—)，男，本科，工程師，研究方向為全球有毒有害物質法規搜集、整車有毒有害物質控制、有毒有害物質應用、替代技術的研究等領域。E-mail：weiqiaoxx@126.cn。

TB39

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1674-1986(2016)02-033-05