機(jī)械加工制造過程能耗優(yōu)化方法研究.pdf

1、制造業(yè)在將資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品或服務(wù)的過程中消耗了大量能量。機(jī)械加工作為制造業(yè)的主要生產(chǎn)過程，機(jī)床是機(jī)械加工制造過程的重要耗能制造資源。為應(yīng)對全球氣候變暖，提高制造業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性，針對機(jī)械產(chǎn)品零件的機(jī)械加工制造過程能耗進(jìn)行優(yōu)化對于節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)低碳制造具有重要意義。為此，本文提出了通過集成工藝規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度進(jìn)行機(jī)械加工制造過程能耗優(yōu)化的方法，著重研究了機(jī)床設(shè)備資源狀態(tài)建模與量化評估、機(jī)械加工制造過程能耗的定量計(jì)算、面向低碳制造的工藝規(guī)劃與生

2、產(chǎn)調(diào)度集成等內(nèi)容。
　　針對機(jī)床設(shè)備資源狀態(tài)建模與量化評估問題，首先討論了資源能力與狀態(tài)的區(qū)別，對機(jī)床設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行了形式化的建模描述;然后建立了機(jī)床設(shè)備狀態(tài)量化評價(jià)指標(biāo)體系;結(jié)合建立的機(jī)床狀態(tài)模型和評價(jià)指標(biāo)體系，利用基于層次分析法的二級(jí)模糊綜合評判法實(shí)現(xiàn)了機(jī)床設(shè)備狀態(tài)量化分析，得到了機(jī)床設(shè)備狀態(tài)總評分?jǐn)?shù)，從而支持工藝規(guī)劃資源決策。
　　針對機(jī)械加工制造過程能耗的定量計(jì)算問題，在界定的研究范圍內(nèi)，通過合理假設(shè)，利用基于動(dòng)素的機(jī)

3、床能耗模型，建立了機(jī)械產(chǎn)品零件的機(jī)械加工制造過程能耗計(jì)算模型。
　　針對面向低碳制造的工藝規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度集成問題，本文基于非線性工藝規(guī)劃這一典型的工藝規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度集成模型開展研究。首先分析了非線性工藝規(guī)劃的特點(diǎn)，結(jié)合AOS樹理論介紹了表達(dá)它的AOS樹建立過程和如何基于非線性工藝規(guī)劃AOS樹獲得零件可選工藝路線。然后，借鑒現(xiàn)有柔性作業(yè)車間調(diào)度研究，通過合理假設(shè)，建立了以全部加工任務(wù)選擇機(jī)床的綜合平均狀態(tài)、總完工時(shí)間以及機(jī)械加工制造

4、過程能耗為優(yōu)化目標(biāo)，面向低碳制造的工藝規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度集成模型，給出了其數(shù)學(xué)表達(dá)。采用了基于智能算法的工藝規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度集成實(shí)現(xiàn)方法，利用染色體分層編碼遺傳算法求解建立的集成模型。當(dāng)通過非線性工藝規(guī)劃為每個(gè)零件生成的可選工藝方案給定時(shí)，該集成模型能權(quán)衡優(yōu)化目標(biāo)，決策出適合各零件的工藝路線、機(jī)床選擇方案和相應(yīng)的生產(chǎn)調(diào)度方案。
　　為驗(yàn)證本文提出的機(jī)械加工制造過程能耗優(yōu)化方法節(jié)能效果，進(jìn)行了案例研究。以某制造企業(yè)為背景，通過對比某批次機(jī)