绿色制造工艺过程规划关键技术及其应用系统研究

绿色制造工艺过程规划关键技术及其应用系统研究

发表时间：2017-03-28T14:50:25.810Z 来源：《基层建设》2016年36期作者：张博[导读] 本文主要针对绿色制造工艺过程规划关键技术及应用系统进行研究。

南方中金环境股份有限公司浙江杭州 310000 摘要：制造业在我国的发展促使经济高速发展，同时也出现了环境问题与资源消耗问题。基于此如何降低环境污染与资源消耗是制造业面临的主要问题，绿色制造技术的实施，是在可持续发展需求下对资源消耗与环境污染综合考虑的现代制造模式。本文主要针对绿色制造工艺过程规划关键技术及应用系统进行研究。

关键词：绿色制造；工艺规程规划；关键技术；应用系统绿色制造的实施，是企业市场竞争能力提升的主要手段，提高了生产效率的同时，生产成本得到控制，与当前国家可持续发展战略相符。绿色制造的关键技术之一就是绿色制造工艺规划，是对工艺要素、过程及方案进行绿色评价，提升企业竞争力，促使企业经济效益与社会效益的实现。

1、绿色制造工艺过程规划概述 1.1内涵

绿色制造工艺规划中，过程规划是重要组成，针对的是整个零件加工过程中优化决策，实现加工中对环境最小化影响、资源最低消耗的目标。过程规划主要包含工艺参数、工艺路线、原材料、工艺过程目标数分析及机床动态等优化调整决策。因此，绿色制造工艺过程规划能够获得面向绿色制造的工艺参数、工艺路线及机床优化调度方案等，使制造过程中的环境污染降低、资源利用率提高，实现节能环保的目的。

1.2绿色制造工艺规程规划对资源与环境的影响

在环境方面，主要对以下方面产生影响：首先，生态环境。指制造中对生态环境可能造成的影响，如加工中产生的废物、废液、废气等对环境造成污染；其次，卫生管理及职业健康安全。生产中对劳动者身体健康可能带来的影响；第三，不安全性：制造加工过程中由于不同原因产生的一些安全性问题。在资源方面，主要对以下方面产生影响：首先，资源种类。消耗的资源为稀有资源还是常见资源，是可再生资源还是不可再生资源；其次，资源特性。主要是对可利用特性、可加工特性及对环境影响的特性产生的影响；第三，资源消耗状况。主要包含物能资源的消耗量、回收率、可处理性及利用率等的影响。

2、绿色制造工艺参数优化方法 2.1建立工艺参数实力库

在绿色制造工艺参数设计中，工艺参数实力库的建立非常重要，主要涵盖三方面信息：视力加工工艺过程信息、实例零件基本信息、工艺绿色评价信息，属于丰富的工艺设计资源。相似零件组中包含诸多对应的工艺规程，将系统设计结构都存入实例库，实例库就会变得非常庞大，对实例抽取与管理的难度就加大。所以，在实例库建立中，只选择具有代表性的实例，对实例库随时进行更新与维护。

2.2相似系数确定与实例抽取

对新零件进行衡量时，采用相似性系数和某实例进行对比。工作人员将待加工零件的参数输入系统，系统在实例库内的信息中匹配与新零件最相似的实例信息，对新零件和相关实例的相似性系数自动计算。并将这些实例零件信息保留在内存中，方便日后调用。相似性系数和零件特征、类型、加工方式、精度及材料等有关，这些因素也和工艺参数优化直接相关，所以对相似性系数计算时，要对这些因素综合考虑。

2.3绿色制造工艺参数优化

选择好实例以后，将实例对应的加工工艺参数从实例库中调取出来，按照一定的优化原则，对工艺参数进行优化，从而可确定新零件的加工工艺参数。在技术要求得以保证的前提下，在同一实例或不同实例上对优化后的工艺参数进行多次优化，可得到多个方案，不同方案所取得的效果是不同的，对不同方案进行对比评价，选择最佳工艺参数。

（1）工艺参数优化原则。工艺参数选择是否合理，对零件加工精度、生产率、质量、耐用度等多种因素会产生影响，所以对工艺参数优化时，遵循以下原则：首先，最优化原则。绿色制造工艺参数要满足加工要求，同时也是最优工艺参数，保证低成本、高质量、资源消耗低、环境污染小等特点的实现；其次，匹配性原则。工艺参数的确定要和加工零件的基本属性及特征匹配，满足加工工件形状、尺寸、材料、质量等要求。

（2）工艺参数优化的评价指标。对优化后工艺参数进行评价时，要基于可靠的评价指标体系。按照绿色制造工艺过程规划目标体系，通常对工艺参数进行评价时，可从加工时间、加工质量、资源消耗及环境影响四个方面进行。各指标下又可划分多个子指标进行评价。

绿色过程工艺参数优化问题的求解过程要满足约束条件，按照决策模型及指标体系，对可行工艺参数方案采用多方案多目标优化决策进行评价，对决策排序进行参考，最后确定最优的工艺参数优化方案。

3、绿色制造工艺规程规划应用支持系统介绍

在工艺过程规划、要素规划及方案绿色评价基础上及Web基础上开发绿色自造工艺规划应用支持系统，系统为B/S三层软件体系结构，客户端可进行数据的输出、输入及处理等操作，服务器段包含模型库及工艺绿色特性数据库等主要应用程序。根据用户名及口令，可在互联网上利用Web浏览器登陆系统，对系统各种功能进行利用，对加工工艺进行绿色制造工艺规划与决策。软件运行模式为JSP，可支持不同企业的应用。企业经过注册认证，为系统用户，根据企业提高的信息，系统可为企业定制个性化数据库、应用系统及交互界面，服务与企业。企业可直接应用，不需要额外增加设备及网络服务器的投资，系统由JSP运营商管理、维护并提供技术支持。

系统功能模块主要包含工艺要素规划、工艺过程规划、工艺方案绿色性评价、数据库管理、用户管理及帮助六个模块。提供的主要功能有：①提供绿色制造方面的知识、技术、数及研究成果等；②提供典型机械制造工艺绿色特性的知识库与数据库，包含原材料消耗、辅助原材料消耗、能源消耗、废液排放、废物排放、废气排放及其它污染物排放等特性；③提供绿色制造工艺要素选择功能，包含机床设备、工艺方法、刀具及切削液等的选择；④提供绿色制造工艺过程优化功能，包含参数优化、路线优化、机床节能、降噪调度等方法；⑤提供方案绿色性评价功能，对加工过程对环境污染及能源消耗的评价；⑥提供用户管理功能，及对数据库的管理功能。该系统的开发与应用，取得了较好的社会效益与经济效益。

4、结语

绿色制造是现代制造企业可持续发展必由之路，其实施的关键技术之一就是绿色制造工艺规划，本文对绿色制造工艺规划中工艺参数的优化方法进行了详细的论述，并对应用支持系统进行简单介绍，实现了制造加工中资源消耗低、环境污染小的目标。在以后工作中，还需要对系统功能进一步完善，使之更加的科学、实用和智能。

参考文献

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