[学科发展]绿色制造研究现状及未来发展策略

绿色制造是绿色科技创新与制造业转型发展深度融合而形成的新技术、新业态、新模式，正成为全球新一轮工业革命和科技竞争的重要新兴领域。在分析绿色制造广义内涵的基础上，从绿色制造创新模式、产品绿色评价、绿色设计、绿色制造工艺以及资源化与再制造等几个方面详细阐述了绿色制造包含的主要内容，并围绕国内外绿色制造发展战略、绿色制造创新机构、绿色制造标准体系及规范以及绿色制造企业实践等几个方面分析了绿色制造发展现状，最后给出了我国绿色制造未来发展建议策略。     

光纤激光焊接的碳排放建模与多响应评价

全球暖化的背景下,环境影响与制造质量的协同探究成为了研究热点之一。激光焊接广泛应用于汽车、航空航天、轨道交通等制造业,但其碳排放高、能量利用率低。因此,亟需对激光焊接工艺的碳排放特性进行研究,并协同焊接质量展开综合评价。通过搭建激光焊接的碳排放监测平台,分析激光焊接平台各系统(激光发生器、冷水机、机器人、保护气体系统)的碳排放特性,构建激光对接焊的碳排放模型,计算了各系统不同阶段的碳排放占比。采用最优拉丁超立方采样法,开展激光对接焊实验,将拉伸强度和焊缝完整性作为焊接性能的评价指标,分析了激光工艺参数(激光功率、焊接速度、离焦量)对碳排放和焊接性能的影响。实验结果表明,焊接速度对碳排放影响最大,而激光功率对拉伸强度和焊缝完整性的影响最大。对于三个响应指标,激光功率呈正向作用,而焊接速度呈负向作用。根据提出的多响应综合评价方法,对25组激光对接焊的实验结果进行了评分与优劣排序。提出的方法可为激光低碳制造的工程评价提供一定的参考。     

碳达峰碳中和背景下低碳制造研究现状与技术路径研究

通过对国内外低碳制造发展分析，系统探讨低碳制造内涵、低碳制造理论体系，从碳排放核算与碳足迹评估、产品低碳设计与开发、低碳制造工艺与装备、数据驱动的碳排放动态监测、制造系统低碳优化运行、制造过程碳效率优化与精益管控以及低碳制造模式等几个方面分析了国内外低碳制造技术创新现状，进而针对我国碳达峰碳中和需求，提出基于工业互联网、大数据等新一代信息技术的“碳核算、碳诊断、碳减排”低碳制造技术路径，建立了工业双碳大数据平台。     

离散制造单元生产扰动识别模型及其自适应节能控制方法

离散制造单元的生产扰动是中断设备生产、造成能耗浪费的源头，如何在复杂动态的扰动环境下实现设备节能控制策略的自适应选择和控制参数的自适应优化从而达到最优的节能控制效果是一个亟待解决的难题，为此提出了基于生产扰动识别模型的离散制造单元自适应节能控制方法。首先，基于生产扰动的模式性和不确定性，构建了一种马尔科夫逻辑网络驱动的生产扰动识别模型，实现生产扰动的精准识别。然后，以能耗浪费期望为优化目标，生产延迟时间期望为优化约束，制定了基于时间阈值的设备节能控制策略，提出了面向生产扰动自适应的节能控制方法。最后，以某压铸单元为对象进行了案例验证，结果表明生产扰动类型会对节能控制效果造成显著影响，所提出方法在尽量保证生产的前提下通过提升节能控制的自适应能力实现了更好的节能效果。     

基于混合Petri网的蓝宝石衬底生产线碳流动态建模与应用

蓝宝石衬底广泛用作LED产品的衬底材料，其加工精度高且工序复杂，主要包括切片、倒角、研磨、退火、上蜡、铜抛、软抛、清洗环节。蓝宝石衬底在加工过程中存在设备能耗高、能效低且辅料回收利用率低等问题，从而导致生产成本高且对环境产生不利影响。以碳排放为表征量，对蓝宝石衬底生产线碳流动态建模开展研究。首先，定义了蓝宝石衬底生产线碳流系统边界，分析了蓝宝石衬底生产线中能量流、物料流和碳流，建立了蓝宝石衬底生产线碳流动态模型，并提出了基于生产性能与经济效益的两种碳效率评价指标；其次，根据碳排放与工艺过程的强耦合特性，基于混合Petri网对蓝宝石衬底生产线碳流动态特性进行了建模与仿真；最后，通过应用实例验证并求解了生产线的碳效率。