机械加工过程能效评价标准的内容框架和评价方法

本文为建立一套标准化的能效评价内容体系提出了机械加工过程能效评价标准的内容框架和评价方法。该方法首先建立机械加工过程能量效率评价标准的数学模型,然后建立包括能量利用率和比能效率的能效评价标准的指标体系,并给出离线基础数据获取与在线输入功率获取相结合的能效评价指标的获取方法。案例研究显示,机械加工过程能效评价标准的评价方法,能够为机床和工件能效评价,并为能效优化提供支持。     

机械加工车间碳足迹监测与预警方法及关键技术

为提高不确定环境下机械加工车间的节能减排能力,提出一种机械加工车间碳足迹监测与预警方法。考虑到机械加工车间碳足迹控制的时效性、动态性和不确定性,构建了基于贝叶斯估计的碳足迹控制图,并给出了碳足迹异常情况判定标准;研究了系统的硬件拓扑结构、系统数据模型和信息采集与融合等系统实现的关键技术,实现了不确定环境下机械加工车间碳足迹实时监测与动态预警。将该方法集成到某机械加工车间的制造执行系统中,验证了该方法的有效性和可行性。     

基于区间层次分析法的机械加工工艺方案评价研究

机械加工工艺方案评价是选择和优化加工工艺的关键措施。针对机械加工工艺方案评价过程中存在的不确定性,提出了一种新的基于区间层次分析法的机械加工工艺方案评价方法。首先建立了多层次的机械加工工艺方案评价指标体系,然后利用区间层次分析法确定了机械加工工艺方案评价指标的区间数权重。在此基础上,结合区间数理论建立了基于区间层次分析法的机械加工工艺方案评价模型。最后对某万向节活动叉的3套工艺方案进行了评价,验证了该方法的合理性和有效性。     

数控机床能效在线监测方法及监测系统

针对数控机床能量效率难以在线监测的问题,提出一种基于机床功率平衡方程和能量损耗特性的数控机床能效在线监测方法。该方法通过实时测量机床总电源输入功率和主轴输入功率分离出切削功率,从而在线获取机床能量效率,同时基于功率信息在线识别机床状态,获得机床设备利用率等信息。给出了基于ARM(Advanced RISC Machines)Win CE平台的数控机床能效在线监测分析系统软/硬件解决方案,完成了系统的初步开发和实现。通过实验验证了该系统具有较高的准确性和方便的实用性。数控机床能效在线监测对于机械加工过程和车间能效评估、能耗预测、能量管理及节能技术研究均有重要支持作用,具有较广阔的应用前景。     

基于数字孪生的机械加工车间多级能效监测EI北大核心

针对机械加工车间能耗规律复杂、设备状态时变性强导致能效实时全面监测困难的问题,提出一种基于数字孪生的机械加工车间多级能效监测方法。通过分析机械加工车间的多源能耗特性,建立机械加工车间多级能效监测指标体系;提出机械加工车间多源异构数据的获取方法,并构建事件与实时数据驱动的机械加工车间实时映射模型;基于碰撞检测与布尔运算的物理模型动态判别机床运行状态,进而获得基于数字孪生的机械加工车间多级能效监测方法。以某机床企业机械加工车间为应用案例,验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于IMPACT2002+的机械加工过程资源环境影响评价方法研究

为了科学地反映机械加工过程资源、能源以及环境排放情况,提出一种基于CML2001中间类型方法和Eco-indicator99损害类型方法相结合的IMPACT2002+生命周期影响评价方法。通过对中间环境影响指标和4种环境损害指标进行分析,建立机械加工过程资源消耗和环境排放数据量化、分析与评价体系以及评价模型;通过中间类型影响和损害类型影响的对比分析,可以更好地反映机械加工过程中资源消耗和环境排放情况以及环境影响与工艺的关系。以某机床厂全数控凸轮轴磨床零件丝杆螺母座的制造工艺过程为例,验证了该评价模型与评价方法的可行性。     

机械加工系统能量效率研究的内容体系及发展趋势

机械加工系统量大面广,能量效率低,节能潜力和环境减排潜力巨大,并且涉及的科学问题多,因此,近年来对其能量效率问题的研究正在国际上迅速兴起。总结机械加工系统能量效率的广义内涵;对机械加工系统能量效率的研究现状进行总体概述和分类总结及分析;在此基础上,总结和提出由三类对象(机床、工件和系统)、五类基础技术问题(能耗环节和能耗组件能效问题、能量消耗与能量效率建模问题、机床与工件能量效率特性问题、能量效率评价问题和能量效率监控与管理问题)、两类功能技术(机械加工系统高能效优化运行技术和高能效机床优化设计技术)和两大目标(提升加工系统能量效率和开发高能效机床)组成的机械加工系统能量效率研究内容体系框架;最后提出和论述机械加工系统能量效率研究的5点发展趋势,即能量效率建模集成化、能量效率评价平台化、工件任务能耗定额化、系统运行能效最优化和机床设计能效综合化等。     

机械加工工艺单元多分辨率实体动态能效获取方法

机械加工工艺单元是机械加工过程的基本构成单元和活动的主体。为适应机械加工过程能量精细化管理的要求,通过分析机械加工工艺单元设备层、制造单元层的能量消耗动态特性,建立面向不同层级的能效指标体系。基于多分辨率实体(Multiple resolution entity,MRE)的思想,采用离散事件系统规范(Discrete event system specification,DEVS)的层次化建模方法,构建机械加工工艺单元MRE动态能效模型,获取工艺单元运行过程中能量利用率、能量消耗与有效产出(加工利润、合格品数量、材料去除量)等动态信息。结合Eclipse平台下的CD++插件对实际案例进行仿真分析,验证该方法的有效性。     

基于DELMIA的智能工艺体系关键技术研究与运用

针对传统制造和装配工艺规划自动化程度低、周期长、成本高、不能满足现代工艺制造需求的现状,提出了一种基于DELMIA软件系统的智能工艺体系。重点分析了DELMIA中产品-工艺-资源的全局工艺规划、虚拟装配动态仿真关键技术,并通过变速器箱体的机械加工工艺设计与变速器的装配仿真进行了实例验证,最后提出了采用BP神经网络算法对虚拟装配路径进行评价。结果说明,基于DELMIA的智能工艺体系能够显著提高产品的研发效率。     

机械加工工艺过程资源环境属性清单分析与评价

根据机械加工工艺过程资源环境属性,分析了制造工艺过程清单分析步骤,并基于工艺的IPO过程模型,详细描述了清单分析评价指标建立过程与数据获取、评价方法。根据上述步骤和评价方法,建立了某刨削工艺清单分析表,综合评价该工艺的绿色性,从而为改善其资源消耗和环境影响提供依据。     

基于MES的航天军工离散机加车间工时管理研究

针对国内航天军工离散机械加工车间普遍存在工时管理过程复杂、工时数据维护效率低、与其他系统传递不及时、难以有效统计等问题,提出并构建一种基于MES平台的工时信息管理模型。通过将企业的工时划分为定额工时、制造工时与实作工时,并结合车间的实际生产业务过程实现三者之间的有效集成与应用。最后,基于上述模型开发了基于MES的工时信息管理系统,该系统在某航天军工离散机加车间取得了成功应用。     

基于信息化技术的机械加工车间派工管理系统

机械加工车间是产品制造的核心场所,在机械加工车间中,机器与人的有机配合是确保产品生产质量与效率的关键.针对传统派工模式存在的问题,设计了一套基于信息化技术的机械加工车间派工管理系统,可以为机械加工车间提供科学、有效的派工方案.介绍了这一派工管理系统的构架与功能,并给出了应用案例.     

可重构制造系统布局规划方案的灰色模糊综合评价方法

针对可重构制造系统布局规划方案的决策问题，提出了面向可重构制造系统布局规划方案的灰色模糊综合评价方法。首先对影响制造系统性能的因素进行分析，建立层次化的综合评价指标体系；然后建立布局方案的仿真模型，利用商业仿真软件获取制造系统动态运行时的定量评价指标数据，并通过专家打分法对制造系统的定性评价指标进行量化，在此基础上，利用灰色关联分析法，确定评价指标的权重；最后采用模糊综合评价法，实现了布局规划方案的综合评价，提高了布局规划方案选择的决策水平。以某研究所机械加工车间为研究对象，验证了该方法的可行性和有效性。     

通用机械加工车间绿色制造系统工程方法

为了满足制造企业在资源环境方面的技术需求,一种实用的绿色制造系统工程方法(SEGM)被应用于车间制造系统的设计规划与通用机械生产过程的运行调度。论文根据车间制造系统的资源环境影响因素建立车间规划和生产调度的控制变量,基于系统工程学的基本原理建立包括通用机械产品生产过程在内的车间制造系统模型。论文讨论了面向资源环境属性的优化方法并利用人工生命方法的GA-CA算法求解,得到车间制造系统规划和生产调度变量的最优解,从而决定了资源和能量在车间制造系统中的运行方式。为了在实物生产中实现这些优化参数,论文针对通用机械产品的工艺设计、实物制造、生产调度和车间规划开发了实用的应用技术和工艺装备,进行了先进制造技术的集成创新,实现了车间制造系统的节能减排。论文以火电阀门机械加工车间作为系统应用案例进行研究,数据显示绿色制造系统工程方法对通用机械加工车间的资源环境改善有着积极的影响。     

机床固有能量效率的内涵及其评价方法

机床能量效率的评价是机床能效优化研究的基础。现有评价方法主要集中在机床加工过程的能量效率评价,对支持高能效机床设计的机床自身能量效率评价研究还存在不足和问题。为此,提出表征机床自身能量效率的机床固有能量效率新概念;它是机床加工能力范围内的未来可能的所有加工过程的综合平均能量效率。分析了机床固有能量效率的内涵,提出了机床固有能量效率的有效描述法即虚拟工件法;建立由固有比能效率、固有能量利用率两个综合评价指标和待机功率、当量启动能耗、当量空载功率、当量附加载荷损耗系数四个单项指标构成的机床固有能量效率评价指标体系;基于虚拟工件法,进行上述机床固有能量效率综合评价指标的获取方法研究,实现了机床固有能量效率评价。应用案例研究验证了所提方法的可行性和实用性。该方法可为高能效机床的设计、新制造系统的设计与组建以及高能耗设备改造提供支持,从而提升机床使用生命周期全过程的综合能量效率。     

基于IMPACT2002+的机械加工过程绿色综合评价应用支持系统

构建机械加工过程绿色综合评价数据库系统是制造业绿色生产工艺技术评估及应用研究的重要组成部分。基于影响评价2002+(IMPACT2002+)的理论,建立科学、规范的机械加工过程资源消耗和环境排放数据量化、分析与评价体系;并采用多属性决策方法结合质量、时间、成本指标,构建机械加工工艺绿色综合表现的评价模型与量化分析方法。同时,以机床零件的制造加工工艺为研究对象,开发了机床制造工艺绿色综合评价数据库系统。通过某机床厂全数控凸轮轴磨床主轴的制造工艺过程对所述模型与系统的可行性进行了验证。     

飞机附件数字化校准系统的开发与应用

为提高飞机附件安装的自动化和数字化水平,基于刚体运动学及广义坐标理论,构建了一种面向某型飞机附件校准系统的软件框架。该框架采用C/S多层架构体系,从装配关系表达、工艺流程管理、数据组织、计算框架和统计分析方法等方面,阐述了该系统的主要功能、子系统组成和若干关键技术。详细介绍了工艺管理系统和测量系统的工作模式及实现方法,包括数据存储和交换方法、激光跟踪仪的访问与控制技术等。应用实例表明,该系统能满足附件安装过程中各应用层次的自动化及数据管理需求,并为进一步优化装配流程、提高装配精度和效率提供数据基础。     

基于制造业工艺定制的车间生产管理系统

在对北京某面向任务的、以订单式生产为特点的制造企业车间生产业务流程及管理制度进行详细调研的基础上,开发了一套基于WEB方式的车间生产管理系统,该系统覆盖了车间生产所涉及的所有业务和管理内容.本文介绍了该系统的主要模块及功能.详细讨论了编制工艺模块的功能、优点及实现方法.通过系统在该企业的应用,整合工艺定制的方法,起到便于零件进度追踪、使流程可控的作用,缩短生产的周期,提高产品的质量,降低生产的成本,大大提高了该企业的生产效率.     

基于多智能体机制面向资源的CAPP系统研究

为提高在车间中执行的工艺规划的柔性和适应性,提出一个基于多智能体机制面向资源的CAPP系统的框架。该系统由分布式制定工艺任务的工艺信息代理和对应车间资源的资源代理组成。面向一个工艺任务,资源代理组成多个资源代理联盟,工艺信息代理通过选择资源代理联盟进行任务分配。重点研究了工艺规划和资源分配的并行,多代理之间多级协商的资源冲突消解策略,以及面向资源的工艺决策优化等关键技术。开发了原型系统以评价系统的性能,生成的面向资源的工艺方案输入车间调度系统。     

基于流程的复杂产品装配车间现场监控技术

针对复杂产品装配车间的现场实时监控难题,提出一种基于流程的复杂产品装配车间现场监控技术。分析了复杂产品的日作业计划控制流程,提出基于日作业计划的车间现场数据管理模型。提出数据获取、数据处理、数据匹配3层架构的可配置看板构建方法,并建立了基于装配工艺流程的车间现场监控模型。设计并开发了复杂产品装配车间监控看板系统,该监控系统具有实时性、可扩展性、流程化和精细化的特点,实现了复杂产品装配车间现场的精细化监控。设计并开发了软件系统,并结合实例对所提方法进行了有效验证。