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基于碳排放评估模型的低碳工艺规划方法技术

技术编号:9490347 阅读:97 留言:0更新日期:2013-12-26 00:08
基于碳排放评估模型的低碳工艺规划方法,建立较已有的碳排放估算模型更为准确、更为通用的机械制造工艺碳排放评估模型,并基于该模型,提出一种新的低碳工艺规划方法,真正实现从特征的识别到工艺规划的生成全过程。利用LCA原理对典型机加工艺过程进行分析,界定典型工艺碳排放评估分析边界;选取需要进行低碳工艺规划的工件;拾取工件的特征;在典型工艺碳排放评估分析边界内,针对每个所拾取的工件特征,选取本领域人员针对该特征惯用的工艺链,采用碳排放评估模型进行评估,选取相对碳排放较低的工艺链;针对工件各个特征所对应的工艺链,规划得到一个相对碳排放和成本最优的工艺顺序。本发明专利技术用于工业低碳化生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】,建立较已有的碳排放估算模型更为准确、更为通用的机械制造工艺碳排放评估模型,并基于该模型,提出一种新的低碳工艺规划方法,真正实现从特征的识别到工艺规划的生成全过程。利用LCA原理对典型机加工艺过程进行分析,界定典型工艺碳排放评估分析边界;选取需要进行低碳工艺规划的工件;拾取工件的特征;在典型工艺碳排放评估分析边界内,针对每个所拾取的工件特征,选取本领域人员针对该特征惯用的工艺链,采用碳排放评估模型进行评估,选取相对碳排放较低的工艺链;针对工件各个特征所对应的工艺链,规划得到一个相对碳排放和成本最优的工艺顺序。本专利技术用于工业低碳化生产。【专利说明】
本专利技术涉及一种工艺规划方法,具体涉及一种。
技术介绍
面向绿色制造的工艺问题,即产品加工过程中的废物流及其影响问题是绿色制造中急需解决的关键技术之一,在国际上受到了研究机构、高校以及政府部门的高度重视。英国Brunei大学先进制造与工业工程系S.Tridech及K.Cheng教授对低碳制造进行了定义,并认为实现低碳制造的途径包括:减少加工机床和相关设备的能量损耗;提高工艺能量效率;减少制造过程因空闲、等待和排队而发生的碳排放浪费;提高原材料利用效率并减少供应链库存等。美国国家标准与技术研究院(NIST)正在进行一项制造过程碳排放分析研究,旨在探索和开发一项计算零部件及装配体制造过程碳排放的新方法,该项研究采用了零部件工艺链的概念并将其用于分析零部件制造过程的碳排放,将“公差”的概念引入用于描述碳排放数据的统计值,并试图将碳排放计算值集成到产品设计中,成为物料清单表中的一项技术参数,但该项研究目前主要集中在切削加工,以电能消耗作为碳排放考虑的唯一要素,忽略了物料消耗导致的间接碳排放以及工厂车间的其他设施的能耗,研究方法上侧重具体工艺的能耗计算方法研究,忽略了制造系统能耗及碳排放的系统特性。综上所述,在全球气候变化压力以及各国纷纷提出碳排放减排具体承诺指标的背景下,低碳制造的研究已成为新的学术热点并受到国内外学术界的关注,关于工艺过程的能效及碳排放的定量计算、碳排放减量化理论及技术的研究尤为受到关注。未来碳排放特性及排放状况将可能成为产品及制造系统的一项重要决策指标,支持产品低碳化开发将成为未来的一个发展趋势;而低碳优化与建模理论也将在未来受到重视而成为制造系统理论的一个重要研究新方向。
技术实现思路
本专利技术提供,以解决现阶段没有一个较为系统、准确的方法来进行低碳工艺规划的问题,本专利技术建立较已有的碳排放估算模型更为准确、更为通用的机械制造工艺碳排放评估模型,并基于该模型,提出一种新的低碳工艺规划方法,真正实现从特征的识别到工艺规划的生成全过程,该方法具有较大的创新性,为制造业实现低碳化提供了一条重要的新思路。本专利技术的技术方案如下:,所述方法包括如下步骤: 步骤一:利用LCA原理对典型机加工艺过程进行分析,界定典型工艺碳排放评估分析边界,所述LCA是指生命周期分析; 步骤二:选取需要进行低碳工艺规划的工件; 步骤三:拾取工件的特征;步骤四:在典型工艺碳排放评估分析边界内,针对每个所拾取的工件特征,选取本领域人员针对该特征惯用的工艺链,每个特征对应有一条或者多条工艺链,对于有多条工艺链的,采用碳排放评估模型进行评估,然后选取相对碳排放较低的工艺链,这时每个所拾取的工件特征仅对应有一条工艺链; 步骤五:针对工件各个特征所对应的工艺链,规划得到一个相对碳排放和成本最优的工艺顺序。将机械制造工艺中的碳排放分为过程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面进行分析,建立碳排放广义特性函数: 其中分别是过程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三种碳排放源的输入参数向量,其数值根据具体工艺而定;/;:是物料碳排放系数是能源的碳排放系数;/纟PQ是物料碳排放的碳源广义特性函数'fi CD是能源碳排放的碳源广义函数;//CZ)是过程碳排放的碳源广义特性函数; 步骤四中所述碳排放评估模型以所述碳排放广义特性函数为基础而建立。在典型工艺碳排放评估分析边界内,分析工艺过程中能量物质输入输出流以建立物料清单表,所述物料清单表为碳排放评估模型的建立提供数据基础。利用遗传算法来实现步骤五中工艺顺序的规划。本专利技术与现有 技术相比具有以下有益效果: 1、本专利技术在基于产品生命周期分析的基础上,建立较已有的碳排放估算模型更为准确、更为通用的机械制造工艺碳排放评估模型,并基于该模型,提出一种新的低碳工艺规划方法,真正实现从特征的识别到工艺规划的生成全过程,该方法具有较大的创新性,为制造业实现低碳化提供了一条重要的新思路; 2、将机械制造工艺中的碳排放分为过程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面进行分析,并建立碳排放广义特性函数,通过碳排放广义特性函数系统并精确地确定机械制造工艺中的碳排放情况,对节约能源和减少工业生产中温室气体的排放都有着重要的意义,同时,为碳排放评估模型的建立提供理论基础; 3、通过遗传算法对工艺进行优化,从而得到相对最优的工艺顺序,为工艺顺序的优化提供了一种新方法。【具体实施方式】将机械制造工艺中的碳排放分为过程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面进行分析,建立碳排放广义特性函数: Zj =(X)-之F":-.(I)十 V (Z)i僅i严I'?丽L 其中:nz分别是过程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三种碳排放源的输入参数向量,其数值根据具体工艺而定;G是物料碳排放系数是能源的碳排放系数;是物料碳排放的碳源广义特性函数;/y (I)是能源碳排放的碳源广义函数是过程碳排放的碳源广义特性函数; 基于碳排放广义特性函数建立碳排放评估模型; 利用LCA (生命周期分析(Life Cycle Analysis, LCA)是一种分析工具,具体来说是一种用于评价产品在其整个生命周期中,即从原材料的获取,产品的生产、使用直至产品使用后的处置过程中,对环境产生的影响的技术和方法。)原理对典型机加工艺过程进行分析,界定了典型工艺碳排放评估分析边界,其包括待加工零件毛坯原材料制造过程、毛坯制造过程,以及零件加工过程; 在典型工艺碳排放评估分析边界内,分析工艺过程中能量物质输入输出流以建立物料清单表,所述物料清单表为碳排放评估模型的建立提供数据基础; 选取需要进行低碳工艺规划的工件,并拾取工件的特征; 在典型工艺碳排放评估分析边界内,针对每个所拾取的工件特征,选取本领域人员针对该特征惯用的工艺链,每个特征对应有一条或者多条工艺链,对于有多条工艺链的,采用碳排放评估模型进行评估,然后选取相对碳排放较低的工艺链,这时每个所拾取的工件特征仅对应有一条工艺链; 然后,利用遗传算法,针对工件各个特征所对应的工艺链,先将所有工艺链按一个随机顺序组合,形成一个工艺计划,但是对于工艺计划,这种随机选取是没有意义的,必须对这个过程进行约束,比如精加工必须在粗加工之后,具体选择方法就是,将每个待加工特征的加工方案作为一个特征组,特征组中的方案是根据传统的加工原则进行排序的,例如对一个加工外圆面,先粗车后精车,这两个方案组成这个待加工特征的特征组,并且粗车将排在精车之前。选取初始工艺计划时,每个特征组依次只能有一个方案被选取,只有在每个特征组的第一个方案被选取后,同组的后一个方本文档来自技高网
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【技术保护点】
基于碳排放评估模型的低碳工艺规划方法,所述方法包括如下步骤:步骤一:利用LCA原理对典型机加工艺过程进行分析,界定典型工艺碳排放评估分析边界;步骤二:选取需要进行低碳工艺规划的工件;步骤三:拾取工件的特征;步骤四:在典型工艺碳排放评估分析边界内,针对每个所拾取的工件特征,选取本领域人员针对该特征惯用的工艺链,每个特征对应有一条或者多条工艺链,对于有多条工艺链的,采用碳排放评估模型进行评估,然后选取相对碳排放较低的工艺链,这时每个所拾取的工件特征仅对应有一条工艺链;步骤五:针对工件各个特征所对应的工艺链,规划得到一个相对碳排放和成本最优的工艺顺序。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:尹瑞雪
申请(专利权)人:贵州大学
类型:发明
国别省市:

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