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面向绿色制造的工艺规划支持系统及应用

2016/11/18    来源:互联网    作者:何彦  曹华军  张华  刘飞      
关键字:绿色制造  工艺规划  支持系统  
针对绿色制造研究中缺乏明显改善环境友好性的实用方法和工具的问题,开发了一种面向绿色制造的工艺规划支持系统。该系统主要由工艺要素选择、工艺过程优化和工艺方案绿色性评价3个功能模块,以及相应的模型库组成。支撑数据库主要提供各种绿色特性数据,包括工艺绿色特性数据库、工艺清单数据库、机床数据库、刀具数据库和切削液数据库等。通过某机床厂齿轮工艺过程的规划实例。验证了该系统的可行性。

引言

    绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。面向绿色制造的工艺规划(也称绿色工艺规划)是绿色制造的关键技术之一,旨在通过对工艺要素、工艺过程和工艺方案等进行优化决策和规划,从而改善加工过程及其各个环节的绿色性(即资源消耗和环境影响),使得产品制造过程的经济效益和社会效益协调优化。绿色工艺规划不是对传统工艺规划的一种否定,而是一种补充和发展,是一种使得产品制造过程具有更好绿色性的辅助手段。

    国内外开展了大量的绿色工艺规划方面的研究。如环境意识机床系统及其关键技术、废物流的评价、工艺规划方法以及面向绿色制造的各种工艺评价与决策等先进的绿色工艺技术。S.A.Melngk教授和R.T.Smith教授曾在美国制造工程师学会( SME)发布的绿色制造蓝皮书中指出,“尽管目前有很多有利因素促进绿色制造的实施和推广,如环境和资源方面法规、IS0 14000国际环境管理体系系列标准、绿色标志认证、公众意识,甚至已经有很多企业以绿色环保作为自己的市场竞争优势(如绿色空调、绿色汽车等),但绿色制造在实际生产中的实施仍不乐观,其主要原因之一是缺乏可以明显改善环境友好性的实用方法和工具”。迄今为止,有关绿色制造方面的实用化方法和软件工具仍很少有报道。

    目前,对大多数企业来说,制造过程的环境污染只能用好或差进行粗略的评价,无法完成多个指标的综合评价。因此,要全面改善和提高企业制造过程的绿色性,需要一种实用化的综合性评价工具,对其制造过程的绿色特性进行全面的分析、优化和评价。

    针对上述问题,本文研究了面向绿色制造的工艺规划支持系统的体系结构和工作流程。开发了一套软件系统。该软件系统能够从单个工艺要素到整套工艺方案,对制造过程的绿色特性,包括原材料消耗、辅助原材料消耗、能量消耗、固体废弃物污染、液体废弃物污染、粉尘、噪音、油雾以及工人职业健康安全等方面,进行综合的分析和评价。目前,该软件系统己获得国家软件著作权登记证书f登记号:2003S R9386),并在某机床厂的齿轮加工工艺过程中成功应用。

1 面向绿色制造的工艺规划支持系统体系结构

    面向绿色制造的工艺规划支持系统不同于现行的计算机辅助工艺规划( Com puter Aided  Pro cess  Planning, CAPP),它的目标不是自动生成或规划出零件加工工艺规程,而是在面向绿色制造的工艺规划模型库和工艺绿色数据库的支持下。对工艺过程中的原材料消耗、辅助材料消耗、能量消耗和环境排放物等进行分析、优化和评价。帮助工艺人员优化、改善产品和零件制造过程的绿色性。

    面向绿色制造的工艺规划支持系统的体系结构(如图1)包括:

    (1)数据层  由各种绿色工艺数据库构成,主要包括工艺绿色特性数据库、工艺清单数据库、机床数据库、刀具数据库和切削液数据库等。数据层给应用层提供了各种必要的绿色特性数据。

    (2)应用层主要由模型库、应用程序及CAPP集成接口/门户界面3部分组成。模型库包括工艺要素规划模型库、工艺过程优化模型库和工艺方案绿色性评价模型库,各个模型库由实现不同功能的子模型组成:应用程序根据不同的决策需求。调用相应的子模型进行绿色性分析和评价:CAPP集成接口/门户界面主要是为用户获取原始的工艺规划信息(即未经绿色性评价的工艺)提供两种可供选择的方式。其中,CAPP集成接口主要针对实施了CAPP的企业。获取其CAPP的工艺规划信息,并按照一定的规则转换成系统可以识别的数据:门户界面的主要作用是为用户提供一个工艺信息输入的界面,通过人工输入获取原始工艺规划信息。

    (3)用户层该层中的用户分为系统管理员、企业管理员和一般企业用户3种类型。系统管理员有系统的最高权限,包括授权新企业管理用户、删除或修改己授权企业管理用户的基本信息和模块使用权限:企业管理员在注册并经过系统管理员授权后,可以添加新的一般企业用户。以及对企业基本信息进行修改;一般企业用户在经企业管理员授权后,可以对授权模块或功能进行操作。

图1 面向绿色制造的工艺规划支持系统的体系结构图

图1 面向绿色制造的工艺规划支持系统的体系结构图

责任编辑:马倩
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