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基于碳效益的机械产品多工艺低碳制造决策模型及应用

【摘要】:随着全球资源、能源的短缺以及全球气候变化压力的不断加剧,以资源节约和能源清洁化为目标的“低碳制造”这一新的制造模式被提出并很快受到学术界和工业界的高度重视。针对产品的制造过程工艺特点,分析产品制造过程的碳效益特性,使制造企业在生产过程中消耗单位时间及单位碳排放所产生的经济效益最大化,这对制造企业实施低碳制造具有重要的指导意义。 本论文在国家自然科学基金项目“基于广义特性函数集的制造系统碳流动态模型及碳效率评估方法研究(51075415)”的资助下,对零部件及装配体制造多工艺制造过程碳效益进行分析及多工艺决策展开研究。 首先,从零部件制造工艺过程特点出发,对零部件制造过程中的碳排放特征进行分析,确定零部件制造过程中碳排放计算系统边界,导出零部件碳排放量化估算方法。在此基础上,结合零部件制造过程中产品效益、生产效率因素,建立零部件多工艺低碳制造过程综合评价指标—碳效益。同时对工艺碳效益因产量的动态变化特性进行分析,并建立了一种以零部件碳效益极大化为目标的多工艺低碳制造评估模型,。 其次,在零部件制造多工艺评估分析的基础上,提出了装配体碳效益评估指标,并分析了装配体整体碳排放、加工周期及生产效益的计算方法。同时针对零部件多工艺制造导致装配体整体制造工艺的不同而对装配体整体碳效益产生的影响,结合多色集合理论的基本原理,建立装配体工艺选择与装配体碳效益生成模型,并分别从模型的定义、规则说明、选择策略等方面对该模型进行分析。 最后,以重庆某制造企业的圆柱直齿减速器为例,对减速器碳效益进行建模分析,结合零部件和装配体碳效益的分析,分析减速器零件不同工艺方案选择对减速器碳效益的影响,结合调研数据,定量分析装配体碳效益及零件的动态特性,以验证论文所提方法的可行性。

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