基于混合Petri网的蓝宝石衬底生产线碳流动态模型及关键工艺技术优化研究

摘要

“中国制造2025”明确要求“全面推行绿色制造”，实施“绿色制造工程”，到2025年基本建立绿色制造体系，并在先进电子材料等重点领域中全面推行。LED作为新一代绿色照明产品，因其具有使用时间长、稳定性高、节能环保、调控方便等诸多优点而得到广泛的推广和应用。蓝宝石衬底作为目前LED行业最常用、最成熟和最稳定的衬底材料，是LED产业链的基础。由于蓝宝石衬底是一种难加工材料且工艺流程长，其加工和热处理过程中存在能耗高、能效低且辅料回收利用率低等问题，制约了蓝宝石衬底产业的发展，故急需对蓝宝石衬底生产线关键工艺技术进行优化改造；同时，目前对于蓝宝石衬底生产线碳排放特性缺乏有效的研究方法。故论文依托工信部绿色制造系统集成项目，开展基于混合Petri网的蓝宝石衬底生产线碳流动态模型及关键工艺技术优化研究。　　首先，对蓝宝石衬底加工生产线的工艺流程进行介绍，分析了蓝宝石衬底加工过程中的能量流、物料流和碳排放特性，定义了蓝宝石衬底生产线碳流系统边界，建立了蓝宝石衬底生产线碳排放计算模型，同时依据生态效率的定义，提出了蓝宝石衬底生产线碳效率评价指标。　　然后，对Petri网的基本理论进行阐述，对比了常见扩展型Petri网的特点，根据蓝宝石衬底加工生产线中连续变量与离散事件之间的耦合关系，运用混合Petri网，构建了基于混合Petri网的蓝宝石衬底生产线碳流动态模型，并定义了模型中各模块的激发使能规则。　　最后，以重庆某光电公司蓝宝石衬底加工生产线为例，对其生产线关键工艺技术进行优化改造，同时运用Visual Object Net++软件工具，基于混合Petri网对蓝宝石衬底生产线工艺优化改造前后的加工系统进行动态建模和仿真，并对其碳排放总量以及生产率碳效率和经济效益碳效率进行计算与分析。

目录

1 绪 论

1.1 论文选题背景

1.2.1 LED衬底的国内外研究现状

1.2.2 制造系统碳排放的国内外研究现状

1.2.3 国内外研究现状分析

1.3.1 论文研究的意义

1.3.2 论文的课题来源

1.4 论文的主要研究内容

2 蓝宝石衬底生产线碳排放模型及碳效率评价

2.1 蓝宝石衬底生产线概述

2.2 蓝宝石衬底生产线碳流模型

2.2.1 蓝宝石衬底加工生产线能量流分析

2.2.2 蓝宝石衬底加工生产线物料流分析

2.2.3 蓝宝石衬底加工生产线碳流分析

2.3 蓝宝石衬底生产线碳效率评价指标

2.3.1 生产率碳效率评价指标

2.3.2 经济效益碳效率评价指标

2.3.3 两种碳效率评价指标之间的关系

2.4 本章小结

3 基于混合Petri网的蓝宝石衬底生产线碳流动态特性建模

3.1.1 Petri网定义

3.1.2 Petri网的基本特性

3.1.3 Petri网基本逻辑结构与模型

3.1.4 常见扩展型Petri网

3.2.1 混合Petri网的定义

3.2.2 混合Petri网的激发

3.3 基于混合Petri网的蓝宝石衬底生产线碳流动态模型

3.4 本章小结

4 蓝宝石衬底生产线关键工艺技术优化与建模实例

4.1 案例概况

4.2 Visual Object Net++仿真软件简介

4.3 蓝宝石衬底生产线关键工艺优化分析

4.3.1 蓝宝石衬底退火工艺改造优化前后对比分析

4.3.2 蓝宝石衬底上蜡工艺改造优化前后对比分析

4.3.3 蓝宝石衬底研磨工艺改造优化前后对比分析

4.3.4 仿真结果与分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间的研究成果

B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目

C. 作者在攻读硕士学位期间所获奖励

D. 学位论文数据集

致谢