离散制造业产品制造能耗限额制定的解决方案研究

摘要

制造业能耗高、能效低，节能减排潜力很大。研究产品制造过程能量消耗的理论与技术，制定产品制造能耗限额，加强制造业能源管理，以适应绿色制造战略需要是当前国内外相关领域的热点课题。产品制造能耗限额是特定条件下制造单位产品的合理能源消耗的数量标准。制定产品制造能耗限额，对于促进企业能源消耗管理和监控、改进生产技术和组织管理、从而提高能量效率具有重要意义。
　　离散制造业由于产品结构复杂、制造系统能耗主体多样、产品制造过程离散、能量消耗状态及能量消耗过程动态多变等多方面原因，使得产品制造能耗限额的制定相对于流程制造业而言更为复杂、困难，至今尚无系统实用的解决方案。为此，本文结合国家自然科学基金和国家高技术研究发展计划（863计划）课题等项目，对离散制造业产品制造能耗限额制定的解决方案进行了研究，以期为离散制造业产品制造能耗限额制定提供基本的解决思路与总体实现框架。
　　首先，分析了离散制造业产品制造能耗限额制定相关的复杂特性。其中，离散制造系统能量消耗的复杂特性包括系统的多能耗源特性、能量消耗多层次特性及过程能量效率特性；离散制造业产品制造能耗的复杂特性包括产品及其制造能耗的复杂结构树特点、产品制造能耗与制造设备的动态关联性及产品制造能耗与制造工艺的动态关联性；离散制造业产品制造能耗限额制定的复杂特性包括产品制造能耗限额与分布式多数量制造系统的关联特性、产品无穷多样性导致产品制造能耗限额种类数量的巨大性、产品市场生命周期短暂性引起产品制造能耗限额短效性、产品制造能耗限额指标的多层次性、产品制造能耗限额指标的约束特性和导向特性。
　　其次，提出了离散制造业产品制造能耗限额制定策略。包括针对所有离散制造业产品的能耗限额分类制定策略：即针对规格品种繁多的一般产品即绝大多数产品的产品与制造系统关联能耗限额制定策略和针对个别量大面广、能量消耗总量巨大、制造设备、工艺和制造流程相对比较成熟和确定的特定产品的统一能耗限额制定策略。
　　然后，建立了离散制造业产品制造能耗限额模型。包括产品、构成产品的零件和零件制造过程中能耗规律最复杂的机械加工工件的制造能耗限额构成模型和数学模型。该模型不仅能够量化产品制造过程的能耗而且能够约束和控制制造过程中各个环节的能耗，是离散制造业产品制造能耗限额制定的实施基础。
　　最后，提出了离散制造业产品制造能耗限额制定方案，并进行了实际案例分析研究。该制定方案包括产品关联能耗限额制定方案、构成产品的零件能耗限额制定方案和机械加工工件能耗限额制定方案三类层次；每个层次包括建立能耗基础数据库、计算制造过程能耗、评价制造过程能耗及确定能耗限额四个过程。形成了离散制造业产品制造能耗限额制定的路线和方法，并通过实际案例研究证明了该方案实际操作的可行性和可能性。

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目录

1 绪 论

1.1论文选题背景

1.2国内外相关研究现状及分析

1.3论文研究意义及课题来源

1.4主要研究内容和创新点

2 离散制造业产品制造能耗限额制定特性

2.1引言

2.2离散制造系统能量消耗的复杂特性

2.3离散制造业产品制造能耗的复杂特性

2.4离散制造业产品制造能耗限额制定的复杂特性

3 离散制造业产品制造能耗限额制定策略

3.1引言

3.2离散制造业产品制造能耗限额分类制定策略

3.3一般产品的关联能耗限额制定策略

3.4特定产品的统一能耗限额制定策略

3.5离散制造业产品制造能耗限额制定总体策略

4 离散制造业产品制造能耗限额模型

4.1 引言

4.2产品制造能耗限额的构成模型及数学模型

4.3零件制造能耗限额的构成模型及数学模型

4.4机械加工工件能耗限额的构成模型及数学模型

5 离散制造业产品关联能耗限额制定方案

5.1 引言

5.2 产品制造能耗限额制定方案

5.3 零件制造能耗限额制定方案

5.4 机械加工工件能耗限额制定方案

6 案例研究

6.1 引言

6.2齿轮案例

7 结论与展望

致谢

参考文献

附录

A. 攻读博士学位期间发表的论文

B. 攻读博士学位期间授权的发明专利

C. 攻读博士学位期间参与起草了正在申报的行业标准

D. 攻读博士学位期间授权的软件著作权

E. 攻读博士学位期间参加的主要科研项目