船用柴油机配套企业制造过程绿色优化平台研究

摘要

制造业是国家经济发展的基础产业，随着世界各制造大国纷纷重视制造业，相继提出各自国家的制造业发展规划，我国也相应出台《中国制造 2025》以实现制造强国的战略目标，而其中的五大工程之一，绿色制造工程的发展尤为重要。　　长期以来，我国船舶配套行业一直处于传统的机械加工过程，绿色性较弱且环境影响严重，在绿色制造的研究和应用上，虽然国内外学者都做了大量研究，但针对船舶配套行业的绿色制造研究还未深入到车间制造过程，因此，开发应用于船舶配套行业关重件制造过程的绿色优化平台对船舶行业具有重要意义。　　因此，本文结合船舶配套行业背景，针对车间制造过程的绿色性研究，提出船用柴油机配套企业制造过程绿色优化平台，研究了该平台中的绿色评价模块、绿色指标预测与优化模块的详细运行流程以及应用所需的数据支持，并将平台运用于船舶配套企业机加制造车间，实现关重件制造过程的绿色优化。　　首先，构建了船用柴油机配套企业制造过程绿色优化平台的总体框架以及整体运行流程，并对平台中各功能模块的运行流程进行了详细阐述；对绿色优化平台的功能结构、功能模型以及信息模型进行了设计。　　其次，针对绿色优化平台中的绿色评价模块，提出并分析了该模块在平台中的详细运行流程以及数据库支撑；建立了船用柴油机配套企业制造过程绿色评价指标体系以及绿色评价算法库，对平台推荐评价方法作了详细阐述；将该模块运用于船舶配套企业机加车间制造过程，提出了绿色指标数据采集过程及获取方法，并基于采集的压气叶轮制造过程绿色指标数据对平台绿色评价模块进行了应用验证。　　最后，针对绿色优化平台中的绿色指标预测与优化模块，提出并分析了该模块在平台中的详细运行流程以及数据库支撑；建立了船用柴油机配套企业制造过程绿色指标预测方法库，提出了制造过程能耗预测方法和碳排放预测方法，并以压气叶轮制造过程能耗预测为例对平台绿色指标预测的应用做了示范；针对该模块中的绿色调度优化功能，提出了基于能耗的车间作业调度优化模型，以车间制造能耗和最大完工时间为多优化目标，并利用平台推荐 NSGA-Ⅱ算法进行优化求解，通过案例仿真，验证了平台绿色调度优化模型以及推荐算法的可行性和有效性。

目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 绿色制造是制造业的发展趋势

1.1.2 船用柴油机配套企业实施绿色制造的重要意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 绿色制造研究现状

1.2.2 制造过程绿色优化研究现状

1.2.3 绿色指标预测研究现状

1.3.1 课题来源

1.3.2 论文内容及论文结构

1.4 本章小结

2 船用柴油机配套企业制造过程绿色优化平台总体设计

2.1.1 船用柴油机配套企业的研究背景

2.1.2 船用柴油机配套企业制造车间绿色现状

2.1.3 船用柴油机配套企业制造过程绿色优化平台需求分析

2.2.1 船用柴油机配套企业制造过程绿色优化平台的总体框架

2.2.2 船用柴油机配套企业制造过程绿色优化平台的运行流程

2.3.1 平台功能结构设计

2.3.2 平台功能模型设计

2.3.3 平台信息模型设计

2.4 本章小结

3 船用柴油机配套企业制造过程绿色优化平台绿色评价研究

3.1.1 平台绿色评价模块详细运行流程

3.1.2 平台绿色评价模块数据库支撑

3.2 船用柴油机配套企业制造过程绿色评价指标体系与评价算法库建立

3.2.1 船用柴油机配套企业制造过程绿色评价指标体系建立

3.2.2 船用柴油机配套企业制造过程绿色评价算法库建立

3.3 船用柴油机配套企业制造过程绿色评价实施

3.3.1 船用柴油机配套企业制造过程绿色指标数据采集

3.3.2 压气叶轮制造过程绿色评价实施

3.4 本章小结

4 船用柴油机配套企业制造过程绿色优化平台绿色指标预测与优化研究

4.1.1 平台绿色指标预测与优化模块运行流程

4.1.2 平台绿色指标预测与优化模块数据库支撑

4.2 船用柴油机配套企业制造过程绿色指标预测方法库建立

4.2.1 船用柴油机配套企业制造过程能耗指标分析与预测方法

4.2.2 船用柴油机配套企业制造过程碳排放指标预测方法

4.2.3 压气叶轮制造过程能耗指标预测实施

4.3 船用柴油机配套企业制造过程基于能耗的绿色调度优化

4.3.1 基于能耗的绿色调度优化问题描述

4.3.2 模型建立

4.3.3 多目标遗传算法NSGA-Ⅱ求解

4.3.4 案例验证

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目及得奖情况

C. 学位论文数据集

致谢