面向绿色制造的压铸生产过程信息智能获取方法及平台开发

摘要

随着全球资源的枯竭和环境的恶化，综合考虑资源效率和环境排放的绿色制造现代制造模式越来越受到人们重视，制造业中掀起了一场以节能降耗和减少环境排放为目的绿色化改造和升级浪潮。压铸产品由于适应现代制造业中产品复杂化、精密化和轻量化的趋势，被广泛应用于机电、通信、汽车和通机等领域。但与国际先进企业相比，我国压铸生产过程绿色化程度不高的问题仍十分突出，大部分企业仍然面临高能耗、高温、高噪声和高污染等问题，实现压铸行业的绿色化提升具有重要意义。　　在企业实施绿色化升级改造过程中，面临着绿色评价体系和相关制造过程数据缺乏，难以为管理者的决策提供数据支撑的难题。本文结合工信部2017年绿色制造系统集成项目“高精度复杂压铸产品绿色工艺创新与集成示范工厂”，以提升压铸工厂绿色化程度为目的，建立压铸生产绿色制造评价指标体系并实现生产制造过程数据采集，研究智能算法对压铸生产过程高价值生产信息进行挖掘，在此基础上开发压铸生产过程绿色制造信息智能获取平台，为企业绿色化提升提供数据。　　首先，对压铸工厂的绿色化现状进行分析，确定以资源属性、能源属性和环境属性构成的绿色评价指标体系，关注压铸工厂生产制造过程中能源的消耗和管理、生产过程中的环境排放和资源的利用效率。在明确压铸生产过程绿色评价指标的基础上，制定数据采集方案对相应的生产数据进行采集，并对数据采集系统中的数据采集层和数据传输层进行设计。　　其次，对压铸生产过程关键信息智能获取算法进行研究，在采集设备功率数据的基础上利用数据分析技术对生产过程关键信息进行挖掘，研究智能算法对压铸设备的运行状态、加工数量和加工周期进行获取，并介绍绿色评价指标获取的流程,同时对算法进行了验证。　　然后，对压铸生产过程绿色制造信息智能获取平台的数据采集系统中数据存储与处理层进行详细设计，并对数据处理软件系统进行开发和对可视化功能进行介绍。在数据存储与处理层，完成数据库的功能设计和主要表格的设计；在平台软件系统方面，构建引入消息中间件的软件架构，并对软件系统中的消息消费者端、消息生产者端和监控端进行详细设计；在可视化方面，对选择可视化平台进行介绍。　　最后，介绍压铸生产过程绿色制造信息智能获取平台在某工厂中的应用，对该平台的模块主要功能进行详细介绍和页面展示。

目录

1 绪 论

1.1 论文的选题背景

1.2.1 制造过程绿色管控研究现状

1.2.2 工厂生产信息获取技术研究现状

1.2.3 国内外研究现状分析

1.3.1 论文研究意义

1.3.2 论文课题来源

1.4 论文研究内容安排

2 压铸生产过程绿色评价指标选取和数据采集

2.1.1 压铸生产过程能耗管理现状

2.1.2 压铸生产过程环境排放现状

2.1.3 压铸生产过程生产信息获取现状

2.2 压铸生产过程绿色评价指标体系

2.3 压铸生产过程数据采集方案

2.3.1 数据采集需求分析

2.3.2 数据采集层设计

2.3.3 数据传输层设计

2.4 本章小结

3 基于功率数据的压铸生产过程关键数据智能获取方法研究

3.1 时序数据的数据分析过程

3.2 基于功率数据的加工周期与加工数量获取算法

3.3 基于功率数据的运行状态识别算法

3.4 绿色评价指标的计算

3.5 方法验证

3.6 本章小结

4 压铸生产过程绿色制造信息智能获取平台设计

4.1.1 数据库的选择

4.1.2 数据库功能设计

4.1.3 数据库主要表格设计

4.2 平台软件系统架构

4.2.1 软件架构需求与方案选择

4.2.2 RabbitMQ介绍

4.3 软件系统详细设计

4.3.1 编程语言选择

4.3.2 消息生产者端详细设计

4.3.3 消息消费者端详细设计

4.3.4 监控端详细设计

4.3.4 软件系统的部署

4.4 应用层设计

4.5 本章小结

5 压铸生产过程绿色制造信息智能获取平台应用

5.1 平台总体介绍

5.2 效能模块介绍

5.3 能耗模块介绍

5.4 环境质量监测和评价介绍

5.5 报表和分析模块介绍

5.6 本章小结

6 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