面向綠色制造的工藝規(guī)劃技術(shù)研究

郭樹棟

摘 要：綠色制造作為當(dāng)前制造業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢，主要的目的就是在生產(chǎn)制造的過程當(dāng)中，盡量減少資源的浪費(fèi)，減小對(duì)于環(huán)境的負(fù)擔(dān)，降低對(duì)于人體健康的損害，并且要幫助企業(yè)最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展。綠色制造工藝需要從工藝制造的多個(gè)影響要素出發(fā)，不斷的改良以此來達(dá)到綠色生產(chǎn)的主要目的。綠色制造是在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，對(duì)于工藝制造進(jìn)行拓展與完善。本文將重點(diǎn)對(duì)于綠色制造的工藝技術(shù)進(jìn)行分析，希望能夠給業(yè)界帶來一定的啟示。

關(guān)鍵詞：綠色制造；工藝規(guī)劃技術(shù)；研究

一、研究背景分析

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域都致力于將“綠色”理念踐行到底。制造行業(yè)也不能夠例外，制造行業(yè)本身對(duì)于資源的使用和環(huán)境的影響是比較顯著的，所以綠色制造這個(gè)概念也逐漸被制造領(lǐng)域所熟知。綠色制造誕生于美國，最初綠色概念被定義為通過更環(huán)保的方式來進(jìn)行生產(chǎn)，包括了產(chǎn)品生產(chǎn)的很多環(huán)節(jié)，比如說設(shè)計(jì)、制造等等，都要最大程度上降低對(duì)于環(huán)境的影響。在我國的制造業(yè)領(lǐng)域，將綠色制造定義為當(dāng)前制造業(yè)廣泛使用的一種制造方式，盡量在制造產(chǎn)品的過程當(dāng)中減少資源的消耗，同時(shí)降低對(duì)于環(huán)境過重的負(fù)擔(dān)，減少對(duì)于人類生存健康的威脅，并且能夠最大程度上幫助企業(yè)最終實(shí)現(xiàn)更高的利潤。綠色制造模式符合當(dāng)前時(shí)代的生產(chǎn)和生活主題。從制造業(yè)的角度來看，使用和推行綠色制造能夠從資源控制、環(huán)境保護(hù)、以及人類健康等幾方面進(jìn)一步提升資源的利用效率。

二、綠色制造工藝規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究

（一）面向綠色制造的刀具優(yōu)化研究

在進(jìn)行切削加工的過程當(dāng)中，對(duì)刀具的選擇是十分重要的。在進(jìn)行制造加工的過程當(dāng)中還會(huì)出現(xiàn)一定的能量的耗損、切屑液等廢料的產(chǎn)生。對(duì)于刀具的選擇實(shí)際上是一個(gè)具有一定定性以及定量相結(jié)合的決策問題。在綠色制造的要求之下，對(duì)于刀具的選擇就不能僅僅考慮生產(chǎn)效率和生產(chǎn)利益的問題，還需要結(jié)合社會(huì)效益和環(huán)境效益進(jìn)行相應(yīng)的考慮。將資源和環(huán)境加入到?jīng)Q策考慮當(dāng)中。具體要考慮的是時(shí)間（T）、成本（C）、質(zhì)量（Q）、資源（R）、環(huán)境（E）。也就是說對(duì)于刀具的選擇，希望其加工零件的時(shí)間縮短，加工質(zhì)量變高，成本減少，資源消耗較少，對(duì)于環(huán)境的影響變小。這幾個(gè)因素之間表現(xiàn)的既緊密又復(fù)雜，每個(gè)要素之下還能夠多細(xì)分出多個(gè)決策屬性。在實(shí)際的工作過程當(dāng)中，還可以根據(jù)實(shí)際的情況增加或者刪減。

下面筆者將結(jié)合實(shí)際例子進(jìn)行相關(guān)的分析。某企業(yè)在數(shù)控滾切削加工過程中使用的是傳統(tǒng)普通高速鋼刀具。我們發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率以及刀具壽命均都是比較低，并且刀具在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生較多廢料，對(duì)于環(huán)境造成了很大的負(fù)擔(dān)。所以企業(yè)希望能夠采用涂層刀具來替代原始的用刀具。關(guān)于涂層刀具現(xiàn)在一共有兩種，一種是國內(nèi)研制的涂層刀具和進(jìn)口涂層刀具。

使用ELECTRE法來進(jìn)行決策，使用首先對(duì)語言描述的定性屬性值進(jìn)行模糊處理，對(duì)極小、小、一般分別定值為1、3和5。得到矩陣如下：

根據(jù)以上矩陣顯示，筆者認(rèn)為本方案當(dāng)中對(duì)于綠色刀具選擇方案的排序，首先是進(jìn)口產(chǎn)品，其次是國產(chǎn)產(chǎn)品。分別是涂層高速鋼順銑、進(jìn)口涂層高速鋼逆銑、涂層高速鋼逆銑、高速鋼逆銑。

（二）面向綠色制造的工藝路線優(yōu)化研究

工藝路線的優(yōu)化和選擇在制造行業(yè)也是十分重要的，間接會(huì)影響到成本控制、加工效率以及環(huán)境污染等等所以工藝路線的優(yōu)化選擇也成為工業(yè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。對(duì)于工藝路線的選擇，傳統(tǒng)的方式主要考慮的是加工的成本和生產(chǎn)的效率，沒有將資源和環(huán)境因素納入考慮范圍之內(nèi)。所以傳統(tǒng)方式造成資源浪費(fèi)、污染加重，不適合現(xiàn)代加工制造行業(yè)繼續(xù)使用。

筆者針對(duì)綠色制造的工藝優(yōu)化路線選擇的方式是分組拓?fù)渑判蚍?。首先我們需要先假設(shè)某頂點(diǎn)不存在前驅(qū)頂點(diǎn)，簡單來說，假設(shè)入度是零。然后我們將第一組的頂點(diǎn)當(dāng)做是整個(gè)拓?fù)渑判虻牡谝粋€(gè)輸出對(duì)象然后對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行輸出，刪掉該組對(duì)象所有有向邊。由此就誕生了第二組頂點(diǎn)，繼續(xù)輸出，一直到輸出最后一個(gè)頂點(diǎn)作為結(jié)束。

經(jīng)過以上方式的排序之后，我們可以發(fā)現(xiàn)在同一組的頂點(diǎn)之間不存在約束關(guān)系，同一組的主要存在的是并行關(guān)系。在相鄰的兩組頂點(diǎn)之間存在約束關(guān)系。通過對(duì)于下圖的觀察，可以明顯的察覺頂點(diǎn)六和頂點(diǎn)十就不是相鄰的。因此選擇同組或者相鄰組的元素頂點(diǎn)實(shí)行合并，把頂點(diǎn)合成一個(gè)，然后再進(jìn)行全拓?fù)渑判颉?duì)于路線進(jìn)行選擇和優(yōu)化，之后我們可以獲取完整、最優(yōu)的路線。

主軸加工工藝有向圖分組拓?fù)渑判?/p>

以上方式能夠得到的可行路線一共有一百零四種，比傳統(tǒng)的方式更精確。之后再根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)價(jià)，我們所獲取的最優(yōu)路線如下：12（3，4）8（6，7）95（10，12）19151817（13，14）1116。然后我們對(duì)于合并的加工單元進(jìn)行優(yōu)化排序，并且要選擇目標(biāo)函數(shù)最小值所對(duì)應(yīng)的路線作為最優(yōu)選擇路線，計(jì)算結(jié)果如下：12348679510121915181714131116。也就是說，最優(yōu)路線當(dāng)中，機(jī)床需要變換十二次，刀具需要變換三次，能量消耗大約在七千四百千焦左右。

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