機(jī)械加工制造過程能耗優(yōu)化方法研究

湖北省十堰市高級(jí)技工學(xué)校，湖北十堰 442011

機(jī)械加工制造過程基本上可以理解為將各種資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品以及相關(guān)服務(wù)的過程。在正式加工制造過程中，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員通常會(huì)使用大量的機(jī)床設(shè)備為生產(chǎn)制造過程提供良好的技術(shù)保障。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況來看，機(jī)床設(shè)備應(yīng)用過程中往往會(huì)伴隨大量能耗問題的產(chǎn)生。目前，為進(jìn)一步減少資源浪費(fèi)問題出現(xiàn)，生產(chǎn)人員主張?jiān)跈C(jī)械加工過程中對(duì)機(jī)床設(shè)備產(chǎn)生的能耗問題進(jìn)行全方位處理。并按照節(jié)能環(huán)保的原則要求，采取相關(guān)優(yōu)化對(duì)策進(jìn)行有效處理。

1 機(jī)械加工制造設(shè)備資源狀態(tài)建模與評(píng)估分析

機(jī)床設(shè)備資源狀態(tài)建模分析

在機(jī)床設(shè)備資源狀態(tài)建模過程中，研究人員需要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)周期的物理元素進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署，根據(jù)資源操作權(quán)限以及合作層次反饋情況，將整個(gè)運(yùn)作體系分為車間層、生產(chǎn)單元層以及設(shè)備層三種。其中，車間層主要用于管理機(jī)床設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)機(jī)床設(shè)備運(yùn)行情況，記錄好相關(guān)的工作時(shí)間以及零件數(shù)。生產(chǎn)單元層及設(shè)備層主要根據(jù)車間層提供的數(shù)據(jù)資料，對(duì)機(jī)床設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行全方位把握[1]。

機(jī)械加工制造量化評(píng)估分析

為確保機(jī)械加工制造精度得以達(dá)到預(yù)期，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員需要對(duì)機(jī)械加工制造過程進(jìn)行量化評(píng)估分析。所謂的量化評(píng)估分析，主要是指針對(duì)工藝規(guī)劃涉及到的資源問題進(jìn)行合理配置與應(yīng)用。并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)計(jì)工藝可執(zhí)行性要求，做好制造資源建模分析工作?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員可以根據(jù)建模數(shù)據(jù)反饋情況，對(duì)當(dāng)前機(jī)械加工制造生產(chǎn)流程進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常問題，必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行合理整改，以防止對(duì)機(jī)械加工精度造成不利影響。

2 機(jī)械加工制造過程能耗定量問題的研究與分析

機(jī)械加工制造過程需要涉及能耗定量分析與計(jì)算問題。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際處理經(jīng)驗(yàn)來看，機(jī)床作為機(jī)械耗能資源的重要來源途徑，在能耗分析方面需要從時(shí)間維上進(jìn)行研究與分析。而機(jī)械能耗可以根據(jù)是否存在加工任務(wù)進(jìn)行進(jìn)一步劃分，一般都可以分為加工時(shí)間段能耗問題與非加工時(shí)間段能耗問題兩種。在加工時(shí)間的確定方面，生產(chǎn)人員需要從零件在機(jī)床上開始加工的時(shí)間算起，直至加工結(jié)束之后才算終止。在加工開始階段，生產(chǎn)人員需要對(duì)零件安裝以及刀具安裝等操作步驟進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理落實(shí)。

但是需要注意的是，在這一過程中，機(jī)床設(shè)備如果沒有關(guān)機(jī)，就會(huì)產(chǎn)生大量能耗問題，容易對(duì)最終的定量分析結(jié)果造成不利影響。針對(duì)于此，在正式分析過程中，生產(chǎn)人員應(yīng)該按照規(guī)范要求進(jìn)行合理操作。待完成上述操作步驟之后，生產(chǎn)人員應(yīng)該對(duì)單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行逐一優(yōu)化處理。一般多可以從生產(chǎn)調(diào)度方面進(jìn)行優(yōu)化，主要針對(duì)機(jī)床在非加工時(shí)間段的總能耗問題進(jìn)行研究分析。根據(jù)分析結(jié)果可以得出，機(jī)床加工可優(yōu)化能耗基本上可以理解為機(jī)床待機(jī)能耗[2]。

3 機(jī)械加工制造過程能耗優(yōu)化方法及工藝規(guī)劃研究

為確保生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)得以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)產(chǎn)能標(biāo)準(zhǔn)，建議現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需求選擇多樣化零件工藝路線。并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)最優(yōu)產(chǎn)能標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的工藝路線，實(shí)現(xiàn)零件加工生產(chǎn)過程。盡可能地在提高生產(chǎn)車間生產(chǎn)任務(wù)效率的同時(shí)，提高生產(chǎn)加工的可操作性。結(jié)合以往的操作經(jīng)驗(yàn)來看，若想實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工制造過程能耗優(yōu)化管理以及工藝規(guī)劃合理落實(shí)目標(biāo)，建議現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員可以從以下方面進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署：

一方面，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員應(yīng)該立足于低碳制造標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于非線性工藝的零件加工問題予以高度重視。并按照最優(yōu)產(chǎn)能標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的零件加工制造工藝。與此同時(shí)，對(duì)于工藝規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度的研究發(fā)展，生產(chǎn)人員應(yīng)該立足于零件生成標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各種工藝方案內(nèi)容的落實(shí)情況進(jìn)行明確把握，經(jīng)過多方面權(quán)衡之后，選擇最合適的工藝路線實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工制造過程。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際反饋情況來看，通過采取上述方式，不僅可以定向改善加工條件，同時(shí)還可以減少加工期間涉及到的能量損耗問題。另一方面，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)人員可以按照工藝規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度的集成要求，利用智能算法如遺傳算法以及粒子群算法等，對(duì)能耗優(yōu)化問題進(jìn)行合理確定。并根據(jù)數(shù)值反饋結(jié)果，對(duì)當(dāng)前工藝生產(chǎn)存在的能耗問題進(jìn)行掌握。并在此基礎(chǔ)上，采取針對(duì)性措施加以優(yōu)化管理。

4 結(jié)語

總而言之，為確保機(jī)械加工制造過程得以滿足高效化與節(jié)能化的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，在日常生產(chǎn)作業(yè)過程中，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員應(yīng)該立足于能耗優(yōu)化方法原則，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝規(guī)劃以及生產(chǎn)調(diào)度進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署。并在此基礎(chǔ)上，按照節(jié)能降耗的原則標(biāo)準(zhǔn)，采取適當(dāng)?shù)哪芎膬?yōu)化方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)流程進(jìn)行針對(duì)性處理，以便更好地提高機(jī)械加工制造效率。