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低碳制造會涉及到機械加工過程中有關能源消耗與資源利用的生產模式,從產品設計一直到運用的整個生命周期里都以資源消耗和排放最少為目的,在生產過程中具有經濟、社會以及能源效益。低碳制造的關鍵在于完成產品生命周期中的重用、再制造以及再循環等環節。
(1)低碳制造的機械加工體系面向低碳制造的機械加工體系主要以環境污染和資源利用率最小為目標,同時對經濟效益與社會效益進行優化,控制方面主要包括廣義和狹義兩方面,廣義的控制主要指在整個產品生命周期中的所有環節進行控制,狹義的控制主要包括工藝規程全過程的控制,低碳過程主要在廣義控制的范圍中。機械加工體系中的具體內容主要包括三個方面,是與產品生命周期相關的資源環境行為,包括低碳產品設計、開發以及制造的過程,產品設計是否能與低碳的要求相適應,產品設計和資源消耗影響,對能源利用效率的提高以及環境的保護具有重要作用。機械產品通過模塊化的設計可以使一機代替多機得到實現,同時使制造成本得到相應的降低。輕量化設計要以滿足使用性能為最基本的前提,在使用過程中盡量減少廢物的排放,使資源利用效率得到提升。在產品設計中應選用最新的工藝技術,保證生產效率高、資源消耗少。想要實現產品在整個生命周期中與環境之間的和諧發展,能源降低與碳排放方面發揮了重要作用。
(2)面對低碳制造的機械加工研究體系作為典型的制造系統,機械加工可以分解出很多不同的現實意義的低碳制造研究問題,這些問題主要可以分成三個種類,這些問題共同組成了低碳制造的機械加工研究體系。
①環境污染最小化,比方說各種廢物、廢水和廢氣的最小化,同時還包括噪聲污染、電磁輻射極小化問題。
②能源資源消耗最小化,它主要與資源利用相結合,將能源資源消耗細分為原材料消耗、能量消耗以及輔助消耗的最小化等。
③資源消耗和環境污染做消化,在整個機械生產過程中會面臨眾多決策性的問題,比如機床選擇、模具選擇等等,從低碳制造的角度同時做到兼顧資源消耗與環境污染,進而做出科學、合理的決策。
2低碳制造機械加工工藝優化制造體系分析
(1)低碳制造關注整個產品生命周期低碳制造技術與產品的整個生命周期相關,產品生命周期主要包括材料選擇、機械加工等環節,同時還涉及到產品生命結束以后的管理、回收等環節。低碳制造就是要對整個生命周期進行考慮,重點關注資源消耗與環境影響問題,兼顧技術與經濟等因素,促進經濟效益與社會效益之間的協調發展。低碳制造的關鍵在于產品生命周期只能關注重用、再制造以及再循環等環節,在實現經濟效益與社會效益的同時實現二者之間的協調發展,使資源優化配置得到實現。
(2)與低碳制造相關的技術研究制造系統會涉及到很多方面的研究,這些研究主要可分為三方面,即減少有害物的技術、面向環境設計的技術以及污染預防的技術。與各種制造活動相結合,可將上面這些研究技術分成三個種類。
3基于低碳制造的機械加工系統工藝
(1)工藝參數優化可以使能耗降到最低在低碳制造的工藝優化模型中,工藝參數方面的優化是一種非常關鍵的技術,零件加工工藝參數方面的優化可使物料消耗與能源消耗達到最低,與它相關的制造加工工藝可以使該工藝的相關參數得到優化。
(2)工藝設計中工藝路線的確定在工藝設計過程中,工藝路線的確定是非常重要同時也是非常關鍵的環節,在產品質量提高以及資源節約等方面具有重要作用。在工藝設計過程中明確傳統方法是以加工成本和生產效率作為基本因素的,其中并沒有對環境保護和資源利用進行充分的考慮,所以在這種工藝的指導造成了嚴重的環境污染,資源利用率也非常低。
(3)科學調度的實現面向低碳制造的機械加工系統工藝優化中對當前現有機床設備進行利用是較切實可行的一種方式,在具體生產過程中通常會利用多工件多機床進行共同加工,但是即使是同一機床也會存在不同的型號與規格,工件與機床之間也會存在不同的組合方式,所以對資源消耗與環境污染的程度也會存在差異。工件和機床如果可以實現合理、科學的調度,就可以在一定程度上真正實現面向低碳制造的機械加工系統工藝優化。
4結語
綜上所述,筆者面對低碳制造介紹了機械加工系統工藝優化模型及應用,在機械加工過程中,低碳制造是非常關鍵的部分,可以推動經濟社會與能源環境相協調,促進可持續發展的實現。在經濟利益最大化得到實現的同時還可以做到環境與資源的相互融合。筆者所研究的低碳制造的機械加工系統工藝優化模式可以順利應用于機械加工行業,幫助生產過程中機械加工系統中環境影響和資源消耗得到減少,與機械加工系統中環境影響和資源消耗等問題相結合,對工藝優化工作進行深入的研究,在實際運用中降低了能源的消耗與相關的環境影響。但是面對低碳制造的機械加工系統工藝優化模型及方法僅做到了初步的研究,不論系統工藝的優化還是具體的方法都需要進行進一步的研究,尤其是低碳制造工藝中的環境保護與資源利用問題。
作者:方孔明單位:杭州師范大學