機(jī)械制造系統(tǒng)碳排放動態(tài)特性及其碳效率評估優(yōu)化方法研究.pdf

1、低碳制造是一種綜合考慮產(chǎn)品全生命周期資源消耗以及碳排放的可持續(xù)制造模式,其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在生產(chǎn)、制造、使用過程中的低資源消耗、低排放、低污染,實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、環(huán)境效益的統(tǒng)一,其實(shí)質(zhì)是提高制造業(yè)能源、物料等資源利用效率和創(chuàng)建清潔能源結(jié)構(gòu),其核心是制造業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和發(fā)展觀的轉(zhuǎn)變。
　　我國作為制造業(yè)大國,尤其機(jī)械制造工業(yè)量大面廣,其機(jī)械制造系統(tǒng)作為典型離散制造系統(tǒng),生產(chǎn)過程受生產(chǎn)時間、產(chǎn)量、產(chǎn)值以及設(shè)備故障等

2、因素影響,使其碳排放存在主體多樣性、狀態(tài)復(fù)雜性、過程動態(tài)性及隨機(jī)性。本論文將結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目―基于廣義特性函數(shù)集的制造系統(tǒng)碳流動態(tài)模型及碳效率評估方法研究‖(NO.51075415)和重慶市自然科學(xué)基金項(xiàng)目―機(jī)械制造系統(tǒng)碳排放動態(tài)特性及碳流建模理論研究‖(NO.CSTC2010BB0055)等課題,對機(jī)械制造系統(tǒng)的碳排放動態(tài)特性建模及其碳效率評估優(yōu)化方法進(jìn)行研究。
　　首先,根據(jù)機(jī)械制造系統(tǒng)的分層特性及其復(fù)雜控制特性,提出

3、碳排放源、碳流率概念,建立一種符合機(jī)械制造系統(tǒng)多層特點(diǎn)的碳流動態(tài)過程模型,系統(tǒng)分析各層級系統(tǒng)碳排放耦合輸入輸出特性、碳流交匯特性,并基于狀態(tài)空間理論提出機(jī)械制造系統(tǒng)碳排放動態(tài)特性表征方法。基于生態(tài)效率(Eco-efficiency)概念,提出碳效率概念,并針對分層機(jī)械制造系統(tǒng)空域、時域以及復(fù)雜度的差異性,建立機(jī)械制造系統(tǒng)碳效率評價指標(biāo)體系。
　　其次,針對機(jī)械制造系統(tǒng)典型生產(chǎn)設(shè)備—機(jī)床,基于生命周期評價(Life Cycle As

4、sessment, LCA)原理,對機(jī)床生命周期全過程碳排放特性進(jìn)行深入研究,建立一種機(jī)床生命周期碳排放量化公式模型。著重研究機(jī)床使用過程,面向生產(chǎn)率、物料去除率以及經(jīng)濟(jì)收益率定義了三種碳效率指標(biāo),通過將機(jī)床全生命周期碳排放劃分為固定碳排放與變動碳排放,基于這三種指標(biāo)分別建立機(jī)床設(shè)備生命周期碳排放動態(tài)特性函數(shù),從而實(shí)現(xiàn)對機(jī)床全生命周期碳排放動態(tài)特性的描述及碳效率的評估。
　　在此基礎(chǔ)上,根據(jù)機(jī)械制造系統(tǒng)內(nèi)機(jī)床設(shè)備組織特點(diǎn)、設(shè)備間交

5、互特性以及設(shè)備碳排放的狀態(tài)依附性,基于混合狀態(tài)空間模型建立機(jī)械制造系統(tǒng)碳排放動態(tài)特性建?？蚣堋２⒖紤]擾動對系統(tǒng)碳排放特性的影響,基于改進(jìn)混合Petri網(wǎng)提出一種機(jī)械制造系統(tǒng)碳排放動態(tài)特性及碳效率評估建模方法,綜合設(shè)備狀態(tài)變遷、生產(chǎn)擾動發(fā)生的離散過程建模以及生產(chǎn)與碳排放的連續(xù)過程建模,實(shí)現(xiàn)對機(jī)械制造系統(tǒng)碳排放動態(tài)特性的建模以及碳效率評估。
　　然后,提出一種改進(jìn)甘特圖將工件加工操作與碳排放動態(tài)特性進(jìn)行關(guān)聯(lián),并用于分析面向生產(chǎn)任務(wù)分配