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機械制造系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢論文
摘要：機械制造系統(tǒng)能效評價是機械制造系統(tǒng)降低能量消耗、提高能量效率的基礎(chǔ)，一大批國內(nèi)外科研工作者掀起了研究這方面的熱潮。本文分析了機械制造系統(tǒng)能效評價的特征，并且對現(xiàn)階段機械制造系統(tǒng)能效評價內(nèi)容和能效的評價指標(biāo)進行了分析，分析了其發(fā)展趨勢，并對未來美好的發(fā)展前景進行了展望。
關(guān)鍵詞：機械制造系統(tǒng)能效評價；能效評價；研究
進入21世紀以來，隨著全球社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，制造業(yè)不僅作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，而且在發(fā)達國家的國民經(jīng)濟份額中占有重要地位。但是，在創(chuàng)造財富的同時制造業(yè)也給環(huán)境和能源帶來了巨大的壓力。像我們這樣一個發(fā)展中的大國，機械制造業(yè)為整個國民經(jīng)濟提供技術(shù)裝備。因此不斷加強并提高生產(chǎn)企業(yè)的能耗評價和制造系統(tǒng)能量效率問題，這些必要的手段已成為整個制造業(yè)發(fā)展的重中之重。近年來，人們對于機械制造系統(tǒng)的能效評價作出了一定的研究，但是現(xiàn)有的研究成果在一定程度上并沒有考慮到機械制造系統(tǒng)本身的各種特性，能效評價中考慮的因素并不全面，仍然存在很多問題需要解決，本文針對這些問題展開一定的科學(xué)探究。
1.機械制造系統(tǒng)能效評價的特點
1.1機械制造系統(tǒng)能量消耗的多能量源特性
機械制造系統(tǒng)是由切削加工、壓力加工等9類工藝口，需要的設(shè)備種類也有很多種，首先包括制造設(shè)備，同時還包括輔助設(shè)備，例如運輸設(shè)備、照明設(shè)備和檢測設(shè)備等。由于設(shè)備的運行和工藝的完成都需要消耗能量，從這里可以看出能量消耗源不僅僅只有一個，這就造成了機械制造系統(tǒng)能量消耗的一個獨特的性能，即多能量源特性，這一特性是機械制造系統(tǒng)的本質(zhì)特性。
1.2制造系統(tǒng)能量消耗狀態(tài)及能量效率的層次分布特性
機械制造系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中，對產(chǎn)品生產(chǎn)或半成品生產(chǎn)時會跨越不同的能源消耗層次。例如車間、設(shè)備、產(chǎn)品、任務(wù)等不同的層次，每個層次的都會消耗一定的能耗，并且每一層次都有具體特征。比如說設(shè)備耗能是能耗的主要承擔(dān)者，同時一些輔助設(shè)備的能耗也不可忽視。對于產(chǎn)品能耗而言，各階段都需要消耗大量能源，就是所謂的產(chǎn)品耗能生命周期，這就使得機械制造系統(tǒng)能量消耗狀態(tài)及能量效率具有另一重要性能，即層次分布特性，這一性能是制造系統(tǒng)的重要特性。
1.3機械制造系統(tǒng)能量消耗過程及瞬態(tài)能量效率的復(fù)雜多變性
機械制造系統(tǒng)的能量消耗是由不同設(shè)備消耗所產(chǎn)生的，不同的設(shè)備消耗的能量是瞬息萬變的，同時，不同的設(shè)備在不同時刻消耗的能量也是不同的，所以說某一時間段內(nèi)機械制造系統(tǒng)的能量消耗呈現(xiàn)復(fù)雜多變的特性，是一個動態(tài)變化的過程。
2.機械制造系統(tǒng)的能效評價的研究現(xiàn)狀
我們分別從從兩方面闡述了其研究現(xiàn)狀，分別是機械制造系統(tǒng)能效評價內(nèi)容的研究現(xiàn)狀和能效評指標(biāo)的研究現(xiàn)狀。機械制造系統(tǒng)能效評價內(nèi)容的研究現(xiàn)狀主要有三種，分別是總體能效評價、產(chǎn)品能效評價以及機械設(shè)備和工藝能效評價。
2.1機械制造系統(tǒng)總體能效評價
所謂的總體能效評價就是從對機械制造系統(tǒng)的的各個方面各個特性入手，對其整體能耗效率進行專業(yè)性的評價。一般情況下，業(yè)內(nèi)通常把生產(chǎn)企業(yè)或者公司整體為研究對象。建立一套完善的具有權(quán)威性的評價體系是非常又必要的，目前國內(nèi)外最有權(quán)威的機械制造系統(tǒng)總體能效評價體系是美國的IPC評價體系，該體系評價內(nèi)容不僅包括了能量和廢棄物的成本評價而且還有熱能和電能評價、冷卻和供熱評價、空調(diào)系統(tǒng)評價和廢棄物評價等。通過了解能效的評價指標(biāo)，可以讓企業(yè)充分掌握企業(yè)整體的能耗情況，為以后發(fā)展提供理論依據(jù)。
2.2產(chǎn)品能效評價
對生產(chǎn)產(chǎn)品的生命周期過程進行能耗評價這一過程稱為產(chǎn)品能效評價。根據(jù)耗能情況我們將產(chǎn)品分為直接能量型與間接能量型。前者指的是在為了產(chǎn)品生產(chǎn)而進行的各個工藝生產(chǎn)過程所消耗的能量，而后者指的是在生產(chǎn)過程中蘊含在產(chǎn)品內(nèi)部的內(nèi)含能。在對產(chǎn)品進行能效評價要考慮內(nèi)含能對產(chǎn)品能效評價的影響。
2.3機械設(shè)備和工藝能效評價
在機械制造系統(tǒng)中，能耗主體是機械設(shè)備以及工藝的耗能，其能量消耗過程評價也是相對復(fù)雜的。大批的研究人員為了更深刻了解機械設(shè)備以及工藝的耗能情況花費了大量的心血。一般分別將固定能耗和可變能耗作為機械加工設(shè)備的能耗。獲取加工參數(shù)的精確程度也會影響機械設(shè)備的能耗，當(dāng)前的在線監(jiān)測技術(shù)是對機械設(shè)備和工藝進行評價時常用的獲取數(shù)據(jù)的方法。同時可以采用實驗的方式獲取數(shù)據(jù)，但是通過實驗獲取數(shù)據(jù)的過程需要進行幾十組設(shè)備實驗，工作量之大，過程相當(dāng)復(fù)雜。因此，在進行能效評價時如何獲取數(shù)據(jù)就成為降低機械設(shè)備和工藝能耗的關(guān)鍵。
3.機械制造系統(tǒng)能效評價的發(fā)展趨勢
3.1機械制造系統(tǒng)能效評價指標(biāo)完整體系的建立
復(fù)雜的環(huán)節(jié)決定了復(fù)雜的狀態(tài)。機械制造系統(tǒng)作為產(chǎn)品生產(chǎn)的復(fù)雜載體，這一過程跨越了從車間層面到產(chǎn)品層面再到任務(wù)層面以及生產(chǎn)設(shè)備層面等多個單元環(huán)節(jié)，每個單元的能源消耗不盡相同，并且每個單元有各自的特征�？紤]到制造過程能量消耗的不確定性，對其能效評價要符合過程特性，對能量消耗的過程和狀態(tài)要充分理解。因此，機械制造系統(tǒng)的能效評價呈現(xiàn)出明顯的層次性，應(yīng)當(dāng)根據(jù)每個層次的特點，建立科學(xué)合理的評價體系，完善評價指標(biāo)的建立。
3.2機械制造系統(tǒng)能效評價基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立
對系統(tǒng)能效評價時需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取具有復(fù)雜性和不準(zhǔn)確性，所以在進行指標(biāo)評價的計算時需要基于大量精確的數(shù)據(jù)。獲取大量精確的數(shù)據(jù)就成為目前這一領(lǐng)域所面臨的問題，這就需要建立制造系統(tǒng)能效評價的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，為以后的指標(biāo)確定以及能效評價奠定理論基礎(chǔ)。
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