【摘要】：綠色制造是現(xiàn)代制造業(yè)的一種可持續(xù)發(fā)展模式,其目標(biāo)是使產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中,資源消耗最小,環(huán)境負(fù)面影響最小,人體健康與安全危害最小,最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益協(xié)調(diào)發(fā)展。綠色制造工藝規(guī)劃是綠色制造的關(guān)鍵技術(shù)之一,它是通過(guò)對(duì)工藝要素和工藝過(guò)程等進(jìn)行優(yōu)化,來(lái)達(dá)到減少生產(chǎn)制造過(guò)程中的資源消耗和環(huán)境影響的一種規(guī)劃方法。面向綠色制造的工藝規(guī)劃并不是對(duì)傳統(tǒng)工藝規(guī)劃的否定,而是在傳統(tǒng)工藝規(guī)劃的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展和深入,它考慮到了工藝對(duì)資源和環(huán)境的影響,更加適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求,是對(duì)加工工藝進(jìn)行綠色性改善的重要手段。本論文主要圍繞面向綠色制造工藝規(guī)劃的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。范圍包含工藝規(guī)劃中的工藝要素規(guī)劃和工藝過(guò)程規(guī)劃,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)總結(jié)了國(guó)內(nèi)外有關(guān)綠色制造及綠色工藝規(guī)劃的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),引出了本課題的研究意義。(2)介紹了機(jī)械加工過(guò)程的概念,面向綠色制造的工藝規(guī)劃的概念,并根據(jù)綠色制造工藝規(guī)劃的內(nèi)涵建立了以切削加工工藝系統(tǒng)為例的資源流模型。對(duì)加工工藝過(guò)程中的資源消耗特性和環(huán)境影響特性進(jìn)行了分析。(3)通過(guò)分析決策目標(biāo)和約束因素,建立了以時(shí)間、成本、質(zhì)量、能量消耗和環(huán)境污染為總體優(yōu)化目標(biāo)的刀具優(yōu)化決策模型,并采用層次分析法和改進(jìn)的ELECTRE法對(duì)模型進(jìn)行求解,確定最優(yōu)方案,最后通過(guò)案例,證明了該方法的有效性。(4)針對(duì)機(jī)床主軸,提出面向綠色制造的工藝路線(xiàn)決策方法,旨在優(yōu)化主軸制造工藝過(guò)程,減少能源消耗。通過(guò)對(duì)主軸各加工單元間的優(yōu)先關(guān)系進(jìn)行分析,建立加工工藝有向圖,并對(duì)其進(jìn)行分組拓?fù)渑判蚝腿負(fù)渑判?得出滿(mǎn)足約束關(guān)系的所有可行路線(xiàn),然后根據(jù)最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷和評(píng)價(jià),得出主軸加工的最優(yōu)工藝路線(xiàn)。(5)針對(duì)面向綠色制造的柔性作業(yè)車(chē)間調(diào)度問(wèn)題,建立了以完工時(shí)間最優(yōu)、能量消耗和環(huán)境影響最小為目標(biāo)的調(diào)度模型,并采用遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行求解。根據(jù)模型特點(diǎn),采用機(jī)器染色體和工序染色體兩種編碼,并對(duì)初始種群的形成機(jī)制進(jìn)行改進(jìn),采用精英策略和錦標(biāo)賽法進(jìn)行種群選擇,兩種染色體分別進(jìn)行交叉和變異操作。最后通過(guò)實(shí)例對(duì)改進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行測(cè)試,并與其他方法的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了該算法的可行性和有效性。
[Abstract]:Green manufacturing is a kind of sustainable development mode of modern manufacturing industry. Its goal is to minimize the consumption of resources, the least negative impact on the environment, and the least harm to human health and safety in the whole life cycle of products. Finally, realize the coordinated development of economic and social benefits of enterprises. Green manufacturing process planning is one of the key technologies of green manufacturing. It is a planning method to reduce resource consumption and environmental impact by optimizing process elements and process processes. Green manufacturing oriented process planning is not a negation of traditional process planning, but is expanded and deepened on the basis of traditional process planning. It takes into account the influence of process on resources and environment and adapts to the development needs of modern society. It is an important means to improve the green property of processing technology. This paper focuses on some key technologies for green manufacturing process planning. The scope includes process element planning and process planning in process planning. The main research contents are as follows: (1) the research status and development trend of green manufacturing and green process planning at home and abroad are summarized. The research significance of this subject is introduced. (2) the concept of machining process and the concept of green manufacturing oriented process planning are introduced. According to the connotation of green manufacturing process planning, a resource flow model taking cutting process system as an example is established. The characteristics of resource consumption and environmental impact in processing process are analyzed. (3) by analyzing the decision goal and constraint factors, the time, cost and quality are established. The tool optimization decision model with energy consumption and environmental pollution as the overall optimization goal is solved by using AHP and improved ELECTRE method to determine the optimal scheme. Finally, a case study is carried out. It is proved that this method is effective. (4) for the machine tool spindle, a green manufacturing oriented process decision method is proposed to optimize the spindle manufacturing process and reduce energy consumption. Through the analysis of the priority relation among the main shaft processing units, the processing process directed graph is established, and the grouping topological sort and the full topological sort are carried out, and all feasible routes satisfying the constraint relation are obtained. Then according to the optimal criteria, the optimal process route of spindle processing is obtained. (5) aiming at the problem of flexible job shop scheduling for green manufacturing, the optimal completion time is established. A scheduling model with minimum energy consumption and environmental impact is proposed and the genetic algorithm is used to solve the model. According to the characteristics of the model, two kinds of codes, machine chromosome and process chromosome, were adopted, and the formation mechanism of initial population was improved. The elite strategy and tournament method were used to select the population, and the two chromosomes were crossover and mutated respectively. Finally, an example is given to test the improved genetic algorithm, and compared with the test results of other methods, the feasibility and effectiveness of the algorithm are verified.
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH16

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本文編號(hào)：2122568