【摘 要】
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铸造工艺是现代机械制造工业的基础工艺,应用量大面广,其绿色化改进对绿色制造工程战略实施具有重要作用。工艺过程环境影响评价是开展绿色化改进的前提条件。现有研究通常是把工艺过程看作一个整体,基于一种平均化、合并式的数据进行评价,这虽然能有效支撑环境影响评价,但难以实现对工艺过程节能减排关键环节的识别,也不能响应工艺过程的动态变化。这已成为制约企业进行工艺绿色化改造的一个亟待解决的问题。数字孪生技术的发
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铸造工艺是现代机械制造工业的基础工艺,应用量大面广,其绿色化改进对绿色制造工程战略实施具有重要作用。工艺过程环境影响评价是开展绿色化改进的前提条件。现有研究通常是把工艺过程看作一个整体,基于一种平均化、合并式的数据进行评价,这虽然能有效支撑环境影响评价,但难以实现对工艺过程节能减排关键环节的识别,也不能响应工艺过程的动态变化。这已成为制约企业进行工艺绿色化改造的一个亟待解决的问题。数字孪生技术的发展,为人们解决这一问题提供了新的解决方案。但是鉴于铸造工艺过程的复杂性,如何建立面向环境影响评价的铸造工艺过程孪生模型,并应用评价,使之既能够适用于铸造工艺过程的动态性,又能有助于关键环节的识别,这是一个非常有意义的研究工作。本文针对基于数字孪生技术解决铸造工艺过程环境影响评价问题展开研究工作,主要研究内容如下:（1）结合铸造工艺过程环境影响评价的应用需求,明确了面向环境影响评价的铸造工艺过程数字孪生模型的基本概念和功能结构,设计了孪生模型框架,并分别构建了铸造工艺过程结构化数字模型和铸造工艺过程数据模型。（2）为了将数字孪生模型应用于环境影响评价,设计了基于数字孪生的铸造工艺环境影响评价模型。在此基础上,对设计阶段工艺方案环境影响评价进行研究。首先,将所获取的工艺信息与数字孪生模型结合,生成铸造工艺过程实例模型;然后,提出了一种工艺场景相似度计算方法,通过匹配相似场景,获取工艺过程设计阶段的场景数据,进而将获取的场景数据与实例模型进行绑定,生成工艺过程实例;最后,对工艺过程实例进行评价,得到工艺过程在设计方案阶段的环境影响评价结果。由于生产制造阶段环境影响评价的流程与设计阶段相同,只是绑定的场景数据不同,因此在生产制造阶段环境影响评价的研究方面,重点对生产制造过程中数据的传输、存储和处理进行研究,提出了生产制造阶段场景数据获取方法。（3）设计并开发了铸造工艺环境影响评价支持系统。该系统包括工艺场景数据管理模块、工艺过程环境影响评价模块以及工艺过程数据监控模块,验证了系统的环境影响评价功能。
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