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【摘 要】机械制造系统能效评价简而言之就是对机械制造系统消耗的能源量进行评价，为机械制造系统减少成本、提高运行效率提供依据，已经在机械制造业得到推广使用。本文正是基于此，研究机械制造系统的特点、现状以及发展，旨在提高机械制造系统的应用价值，并为今后相关工作提供参考建议。
【关键词】机械制造系统；能效评价；现状；发展
制造业能够为社会发展提供强大的助力，但是与此同时，其伴随了大量资源的消耗，给环境也带来了不良影响。在我国这种发展中国家因为经济发展的需要较大，更为依靠制造业的供给，所以在保证经济持续发展的前提下，使机械制造业向节能等方向发展是尤其关键的，以此形成的机械制造系统能效评价得到了较大发展，但是还不够成熟，存在诸多的问题，本文就此开展探究。
1.机械制造系统能效评价的特点
机械制造系统包括九个主要工艺，包括压力加工、切削加工、焊接、热处理、覆盖层、铸造、特种加工、装配、包装，其中耗能较大的为切削或压力加工机床、机械设备。这些耗能体结构反复，而耗能的过程具有变动，对其实施能效评价的难度较大。其主要特点包括以下方面。
第一，复杂性。由于机械制造系统需要众多的机械设备做载体才能够运行，而每种设备的耗能存在差异，并且每一个耗能系统并不是有单一的耗能源组成，这就是导致机械制造系统能效评价具有复杂性。
第二，跨领域、跨层次性。机械制造系统的目的是产出半成品或者产品，这当中的制造工艺具有层次性，并且跨越了不同的能源消耗层次，例如设备的耗能量巨大，但是设备涉及的众多辅助设备也会产生能耗。同时产品从材料、生产、组装、使用、回收的全过程都会产生能耗，即每一个产品的耗能生命周期，这就使得机械制造系统能效评价具有跨领域跨层次的特性。
第三，动态性。机械制造系统的运行过程中产生的能耗体现为瞬时性、动态性，例如机床的耗能主要表现为：首先，机床发动时的功率变动；其次，加工过程根据环节差异会出现功率差异；最后，加工过程的功率根据时间变化而变化。以上三点体现出机械制造系统能效评价存在动态性，一定程度上增加了其复杂性。
第四，周期特性。机械制造系统各项工艺的运转都需要耗能，而在不同阶段的耗能情况也不同，这就要求对每一环节的耗能进行针对性评价，所以机械制造系统能效评价具有周期性。
2.机械制造系统能效评价的研究现状
2.1系统总体能效评价
总体能效评价是基于系统整体的评价指标，当前较为成熟的评价为IAC评价体系，包含能量与排放物成本评价、电能热评价等，以此来测算整体的耗能情况。
2.2产品能效评价
产品能效评价是产品产出前整个生命周期的能效评价，因此其评价范围与产品的生产过程相同，即生产材料的采购、零部件组装、装配、回收产品的全过程。根据能耗类型分为两种，一种为产品产出之前所有加工工艺直接的耗能，另一种为加工产品设计的物料内含能。同时根据地区差异能源制备流程也不尽相同，这就需要结合实际开展评价。
2.3设备以及制造工艺的评价
设备以及制造工艺耗能是整个系统耗能的关键，同时其评价难度也最大。此部分评价的主要对象是能源再生使用率、热量分布、产出率等一系列流程，设备的耗能可以固定和变动两种耗能类型，另外刀具运行路径以及设备参数都会影响耗能，因此工艺的耗能较不稳定。设备以及工艺的能耗评价之所以困难主要是因为数据不便获取，当前主要依靠在线监测技术，除此之外还可以利用加工试验得到数据，但是这种方式消耗的成本巨大，因此性价比较低，由此可以得出结论，数据的收集是能效评价的关键点也是难点。
3.机械制造系统能效评价的发展趋势
首先，由于机械制造系统具有复杂性、动态性、跨领域等特征，为了在今后使能效评价更加合理，有必要健全机械制造系统能效评价指标，使能效评价具有层次性。根据制造系统的结构可以分为车间层、产品层、设备层等，每一个区间都有针对性的能效指标。另外由于机械制造系统具备动态性，因此在对系统进行评价时应该考虑到每一环节的能耗變动情况，兼顾消耗状态以及消耗过程。
其次，上文中提到机械制造系统能效评价的难点在于数据不易获取，因此在未来应该建立一个完善的评价基础数据库，从而满足系统耗能指标的计算，特别是工艺与设备的能耗评价。但是建立基础数据库前期需要投入大量的人力、物力、财力，包括空载和加工试验，涉及的工作量较大，但是一旦建成将对未来系统评价具有重大意义，体现在能够对系统能效进行深度评价，为节能运行提供依据，能够优化刀具运行路线达到最小耗能，同时还为参数的合理化设置提供理论基础，有利于未来机械制造系统的不断发展。
然后，要进一步完善产品和制造任务的耗能评价机制，将不同制造任务的能量消耗定值确立出来，耗能值是指在有限的环境下，如何在保证完成任务的前提下将耗能降到最低，但是产品以及制作任务的耗能较为复杂，短期内难以实现，需要未来评价的不断成熟。
最后，为系统能效评价提供信息化的平台。由于机械制造系统涉及庞大的数据群，各种实验模型、加工工艺都较为繁复，所以需要信息化平台作为技术支撑，信息平台应该包括知识库、方法库、资料库、设备节能方法等等，中层模块以及顶层模块应该分别包括应用模块和交互式操作功能。
4.结束语
综上所述，系统能效评价根据机械制造系统的特点分为复杂性、跨领域性、动态性、生命周期性，而研究的现状主要是系统总体能效的评价、产品能效评价、设备以及工艺评价，发展趋势为系统全面能效评价指标的建立、产品以及制造任务的最低耗能值。 [科]
【参考文献】
[1]吕辛，张岩鹏.我国机械设计制造及其自动化发展方向研究[J].消费电子，2013（20）.
[2]王德文，王鹏.浅谈机械制造工艺的新技术的应用与发展[J].科技创新导报，2013（24）.
[3]王庆丰，张彦廷，肖清.混合动力工程机械节能效果评价及液压系统节能的仿真研究[J].机械工程学报，2005（12）.
[4]曹雅莉.浅析节能设计理念在机械制造与自动化中的应用[J].装备制造技术，2013（8）.
[5]曲贵.基于机械制造与自动化中节能设计理念的研究[J].商品与质量：学术观察，2013（8）.
【关键词】机械制造系统；能效评价；现状；发展
制造业能够为社会发展提供强大的助力，但是与此同时，其伴随了大量资源的消耗，给环境也带来了不良影响。在我国这种发展中国家因为经济发展的需要较大，更为依靠制造业的供给，所以在保证经济持续发展的前提下，使机械制造业向节能等方向发展是尤其关键的，以此形成的机械制造系统能效评价得到了较大发展，但是还不够成熟，存在诸多的问题，本文就此开展探究。
1.机械制造系统能效评价的特点
机械制造系统包括九个主要工艺，包括压力加工、切削加工、焊接、热处理、覆盖层、铸造、特种加工、装配、包装，其中耗能较大的为切削或压力加工机床、机械设备。这些耗能体结构反复，而耗能的过程具有变动，对其实施能效评价的难度较大。其主要特点包括以下方面。
第一，复杂性。由于机械制造系统需要众多的机械设备做载体才能够运行，而每种设备的耗能存在差异，并且每一个耗能系统并不是有单一的耗能源组成，这就是导致机械制造系统能效评价具有复杂性。
第二，跨领域、跨层次性。机械制造系统的目的是产出半成品或者产品，这当中的制造工艺具有层次性，并且跨越了不同的能源消耗层次，例如设备的耗能量巨大，但是设备涉及的众多辅助设备也会产生能耗。同时产品从材料、生产、组装、使用、回收的全过程都会产生能耗，即每一个产品的耗能生命周期，这就使得机械制造系统能效评价具有跨领域跨层次的特性。
第三，动态性。机械制造系统的运行过程中产生的能耗体现为瞬时性、动态性，例如机床的耗能主要表现为：首先，机床发动时的功率变动；其次，加工过程根据环节差异会出现功率差异；最后，加工过程的功率根据时间变化而变化。以上三点体现出机械制造系统能效评价存在动态性，一定程度上增加了其复杂性。
第四，周期特性。机械制造系统各项工艺的运转都需要耗能，而在不同阶段的耗能情况也不同，这就要求对每一环节的耗能进行针对性评价，所以机械制造系统能效评价具有周期性。
2.机械制造系统能效评价的研究现状
2.1系统总体能效评价
总体能效评价是基于系统整体的评价指标，当前较为成熟的评价为IAC评价体系，包含能量与排放物成本评价、电能热评价等，以此来测算整体的耗能情况。
2.2产品能效评价
产品能效评价是产品产出前整个生命周期的能效评价，因此其评价范围与产品的生产过程相同，即生产材料的采购、零部件组装、装配、回收产品的全过程。根据能耗类型分为两种，一种为产品产出之前所有加工工艺直接的耗能，另一种为加工产品设计的物料内含能。同时根据地区差异能源制备流程也不尽相同，这就需要结合实际开展评价。
2.3设备以及制造工艺的评价
设备以及制造工艺耗能是整个系统耗能的关键，同时其评价难度也最大。此部分评价的主要对象是能源再生使用率、热量分布、产出率等一系列流程，设备的耗能可以固定和变动两种耗能类型，另外刀具运行路径以及设备参数都会影响耗能，因此工艺的耗能较不稳定。设备以及工艺的能耗评价之所以困难主要是因为数据不便获取，当前主要依靠在线监测技术，除此之外还可以利用加工试验得到数据，但是这种方式消耗的成本巨大，因此性价比较低，由此可以得出结论，数据的收集是能效评价的关键点也是难点。
3.机械制造系统能效评价的发展趋势
首先，由于机械制造系统具有复杂性、动态性、跨领域等特征，为了在今后使能效评价更加合理，有必要健全机械制造系统能效评价指标，使能效评价具有层次性。根据制造系统的结构可以分为车间层、产品层、设备层等，每一个区间都有针对性的能效指标。另外由于机械制造系统具备动态性，因此在对系统进行评价时应该考虑到每一环节的能耗變动情况，兼顾消耗状态以及消耗过程。
其次，上文中提到机械制造系统能效评价的难点在于数据不易获取，因此在未来应该建立一个完善的评价基础数据库，从而满足系统耗能指标的计算，特别是工艺与设备的能耗评价。但是建立基础数据库前期需要投入大量的人力、物力、财力，包括空载和加工试验，涉及的工作量较大，但是一旦建成将对未来系统评价具有重大意义，体现在能够对系统能效进行深度评价，为节能运行提供依据，能够优化刀具运行路线达到最小耗能，同时还为参数的合理化设置提供理论基础，有利于未来机械制造系统的不断发展。
然后，要进一步完善产品和制造任务的耗能评价机制，将不同制造任务的能量消耗定值确立出来，耗能值是指在有限的环境下，如何在保证完成任务的前提下将耗能降到最低，但是产品以及制作任务的耗能较为复杂，短期内难以实现，需要未来评价的不断成熟。
最后，为系统能效评价提供信息化的平台。由于机械制造系统涉及庞大的数据群，各种实验模型、加工工艺都较为繁复，所以需要信息化平台作为技术支撑，信息平台应该包括知识库、方法库、资料库、设备节能方法等等，中层模块以及顶层模块应该分别包括应用模块和交互式操作功能。
4.结束语
综上所述，系统能效评价根据机械制造系统的特点分为复杂性、跨领域性、动态性、生命周期性，而研究的现状主要是系统总体能效的评价、产品能效评价、设备以及工艺评价，发展趋势为系统全面能效评价指标的建立、产品以及制造任务的最低耗能值。 [科]
【参考文献】
[1]吕辛，张岩鹏.我国机械设计制造及其自动化发展方向研究[J].消费电子，2013（20）.
[2]王德文，王鹏.浅谈机械制造工艺的新技术的应用与发展[J].科技创新导报，2013（24）.
[3]王庆丰，张彦廷，肖清.混合动力工程机械节能效果评价及液压系统节能的仿真研究[J].机械工程学报，2005（12）.
[4]曹雅莉.浅析节能设计理念在机械制造与自动化中的应用[J].装备制造技术，2013（8）.
[5]曲贵.基于机械制造与自动化中节能设计理念的研究[J].商品与质量：学术观察，2013（8）.