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绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造业模式,其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对环境负面影响极小,资源利用率极高,并使企业经济效益和社会效益协调优化。绿色制造工艺规划是绿色制造的关键技术之一,是一种通过对工艺要素、工艺过程及工艺方案等进行优化决策和规划,从而达到减少产品制造过程中的资源消耗和环境影响的工艺规划方法。 本文以国家863计划项目“面向绿色制造的工艺规划关键使能技术及应用支持系统研究”,及湖北省自然科学基金项目“绿色工艺规划模型库及其应用技术研究”为依托,在分析国内外相关研究工作的基础上,对一种绿色制造工艺规划策略及其实现技术、绿色制造工艺要素规划技术、绿色制造工艺要素规划评价技术进行了较为深入系统的研究,主要研究内容有: 1.介绍了课题的来源和研究意义,综述了绿色制造、绿色制造工艺规划的国内外研究现状,并在此基础上,分析了绿色制造的发展趋势及其推广应用和产业化方面的前景。 2.在对绿色制造工艺规划的内涵特点进行分析与总结的基础上,提出了一种基于模型集的绿色制造工艺规划策略。绿色制造工艺规划问题可以分解为工艺要素规划问题、工艺过程规划问题以及工艺方案绿色性评价问题,通过对这些问题建立相应的规划模型,构造出工艺要素规划模型子集、工艺过程规划模型子集及工艺方案绿色性评价模型子集;将上述模型子集进行求解并与黑板的多任务协同工作原理相结合,实现基于模型集的绿色制造工艺规划策略。 3.针对绿色制造工艺要素中的机床设备选择、刀具选择及切削液选择问题分别提出了决策问题的目标体系,包括加工时间T、加工质量Q、加工成本C、资源消耗R、环境影响E五个目标,并建立了相应的多目标决策问题模型。以某机床厂某齿轮滚切加工工艺规划中滚齿机选择、滚刀选择、切削液选择为例,运用上述决策模型来解决该实际问题,合理有效地配置了机床设备、刀具、切削液等制造资源。 4.基于对绿色制造工艺的资源消耗和环境影响指标的分析,建立了绿色制造工艺要素的环境影响过程模型,并通过建立绿色制造工艺要素资源消耗和环境影响的清单表格,对绿色制造工艺要素的资源消耗和环境影响指标的量化方法进行了研究,提出了一种对产品制造工艺中要素规划及整条工艺路线进行环境影响评价的方法。结合某齿轮加工工艺过程中滚齿机、滚刀、切削液的组合问题,应用上述模型、方法对制造过程中的资源消耗和环境影响进行综合评价,根据评价结果对工艺要素的组合进行了优化。 5.在以上绿色制造工艺规划策略、工艺要素规划及其评价技术研究的基础上,开发了绿色制造工艺要素规划子系统。该子系统是绿色制造工艺规划应用支持系统(GMPPASS)的重要组成部分,已在课题合作单位重庆机床厂进行应用,对该厂齿轮滚切加工中的工艺要素(滚齿机、滚刀、切削液)进行优化选择,并对齿轮制造过程中内工艺要素规划进行评价。