胡金鑫

摘 要：機械制造業(yè)的發(fā)展直接影響我國的經(jīng)濟和科技發(fā)展。制造業(yè)的生產(chǎn)過程就是將資源進行轉(zhuǎn)化，在這一過程中往往會產(chǎn)生較高的能耗，針對我國現(xiàn)階段資源緊缺的情況，在機械加工制造的過程中進行能耗的優(yōu)化就是機械制造業(yè)發(fā)展的主要方向。該文主要研究了如何在機械制造過程中實現(xiàn)能耗優(yōu)化，節(jié)約能源，并結(jié)合實際情況，提出幾點能耗優(yōu)化的措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：機械加工；制造過程；能耗優(yōu)化

中圖分類號：TH16 文獻標志碼：A

0 引言

能量問題一直是國際研究的重點問題，對國民經(jīng)濟的發(fā)展有著直接影響，在現(xiàn)今國際能源價格變動的環(huán)境下，能源市場的競爭愈發(fā)激烈。同時，隨著環(huán)境問題越來越嚴重，全球都重視節(jié)約能源，保護環(huán)境。而機械加工制造的過程就是將資源轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品或服務(wù)的過程，其中包括各種動力機械、農(nóng)業(yè)機械和起重運輸機械等。在機械加工制造過程中能源消耗十分嚴重，所以必須在機械加工過程中實施能耗優(yōu)化，改變機械加工制造高消耗高污染的弊端，減小能源的損耗和浪費，對機械加工技術(shù)進行優(yōu)化和改善，實現(xiàn)綠色加工生產(chǎn)，構(gòu)建綠色生態(tài)文明。

1 機械加工制造過程能耗優(yōu)化的必要性

我國機械制造業(yè)的主要發(fā)展方向是節(jié)約資源、保護環(huán)境，盡可能地實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展和自然環(huán)境和諧共存的目標，因此，機械加工制造過程的必要性主要有以下3點。

第一，環(huán)境污染小。機械加工制造過程的能耗優(yōu)化相對于傳統(tǒng)的加工制造過程來說更加合理。在該過程中，從全面采用綠色環(huán)保加工技術(shù)，能夠在很大程度上提高能源的利用效率，并且能夠降低加工制造過程中的污染物排放，對機械廢物進行合理科學(xué)的處理，全面降低機械加工制造過程中造成的環(huán)境污染。

第二，能源利用率高。我國機械加工的發(fā)展方向是精密化和集約化。對機械將制造過程進行優(yōu)化和改善，不但能夠降低能耗，減少環(huán)境污染，還能夠提高能源的利用率，實現(xiàn)能源的高效利用。結(jié)合我國能源的實際利用情況，仍存在著較多因資源配置而引起的能源浪費現(xiàn)象，使能源的真正價值無法正常發(fā)揮，造成嚴重的浪費，還在無形之中提升了機械加工制造的成本。所以優(yōu)化機械加工制造過程，能夠幫助實現(xiàn)一體化、智能化的發(fā)展，彰顯“循環(huán)”經(jīng)濟。

第三，生產(chǎn)收益高。傳統(tǒng)的機械加工制造過程在資源的使用上，會造成嚴重的損耗，并且資源得不到高效的利用，無法體現(xiàn)資源的真正使用價值。象在一些加工制造的過程中，因?qū)Y源使用無法進行準確地衡量，就會在一定程度上造成能源的大量損耗，無形增加加工制造的成本。所以，對機械加工制造過程進行優(yōu)化，能夠有效地降低成本，提高制造企業(yè)的生產(chǎn)收益和經(jīng)濟收益。

2 機床設(shè)備資源的狀態(tài)建模和量化評估

2.1 機床設(shè)備資源的狀態(tài)建模

在該文中，參與機械加工制造的資源具體指在一個完整生產(chǎn)周期中的物理元素，針對資源的合作層次和應(yīng)用權(quán)限能夠分為生產(chǎn)單元層、設(shè)備層和車間層。在一般情況下，機械加工制造的主要過程都是在機床上進行的，所以該文主要針對機床設(shè)備的能耗情況進行研究。

2.2 狀態(tài)的量化評估

機床設(shè)備資源狀態(tài)的量化評估主要是對加工制造時的資源配置進行約束，保證資源決策的科學(xué)性，從而提高機械加工制造工藝的可執(zhí)行性。通過對加工制造資源的建模進行分析，能夠發(fā)現(xiàn)，不同的使用目的，機床設(shè)備表現(xiàn)出的相應(yīng)信息也大不相同。

3 機械加工制造過程能耗的定量分析

在對機械加工制造過程進行優(yōu)化時，對能耗的定量計算以及分析是實施優(yōu)化的基礎(chǔ)。機床設(shè)備是最主要的耗能資源，針對機床的耗能計算和分析通常情況下都是在時間維度上進行，通過是否參與加工任務(wù)進行區(qū)分，能夠分成非加工時間能耗和加工時間能耗。其中加工時間能耗是指設(shè)備在初始加工直至加工結(jié)束這段時間產(chǎn)生的能耗。并且在這一整體過程中，一旦機床設(shè)備沒有關(guān)機，無論是否進行加工操作，都會產(chǎn)生相應(yīng)的能耗。傳統(tǒng)的能耗優(yōu)化過程主要是對單臺設(shè)備進行優(yōu)化，生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化的方向是則是對機床設(shè)備的非加工時間的機床設(shè)備待機能耗優(yōu)化。

4 機械加工制造過程能耗計算模型

4.1 計算模型假設(shè)

上述我們對機械加工制造過程的能耗的定量分析進行了探討，以此進行計算模型的假設(shè)。首先，從加工時間的定義來看，在機床加工的過程中，除了在機床加工上的輔助時間，還有加工進行時的工藝過程時間。并且在輔助時間內(nèi)，機床處于待機狀態(tài)，則可以只針對實踐信息進行計算。其次，從能耗和功率的關(guān)系來看，能耗可以認為是功率在時間上形成的積累情況，功率大，但是加工時間持續(xù)較短，相應(yīng)的能耗值也會較小；功率大，加工時間持續(xù)較短，相應(yīng)的能耗值也會較大。由此，在對能耗進行分析計算的過程中，可以將計算模型建立在加工工藝環(huán)節(jié)中子過程時間段的基礎(chǔ)上。將此計算模型同機械加工環(huán)節(jié)的功率曲線進行對比分析，可以看出機械加工操作處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，可以稱其為活動。并且在工藝過程的功率曲線中，相應(yīng)的峰值也屬于瞬態(tài)。所以在功率曲線中，活動和活動轉(zhuǎn)移的功率均可以被認為是機床加工過程中，不同產(chǎn)品能耗在不同運動情況下的功率組合。

4.2 假設(shè)分析

對上述計算模型假設(shè)進行分析，通過預(yù)測值和實際值的對比，能夠看出機床加工工序時產(chǎn)生的能耗是整個機械加工制造過程中產(chǎn)生能耗的主體。想要徹底實現(xiàn)計算模型的設(shè)計，除了上述提到的條件，還要進行相應(yīng)的幾點假設(shè)：

假設(shè)一，在計算模型中，獨立機床之間完全獨立，并且每個機床在相同的加工時間內(nèi)只能完成一道工序；

假設(shè)二，在進行加工任務(wù)進行的過程中，相應(yīng)的所有工序只能由同一臺機床設(shè)備進行完成。一旦加工工藝開始進行，不能中途中斷；

假設(shè)三，機械加工的時間構(gòu)成只包括輔助時間和工藝時間2個部分，并且加工和工藝工序進行不產(chǎn)生聯(lián)系；

假設(shè)四，在機床進行機械加工的過程中，不存在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的故障情況。

5 機械加工制造過程能耗優(yōu)化措施

5.1 合理使用工裝

在機械加工制造的過程中，加工方式多種多樣。在對一些細節(jié)加工較難操作的零件制造過程中，會采用制作工裝的方式幫助進行加工生產(chǎn)，從而提升加工制造工作的效率。針對這一情況，工裝的使用必須合理。首先，確保工裝數(shù)量合理。在機床的加工制造過程中，一些工廠會采購大量的工裝讓操作人員進行使用，幫助進行機械加工，但是這就會造成工裝數(shù)量和操作人員數(shù)量的不匹配，引起浪費。所以要確保工裝數(shù)量的合理。其次，對工裝進行新工藝路線的研發(fā)設(shè)計。在未來的發(fā)展中，機械加工必然會越來越復(fù)雜，這時進行新工藝工裝的設(shè)計就顯得尤為重要。新工裝的開發(fā)是在原有工裝工藝上進行相應(yīng)的優(yōu)化改善，從而提升作業(yè)效率，進一步減少能耗。

5.2 對工藝路線進行合理的調(diào)整

在工人進行機械加工制造的過程中，都是依照企業(yè)制定的作業(yè)標準進行操作，其中工藝路線和規(guī)范標準都是固定的，但是這些工藝路線都是較為傳統(tǒng)的標準，沒有進行相應(yīng)的創(chuàng)新和改良，不能充分滿足現(xiàn)今社會對機械加工的需求。針對現(xiàn)階段機械加工制造的發(fā)展而言，越來越多的機械加工技術(shù)和設(shè)備進入人們的視野，想要實現(xiàn)機械加工制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展，必須要對傳統(tǒng)的工藝路線進行合理的調(diào)整。首先，可以在制造生產(chǎn)的過程中，盡可能地使用新式技術(shù)和工藝，幫助進行加工制造；其次，采用最新的數(shù)控機床等設(shè)備，提升硬件基礎(chǔ)水平；最后在實際的加工制造過程中，使用的工藝路線盡可能簡單便捷。在機械加工制造中實現(xiàn)上述幾點操作，能夠在很大程度上減少能耗，節(jié)約資源，提升作業(yè)效率。

5.3 采用批量流水線的方式進行加工生產(chǎn)

在機械加工制造生產(chǎn)中，一些零件或者小型部件的加工生產(chǎn)過程是單件進行的，或者是由小型生產(chǎn)商進行制造。這種情況，就會造成機械加工制造的效率得不到提高。采用批量流水線的生產(chǎn)方式在相同的時間內(nèi)，會有更高的生產(chǎn)效率以及更高的經(jīng)濟收益。因此在進行生產(chǎn)制作的準備階段，可以先對制造的機械零件進行適用性分析，將之前的單件生產(chǎn)方式，改為批量流水線生產(chǎn)方式，最后再進行零件的組裝操作。通過這種方式提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)資源成本，降低能耗。

6 結(jié)語

綜上所述，優(yōu)化機械加工制造過程十分重要，尤其是在現(xiàn)今環(huán)境污染嚴重，資源損耗巨大的背景下，此優(yōu)化方法更具有獨特的現(xiàn)實意義。該文介紹了優(yōu)化機械加工制造過程的必要性，并且對機械技工制造過程的能耗問題進行定量分析和計算模型的假設(shè)，最后提出幾點具體的優(yōu)化措施，希望能推進機械制造業(yè)朝著低能耗綠色的制造方向發(fā)展，真正解決現(xiàn)今機械制造的能耗問題。

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