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機(jī)械制造系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢論文
摘要：機(jī)械制造系統(tǒng)能效評價(jià)是機(jī)械制造系統(tǒng)降低能量消耗、提高能量效率的基礎(chǔ)，一大批國內(nèi)外科研工作者掀起了研究這方面的熱潮。本文分析了機(jī)械制造系統(tǒng)能效評價(jià)的特征，并且對現(xiàn)階段機(jī)械制造系統(tǒng)能效評價(jià)內(nèi)容和能效的評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了分析，分析了其發(fā)展趨勢，并對未來美好的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：機(jī)械制造系統(tǒng)能效評價(jià)；能效評價(jià)；研究
進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著全球社會經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，制造業(yè)不僅作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，而且在發(fā)達(dá)國家的國民經(jīng)濟(jì)份額中占有重要地位。但是，在創(chuàng)造財(cái)富的同時(shí)制造業(yè)也給環(huán)境和能源帶來了巨大的壓力。像我們這樣一個(gè)發(fā)展中的大國，機(jī)械制造業(yè)為整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)裝備。因此不斷加強(qiáng)并提高生產(chǎn)企業(yè)的能耗評價(jià)和制造系統(tǒng)能量效率問題，這些必要的手段已成為整個(gè)制造業(yè)發(fā)展的重中之重。近年來，人們對于機(jī)械制造系統(tǒng)的能效評價(jià)作出了一定的研究，但是現(xiàn)有的研究成果在一定程度上并沒有考慮到機(jī)械制造系統(tǒng)本身的各種特性，能效評價(jià)中考慮的因素并不全面，仍然存在很多問題需要解決，本文針對這些問題展開一定的科學(xué)探究。
1.機(jī)械制造系統(tǒng)能效評價(jià)的特點(diǎn)
1.1機(jī)械制造系統(tǒng)能量消耗的多能量源特性
機(jī)械制造系統(tǒng)是由切削加工、壓力加工等9類工藝口，需要的設(shè)備種類也有很多種，首先包括制造設(shè)備，同時(shí)還包括輔助設(shè)備，例如運(yùn)輸設(shè)備、照明設(shè)備和檢測設(shè)備等。由于設(shè)備的運(yùn)行和工藝的完成都需要消耗能量，從這里可以看出能量消耗源不僅僅只有一個(gè)，這就造成了機(jī)械制造系統(tǒng)能量消耗的一個(gè)獨(dú)特的性能，即多能量源特性，這一特性是機(jī)械制造系統(tǒng)的本質(zhì)特性。
1.2制造系統(tǒng)能量消耗狀態(tài)及能量效率的層次分布特性
機(jī)械制造系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，對產(chǎn)品生產(chǎn)或半成品生產(chǎn)時(shí)會跨越不同的能源消耗層次。例如車間、設(shè)備、產(chǎn)品、任務(wù)等不同的層次，每個(gè)層次的都會消耗一定的能耗，并且每一層次都有具體特征。比如說設(shè)備耗能是能耗的主要承擔(dān)者，同時(shí)一些輔助設(shè)備的能耗也不可忽視。對于產(chǎn)品能耗而言，各階段都需要消耗大量能源，就是所謂的產(chǎn)品耗能生命周期，這就使得機(jī)械制造系統(tǒng)能量消耗狀態(tài)及能量效率具有另一重要性能，即層次分布特性，這一性能是制造系統(tǒng)的重要特性。
1.3機(jī)械制造系統(tǒng)能量消耗過程及瞬態(tài)能量效率的復(fù)雜多變性
機(jī)械制造系統(tǒng)的能量消耗是由不同設(shè)備消耗所產(chǎn)生的，不同的設(shè)備消耗的能量是瞬息萬變的，同時(shí)，不同的設(shè)備在不同時(shí)刻消耗的能量也是不同的，所以說某一時(shí)間段內(nèi)機(jī)械制造系統(tǒng)的能量消耗呈現(xiàn)復(fù)雜多變的特性，是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程。
2.機(jī)械制造系統(tǒng)的能效評價(jià)的研究現(xiàn)狀
我們分別從從兩方面闡述了其研究現(xiàn)狀，分別是機(jī)械制造系統(tǒng)能效評價(jià)內(nèi)容的研究現(xiàn)狀和能效評指標(biāo)的研究現(xiàn)狀。機(jī)械制造系統(tǒng)能效評價(jià)內(nèi)容的研究現(xiàn)狀主要有三種，分別是總體能效評價(jià)、產(chǎn)品能效評價(jià)以及機(jī)械設(shè)備和工藝能效評價(jià)。
2.1機(jī)械制造系統(tǒng)總體能效評價(jià)
所謂的總體能效評價(jià)就是從對機(jī)械制造系統(tǒng)的的各個(gè)方面各個(gè)特性入手，對其整體能耗效率進(jìn)行專業(yè)性的評價(jià)。一般情況下，業(yè)內(nèi)通常把生產(chǎn)企業(yè)或者公司整體為研究對象。建立一套完善的具有權(quán)威性的評價(jià)體系是非常又必要的，目前國內(nèi)外最有權(quán)威的機(jī)械制造系統(tǒng)總體能效評價(jià)體系是美國的IPC評價(jià)體系，該體系評價(jià)內(nèi)容不僅包括了能量和廢棄物的成本評價(jià)而且還有熱能和電能評價(jià)、冷卻和供熱評價(jià)、空調(diào)系統(tǒng)評價(jià)和廢棄物評價(jià)等。通過了解能效的評價(jià)指標(biāo)，可以讓企業(yè)充分掌握企業(yè)整體的能耗情況，為以后發(fā)展提供理論依據(jù)。
2.2產(chǎn)品能效評價(jià)
對生產(chǎn)產(chǎn)品的生命周期過程進(jìn)行能耗評價(jià)這一過程稱為產(chǎn)品能效評價(jià)。根據(jù)耗能情況我們將產(chǎn)品分為直接能量型與間接能量型。前者指的是在為了產(chǎn)品生產(chǎn)而進(jìn)行的各個(gè)工藝生產(chǎn)過程所消耗的能量，而后者指的是在生產(chǎn)過程中蘊(yùn)含在產(chǎn)品內(nèi)部的內(nèi)含能。在對產(chǎn)品進(jìn)行能效評價(jià)要考慮內(nèi)含能對產(chǎn)品能效評價(jià)的影響。
2.3機(jī)械設(shè)備和工藝能效評價(jià)
在機(jī)械制造系統(tǒng)中，能耗主體是機(jī)械設(shè)備以及工藝的耗能，其能量消耗過程評價(jià)也是相對復(fù)雜的。大批的研究人員為了更深刻了解機(jī)械設(shè)備以及工藝的耗能情況花費(fèi)了大量的心血。一般分別將固定能耗和可變能耗作為機(jī)械加工設(shè)備的能耗。獲取加工參數(shù)的精確程度也會影響機(jī)械設(shè)備的能耗，當(dāng)前的在線監(jiān)測技術(shù)是對機(jī)械設(shè)備和工藝進(jìn)行評價(jià)時(shí)常用的獲取數(shù)據(jù)的方法。同時(shí)可以采用實(shí)驗(yàn)的方式獲取數(shù)據(jù)，但是通過實(shí)驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)的過程需要進(jìn)行幾十組設(shè)備實(shí)驗(yàn)，工作量之大，過程相當(dāng)復(fù)雜。因此，在進(jìn)行能效評價(jià)時(shí)如何獲取數(shù)據(jù)就成為降低機(jī)械設(shè)備和工藝能耗的關(guān)鍵。
3.機(jī)械制造系統(tǒng)能效評價(jià)的發(fā)展趨勢
3.1機(jī)械制造系統(tǒng)能效評價(jià)指標(biāo)完整體系的建立
復(fù)雜的環(huán)節(jié)決定了復(fù)雜的狀態(tài)。機(jī)械制造系統(tǒng)作為產(chǎn)品生產(chǎn)的復(fù)雜載體，這一過程跨越了從車間層面到產(chǎn)品層面再到任務(wù)層面以及生產(chǎn)設(shè)備層面等多個(gè)單元環(huán)節(jié)，每個(gè)單元的能源消耗不盡相同，并且每個(gè)單元有各自的特征�？紤]到制造過程能量消耗的不確定性，對其能效評價(jià)要符合過程特性，對能量消耗的過程和狀態(tài)要充分理解。因此，機(jī)械制造系統(tǒng)的能效評價(jià)呈現(xiàn)出明顯的層次性，應(yīng)當(dāng)根據(jù)每個(gè)層次的特點(diǎn)，建立科學(xué)合理的評價(jià)體系，完善評價(jià)指標(biāo)的建立。
3.2機(jī)械制造系統(tǒng)能效評價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立
對系統(tǒng)能效評價(jià)時(shí)需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取具有復(fù)雜性和不準(zhǔn)確性，所以在進(jìn)行指標(biāo)評價(jià)的計(jì)算時(shí)需要基于大量精確的數(shù)據(jù)。獲取大量精確的數(shù)據(jù)就成為目前這一領(lǐng)域所面臨的問題，這就需要建立制造系統(tǒng)能效評價(jià)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，為以后的指標(biāo)確定以及能效評價(jià)奠定理論基礎(chǔ)。
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