The mechanical manufacturing has the characteristic of large number, wide application, and huge resource consumption and carbon emissions. And reducing the carbon emissions in manufacturing process has become one of key issues to measure the sustainable development capacity of the mechanical manufacturing. Process planning and production scheduling is the important decision-making link for ensuring the low carbon emmissions in product/parts manufacturing processes. However, because most of researches about process planning and production scheduling don’t consider the new factor of low carbon emissions, study on the collaborative theory and method for process planning and production scheduling under the constraint of carbon emissions will have the theoretic and practical significance on implementing the low-carbon manufacturing of product/parts. As such, taking the manufacturing processes of product/parts as the focal point, and effectively dealing with the collaborative optimization of process planning and production scheduling under the constraint of carbon emissions as the objective, starting from the perspective of exploring the deep-seated scientific problems, the project will study the generating and evoluting mechanism of multi-type carbon emissions flow of manufacturing processes, the quantitative calculation methods and models for multi-type carbon emissions, and the overall collaborative optimization method and model for process planning and production scheduling by considering the factor of carbon emissions. And then, starting from the perspective of system development and engineering applications, this project will focus on the systematic analysis and design methods, and software programming models of enabling tools. Finally, one or more pratical production cases will be carried out to demonstrate the validity of above theories, methodologies, models and software systems.
机械制造业具有数量大、应用广及资源消耗与碳排放量巨大特点,实现其制造过程低碳化已成为衡量其可持续发展能力的关键因素之一。工艺规划与生产调度作为重要决策环节,是确保制造过程低碳化的重要手段。由于目前大多工艺规划与生产调度研究尚未考虑低碳新需求,因此,研究工艺规划与生产调度协同低碳优化决策理论与方法对实现产品/零件制造过程低碳化具有理论与实践双重意义。为此,本项目以产品/零件制造过程为聚集点,以解决碳排放约束下产品/零件工艺规划与生产调度协同优化问题为目标,从深层次科学问题探索角度研究产品/零件制造过程多性态碳排放流产生与演化机理和多性态碳排量定量计算方法与模型、低碳工艺规划与生产调度全局协同优化方法与模型等方面难题;从系统开发及应用层面研究产品/零件低碳工艺规划与生产调度协同优化的系列工具软件的系统分析与设计方法、编程模型等;最终从实际生产案例研究着手,验证提出的理论、方法与模型的正确性。
机械制造业具有数量大、应用广及资源消耗与碳排放量巨大特点,实现其制造过程低碳化已成为衡量其可持续发展能力的关键因素之一。工艺规划与生产调度作为重要决策环节,是确保制造过程低碳化的重要手段。因此,研究工艺规划与生产调度协同低碳优化决策理论与方法对实现产品/零件制造过程低碳化具有理论与实践双重意义。 为此,本项目以产品/零件制造过程为聚集点,以解决碳排放约束下产品/零件工艺规划与生产调度协同优化问题为目标,从理论、方法与模型的角度研究了产品/零件制造过程多性态碳排放流产生与演化机理和多性态碳排量定量计算方法与模型、低碳切削参数优化方法与模型、低碳工艺规划优化方法与模型、低碳车间调度方法与模型、低碳工艺规划与生产调度协同优化方法与模型等方面难题。从系统开发与集成的角度研究了产品/零件低碳量化模型、参数优化、调度、工艺规划与生产调度协同优化的原型系统与系列工具集。项目的研究为揭示离散制造过程碳排放动态形成、量化与运控机理,提高离散制造系统资源利用率,更好地促进离散制造业节能减排奠定了坚实的基础。项目取得的重要进展如下:..1. 研究了产品/零件制造过程多性碳排放的形成机理和量化方法,建立了面向车间及零件的碳排放量化方法。.2. 研究了零件制造过程低碳工艺规划决策方法与模型,实现了零件特征的切削参数优化、切削路径优化及零件工艺路线的决策。.3. 研究了零件制造过程低碳生产调度决策方法与模型,实现了零件工序的优化排序与加工资源分配决策,形成了优化的低碳生产调度方案。.4. 研究了碳排放约束下产品/零件工艺规划与生产调度协同优化模型及解算方法,实现了零件工艺路线、工序加工顺序、工序切削参数的优化与加工资源的分配决策。.5.开发了碳排放约束下产品/零件工艺规划与生产调度协同优化原型系统,并采用实际案例进行了初步测试验证。.本项目目前共发表或录用学术论文17篇(SCI 收录12篇;EI 收录2篇,高水平会议3篇),投稿 SCI论文1篇;申请发明专利 6项,授权4项;培养博士研究生 2名,毕业1名;培养硕士研究6名,毕业6名。
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数据更新时间:2023-05-31
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