面向綠色制造的工藝規劃技術研究

郭樹棟

摘 要：綠色制造作為當前制造業的一個重要發展趨勢，主要的目的就是在生產制造的過程當中，盡量減少資源的浪費，減小對于環境的負擔，降低對于人體健康的損害，并且要幫助企業最終實現經濟效益的發展。綠色制造工藝需要從工藝制造的多個影響要素出發，不斷的改良以此來達到綠色生產的主要目的。綠色制造是在傳統技術的基礎之上，對于工藝制造進行拓展與完善。本文將重點對于綠色制造的工藝技術進行分析，希望能夠給業界帶來一定的啟示。

關鍵詞：綠色制造；工藝規劃技術；研究

一、研究背景分析

隨著時代的不斷發展，各個行業和領域都致力于將“綠色”理念踐行到底。制造行業也不能夠例外，制造行業本身對于資源的使用和環境的影響是比較顯著的，所以綠色制造這個概念也逐漸被制造領域所熟知。綠色制造誕生于美國，最初綠色概念被定義為通過更環保的方式來進行生產，包括了產品生產的很多環節，比如說設計、制造等等，都要最大程度上降低對于環境的影響。在我國的制造業領域，將綠色制造定義為當前制造業廣泛使用的一種制造方式，盡量在制造產品的過程當中減少資源的消耗，同時降低對于環境過重的負擔，減少對于人類生存健康的威脅，并且能夠最大程度上幫助企業最終實現更高的利潤。綠色制造模式符合當前時代的生產和生活主題。從制造業的角度來看，使用和推行綠色制造能夠從資源控制、環境保護、以及人類健康等幾方面進一步提升資源的利用效率。

二、綠色制造工藝規劃關鍵技術研究

（一）面向綠色制造的刀具優化研究

在進行切削加工的過程當中，對刀具的選擇是十分重要的。在進行制造加工的過程當中還會出現一定的能量的耗損、切屑液等廢料的產生。對于刀具的選擇實際上是一個具有一定定性以及定量相結合的決策問題。在綠色制造的要求之下，對于刀具的選擇就不能僅僅考慮生產效率和生產利益的問題，還需要結合社會效益和環境效益進行相應的考慮。將資源和環境加入到決策考慮當中。具體要考慮的是時間（T）、成本（C）、質量（Q）、資源（R）、環境（E）。也就是說對于刀具的選擇，希望其加工零件的時間縮短，加工質量變高，成本減少，資源消耗較少，對于環境的影響變小。這幾個因素之間表現的既緊密又復雜，每個要素之下還能夠多細分出多個決策屬性。在實際的工作過程當中，還可以根據實際的情況增加或者刪減。

下面筆者將結合實際例子進行相關的分析。某企業在數控滾切削加工過程中使用的是傳統普通高速鋼刀具。我們發現在生產過程中產品的質量、生產率以及刀具壽命均都是比較低，并且刀具在生產過程中產生較多廢料，對于環境造成了很大的負擔。所以企業希望能夠采用涂層刀具來替代原始的用刀具。關于涂層刀具現在一共有兩種，一種是國內研制的涂層刀具和進口涂層刀具。

使用ELECTRE法來進行決策，使用首先對語言描述的定性屬性值進行模糊處理，對極小、小、一般分別定值為1、3和5。得到矩陣如下：

根據以上矩陣顯示，筆者認為本方案當中對于綠色刀具選擇方案的排序，首先是進口產品，其次是國產產品。分別是涂層高速鋼順銑、進口涂層高速鋼逆銑、涂層高速鋼逆銑、高速鋼逆銑。

（二）面向綠色制造的工藝路線優化研究

工藝路線的優化和選擇在制造行業也是十分重要的，間接會影響到成本控制、加工效率以及環境污染等等所以工藝路線的優化選擇也成為工業領域設計的重要一環。對于工藝路線的選擇，傳統的方式主要考慮的是加工的成本和生產的效率，沒有將資源和環境因素納入考慮范圍之內。所以傳統方式造成資源浪費、污染加重，不適合現代加工制造行業繼續使用。

筆者針對綠色制造的工藝優化路線選擇的方式是分組拓撲排序法。首先我們需要先假設某頂點不存在前驅頂點，簡單來說，假設入度是零。然后我們將第一組的頂點當做是整個拓撲排序的第一個輸出對象然后對這些對象進行輸出，刪掉該組對象所有有向邊。由此就誕生了第二組頂點，繼續輸出，一直到輸出最后一個頂點作為結束。

經過以上方式的排序之后，我們可以發現在同一組的頂點之間不存在約束關系，同一組的主要存在的是并行關系。在相鄰的兩組頂點之間存在約束關系。通過對于下圖的觀察，可以明顯的察覺頂點六和頂點十就不是相鄰的。因此選擇同組或者相鄰組的元素頂點實行合并，把頂點合成一個，然后再進行全拓撲排序。對于路線進行選擇和優化，之后我們可以獲取完整、最優的路線。

主軸加工工藝有向圖分組拓撲排序

以上方式能夠得到的可行路線一共有一百零四種，比傳統的方式更精確。之后再根據優化目標進行相應的評價，我們所獲取的最優路線如下：12（3，4）8（6，7）95（10，12）19151817（13，14）1116。然后我們對于合并的加工單元進行優化排序，并且要選擇目標函數最小值所對應的路線作為最優選擇路線，計算結果如下：12348679510121915181714131116。也就是說，最優路線當中，機床需要變換十二次，刀具需要變換三次，能量消耗大約在七千四百千焦左右。

參考文獻：

[1]曹華軍，劉飛，何彥，李智勇.面向綠色制造的機床設備選擇模型及其應用HYPERLINK"http：//www.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx？filename=JXXB200403005&dbcode=CJFQ&dbname=CJFD2004&v=MjE4NzAwTFRnMlgyaHN4RnJDVVJMS2ZadWR0RmlIaFdyck5MelhUYkxHNEh0WE1ySTlGWVlSK0MzODR6aDRYbkQ="＼t"http：//www.cnki.net/kcms/detail/frame/_blank"[J].機械工程學報，2004（03）.

[2]譚顯春，劉飛，曹華軍，張鵬.面向綠色制造的刀具選擇決策模型及其應用[J].重慶大學學報（自然科學版），2003（03）.