《信息未確知的製造裝備低碳最佳化設計理論及方法研究》是依託大連理工大學,由孫清超擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：信息未確知的製造裝備低碳最佳化設計理論及方法研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫清超
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
碳排放問題已經成為國內外學術界、環境界和各國政府共同的焦點問題，製造裝備的材料、結構、性能等與工業碳排放關係密切，因此研究製造裝備低碳最佳化設計技術意義重大；而碳足跡數據、設計參數對碳排放因素影響機理等信息的不確知性，給製造裝備低碳最佳化設計帶來新的挑戰。..本課題根據碳排放信息不確知的特點，結合鍵合圖理論和未確知數學理論，構建碳足跡模型，研究基於未確知有理數的製造裝備全生命碳足跡分析方法，為開展低碳最佳化設計奠定基礎；通過典型設計因子對材料用量、活動水平數據和排放因子等因素影響的仿真及實驗研究，揭示設計參數對碳排放因素的影響機理，並構建信息綜合匹配模型；研究碳排放、性能等多目標約束下的排放最佳化單元劃分原則，綜合運用未確知數學理論和模糊理論，提出基於未確知排放元的低碳最佳化解算方法；研究局部低碳最佳化基礎上的時間維度及廣義結構維度的整合最佳化技術，為進一步的研究與套用提供理論依據。
結題摘要
產品設計參數是機械裝備決定全生命周期能耗及碳排放水平的主要因素，研究低碳節能設計意義重大。建立機械裝備能耗及碳排放描述模型是實施節能、低碳化設計的基礎；分析設計信息與能耗、碳排放信息的關聯映射關係是實施節能設計的關鍵環節；而由於主觀認識不準確或客觀信息不足導致的碳足跡信息不確知性，給製造裝備低碳最佳化設計帶來新的挑戰。為此，項目從以下方面開展深入研究： （1）能耗及碳排放描述。在分析機械裝備運行過程能耗因素的基礎上，提出一種開放的能量信息描述模型——能量分解結構(Energy Breakthrough Structure，EBS)。EBS是一種結構化的能量描述模型，由一系列相互聯繫的能量要素構成，支持多層次的能量建模。 （2）設計信息與能耗、碳排放的關聯映射。建立設計-能量信息集成模型以表達設計信息的能量特徵，設計-能量信息關聯模型將關聯兩個信息域的問題轉換為描述設計信息的物理和力學特性的問題，通過在EBS基礎上提取力、位移、壓力、流量等能量特徵，並映射相關的幾何特徵、運動特徵、動力特徵等設計特徵，實現能量信息和設計信息的本質關聯。 （3） 不確知信息表達與推理。採用區間數表達機械裝備在製造、使用等過程的能量/碳排放不確定信息，以及設計信息不確定性對能耗/碳排放的影響；基於EBS模型，研究能量/碳排放不確定信息的推理過程，分析了“選擇”、“聚合”能量關係對應的不確定信息推理運算方法；研究了信息不確定環境下設計方案的綜合評價方法，研究了技術、經濟、能耗/碳排放不同評價指標的無量綱化方法，提出了信息不確知條件下的設計方案綜合評價過程及方法。 （4） 機械裝備低碳、節能最佳化設計。以精密臥式加工中心及重型板式給料機為例研究機械裝備低碳、節能最佳化設計方法。某工作檯豎直移動式臥式加工中心Y軸進給系統需要同時滿足高承載、高速和高精度要求，振動及能耗特性是Y軸進給系統設計中需要滿足的核心目標，為此在分析設計參數對振動特性、能耗特性影響的基礎上確定最優設計參數。 （5） 能耗測試系統設計。在分析離散製造車間能耗因素的基礎上構建了能耗監測系統，將相關能耗因素分為車間層、過程層和設備層三個層次.
