面向可持續製造的車間能耗建模及最佳化技術研究

《面向可持續製造的車間能耗建模及最佳化技術研究》是依託哈爾濱工業大學，由閆紀紅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：面向可持續製造的車間能耗建模及最佳化技術研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：閆紀紅

項目摘要

可持續製造是製造業在可持續發展戰略下的必然趨勢，在製造過程中強調最小能耗的最大效益，與傳統製造業所追求的時間、質量、成本效益最大化的目標有本質區別。本項目對車間層能耗建模、最佳化及其實施等關鍵技術展開研究，提出在能耗建模過程中必須考慮加工參數、以及設備性能對能耗影響的觀點；建立了包括設備加工、調整、傳輸、等待、以及公共設施能耗的車間綜合能耗模型，基於統計學和人工智慧方法給出了設備性能與能耗的關聯關係和作用規律；基於（火用）損理論，建立了能源轉化效率模型，構建了綜合能耗、能效的目標函式模型，揭示設備生產效率與能耗、能效之間的關係，提出基於人工智慧的車間能耗最佳化調度方法。建立了基於能耗預測、監控、仿真、管控一體化的體系結構。研究工作是實現設備能耗最佳化及預測、提高能源效率、有效利用資源以及降低企業碳排放量的重要支撐技術，具有重大的理論研究意義與套用價值。

結題摘要

本項目針對車間設備性能衰退及加工能耗建模，工具機關鍵能耗部件的性能監測與評價技術，考慮能耗的多目標車間動態最佳化決策等技術展開研究。建立了車間工具機加工工藝與能耗關係模型；揭示了設備性能衰退和能耗變化之間的定量關係；構建了設備維修性能恢復模型，以及再次衰退過程中的能耗變化規律；提出了綜合考慮能耗和能效的多目標的車間動態最佳化決策方法；以Haas-VF2數控加工中心以及多任務柔性生產車間為例，實現了設備加工的能耗模型和最佳化決策系統的成果驗證，為實現低能耗、可持續的目標提供重要理論基礎及技術支持。本項目執行過程中發表研究15篇，其中ESI 3%高被引用研究2篇，SCI檢索文章8篇，EI檢索11篇（SCI他引128次，Google總他引268次），出版全英文專著1部（Machinery Prognostics and Prognosis Oriented Maintenance Management. John Wiley & Son, Inc., 2015）。課題組成員參加國際學術會議7人次，邀請國際智慧型維護領域專家來課題組訪問12人次；課題組5名博士生赴北美頂尖高校交換學習。在本項目的成果基礎上，申請人作為哈工大團隊負責人獲批了中美自然科學基金（NSFC-NSF）聯合資助項目“面向環境可持續性的數位化製造裝備設計、製造與運行的基礎理論研究”（5141101303）。