面向绿色制造的工艺规划技术研究

郭树栋

摘 要：绿色制造作为当前制造业的一个重要发展趋势，主要的目的就是在生产制造的过程当中，尽量减少资源的浪费，减小对于环境的负担，降低对于人体健康的损害，并且要帮助企业最终实现经济效益的发展。绿色制造工艺需要从工艺制造的多个影响要素出发，不断的改良以此来达到绿色生产的主要目的。绿色制造是在传统技术的基础之上，对于工艺制造进行拓展与完善。本文将重点对于绿色制造的工艺技术进行分析，希望能夠给业界带来一定的启示。

关键词：绿色制造；工艺规划技术；研究

一、研究背景分析

随着时代的不断发展，各个行业和领域都致力于将“绿色”理念践行到底。制造行业也不能够例外，制造行业本身对于资源的使用和环境的影响是比较显著的，所以绿色制造这个概念也逐渐被制造领域所熟知。绿色制造诞生于美国，最初绿色概念被定义为通过更环保的方式来进行生产，包括了产品生产的很多环节，比如说设计、制造等等，都要最大程度上降低对于环境的影响。在我国的制造业领域，将绿色制造定义为当前制造业广泛使用的一种制造方式，尽量在制造产品的过程当中减少资源的消耗，同时降低对于环境过重的负担，减少对于人类生存健康的威胁，并且能够最大程度上帮助企业最终实现更高的利润。绿色制造模式符合当前时代的生产和生活主题。从制造业的角度来看，使用和推行绿色制造能够从资源控制、环境保护、以及人类健康等几方面进一步提升资源的利用效率。

二、绿色制造工艺规划关键技术研究

（一）面向绿色制造的刀具优化研究

在进行切削加工的过程当中，对刀具的选择是十分重要的。在进行制造加工的过程当中还会出现一定的能量的耗损、切屑液等废料的产生。对于刀具的选择实际上是一个具有一定定性以及定量相结合的决策问题。在绿色制造的要求之下，对于刀具的选择就不能仅仅考虑生产效率和生产利益的问题，还需要结合社会效益和环境效益进行相应的考虑。将资源和环境加入到决策考虑当中。具体要考虑的是时间（T）、成本（C）、质量（Q）、资源（R）、环境（E）。也就是说对于刀具的选择，希望其加工零件的时间缩短，加工质量变高，成本减少，资源消耗较少，对于环境的影响变小。这几个因素之间表现的既紧密又复杂，每个要素之下还能够多细分出多个决策属性。在实际的工作过程当中，还可以根据实际的情况增加或者删减。

下面笔者将结合实际例子进行相关的分析。某企业在数控滚切削加工过程中使用的是传统普通高速钢刀具。我们发现在生产过程中产品的质量、生产率以及刀具寿命均都是比较低，并且刀具在生产过程中产生较多废料，对于环境造成了很大的负担。所以企业希望能够采用涂层刀具来替代原始的用刀具。关于涂层刀具现在一共有两种，一种是国内研制的涂层刀具和进口涂层刀具。

使用ELECTRE法来进行决策，使用首先对语言描述的定性属性值进行模糊处理，对极小、小、一般分别定值为1、3和5。得到矩阵如下：

根据以上矩阵显示，笔者认为本方案当中对于绿色刀具选择方案的排序，首先是进口产品，其次是国产产品。分别是涂层高速钢顺铣、进口涂层高速钢逆铣、涂层高速钢逆铣、高速钢逆铣。

（二）面向绿色制造的工艺路线优化研究

工艺路线的优化和选择在制造行业也是十分重要的，间接会影响到成本控制、加工效率以及环境污染等等所以工艺路线的优化选择也成为工业领域设计的重要一环。对于工艺路线的选择，传统的方式主要考虑的是加工的成本和生产的效率，没有将资源和环境因素纳入考虑范围之内。所以传统方式造成资源浪费、污染加重，不适合现代加工制造行业继续使用。

笔者针对绿色制造的工艺优化路线选择的方式是分组拓扑排序法。首先我们需要先假设某顶点不存在前驱顶点，简单来说，假设入度是零。然后我们将第一组的顶点当做是整个拓扑排序的第一个输出对象然后对这些对象进行输出，删掉该组对象所有有向边。由此就诞生了第二组顶点，继续输出，一直到输出最后一个顶点作为结束。

经过以上方式的排序之后，我们可以发现在同一组的顶点之间不存在约束关系，同一组的主要存在的是并行关系。在相邻的两组顶点之间存在约束关系。通过对于下图的观察，可以明显的察觉顶点六和顶点十就不是相邻的。因此选择同组或者相邻组的元素顶点实行合并，把顶点合成一个，然后再进行全拓扑排序。对于路线进行选择和优化，之后我们可以获取完整、最优的路线。

主轴加工工艺有向图分组拓扑排序

以上方式能够得到的可行路线一共有一百零四种，比传统的方式更精确。之后再根据优化目标进行相应的评价，我们所获取的最优路线如下：12（3，4）8（6，7）95（10，12）19151817（13，14）1116。然后我们对于合并的加工单元进行优化排序，并且要选择目标函数最小值所对应的路线作为最优选择路线，计算结果如下：12348679510121915181714131116。也就是说，最优路线当中，机床需要变换十二次，刀具需要变换三次，能量消耗大约在七千四百千焦左右。

参考文献：

[1]曹华军，刘飞，何彦，李智勇.面向绿色制造的机床设备选择模型及其应用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].机械工程学报，2004（03）.

[2]谭显春，刘飞，曹华军，张鹏.面向绿色制造的刀具选择决策模型及其应用[J].重庆大学学报（自然科学版），2003（03）.