[发明专利]用于优化工业过程的产品特性和生产成本的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在包括过程链的数个操作中制造产品的工业过程的产品属性和生产成本的优化的方法。

背景技术

从商业视点来看，最佳的产品是以最低可能的成本满足客户需求的产品。这通常意味着多种因素之间的折衷。这不同于沿着过程链优化某个过程或中间产品、或甚至针对属性优化最终产品。根据上述定义，执行“真实的”优化的唯一可能性是考虑涉及所有主要过程的完整的生产链并且同时考虑影响成本的所有可能的参数。然而，这要求所有这种模型都是可用的，这严重制约了该原理的应用，这是因为仅仅少数公司拥有能够开发这种技术所需要的所有能力。

与优化工业制造过程或工业产品相关的最常见的方法是如上面所指出的以有限的规模或步骤对生产过程进行改进、或者基于物料的重新设计或重新选择对产品进行修改，即所谓的局部优化解决方案。现有技术示出了与这种优化解决方案相关的许多示例。因此，WO 2012/048808A1示出了用于基于预定的成本函数和预定的生产过程模型来确定最优生产计划表的方法，该方法使得能够确定总成本变量并由此能够选择总成本变量最低的最优生产计划表。该已知的方法除了生产过程模型之外还包括诸如能量和物料成本的成本因素，但是没有包括诸如产品的物理特性和与产品相关的设计模型等其它参数和模型。

此外，US 2003/0050765 A1涉及用于通过使用计算机来辅助优化管芯装配形状以制造预定的塑料工件的系统。此外，这是用于局部优化的过程，这是因为它关注对设计或形状的改进本身，而没有遇到对所有物理参数或成本的优化。

发明内容

利用本发明，提供了一种新的并且新颖的用于优化工业过程的产品特性和生产成本的方法，其中产品是在包括总的“过程链”的数个操作中制造的。本发明的主要特征可以概括如下：

-通过预测模型来表示完整的过程链、或过程链的被认为是最重要的部分。

-通过具体的专用模型来预测物料和处理成本。

-使用优化工具来寻找原料源和处理参数的最佳组合，从而以最低可能的成本根据客户需求满足用户定义的关于特性的验收等级。

本发明是通用的，通常可适用于不同的过程和产品。例如，在铝部件的生产中，许多模型以及求解算法对于不同产品(例如，基于挤压、轧制或成型铸造的产品)将是一样的。因此，如果具体过程相关的子例程或模型在其需要的地方被替换的话，基本的软件工具对于所有这些过程可以是相同的。

以前并不知道使用本申请中描述的特征的组合，即，与上述的优化例程和成本模型相结合的“完全过程建模(Through Processing Modeling)”。因此，本原理背后的主要思想是避免“局部优化”，如果尝试优化过程或产品而不考虑完整的过程链以及包括物流和物料流的处理和物料的成本的话，则局部优化是很常见的结果。

本发明的特征在于独立权利要求1中限定的特征。

本发明的优选实施例的特征在于从属权利要求2-10中限定的特征。

附图说明

下面将通过示例并且参照附图来更详细地描述本发明，其中：

图1示出了图示如何集成不同的过程和操作的过程链；

图2是示出了根据本发明的方法步骤的流程图；

图3示出了在挤压铝型材的生产中的不同的过程步骤或操作的仿真中使用的“特性模型”的示例；

图4图示了针对所选择的物料的成本模型的示例，例如由申请人开发的软件HalOpt^TM模型；

图5是示出了关于挤压的6×××铝合金的生产的完整流程图的示例的图；

图6示出了与图5中所示的微量元素相关的图的部分；

图7是示出了关于不可热处理的铝合金的薄壁挤压型材的生产的完整且详细的流程图的另一示例的图。

具体实施方式

本发明的起点是如图1所示的图示如何集成不同的过程和操作以便制造某些产品的过程链。该图中所示的过程链图示了通常如何制造铝基产品。

该过程链是图2所示的流程图的结构的基础，其中本发明的第一“步骤”是通过模型表示过程和生产操作，如图中由标记“模型”(即，模型1.1、1.2、…n.m)所指示的那样。

本发明的第二“步骤”是定义输入和输出，如图中分别由“模型输入”和“输出”标记的框中指示的那样。