[发明专利]一种面向机床整个使用阶段能量效率最高的机床评选方法

说明书

本发明公开了一种面向机床整个使用阶段能量效率最高的机床评选方法，包括以下步骤：建立预计加工工件集合W_T；建立候选机床集合MT；为候选机床集合MT中的每个候选机床建立固有能效特征矩阵；根据每个候选机床的固有能效特征矩阵，建立包含全部候选机床的固有能效特征关联矩阵E；为候选机床集合MT中的每个候选机床建立加工特征矩阵；为每个候选机床计算当量参数；根据加工特征矩阵与当量参数，为每个候选机床构建当量加工特征矩阵；根据每个候选机床的当量加工特征矩阵，分别建立每个候选机床加工预计加工工件集合W_T中全部工件的当量加工特征关联矩阵：根据固有能效特征矩阵以及当量加工特征关联矩阵计算候选机床MT^m的能量效率选出能量效率最大的候选机床作为采购机床。

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，尤其是对机床整个使用阶段的能量效率进行预先评估的方法。

背景技术

近年来，提升制造系统能量效率已成为各国制造业可持续发展的重要战略；同时，受压于日益增加的能源价格和环境政策，制造商迫切需要提升制造系统的能量效率。考虑到机床为制造系统的能耗主体且节能潜力很大，制造商很有必要在组建制造系统阶段采购合适的机床，使得机床在未来整个使用阶段的能量效率尽可能的高。

在组建制造系统阶段采购机床，是一项多目标决策问题，需要综合考虑整个系统的揉性、效率、质量、效益、维修等多个目标。针对该多目标决策问题，现有学者已建立了模糊多目标决策法、模糊层次分析法、模糊网络分析法和多目标集体决策法等多种解决方案；但现有的文献对选择高能效机床的研究还不够。如WU在论文《A group decision makingframework based on fuzzy VIKOR approach for machine tool selection withlinguistic information》中将机床额定功率作为机床选择时的6个目标之一，但是额定功率同时反映了机床加工能力和能量消耗这两个相互冲突的目标；Nguyen在论文《A hybridapproach for fuzzy multi-attribute decision making in machine tool selectionwith consideration of the interactions of attributes》将“使用更少的能量”作为机床选择的目标之一，但并没有指出如何根据额定功率、待机功率等基础能耗参数评估各候选机床的能量效率表现情况的方法。

对于机床能量效率的评估方法，可分为参考工件法、参考工艺法、比能法和组件定标法四种。Schudeleit在论文《Methods for evaluation of energy efficiency ofmachine tools》中对上述四种方法进行了对比，发现：参考工艺法最适合用于测试机床的能量效率，组件定标法最适合用于设计高能效机床，比能法最适合用于比较各机床的能量效率表现，而参考样件法的测试过程相对比较简单。尽管上述4中方法有很多优点，但是这4种方法都忽略了一个事实，即机床的能量效率由机床自身的能量消耗特点和机床加工的工件任务两者共同决定的。由于机床加工不同的加工任务时具有不同的能量效率，而不同的机床客户具有的加工任务是不同的。因此，上述四种方法的评估结果难以反映机床在未来整个使用阶段加工可能的加工任务(即机床客户的加工任务)时的能量效率表现情况，因而难以用于机床客户采购机床时的机床能效评估。现有技术中的评估方法往往需要用到切削功率这一参数，这样就需要在机床上安装切削仪器，不仅费时费力，而且在某些机床如滚齿机上安装切削仪器比较困难，难以实现。

综述所述，现有的机床能效评估方法尚难以反映机床完成机床客户的加工任务的能量效率表现情况，导致机床客户在采购机床时尚缺乏评估候选机床完成企业加工任务的能量效率表现情况的有效手段。

发明内容