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考虑环境因素的加工过程可持续性评价方法研究

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第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究背景和意义

1.2 国内外在该方向的研究现状及分析

1.3 本文研究的主要内容

第2章 特种加工过程环境影响定量分析方法研究

2.1 引言

2.2 传统电化学抛光电极反应分析

2.3 电解质等离子抛光电极反应分析

2.4 基于气体动力学理论污染气体扩散的数值模拟

2.5 本章小结

第3章 车间多声源条件下环境噪声声场定量分析

3.1 机械加工噪声的度量方法

3.2 声波的衰减

3.3 车间多声源噪声叠加的声场仿真计算

3.4 本章小结

第4章 考虑噪声及物流时间的车间布局优化方法

4.1 物流时间模型的建立

4.2 车间噪声及物流时间双目标函数的建立

4.3 基于遗传算法的模型优化方法

4.4 FMS车间室内声场的定量分析与布局优化

4.5 考虑噪声及物流时间的双目标FMS车间布局优化

4.6 本章小结

第5章 基于层次分析法的加工过程可持续性综合评价方法研究

5.1 层次分析法(AHP)简介

5.2 加工过程可持续性评价指标分析

5.3 层次分析法(AHP)在加工过程可持续性综合评价中的应用

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

声明

致谢

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摘要

制造业的加工过程在为企业制造产品、创造利润的同时,由于金属材料去除过程中所发生的物理、化学变化而产生噪声、大量有害气体以及固体废弃物,从而给人类赖以生存的自然环境造成严重的负面影响,因此,如何改善加工环境、降低制造过程所产生的环境污染已经成为全球亟待解决的关键问题。对于影响环境的各个因素,如:噪声强度、污染气体浓度等复杂的定性指标的定量分析,能够准确地将制造业企业加工过程对环境的影响程度进行量化计算,对加工过程的可持续性进行科学有效的定量分析。利用层次分析法对加工过程的环境影响进行综合评价,能够帮助企业做出合理的决策以改善加工环境,对于企业在当今绿色制造与可持续制造背景下的长期稳定发展具有重要的实际价值和现实意义。
  以传统电化学抛光和电解质等离子抛光为例,分析抛光过程的化学反应机理,推导其电极反应方程式,并分别建立两种化学抛光过程的化学反应方程,定量分析、计算电化学抛光过程中污染气体的组成以及排放量。基于气体动力学理论建立了车间污染气体扩散的基本控制方程,根据车间的实际情况在Gambit环境下建立仿真环境的物理模型,针对车间内部污染气体的扩散过程在Fluent环境中进行数值模拟,确定初始条件以及边界条件,获得污染气体扩散达到动态平衡状态时的浓度分布。
  提出了一种机械加工过程中环境噪声的定量分析方法。考虑声场叠加以及声波衰减特性,建立了车间多声源复杂声场的计算模型,通过对车间环境噪声声场的仿真计算,定量分析混合声场内高噪声设备的影响范围,在车间布局规划之前对噪声的环境影响进行预测。
  以优化车间布局为目标,建立了噪声最小和物流时间最短的双目标函数。将该模型应用于某FMS柔性生产车间,分别针对车间布局调整前后的实际情况,在Flexsim环境中进行物流仿真,并基于混合声场的计算模型对其进行噪声预测,分析并找出车间布局中存在的问题。利用遗传算法对车间布局优化问题进行优化求解,介绍了遗传算法的算法流程。分别从染色体的编码方式、种群的生成方式、适应度函数、选择算子、交叉算子以及变异算子等方面详细介绍遗传算法在车间布局优化问题求解中的应用。
  针对制造业加工过程所引起的环境问题进行综述,并对影响改善环境决策的因素进行详细的分析,选择定性和定量的评价指标,建立了制造业加工过程环境影响评价指标的层次结构模型,通过调查并结合统计学方法对各项指标进行评判与比较,建立各指标间两两比较的判断矩阵,进而对每种决策方案进行综合的等级评定,使得改善加工环境这类复杂的定性问题能够量化计算,帮助企业根据自身的实际情况和目标,以较低的决策成本做出较优的决策,从而改善企业生产环境。

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