基于粗集理论的锻造生产系统多能耗特征分析与建模.pdf

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1、2013年12月机械设计与制造工程DeC．2013第42卷第12期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．42No．12DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2013．12．005基于粗集理论的锻造生产系统多能耗特征分析与建模卢海星，朱柏青，李东波(1．南京理工大学机械工程学院，江苏南京210014)(2．南京工程学院经济管理学院，江苏南京211167)摘要：从锻造设备、工艺调度、生产物流、环境4个方面分析锻造生产系统多能耗评价指标体系，采用粗集理论对锻造生产系统节能评价指标体系进行指标约简，约简后得到

2、优化的锻造生产系统节能指标体系并求得各指标权重。选取9组不同批量、不同材质等的锻件在生产过程中的能耗数据进行分析，得到影响锻造生产系统多能耗的主要因素，同时对各主要因素进行权重分析，明确其在锻造加工中的耗能比重，为建立面向节能减排的锻造生产系统提供依据。关键词：锻造生产系统；能耗；粗集理论；模糊评价中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：2095—509X(2013)12—0020—04锻造生产作为一种高能耗、高排放的生产行标体系如图1所示。为，应该注重节能减排。锻造生产系统的能耗涉及锻造生产系统多能耗特征到锻造设备、工艺调度、生产物流、环境等诸多混杂锻造设备lI

3、：【艺调度Il生产物流Ii环境圜索因素，能耗控制复杂。因此分析锻造生产过程中锻造系统各能耗因素的相互影响关系，建立锻造生产加l系统多能耗特征模型，对解决锻造生产系统高能噪击耗、高排放问题有重要意义⋯。蕈ll蓦ll萎¨霎liliil蕈llll囊ll霎ll羹Ct3一直以来，锻造生产研究相对集中在不同材料图1评价指标体系的锻造加工技术、锻件的质量和异型锻件的加工实现等方面，在生产上主要关心交货期和产品质量，2建立评价指标信息表而不关心锻造过程的高耗能。本文从锻造生产工选取9组不同批量、不同材质等的锻件在生产艺流程出发，针对9组不同批量、不同材质等的锻过程中的能耗数据，通过现场

4、检测的能耗，并兼顾件在生产过程中的能耗数据，应用粗集理论和模糊锻造生产系统能耗历史数据，取加权平均得到实际评价原理，对锻造生产系统能耗进行对比，找出其的能耗状况。中影响锻造生产多能耗的核心因素，为解决锻造生锻造系统设备主要包括加热炉和锻打机。根产系统节能减排问题提供必要的依据。据加热炉和锻打机历史使用记录得到锻机效率、加热炉燃料利用率的数据；根据锻机设备型号得到锻1锻造生产系统多能耗评价指标体系机类型数据；根据现场实测不同数量、不同材质工本文结合锻件生产的工艺流程对一批锻件在件加热时加热炉的升温时间获取升温时间的数锻造生产系统中的能耗状况，从锻造设备、工据。艺调度、生产

5、物流、环境4个方面分析锻造生产系工艺调度指标主要根据工艺要求，对9组工件统多能耗评价指标体系。生产系统多能耗评价指的材质、数量、加工过程中具体装炉次数以及锻打收稿日期：2013—10—24基金项目：江苏省教育厅2012年度高校哲学社会科学研究基金资助项目(2012SJD630016)作者简介：卢海星(1987一)，男，河北沧州人，南京理工大学硕士研究生，主要研究方向为生产调度技术。·2O·2013年第12期卢海星：基于粗集理论的锻造生产系统多能耗特征分析与建模时间进行现场检测得到具体的数据。述比例即可得出。生产物流指标主要是运送时间，通过抽样抽取废固排放、废气排放、废液

6、排放及加工噪声等叉车工作时间占工件在整个生产系统中生产时间环境因素，根据相关的环境实测数据确定。的比例，然后实测出9组工件的加工总时间乘以上整理后能耗统计数据见表1。表19组批量锻件在锻造生产系统中的能耗统计数据为了对锻造生产系统多能耗特征指标进行约产系统多能耗相关历史成本数据确定划分标准，具简，需要将每个指标划分为3级，其中3级表示“较体见表2。差”，2级表示“一般”，1级表示“优”。根据锻造生表2各个指标评价标准3锻造生产系统多能耗特征指标约简定义2：设是上的一个分类，经约简后的3．1基于粗集理论的指标约简最小属性子集具有同原始属性集相同的分类质量在锻造生产系统多能

7、耗评价指标体系中各个的交集，即CORE~(P)=nRED~(P)，则约简的交评价指标的重要性是不一样的，甚至有些指标是冗集称为核。余的。基于粗集理论的指标属性约简是通过对锻本文采用区分矩阵方法对锻造生产系统多能造生产系统多能耗评价指标体系求核以剔除掉指耗评价指标体系进行约简以及求核。区分矩阵有标体系中冗余指标，达到对锻造生产系统多能耗评许多有用的性质可用于信息系统的约简与求核，避价指标体系优化的目的。粗集理论中属性约简、核免了复杂的数据处理卜引。以及属性冗余的基本定义如下J。定义3：设D={dd，⋯，d枷}为一个mXm定义1：设S=