面向绿色制造的机械加工工艺评价系统研究

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我国现阶段，多数产品的加工过程仍沿袭传统的以消耗资源为特征的生产模式，其 自动化程度不高，先进制造技术未得到广泛使用，不仅浪费了大量的原材料，且产品质量难以保证，致使废品率提高，还带来环境污染。绿色制造是环境保护，节约资源和能量，实现生态工业和社会可持续发展的-种途径，它要求在产品的设计和制造过程中考虑产品的整个生命周期，以实现产品全生命周期对环境影响最小 、资源利用率最高。因此，建立-个面向绿色制造的机械加工工艺评价系统就势在必行，它可以辅助工艺人员在机械加工过程对各类机床、刀具 、工艺过程及切削液选择等进行分析评价，改善产品制造过程，达到绿色生产的目的。

1 绿色制造工艺方案评价的指标体系提出面向绿色制造的机械加工工艺方案评价目标体系，主要用五个参数作为评价 因素：时间(T)、质量(Q)、成本(C)、资源利用率(R)、环境影响(E)。图 1为机械加工绿色制造工艺方案评价的指标体系结构。在环境影响因素下包括 ：人身及财产安全 、固体、液体和气体污染、电磁及辐射污染、噪声污染；资源利用效率因素包括：能源利用率、材料及设备资源利用率及信息资源利用率；加工成本因素包括：机器设备等折旧成本、材料等基金项目：廊坊市科技计划项 目(201 101 1007)收稿日期：2013-04-26作者简介：付宏鸽(1980-)，女，工学硕士，讲师，主要从事机械制造及计算机辅助设计。

消耗性成本、能源成本和人力及信息成本；加lI 质量因素包括：社会对产品的满意度 、社会对产品的需求度及产品对相关标准的符合度；加工时间因素包括 ：产品加工时间和加工生产率。

人身及财产安全性好机械加工绿色制造工艺评价指标体系环境 I l 资源利 I I加工 I l加-L Il加工影响Ell l用效率R Tl 成本c Jl I质量Q川时间Tl固体液体和气体污染少电磁及辐射污染少噪吉 污染少能源利用蛊 高材料及设备资源利用窒 高信息资源利用窒 高机器设备等折旧成太低材料等消耗性成本低能源成本低人力及信息成本低社会对产品的满意度局社会对产品的需求局度产品对相关标准的符合度高产品加工时间短加工 生产奎尚图 1 机械加 工绿 色制造工艺评价指标体 系2 机械加工绿色制造评价建模确定评价指标体系是进行绿色制造评价的-个重要问题。 目前绿色评价 方法有 多种，主要 有TOPSIS(Technique for Order Preference by Similari-ty to an Ideal Solution)、DEA(Data EnvelopmentAnalysis)模型和 AHP(Analvtic Hierarchy Process)模型，有时多种方法结合使用。

本文采用理想点法即 TOPSIS法对机械加工的绿色制造工艺进行建模 ，它是-种用于多 目标决策的方法，通过检测评价对象与最优解 、最劣解的距离来进行排序，若评价对象最靠近最优解同时又最远离最劣解，则为最好，否则为最差，明显提高了多 目标决策分析的科学性、准确性和可操作性，在机械加- l8 - 第4期 付宏鸽等：面向绿色制造的机械加工工艺评价系统研究 2013年 8月工的评价系统中广泛应用。

(1)构造初始矩阵A 式中：0 为第 n个加工方法或参数的第 m个评价指标。

并将构造初始矩阵的原始数据进行标准化处理：Y 兰 ， 1，2，，m (2)√誊口2。

(2)构造加权标准化矩阵由于各个评价指标在各自的评价指标体系中重要程度有所不同，因此，必须通过加权予以修正。权重反映各指标的相对重要程度，指标越重要，其权重就越大；反之，则越校权重-般要进行归-化处理，使之介于 0与 1之间，各指标权数之和等于 1。

确定指标权重的方法非常之多，主要有专家调查法(Delphi)、层次分析法(AHP)、二项系数加权法、环比评分法等。

本文利用变异系数法 (Coeficient of variationmethod)确定评价指标的权重。即直接利用各项指标所包含的信息，通过计算得到指标的权重。是-种客观赋权的方法。此方法的基本做法是：在评价指标体系中，指标取值差异越大的指标，也就是越难以实现的指标，这样的指标更能反映被评价单位的差距。变异系数有全距系数、平均差系数和标准差系数等。本文采用标准差系数，用 CV(Coeficient ofVariance)表示，即：CV / (3)c 反映单位均值上的离散程度，常用在两个总体均值不等的离散程度的比较上。若两个总体的均值相等，则 比较标准差系数与比较标准差是等价的。

通过变异系数法确定评价指标的权重后，构造加权标准化矩阵：(U2Y12( 2y222Yn2y1m y2m叫 m M I112l；11222；21m2：m (4)式中：60 为各指标的权重。

(3)确定正、负理想解V (max V。l ∈， )，(min V l ∈J-) ( ， ， )， (5)V-：(min VfJ I ∈J )，(max V0 I ∈J-) ( ， ， 二)， (6)式中：， 为效益型指标，厂 为成本型指标。

(4)计算某方法或参数距理想解的距离厂 --------- s ：√ ( 。- ) ，i1 2”，n (7)厂 ---------- 5 √ ( - ) ，i1，2，，n (8)式中：S ，S 为某制造工艺的评价与正理想解和负理想解的距离。

(5)计算相对接近度并做出判断- Ci 赤 ， 1，2，，n (9)相对近似度越大的制造工艺为优选工艺。

3 面向绿色制造的机械加工工艺评价系统面向绿色制造的机械加工工艺评价系统旨在辅助工艺人员在工艺规划中对工艺过程的使用的机床、刀具、工艺过程及切削液的选择等进行分析评价，提供制造过程的有关绿色特性数据，从而改善产品制造过程，达到绿色生产的目的。如图 2为该绿色评价系统的 IPO图。

输入量化参数 数据后台处理 输出厂] I优化结果I l图 2 绿色评价 系统 的 IPO图本文采用 VB编程软件编程，实现软件界面和模型的创建。图3为系统的软件开发流程图。

本系统采用 VB编程，实现各界面的开发和模型的创建。图4为软件的界面图，其中图 a为软件的主界面图，图b为评价工艺过程时，相关量化参数的输入界面。