機械加工系統能量效率評價的探討

呂敬倫，孫建明

（北控（洛陽）水務發展有限公司，河南洛陽 471000）

0 前言

制造業是我國發展較快產業，也是目前國家能源消耗的主要產業之一，特別是在機械加工環節，能源消耗率較大，給生態能源發展和環境保護等工作帶來較大壓力。為此，需要對機械加工存在問題進行調查和分析，以發現機械加工系統能量消耗的主要問題，并加以解決和完善。主要包括單機加工制造體系，生產線制造加工體系，加工車間、跨區域車間加工體系，不同層次和環節加工體系等。隨著制造產業不斷發展，機械加工類型呈現多樣化形式，導致能源消耗增多，對環境和生態發展帶來嚴重影響。所以，關注和加強機械加工系統能量效率評價體系，是降低能源消耗的基礎。

1 構建機械加工體系能量效率評判系統

1.1 機械加工系統能量評判體系

（1）機械加工系統能量評判體系構建，主要包括4大平臺，即客戶端板塊設計，引擎和計算板塊構建，功能板塊構建和數據信息板塊構建（圖1）。軟件體系構建涵蓋了能力分析、效率分離、能量利用率控制和運用，以及效率比能評判等。

（2）評判體系中的不同板塊和體系發揮著不同作用，如客戶板塊利于使用人員在數據和信息環節查詢，可方便得到歷史數據信息；標準數據和信息板塊，把具有實用性的信息和數據，運用到機械加工系統能量評判體系數據庫中，作為數據和信息評判參數。如總能量，切削消耗能量，切削結構和面積大小，輔助體系能源消耗等；計算板塊和引擎板塊是評估體系中心系統，涵蓋了能效指標評判、能量運用率，比能效率等單個不同體系，可進行研發數學模型和評估策略；核心統計和計算方法板塊，主要是對數據和信息的研究和計算，得到機械加工期間能力周期指標信息和數據，能量運用率指標信息和數據，以及比能效率指標信息數據等。

（3）功能系統。展現評估體系評估結果，利用和數據中存在數據信息對比后，利用圖標和曲線形式，把機械加工環節能效指標展現出來，提供準確的數據信息，分析和優化加工過程，選擇合理化的技術和加工工藝，以利于加工工作的順利開展。

（4）數據系統。為評判和評估體系提供數據理論支持，涵蓋了歷史信息和數據，標準化指標數據和高能效指標信息等。為了保證數據庫系統構建的科學和合理性，可以利用整理的方法。收集形式和要求是調查研究和現場實驗，補充和完善數據系統內容以及保證數據庫的完善等，為后續機械加工的順利進行奠定基礎。

圖1 機械加工系統能量評判體系構建展示圖

1.2 能量評判體系軟件功能

（1）支持終端系統。終端系統中，傳感器在采集信息、數據或用手工信息、數據錄入環節時，均可以利用系統軟件來開展。可以結合現場實際情況，得到不同加工環節的數據和信息，分析和判斷不同數據。

（2）機械加工環節。有利于檢測和觀察加工期間的能量效率，建立在一定加工周期基礎上，顯示能源利用率和能量運作率，結合數據開展對比工作，結合不同數據特點開展評估工作，把實際工作中具有的應用性信息保存到數據庫中，以增強系統能效及工作效率。

（3）系統軟件具有智能化功能。例如，對機械加工環節，車間能源消耗量，能量運作率，比能效率評判和智能化等，可以進行計算和統計。

（4）實時將信息和數據存儲于數據庫中。能夠及時對數據庫中的信息進行整理和補充，利于對特殊技術和工藝加工環節的管理，如特殊工件加工環節的能效指標等，可以進行有效管理和監測。

（5）支持大量評估信息和數據的導入。如具備打印能力，實現人機合一的運作目標，人機界面的合理性等，利于操作和管理。

2 能量評判體系發展和展望

（1）在機械加工和制造過程中能源評判體系的建立，主要是軟件系統的構建，即利用機械加工系統能量軟件，對加工環節能量效率和能源利用效率等指標進行計算和評價，以獲得能效指標，降低誤差。機械加工系統能量評判軟件的發展空間較大，市場潛力不可預測。因為機械加工系統能源消耗具有分層特點，在不同環節均存在能源消耗的現象，所以應結合系統不同層次，增加對整體的關注度。把不同要素結合在一起，實現機械加工系統能量研究和評估的最大目標。建立自上而下的分解監測和評估模式，不斷加強和開展機械加工環節能量效率評判工作。

（2）由于機械加工環節能量效率評判具有特殊性和復雜性，所以系統能量評判體系的技術和方法還需要不斷地創新和完善。在對機械加工系統進行能量評判時，需要眾多信息和數據作為支撐，對不同工藝和設備的數據和信息需求量大。因此，為了實現機械加工系統能量評判體系最大化的應用目標，必須要建立合理科學的工作目標，構建一個完整、便于操作的數據庫，能夠結合不同技術和工藝特點、觀察系統運作中產生的不同數據信息，為機械加工系統能量評判工作提供有效的數據保證。

3 結論

機械加工系統能量效率評價具有多樣化功能，包括采集、運輸、儲存、分析和優化完善管理能力等。因此要想實現機械加工的最大化目標，需要做好機械加工系統的能量、效率評價工作。不斷克服加工弊端、優化加工過程，選擇現代化的技術和工藝進行科學加工。在進行實際工作分析時，應保證分析能力、效率分析、能量利用率的有效性和科學性。

［1］謝俊.機械加工系統能量效率的可預測特性及預測方法研究［D］.重慶，重慶大學，2016.

［2］黃靜.機床能耗基礎數據建模及獲取方法研究［D］.重慶,重慶大學,2015.

［3］付秀琢.壓電自適應微細電火花加工技術及機理研究［D］.濟南，山東大學，2012.