碳排放约束下离散制造工艺规划与生产调度协同优化理论与方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51575435
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0510.制造系统与智能化
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The mechanical manufacturing has the characteristic of large number, wide application, and huge resource consumption and carbon emissions. And reducing the carbon emissions in manufacturing process has become one of key issues to measure the sustainable development capacity of the mechanical manufacturing. Process planning and production scheduling is the important decision-making link for ensuring the low carbon emmissions in product/parts manufacturing processes. However, because most of researches about process planning and production scheduling don’t consider the new factor of low carbon emissions, study on the collaborative theory and method for process planning and production scheduling under the constraint of carbon emissions will have the theoretic and practical significance on implementing the low-carbon manufacturing of product/parts. As such, taking the manufacturing processes of product/parts as the focal point, and effectively dealing with the collaborative optimization of process planning and production scheduling under the constraint of carbon emissions as the objective, starting from the perspective of exploring the deep-seated scientific problems, the project will study the generating and evoluting mechanism of multi-type carbon emissions flow of manufacturing processes, the quantitative calculation methods and models for multi-type carbon emissions, and the overall collaborative optimization method and model for process planning and production scheduling by considering the factor of carbon emissions. And then, starting from the perspective of system development and engineering applications, this project will focus on the systematic analysis and design methods, and software programming models of enabling tools. Finally, one or more pratical production cases will be carried out to demonstrate the validity of above theories, methodologies, models and software systems.
机械制造业具有数量大、应用广及资源消耗与碳排放量巨大特点,实现其制造过程低碳化已成为衡量其可持续发展能力的关键因素之一。工艺规划与生产调度作为重要决策环节,是确保制造过程低碳化的重要手段。由于目前大多工艺规划与生产调度研究尚未考虑低碳新需求,因此,研究工艺规划与生产调度协同低碳优化决策理论与方法对实现产品/零件制造过程低碳化具有理论与实践双重意义。为此,本项目以产品/零件制造过程为聚集点,以解决碳排放约束下产品/零件工艺规划与生产调度协同优化问题为目标,从深层次科学问题探索角度研究产品/零件制造过程多性态碳排放流产生与演化机理和多性态碳排量定量计算方法与模型、低碳工艺规划与生产调度全局协同优化方法与模型等方面难题;从系统开发及应用层面研究产品/零件低碳工艺规划与生产调度协同优化的系列工具软件的系统分析与设计方法、编程模型等;最终从实际生产案例研究着手,验证提出的理论、方法与模型的正确性。

结项摘要

机械制造业具有数量大、应用广及资源消耗与碳排放量巨大特点,实现其制造过程低碳化已成为衡量其可持续发展能力的关键因素之一。工艺规划与生产调度作为重要决策环节,是确保制造过程低碳化的重要手段。因此,研究工艺规划与生产调度协同低碳优化决策理论与方法对实现产品/零件制造过程低碳化具有理论与实践双重意义。 为此,本项目以产品/零件制造过程为聚集点,以解决碳排放约束下产品/零件工艺规划与生产调度协同优化问题为目标,从理论、方法与模型的角度研究了产品/零件制造过程多性态碳排放流产生与演化机理和多性态碳排量定量计算方法与模型、低碳切削参数优化方法与模型、低碳工艺规划优化方法与模型、低碳车间调度方法与模型、低碳工艺规划与生产调度协同优化方法与模型等方面难题。从系统开发与集成的角度研究了产品/零件低碳量化模型、参数优化、调度、工艺规划与生产调度协同优化的原型系统与系列工具集。项目的研究为揭示离散制造过程碳排放动态形成、量化与运控机理,提高离散制造系统资源利用率,更好地促进离散制造业节能减排奠定了坚实的基础。项目取得的重要进展如下:..1. 研究了产品/零件制造过程多性碳排放的形成机理和量化方法,建立了面向车间及零件的碳排放量化方法。.2. 研究了零件制造过程低碳工艺规划决策方法与模型,实现了零件特征的切削参数优化、切削路径优化及零件工艺路线的决策。.3. 研究了零件制造过程低碳生产调度决策方法与模型,实现了零件工序的优化排序与加工资源分配决策,形成了优化的低碳生产调度方案。.4. 研究了碳排放约束下产品/零件工艺规划与生产调度协同优化模型及解算方法,实现了零件工艺路线、工序加工顺序、工序切削参数的优化与加工资源的分配决策。.5.开发了碳排放约束下产品/零件工艺规划与生产调度协同优化原型系统,并采用实际案例进行了初步测试验证。.本项目目前共发表或录用学术论文17篇(SCI 收录12篇;EI 收录2篇,高水平会议3篇),投稿 SCI论文1篇;申请发明专利 6项,授权4项;培养博士研究生 2名,毕业1名;培养硕士研究6名,毕业6名。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(6)
An integrated decision-making approach on cutting tools and cutting parameters for machining features considering carbon emissions
考虑碳排放的加工特征切削刀具和切削参数综合决策方法
  • DOI:
    10.1080/0951192x.2019.1610575
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    International Journal of Computer Integrated Manufacturing
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Tian Changle;Zhou Guanghui;Lu Qi;Zhang Junjie;Xiao Zhongdong;Wang Rui
  • 通讯作者:
    Wang Rui
A carbon emission quantitation model and experimental evaluation for machining process considering tool wear condition
考虑刀具磨损情况的加工过程碳排放量化模型及实验评估
  • DOI:
    10.1007/s00170-018-2281-6
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Zhou Guanghui;Yuan Shengze;Lu Qi;Xiao Xiaoping
  • 通讯作者:
    Xiao Xiaoping
Cutting parameter optimization for machining operations considering carbon emissions
考虑碳排放的加工操作切削参数优化
  • DOI:
    10.1016/j.jclepro.2018.10.191
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Cleaner Production
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Zhou Guanghui;Lu Qi;Xiao Zhongdong;Zhou Ce;Tian Changle
  • 通讯作者:
    Tian Changle
Ontology-based cutting tool configuration considering carbon emissions
考虑碳排放的基于本体的切削刀具配置
  • DOI:
    10.1007/s12541-017-0193-2
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Zhou Guanghui;Lu Qi;Xiao Zhongdong;Zhou Ce;Yuan Shengze;Zhang Chao
  • 通讯作者:
    Zhang Chao
A selection methodology of key parts based on the characteristic of carbon emissions for low-carbon design
一种基于碳排放特征的低碳设计关键部件选型方法
  • DOI:
    10.1007/s00170-017-0522-8
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Lu Qi;Zhou Guanghui;Xiao Zhongdong;Chang Fengtian;Tian Changle
  • 通讯作者:
    Tian Changle

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    周光辉

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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