[发明专利]面向低碳制造的器件加工工艺过程智能优化系统

说明书

一种面向低碳制造的器件加工工艺过程智能优化系统，所述优化系统包括通用设备模型库、设备在线检测与故障分析模块、生产效率评价模块以及多目标优化控制模块；所述通用设备模型库中，利用理论+半经验方法对制造加工系统的关键设备进行建模，其中的待定参数由设备检测模块在线测试数据拟合得出，模型库包括车床设备模型库、铣床设备模型库、刨床设备模型库、焊接设备模型库、磨床设备模型库、吊车模型库和传送带模型库。本发明提供了一种有效实现基于外界环境变化的优化控制、满足不同用户的个性化需求的面向低碳制造的器件加工工艺过程智能优化系统。

技术领域

本发明涉及智能控制领域，尤其是涉及一种面向低碳制造的器件加工工艺过程智能优化方法。

背景技术

传统制造主要以生产效率为导向，在将资源转变为产品(服务)的过程中带来巨大能源消耗，对环境造成污染并产生大量的C02排放。全球近1/3的能源消耗以及36％的C02排放是由制造业造成的。可见，制造业已成为能源消耗和碳排放的主要来源之一。

低碳制造是指在制造过程中通过实施可持续制造策略从而降低制造过程二氧化碳排放并提高能量效率和资源利用率的一种制造模式。

然而，目前低碳制造存在诸多难点：一方面，制造工艺复杂，涉及物理参数多，且具有许多约束条件；另一方面，加工设备生产厂家众多，标准不一，难以采用理论模型建立控制模型。此外，对于加工路径选择、需求预测也存在一定的困难。

可见，低碳制造的器件加工工艺过程优化不仅表现在控制系统具有多输入、多输出的强藕合性、参数时变性和严重的非线性特性，目前的控制优化手段无法实现基于外界环境变化的优化控制，更难以满足不同用户的个性化需求。因此，亟需一种新的控制系统。

发明内容

为了克服已有器件加工工艺控制过程的无法实现基于外界环境变化的优化控制，更难以满足不同用户的个性化需求的不足,本发明提供了一种有效实现基于外界环境变化的优化控制、满足不同用户的个性化需求的面向低碳制造的器件加工工艺过程智能优化系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种面向低碳制造的器件加工工艺过程智能优化系统，所述优化系统包括通用设备模型库、设备在线检测与故障分析模块、生产效率评价模块以及多目标优化控制模块；所述通用设备模型库中，利用理论+半经验方法对制造加工系统的关键设备进行建模，其中的待定参数由设备检测模块在线测试数据拟合得出，模型库包括车床设备模型库、铣床设备模型库、刨床设备模型库、焊接设备模型库、磨床设备模型库、吊车模型库和传送带模型库；

所述设备在线检测与故障分析模块中，包括各种温度、湿度、刀具类型、器件材料、器件质量、器件外形尺寸、加工精度、加工时间、电功率数据采集设备、传输设备和存储设备；对于设定关键性能指标，即机床的实际性能系数、传送系统的输送能效比、最大主轴应力、最大切削力、单位加工量耗功率、系统平衡度和冷却液系统温度一致性；通过与预设定值或历史检测数据进行比较，若发现明显偏差则输出报警，并显示故障类型；

所述生产效率评价模块中，多参数控制模式中包括客观指标和主观指标，所述客观指标包括基于经济效益、单位器件加工时间、合格率和生产总成本自动生成生产效率指标；所述主观指标包括采用行为识别方式生成满意度指标；

所述多目标优化控制模块中，单一目标控制模式可选择：节能优先，效率优先或者低能耗费用优先；双目标控制模式为生产效率+节能；生产效率+低碳；或者是低碳+低能耗费用。

进一步，所述多目标优化控制模块为遗传算法多目标优化控制模块，所述遗传算法优化过程为：

步骤1：初始化，随机产生一个规模为P的初始种群，其中每个个体为二进制位串的形式，也就是染色体；一组控制参数即一个个体；