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面向綠色制造的切削液綜合選擇模型及其應(yīng)用實(shí)例

時(shí)間：2007-12-26瀏覽：1549次收藏

摘要：根據(jù)綠色制造原理，建立了包括質(zhì)量(Q)、成本(C)、環(huán)境影響(E)三大決策目標(biāo)的切削液多目標(biāo)決策體系，并據(jù)此提出了面向綠色制造的切削液綜合選擇模型及相關(guān)約束條件，并通過(guò)應(yīng)用實(shí)例驗(yàn)證了該模型的可行性。

1 引言

環(huán)境、資源、人口是當(dāng)今人類社會(huì)面臨的三大主要問(wèn)題。人類活動(dòng)引起的環(huán)境惡化正對(duì)人類社會(huì)的生存與發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅。近年來(lái)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織相繼頒布了質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)(ISO9000 系列)、環(huán)境管理體系標(biāo)準(zhǔn)(ISO14001)和職業(yè)安全與衛(wèi)生管理體系標(biāo)準(zhǔn)(OHSAS18001)，將質(zhì)量管理、環(huán)境管理和職業(yè)安全與衛(wèi)生管理納入企業(yè)綜合管理，為企業(yè)全面提高管理水平、加強(qiáng)綜合實(shí)力提供了管理手段和工具。在制造業(yè)引起的環(huán)境問(wèn)題日趨尖銳之際，一種適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的先進(jìn)制造模式——綠色制造開始嶄露頭角。綠色制造是一種綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中對(duì)環(huán)境的影響(負(fù)作用)為零或最小，使資源消耗盡可能小，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益得到協(xié)調(diào)優(yōu)化。

在切削加工過(guò)程中，切削液是造成環(huán)境污染的主要污染源之一。采用綠色切削液、減少切削液的環(huán)境污染等問(wèn)題已成為綠色制造領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。美國(guó)密執(zhí)安技術(shù)大學(xué)對(duì)切削加工中切削液的適當(dāng)用量問(wèn)題進(jìn)行了研究，試圖在滿足加工要求的情況下使切削液用量最少，以期將與切削液有關(guān)的費(fèi)用降至最低。美國(guó)Thyssen 制造公司正全力研究“最小潤(rùn)滑”加工技術(shù)，使切削液的液流或氣霧通過(guò)刀具作用于加工區(qū)域，切削液的流量由CNC 程序控制，效果比較理想。山東工業(yè)大學(xué)孫建國(guó)等基于產(chǎn)品生命周期對(duì)切削液的綠色性進(jìn)行了研究。

生產(chǎn)實(shí)踐證明，合理選擇切削液可充分發(fā)揮切削液的性能，節(jié)約加工成本，并減少切削液對(duì)環(huán)境的污染，因此，對(duì)切削液進(jìn)行優(yōu)化選擇是減少加工過(guò)程中切削液污染的重要途徑之一。本文在綜合考慮切削液質(zhì)量、成本及環(huán)境影響等決策目標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立了面向綠色制造的切削液綜合選擇模型及其約束條件，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)例對(duì)該模型的應(yīng)用方法及可行性進(jìn)行了分析驗(yàn)證。

2 面向綠色制造的切削液綜合選擇模型的建立

筆者從20世紀(jì)80年代初以來(lái)對(duì)與綠色制造直接相關(guān)的制造系統(tǒng)中的資源和能源問(wèn)題進(jìn)行了長(zhǎng)期研究，并提出了基于綠色制造的T(時(shí)間)、Q(質(zhì)量)、C(成本)、E(環(huán)境影響)、R(資源消耗)等五大決策目標(biāo)變量的決策目標(biāo)體系以及相應(yīng)的決策框架模型。綠色制造中的任何一個(gè)決策問(wèn)題都與上述五個(gè)決策目標(biāo)變量中的某些(或全部)因素有關(guān)。

上述模型只是針對(duì)制造系統(tǒng)而言，并未建立具體的切削液綜合選擇模型。本文在綠色制造目標(biāo)體系和決策模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合切削液選用中的具體問(wèn)題，提出了面向綠色制造的切削液決策目標(biāo)體系和決策目標(biāo)分解框架變量組，并在此基礎(chǔ)上建立了具有可操作性的切削液綜合選擇模型。

面向綠色制造的切削液決策問(wèn)題目標(biāo)體系

面向綠色制造的切削液決策問(wèn)題的變量描述

模型選擇及約束條件

面向綠色制造的切削液綜合選擇問(wèn)題是一個(gè)多目標(biāo)的、定性與定量相結(jié)合的復(fù)雜決策問(wèn)題。要建立決策模型，首先需要確定決策變量，即決策活動(dòng)追求的目標(biāo)。按傳統(tǒng)方式選擇切削液時(shí)，人們追求的目標(biāo)變量主要為質(zhì)量(Q)和成本(C)。其中，質(zhì)量主要指切削液的潤(rùn)滑、冷卻和清洗性能及其使用周期和利用率；成本則包括經(jīng)濟(jì)成本(材料成本、設(shè)施和設(shè)備成本、勞動(dòng)力成本、能源成本)、用戶成本(使用成本、維護(hù)成本)及其它雜項(xiàng)成本。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的制造業(yè)在選擇切削液時(shí)，除需滿足切削加工工藝要求外，更注重考慮切削液對(duì)人身健康的危害、廢液處理和綜合成本等因素。這一觀點(diǎn)正逐漸被國(guó)內(nèi)切削加工業(yè)所接受。面向綠色制造的切削液選擇決策目標(biāo)體系是將環(huán)境影響(E)作為一個(gè)重要因素加以考慮，即面向綠色制造的切削液決策目標(biāo)變量為質(zhì)量(Q)、成本(C)和環(huán)境(E)三個(gè)因素，對(duì)這三個(gè)目標(biāo)變量的追求結(jié)果為質(zhì)量最高、成本最低、環(huán)境影響最小。Q、C、E 三個(gè)決策目標(biāo)之間存在密切聯(lián)系，它們共同構(gòu)成面向綠色制造的切削液決策目標(biāo)體系。該體系中決策目標(biāo)向量的分解內(nèi)容如圖1所示。

技術(shù)

面向綠色制造的切削液綜合選擇模型及其應(yīng)用實(shí)例

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