面向清潔生產(chǎn)的飾面石材加工工藝規(guī)劃決策與評價(jià)方法研究.pdf

1、清潔生產(chǎn)(CleanerProduction,CP)是一種兼顧環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的現(xiàn)代石材行業(yè)的可持續(xù)制造模式。綠色工藝規(guī)劃是石材行業(yè)清潔生產(chǎn)領(lǐng)域的關(guān)鍵研究內(nèi)容，對于減少石材加工過程中的資源消耗和污染物排放具有重要的意義。本文針對典型離散制造領(lǐng)域綠色工藝規(guī)劃理論的研究現(xiàn)狀及石材加工行業(yè)工藝規(guī)劃問題的特征和難點(diǎn)，以面向CP的飾面石材加工工藝規(guī)劃方法研究為主線，對飾面石材加工過程資源環(huán)境特性、工藝規(guī)劃策略及廣義決策模型、工藝實(shí)體要素（加工設(shè)

2、備、加工工具、冷卻液）決策方法、加工工藝參數(shù)優(yōu)化方法、工藝規(guī)劃方案及生產(chǎn)過程評價(jià)技術(shù)等關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行了研究，為飾面石材加工行業(yè)面向CP的工藝方案規(guī)劃和實(shí)施提供共性技術(shù)或方法。
　　研究了飾面石材加工過程資源消耗與環(huán)境影響特性，提出了生產(chǎn)過程“潔凈性”的概念，分析了飾面石材生產(chǎn)過程各個(gè)主要環(huán)節(jié)的“潔凈性”改善需求，從而構(gòu)建了面向CP的飾面石材加工工藝規(guī)劃的內(nèi)涵、體系結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)內(nèi)容。
　　將飾面石材加工工藝規(guī)劃過程轉(zhuǎn)化為一系列

3、決策問題的聚合，涵蓋工藝方法、加工設(shè)備、加工工具、冷卻液、工藝參數(shù)等的選擇和優(yōu)化問題。提出了一種基于多準(zhǔn)則決策(MultipleCriteriaDecisionMaking，MCDM)模型集的面向CP的工藝規(guī)劃研究策略，建立了“面向CP的飾面石材加工工藝規(guī)劃”決策問題的廣義宏觀原理模型和微觀實(shí)施模型。
　　將“適用技術(shù)(AppropriateTechnology,AT)”概念引入石材加工設(shè)備的決策問題中，定義了飾面石材加工AT方案

4、的概念。將生命周期影響評價(jià)(LifeCycleImpactAssessment,LCA)方法嵌入多屬性決策理論(MultipleAbtributteDecisionMaking,MADM)模型框架中，制定了AT決策機(jī)制的基本流程，包括:選擇標(biāo)桿方案、確定備選方案集、建立指標(biāo)體系和構(gòu)建決策算法。從環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)三方面建立LCA清單分析的項(xiàng)目，并作為MADM模型的指標(biāo)輸入。建立了飾面石材AT方案優(yōu)化決策數(shù)學(xué)模型，研究了決策指標(biāo)的數(shù)據(jù)采集及

5、評估方法。聯(lián)合層次分析法（AnalyticHierarchyProcess，AHP）與逼近理想解排序法(TechniqueforOrderPreferencebySimilaritytoIdealSolution，TOPSIS)構(gòu)建了決策模型的求解算法。
　　研究了加工工具和冷卻液對石材加工過程綠色性能的影響方式，在清潔生產(chǎn)工藝規(guī)劃目標(biāo)體系基礎(chǔ)上，分別建立了二者的選擇決策目標(biāo)體系，并對其決策向量進(jìn)行了分解。將兩個(gè)目標(biāo)體系嵌入MAD

6、M理論模型框架中，構(gòu)建了面向CP的飾面石材加工工具和冷卻液的選擇決策模型，并研究了其求解算法。
　　基于多目標(biāo)決策(MultipleObjectiveDecisionMaking，MODM)理論建立了面向CP的飾面石材加工參數(shù)優(yōu)化的技術(shù)路線。針對工藝過程中最關(guān)鍵的荒料鋸切工序及其使用最廣泛的金剛石圓盤鋸石機(jī)進(jìn)行了加工參數(shù)優(yōu)化模型的研究。分析了金剛石圓鋸片在加工過程中節(jié)徑型軸向振動(dòng)的誘因，指出行波振動(dòng)中節(jié)塊邊緣的擾動(dòng)位移導(dǎo)致鋸切力形

7、成了軸向分力，在與鋸片同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下推導(dǎo)了軸向分力的表達(dá)式，并基于薄板理論建立了鋸片軸向動(dòng)力學(xué)模型。運(yùn)用紐馬克(Newmark)理論構(gòu)建了模型的積分求解算法，從而建立了鋸切參數(shù)與軸向振動(dòng)位移的函數(shù)關(guān)系。提出了基于鋸片軸向動(dòng)力學(xué)模型的鋸切參數(shù)MODM優(yōu)化模型，基于離散變量網(wǎng)格法構(gòu)建了模型的求解算法。將單目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果與MODM優(yōu)化結(jié)果對比，驗(yàn)證了對加工參數(shù)實(shí)施多目標(biāo)優(yōu)化的合理性。
　　針對當(dāng)前石材行業(yè)綠色工藝數(shù)據(jù)相對匱乏、飾面石材

8、工藝規(guī)劃方案難以對綠色信息進(jìn)行準(zhǔn)確和具體表達(dá)的情況，提出了“CP特征”的概念。研究了從工藝方案“規(guī)劃域”信息中篩選、提取和聚合生成CP特征的方法，實(shí)現(xiàn)了工藝方案“規(guī)劃域”和清潔生產(chǎn)“目標(biāo)域”的關(guān)聯(lián)，構(gòu)建了以CP特征為評價(jià)指標(biāo)的“面向工藝方案的CP評價(jià)機(jī)制”。以提升石材企業(yè)的環(huán)境效益驅(qū)動(dòng)力為目標(biāo)，提出了“面向飾面石材生產(chǎn)過程的CP審核評價(jià)方法”，構(gòu)建了評價(jià)指標(biāo)體系及其標(biāo)準(zhǔn)，并制定了指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集方式?；趯哟畏治雠c模糊綜合判別法建立了綜合