現(xiàn)有的機(jī)械制造系統(tǒng)能效評(píng)價(jià)的研究?jī)?nèi)容可以歸結(jié)為三類(lèi):一是機(jī)械制造系統(tǒng)總體能效評(píng)價(jià);二是產(chǎn)品能效評(píng)價(jià);三是機(jī)械設(shè)備和工藝能效評(píng)價(jià).

機(jī)械制造系統(tǒng)總體能效評(píng)價(jià)是對(duì)機(jī)械制造系統(tǒng)的綜合能量消耗效率進(jìn)行評(píng)價(jià),一般以生產(chǎn)企業(yè)的整體能耗作為研究對(duì)象.比較成功的制造系統(tǒng)能效評(píng)價(jià)實(shí)踐是美國(guó)IAC的評(píng)價(jià)體系.IAC的評(píng)價(jià)內(nèi)容[3]包括:能量和廢棄物成本評(píng)價(jià),、電能評(píng)價(jià)、熱能評(píng)價(jià),、能源的原動(dòng)機(jī)評(píng)價(jià),、冷卻系統(tǒng)評(píng)價(jià),、供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)評(píng)價(jià)和廢棄物評(píng)價(jià)等.

瞬時(shí)能量效率是指機(jī)械制造系統(tǒng)在某一時(shí)刻的有效能量變化率與輸入能量變化率的比值.對(duì)于主要消耗電能的機(jī)械制造系統(tǒng),其瞬時(shí)能量效率為有效輸出功率與輸入功率的比值.例如,對(duì)于金屬切削機(jī)床,有效能量一般理解為直接對(duì)工件進(jìn)行切削加工的能量,其瞬時(shí)能量效率為

機(jī)械制造系統(tǒng)過(guò)程能量效率是指某個(gè)制造過(guò)程或某個(gè)時(shí)間段的有效能量或有效產(chǎn)出與輸入能量的關(guān)系.可見(jiàn),過(guò)程能量效率指標(biāo)包括有效能量和有效產(chǎn)出兩種定義法.

機(jī)械制造系統(tǒng)過(guò)程能量效率的有效能量定義是指某個(gè)制造過(guò)程或某個(gè)時(shí)間段的有效能量與系統(tǒng)消耗能量的比值.例如,一個(gè)工件的切削加工過(guò)程的能量效率E可定義為工件加工過(guò)程的有效能量和消耗總能量的比值[23],即

過(guò)程能量效率的有效產(chǎn)出定義又稱(chēng)"比能"定義.比能是系統(tǒng)消耗能量與系統(tǒng)有效產(chǎn)出的比值式中,Ei為輸入能量;Eo為輸出能量;Oe為有效產(chǎn)出,包括有效經(jīng)濟(jì),、物質(zhì)產(chǎn)出量(如材料切除體積,、產(chǎn)品個(gè)數(shù)等).

機(jī)械制造系統(tǒng)是產(chǎn)品生產(chǎn)的復(fù)雜載體,跨越產(chǎn)品、車(chē)間,、任務(wù),、制造單元和生產(chǎn)設(shè)備等不同層次,每個(gè)層次的能量消耗都有其基本特征.機(jī)械制造系統(tǒng)的能效評(píng)價(jià)也應(yīng)具有明顯的層次性,可分為產(chǎn)品層、車(chē)間層,、任務(wù)層,、制造單元層和設(shè)備層;每個(gè)層次都有其能效指標(biāo)或指標(biāo)體系.而且,考慮到制造過(guò)程能量消耗的不確定性,對(duì)其能效評(píng)價(jià)要符合過(guò)程特性,即,既要分析機(jī)械制造系統(tǒng)能量消耗狀態(tài),又要評(píng)價(jià)其能量消耗過(guò)程.進(jìn)一步講,針對(duì)過(guò)程能量效率評(píng)價(jià),結(jié)合有效能量指標(biāo)和比能指標(biāo),從不同角度反映機(jī)械制造系統(tǒng)的能效.

機(jī)械制造系統(tǒng)能量消耗指標(biāo)的計(jì)算需要基于大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù),特別是各種工藝和各種設(shè)備及其各種狀態(tài)的能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù),這就需要建立機(jī)械制造系統(tǒng)能效評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù).基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立需要基于大量實(shí)驗(yàn),包括各種設(shè)備在各種加工條件下的空載實(shí)驗(yàn)和加工實(shí)驗(yàn),工作量巨大.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立將為能量效率的深度評(píng)價(jià)和生產(chǎn)設(shè)備的節(jié)能性運(yùn)行、工藝路線節(jié)能性?xún)?yōu)化,、工藝參數(shù)節(jié)能性?xún)?yōu)化等節(jié)能措施分析奠定基礎(chǔ).

通過(guò)機(jī)械制造系統(tǒng)能量消耗評(píng)價(jià),建立各種制造任務(wù)的能量消耗定額,可為企業(yè)節(jié)能生產(chǎn)戰(zhàn)略決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),也可為和行業(yè)制定能耗定額標(biāo)準(zhǔn)、強(qiáng)化節(jié)能措施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù).所謂能量消耗定額是指在一定的條件下,為生產(chǎn)單位產(chǎn)品或完成單位工作量,合理消耗能源的數(shù)量標(biāo)準(zhǔn).科學(xué)的能量消耗定額能夠反映制造過(guò)程中能源消耗的客觀規(guī)律,是能源利用率考核和的依據(jù).由前文所述機(jī)械制造系統(tǒng)能量消耗的四大特點(diǎn)可知,機(jī)械產(chǎn)品和制造任務(wù)的能量消耗定額問(wèn)題特別復(fù)雜,尚有待深入研究.