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機床和生產(chǎn)工藝如何才能有效利用能源
閱讀：399 發(fā)布時間：2012-9-2中國工業(yè)網(wǎng)訊 機床和生產(chǎn)工藝如何才能做到盡可能有效利用能源？對于行業(yè)的許多領(lǐng)域，這個問題極其關(guān)鍵。尋求的答案是創(chuàng)新聯(lián)盟“綠色車身技術(shù)”關(guān)注的核心。
氣候變化和自然資源獲取的有限性，使得提高制造行業(yè)能源效益的必要性以及將生產(chǎn)持續(xù)性發(fā)展作為中心任務(wù)，成為人們不斷關(guān)注的重點。對原材料不斷增長的需求（例如在發(fā)展中國家和新興國家里）以及相關(guān)能源和能源價格的不斷攀升，所有這些都使得我們必須對此作出響應(yīng)。當(dāng)前阿拉伯世界發(fā)生的與原材料可獲得性相關(guān)的事件以及現(xiàn)在對能源生產(chǎn)的討論等，都在進一步加重形勢的惡化。
效益正在成為企業(yè)成功的決定性因素除了原材料價格之外，原材料的可用性和易用性的重要意義正在增長。因而，人們可以由此推論，將來特別是與效益相關(guān)的經(jīng)濟因素將決定企業(yè)在市場上的成敗。生產(chǎn)與自然資源的特別緊密，受到自然資源短缺的影響。這種依賴產(chǎn)生的一個后果，是需要減少增加生產(chǎn)數(shù)量所需的能源，從而提高能源效益。因此，核心問題是：制造企業(yè)如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)以及他們擁有哪些減少能源使用量的手段？在這種形勢下，只能通過政治和調(diào)節(jié)指令、激勵和鼓勵措施的綜合利用，才能實現(xiàn)能源效益必要的重大增長。為達此目的，需要清晰的協(xié)調(diào)一致的政治框架。“從zui少資本中獲取zui大利潤”到“從zui少能源中獲取zui大利潤”的模式轉(zhuǎn)變，只能通過技術(shù)創(chuàng)新和長期性投資予以實現(xiàn)。今天通過使用效益技術(shù)和益生產(chǎn)設(shè)施獲得成本優(yōu)勢的企業(yè)，將能夠在未來從中獲得超比例的回報。
研究院正在推進能源自給自足、排放中性、人體工程學(xué)的工廠理念，利用“能源效益生產(chǎn)”研究工廠作為德國生產(chǎn)技術(shù)出口贏家Fraunhofer IWU是在持續(xù)性發(fā)展能源和能源效益生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域里獲得*的首要研究機構(gòu)，該機構(gòu)在全國和范圍內(nèi)協(xié)調(diào)項目中各項活動的安排。
可持續(xù)性生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)能節(jié)能約50%作為一個杰出范例，在此值得一提的是得到德國聯(lián)邦教育與研究部支持的“綠色車身技術(shù)”創(chuàng)新聯(lián)盟。在這里，德國汽車行業(yè)60多家零部件供應(yīng)商和設(shè)備制造廠家，由大眾公司牽頭并由Fraunhofer IWU進行協(xié)調(diào)，在從沖壓到油漆的整個車身生產(chǎn)鏈上，共同合作提高能源效益，降低材料用量百分比并減少排放。其夢想是在和可持續(xù)發(fā)展生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)施的基礎(chǔ)上，讓能源節(jié)約總量達到50%。
為了能夠繼續(xù)以角色應(yīng)對各種挑戰(zhàn)，在未來，該研究院將發(fā)展并擴展成一家“能源效益生產(chǎn)”研究工廠。在這種背景下，F(xiàn)raunhofer IWU必須面對的一個挑戰(zhàn)是，實現(xiàn)能源自給自足的生產(chǎn)程序。在實踐中，這意味著一個生產(chǎn)過程要能在獨立于外部能源供應(yīng)商的情況下，控制和維持一定長度的時間。特別是，包括在電力供應(yīng)質(zhì)量波動的過程中，例如，由于穩(wěn)定性不好的再生能源用量的增加造成網(wǎng)絡(luò)電源波動，如何確保質(zhì)量敏感生產(chǎn)工藝的安全。為了應(yīng)對這種挑戰(zhàn)，F(xiàn)raunhofer IWU研究所為機床和折彎技術(shù)開發(fā)出一個三階段策略，該策略將作為“能源效益生產(chǎn)”研究工廠的一個組成部分予以應(yīng)用。
為了提高生產(chǎn)效益水平，*階段具體目標(biāo)是提升工藝穩(wěn)定性，從而降低次品率和生產(chǎn)后的返修工作量。達到這個目標(biāo)的正確措施，是開發(fā)和應(yīng)用智能工藝監(jiān)測或調(diào)節(jié)策略以及使用能源和能源效益的生產(chǎn)技術(shù)或系統(tǒng)。在智能工藝組合和一體化整合基礎(chǔ)上，或在創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)上，對工藝鏈進行優(yōu)化和簡化，代表著前景非常廣闊的另外一種思路。第二階段的目標(biāo)，是通過整體能源管理實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。在這個階段，目標(biāo)是尋找什么樣的能源可以在其他應(yīng)用中加以利用，比如在生產(chǎn)過程中作為廢熱排放到環(huán)境的能源。要實現(xiàn)這種能源利用所面對的特別挑戰(zhàn)，是找出這些“損失”來源，存儲這些能源并對之進行轉(zhuǎn)換。這方面，不僅要研究生產(chǎn)系統(tǒng)或工藝內(nèi)部的能源互動，而且還要研究生產(chǎn)和環(huán)境之間的能源互動。
將工廠發(fā)展成為能源生產(chǎn)者和存儲者第三階段的目標(biāo)，是用替代能源更換由于將能源排放到環(huán)境中而造成的“能源損失”。除了整體化采暖和動力設(shè)備以外，使用分散能源供應(yīng)（如太陽能、風(fēng)能或者地?zé)岷蜕锬艿仍偕茉葱问剑┑目赡苄詫⒆兊迷絹碓街匾?。所以，工廠不僅是能源消耗者，而且還將轉(zhuǎn)換成為能源的生產(chǎn)和存儲者。提升生產(chǎn)系統(tǒng)效益水平的另外一個方案，是開發(fā)賦予仿生學(xué)靈感的機床。基本思想是從生物學(xué)中選擇解決方案并將其轉(zhuǎn)換成解決技術(shù)問題的方案，在此的重點是運動仿生學(xué)。例如，低動態(tài)運動和高動態(tài)運動的疊加可在其發(fā)生時在自然中觀察到，這些觀察到的現(xiàn)象可以轉(zhuǎn)換成機床運動原理。
在“綠色車身技術(shù)”創(chuàng)新聯(lián)盟范圍內(nèi)有一個子項目，這個子項目的重點是在能源和能源效益車身生產(chǎn)領(lǐng)域方面的役期壽命：撳動按鈕進行對準(zhǔn)——用于自動化微調(diào)卡緊設(shè)備的系統(tǒng)因為在高進給速度、大驅(qū)動功率和小體積質(zhì)量之間存在著相互矛盾的要求，原來追求大型構(gòu)造的機床概念很快就達到了極限。在多功能機床上，這種情況特別明顯，在大的工作空間與高的機床功能之間存在矛盾。為了解決這種目標(biāo)方面的矛盾沖突，F(xiàn)raunhofer IWU研究所與多家企業(yè)合作，設(shè)法實現(xiàn)一種機床系統(tǒng)，這種系統(tǒng)根據(jù)剪床運動力學(xué)原理，以疊加傳動結(jié)構(gòu)概念為基礎(chǔ)，將串聯(lián)結(jié)構(gòu)的大空間與并聯(lián)結(jié)構(gòu)的高動態(tài)性結(jié)合起來。這種概念的特點，是有意識地在有限區(qū)域里實現(xiàn)增強的動態(tài)性能，從而提高串聯(lián)坐標(biāo)軸橫向運動的動態(tài)性能。