(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111580837.4 (22)申请日 2021.12.2 2 (71)申请人 重庆邮电大 学 地址 400065 重庆市南岸区黄桷垭崇文路2 号 申请人 重庆工业大 数据创新中心有限公司 (72)发明人 李洪丞　吴远杰　曹华军　方能炜　 刘兰徽　 (74)专利代理 机构 北京同恒源知识产权代理有 限公司 1 1275 代理人 廖曦 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/04(2012.01) (54)发明名称 一种基于碳效率的零件低碳加工工艺规划 系统及方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于碳效率的零件低碳加 工工艺规划系统及方法， 属于机械智能加工技术 领域。 该系统由工艺方案制定模块、 基于碳效率 工艺方案宏规划模块、 基于碳效率工艺方案微规 划模块和基于碳效率的工艺方案选择模块构成。 首先通过工艺方案制定模块确定工艺方案， 然后 对备选方案进行基于碳效率的工艺方案宏规划， 形成多个备选方案， 再对每一个备选工艺方案进 行基于碳效率的参数优化， 最后对每个方案的工 艺链层级碳效率进行计算， 得出碳效率最优的方 案。 本发明解决了制造过程中的低碳工艺规划问 题， 将工艺微规划和宏规划两个方面结合起来， 实现了企业的低碳生产， 综合评价生产过程的碳 效率。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114282801 A 2022.04.05 CN 114282801 A 1.一种基于碳效率的零件低 碳加工工艺规划系统， 其特征在于， 该系统包括： 依次连接 的工艺方案制定模块(1)、 基于碳效率工艺方案宏规划模块(2)、 基于碳效率工艺方案微规 划模块(3)和基于碳效率的工艺方案择优 模块(4)； 所述工艺方案制定模块(1)用于实现工件的加工工艺方案制定， 包括特征识别和建立 工件特征集； 所述基于碳效率工艺方案宏规划模块(2)用于实现基于碳效率的工艺方案宏规划， 包 括采用智能算法重排工艺 顺序和生成工艺方案； 所述基于碳效率工艺方案微规划模块(3)用于实现基于碳效率的工艺方案的微规划， 即实现工艺方案中的参数优化， 包括基于碳效率的工艺 参数优化； 所述基于碳效率的工艺方案择优模块(4)用于实现工艺链层级的碳效率计算和对工艺 方案选择， 包括工艺链层级碳效率计算模型和工艺方案 选择。 2.根据权利要求1所述的零件低 碳加工工艺规划系统， 其特征在于， 所述工艺方案制定 模块(1)包括： 工件特征分析模块(101)， 负责将待加工的工件进行特征分析， 包括材料特征识别、 精 度等级特 征识别、 尺寸信息识别和形状特 征识别； 工件特征集生成模块(102)， 负责将所识别到的特征信息， 整理归类， 生成完整 的工件 特征集； 工艺选取模块(10 3)， 负责从工艺方法库中选取合 适的一个或者多个加工 工艺方法； 工艺方案生成模块(104)， 负责将选取出的工艺方法进一步完善， 根据工件的特征信 息， 生成完整的加工 工艺方案 。 3.根据权利要求1所述的零件低 碳加工工艺规划系统， 其特征在于， 所述基于碳效率工 艺方案宏规划模块(2)包括： 约束条件设置模块(201)， 根据工艺方案制定中的各种条件， 添加不同的约束以保证自 动生成的工艺方案具有可 行性； 智能算法重排工艺顺序模块(202)， 采用智能算法根据约束条件对每一个可行的工艺 方案进行工艺 顺序进行自动重排； 多个工艺方案生成模块(203)， 负责将每个可行工艺方案的不同工艺顺序生成完整的 工艺方案， 包括调整加工参数。 4.根据权利要求1所述的零件低 碳加工工艺规划系统， 其特征在于， 所述基于碳效率工 艺方案微规划模块(3)包括基于碳效率的工艺参数优化模型(301)， 该模型包括： 确 定自变 量， 以工艺单元层级生产率碳效率为优化目标建立优化目标函数， 确定约束条件， 智能算法 求解。 5.根据权利要求4所述的零件低 碳加工工艺规划系统， 其特征在于， 所述基于碳效率的 工艺参数优化模 型(301)负责将n个工艺方案进 行工艺参数优化， 具体是先确定优化工艺参 数的自变量， 然后以工艺单元层级生产碳效率为优化 目标建立优化过程的目标函数， 其次 考虑工艺参数 的可行范围、 机器最大功率和时间范围来确定约束条件， 最后通过遗传算法 或人工智能方法求 解出每个工艺方案最优碳效率的工艺 参数。 6.根据权利要求1所述的零件低 碳加工工艺规划系统， 其特征在于， 所述基于碳效率的 工艺方案择优 模块(4)包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114282801 A 2工艺链层级碳效率计算模型(401)， 依据碳效率的计算方法， 将每个工艺方案的工艺链 层级碳效率计算出来； 工艺方案选择模块(402)， 根据各工艺方案的碳效率结果排序并选择最优的工艺方案， 完成整个优化过程。 7.根据权利要求4所述的零件低 碳加工工艺规划系统， 其特征在于， 所述生产率碳效率 定义为机床生产率与机床单位时间平均碳 排放的比值， 表达式为： 其中， ηQ为生产率碳效率； P为机床的平均功率； r为机床的生产率， W为工序的能耗， EFelec为电能的碳 排放系数， t为 生产时间。 8.根据权利要求6所述的零件低 碳加工工艺规划系统， 其特征在于， 所述工艺链层级碳 效率 ηQ1的计算公式为： 其中， W总为工艺链的总能耗， Wi为各工艺单元的能耗， P为机床的平均功率； r为机床的生 产率， EFelec为电能的碳 排放系数。 9.一种基于碳效率的零件低碳加工工艺规划方法， 其特征在于， 该方法具体包括以下 步骤： 步骤1： 工艺方案制定； 首先对工件进行特征识别， 从材料特征、 精度等级、 尺寸信息、 形状特征四个方面进行 特征识别， 然后生成工件的特征集， 其工件特征集就是集合了工件所有 特征信息的集合； 然 后从工艺方法库中选取合适的一个或者多个加工工艺方法， 并将选取出的工艺方法进一步 完善， 根据工件的特 征信息， 生成完整的加工 工艺方案； 步骤2： 基于碳效率的工艺方案宏规划； 首先选择工艺方案中可以优化参数的工艺单元， 根据工艺方案制定中的各种条件， 添 加不同的约束以保证自动生成的工艺方案具有可行性； 然后采用智能算法根据约束条件对 每一个可行的工艺方案进 行工艺顺序进行自动重排； 最后 将每个可行工艺方案的不同工艺 顺序生成完整的多个工艺方案， 包括调整加工参数等辅助的操作； 步骤3： 基于碳效率的工艺方案微 规划； 将每一个备选方案进行工艺参数的优化， 首先选择备选方案中可优化工艺参数的工 序， 确定自变量， 建立以工艺单元层级生产率碳效率为目标的优化目标函数， 确定约束条 件， 用智能算法求解， 得到该备选方案的最优参数； 重复上述步骤， 直至n个备选方案都得到 最优的工艺 参数； 步骤4： 基于碳效率的工艺方案择优； 对备选方案进行工艺链层级碳效率计算， 得到各备选工艺方案的工艺链层级碳效率结 果， 最后选择最优的方案 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114282801 A 3