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

機械制造系統(tǒng)總體能效評價是對機械制造系統(tǒng)的綜合能量消耗效率進行評價,一般以生產(chǎn)企業(yè)的整體能耗作為研究對象.比較成功的制造系統(tǒng)能效評價實踐是美國IAC的評價體系.IAC的評價內(nèi)容[3]包括:能量和廢棄物成本評價、電能評價,、熱能評價,、能源的原動機評價、冷卻系統(tǒng)評價,、供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)評價和廢棄物評價等.

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

機械制造系統(tǒng)過程能量效率是指某個制造過程或某個時間段的有效能量或有效產(chǎn)出與輸入能量的關(guān)系.可見,過程能量效率指標(biāo)包括有效能量和有效產(chǎn)出兩種定義法.

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

過程能量效率的有效產(chǎn)出定義又稱"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、物質(zhì)產(chǎn)出量(如材料切除體積、產(chǎn)品個數(shù)等).

機械制造系統(tǒng)是產(chǎn)品生產(chǎn)的復(fù)雜載體,跨越產(chǎn)品,、車間、任務(wù),、制造單元和生產(chǎn)設(shè)備等不同層次,每個層次的能量消耗都有其基本特征.機械制造系統(tǒng)的能效評價也應(yīng)具有明顯的層次性,可分為產(chǎn)品層,、車間層、任務(wù)層,、制造單元層和設(shè)備層;每個層次都有其能效指標(biāo)或指標(biāo)體系.而且,考慮到制造過程能量消耗的不確定性,對其能效評價要符合過程特性,即,既要分析機械制造系統(tǒng)能量消耗狀態(tài),又要評價其能量消耗過程.進一步講,針對過程能量效率評價,結(jié)合有效能量指標(biāo)和比能指標(biāo),從不同角度反映機械制造系統(tǒng)的能效.

機械制造系統(tǒng)能量消耗指標(biāo)的計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),這就需要建立機械制造系統(tǒng)能效評價的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立需要基于大量實驗,包括各種設(shè)備在各種加工條件下的空載實驗和加工實驗,工作量巨大.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立將為能量效率的深度評價和生產(chǎn)設(shè)備的節(jié)能性運行,、工藝路線節(jié)能性優(yōu)化、工藝參數(shù)節(jié)能性優(yōu)化等節(jié)能措施分析奠定基礎(chǔ).

通過機械制造系統(tǒng)能量消耗評價,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).由前文所述機械制造系統(tǒng)能量消耗的四大特點可知,機械產(chǎn)品和制造任務(wù)的能量消耗定額問題特別復(fù)雜,尚有待深入研究.