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機(jī)械產(chǎn)品的能量消耗貫穿于產(chǎn)品從原材料準(zhǔn)備到零部件生產(chǎn)，產(chǎn)品組裝、運(yùn)輸、使用和回收處理的整個(gè)生命周期，如圖3所示。機(jī)械產(chǎn)品(例如汽車、機(jī)床等)在生命周期各階段均需能量支撐；同時(shí)，機(jī)械制造產(chǎn)品在生命周期不同階段的能量消耗特性大不相同，需要對(duì)每個(gè)階段的能量特性進(jìn)行深入分析。因此，機(jī)械制造系統(tǒng)能效評(píng)價(jià)需考慮產(chǎn)品生命周期全過程的能量消耗和能量效率問題。

現(xiàn)有的機(jī)械制造系統(tǒng)能效評(píng)價(jià)的研究內(nèi)容可以歸結(jié)為三類：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)過程能量效率是指某個(gè)制造過程或某個(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，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(jī)械制造系統(tǒng)過程能量效率的有效能量定義是指某個(gè)制造過程或某個(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(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，考慮到制造過程能量消耗的不確定性，對(duì)其能效評(píng)價(jià)要符合過程特性，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)其能量消耗過程。進(jìn)一步講，針對(duì)過程能量效率評(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。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫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)。