來(lái)源：數控機床網(wǎng)

   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(gè)問(wèn)題極其關(guān)鍵。尋求的答案是創(chuàng )新聯(lián)盟“綠色車(chē)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)持續性發(fā)展作為中心任務(wù)，成為人們不斷關(guān)注的重點(diǎn)。對原材料不斷增長(cháng)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(jià)格的不斷攀升，所有這些都使得我們必須對此作出響應。當前阿拉伯世界發(fā)生的與原材料可獲得性相關(guān)的事件以及現在對能源生產(chǎn)的討論等，都在進(jìn)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(jià)格之外，原材料的可用性和易用性的重要意義正在增長(cháng)。因而，人們可以由此推論，將來(lái)特別是與效益相關(guān)的經(jīng)濟因素將決定企業(yè)在市場(chǎng)上的成敗。生產(chǎn)與自然資源的聯(lián)系特別緊密，受到自然資源短缺的影響。這種依賴(lài)產(chǎn)生的一個(gè)后果，是需要減少增加生產(chǎn)數量所需的能源，從而提高能源效益。因此，核心問(wèn)題是：制造企業(yè)如何應對這些挑戰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(guò)政治和調節指令、激勵和鼓勵措施的綜合利用，才能實(shí)現能源效益必要的重大增長(cháng)。為達此目的，需要清晰的國際協(xié)調一致的政治框架。“從最少資本中獲取最大利潤”到“從最少能源中獲取最大利潤”的模式轉變，只能通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新和長(cháng)期性投資予以實(shí)現。今天通過(guò)使用效益技術(shù)和高效益生產(chǎn)設施獲得成本優(yōu)勢的企業(yè)，將能夠在未來(lái)從中獲得超比例的回報。

   研究院正在推進(jìn)能源自給自足、排放中性、人體工程學(xué)的工廠(chǎng)理念，利用“能源效益生產(chǎn)”研究工廠(chǎng)作為德國生產(chǎn)技術(shù)出口贏(yíng)家Fraunhofer IWU是在持續性發(fā)展能源和能源效益生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域里獲得世界公認的首要研究機構，該機構在全國和國際范圍內協(xié)調項目中各項活動(dòng)的安排。

   可持續性生產(chǎn)技術(shù)應能節能約50%作為一個(gè)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(chē)身技術(shù)”創(chuàng )新聯(lián)盟。在這里，德國汽車(chē)行業(yè)60多家零部件供應商和設備制造廠(chǎng)家，由大眾公司牽頭并由Fraunhofer IWU進(jìn)行協(xié)調，在從沖壓到油漆的整個(gè)車(chē)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(mèng)想是在高效和可持續發(fā)展生產(chǎn)技術(shù)和設施的基礎上，讓能源節約總量達到50%。

   為了能夠繼續以領(lǐng)袖角色應對各種挑戰，在未來(lái)，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(chǎng)。在這種背景下，Fraunhofer IWU必須面對的一個(gè)挑戰是，實(shí)現能源自給自足的生產(chǎn)程序。在實(shí)踐中，這意味著(zhù)一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程要能在獨立于外部能源供應商的情況下，控制和維持一定長(cháng)度的時(shí)間。特別是，包括在電力供應質(zhì)量波動(dòng)的過(guò)程中，例如，由于穩定性不好的再生能源用量的增加造成網(wǎng)絡(luò )電源波動(dòng)，如何確保質(zhì)量敏感生產(chǎn)工藝的安全。為了應對這種挑戰，Fraunhofer IWU研究所為機床和折彎技術(shù)開(kāi)發(fā)出一個(gè)三階段策略，該策略將作為“能源效益生產(chǎn)”研究工廠(chǎng)的一個(gè)組成部分予以應用。

   為了提高生產(chǎn)效益水平，第一階段具體目標是提升工藝穩定性，從而降低次品率和生產(chǎn)后的返修工作量。達到這個(gè)目標的正確措施，是開(kāi)發(fā)和應用智能工藝監測或調節策略以及使用能源和能源效益的生產(chǎn)技術(shù)或系統。在智能工藝組合和一體化整合基礎上，或在創(chuàng )新生產(chǎn)技術(shù)基礎上，對工藝鏈進(jìn)行優(yōu)化和簡(jiǎn)化，代表著(zhù)前景非常廣闊的另外一種思路。第二階段的目標，是通過(guò)整體能源管理實(shí)現可持續性發(fā)展。在這個(gè)階段，目標是尋找什么樣的能源可以在其他應用中加以利用，比如在生產(chǎn)過(guò)程中作為廢熱排放到環(huán)境的能源。要實(shí)現這種能源利用所面對的特別挑戰，是找出這些“損失”來(lái)源，存儲這些能源并對之進(jìn)行轉換。這方面，不僅要研究生產(chǎn)系統或工藝內部的能源互動(dòng)，而且還要研究生產(chǎn)和環(huán)境之間的能源互動(dòng)。

   將工廠(chǎng)發(fā)展成為能源生產(chǎn)者和存儲者第三階段的目標，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(dòng)力設備以外，使用分散能源供應（如太陽(yáng)能、風(fēng)能或者地熱和生物能等再生能源形式）的可能性將變得越來(lái)越重要。所以，工廠(chǎng)不僅是能源消耗者，而且還將轉換成為能源的生產(chǎn)和存儲者。提升生產(chǎn)系統效益水平的另外一個(gè)方案，是開(kāi)發(fā)賦予仿生學(xué)靈感的機床?；舅枷胧菑纳飳W(xué)中選擇解決方案并將其轉換成解決技術(shù)問(wèn)題的方案，在此的重點(diǎn)是運動(dòng)仿生學(xué)。例如，低動(dòng)態(tài)運動(dòng)和高動(dòng)態(tài)運動(dòng)的疊加可在其發(fā)生時(shí)在自然中觀(guān)察到，這些觀(guān)察到的現象可以轉換成機床運動(dòng)原理。

   在“綠色車(chē)身技術(shù)”創(chuàng )新聯(lián)盟范圍內有一個(gè)子項目，這個(gè)子項目的重點(diǎn)是在能源和能源效益車(chē)身生產(chǎn)領(lǐng)域方面的役期壽命：撳動(dòng)按鈕進(jìn)行對準——用于自動(dòng)化微調卡緊設備的系統因為在高進(jìn)給速度、大驅動(dòng)功率和小體積質(zhì)量之間存在著(zhù)相互矛盾的要求，原來(lái)追求大型構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。為了解決這種目標方面的矛盾沖突，Fraunhofer IWU研究所與多家企業(yè)合作，設法實(shí)現一種機床系統，這種系統根據剪床運動(dòng)力學(xué)原理，以疊加傳動(dòng)結構概念為基礎，將串聯(lián)結構的大空間與并聯(lián)結構的高動(dòng)態(tài)性結合起來(lái)。這種概念的特點(diǎn)，是有意識地在有限區域里實(shí)現增強的動(dòng)態(tài)性能，從而提高串聯(lián)坐標軸橫向運動(dòng)的動(dòng)態(tài)性能。

   可以通過(guò)面向動(dòng)態(tài)坐標的冗余布置，使得機床特性適應相關(guān)工藝步驟要求。對具體測試零部件所進(jìn)行的系統調查表明，除了機加工質(zhì)量提高之外，還能夠大幅度降低加工時(shí)間，從而獲得20%左右的能源節約。

   減少工作材料用量及零部件的能源消耗因此，面向效益的可持續性生產(chǎn)既涉及到產(chǎn)品制造，也涉及到產(chǎn)品使用。例如，在汽車(chē)制造中，效益技術(shù)和高效生產(chǎn)設施的使用，不僅降低了工廠(chǎng)中每輛汽車(chē)的能源消耗，而且還提供機會(huì )，降低生產(chǎn)零部件所需的能源和材料消耗。要實(shí)現這個(gè)目標，仍然需要繼續進(jìn)行廣泛的研究，例如提高生產(chǎn)工藝的安全性和材料利用率，或實(shí)現閉合能源線(xiàn)路的研究等。