中文摘要：

低碳排放是在应对全球气候变化战略背景下对现代制造业提出的新要求与新挑战。如何理解和识别制造工厂生产过程碳排放状况及系统动态特性,支持制造工艺与系统的低碳化是当前低碳与可持续制造广泛关注和迫切需要研究的基础理论问题。本项目集成数据、模型、公式等数量关系对典型工艺过程与设备碳排放输入输出特性进行函数化分析，提出碳源广义特性函数的概念；基于碳源广义特性函数集，综合物料碳、能源碳及工艺碳三种碳排放，建立生产设备、制造单元、车间、工厂四层次的制造系统碳流动态模型，揭示制造系统及其生产过程的碳排放静动态特性、碳源分布与流量、碳排放全过程时空动态变化及扰动规律；基于制造系统碳流融合与交汇特性，提出零部件、装配体制造全过程以及四层次制造系统的碳效率分析与评估方法，支持碳排放数据同产品设计与制造系统的集成。本项目研究成果将为工艺过程及制造系统的碳排放动态特性分析、建模以及低碳优化与决策提供基础理论与方法。

结论摘要：

本项目的研究工作主要围绕项目合同书的上述研究内容和指标展开，同时对其所涉及的其它相关内容也进行了研究，开展的主要研究包括（1）确定了典型物料、能源排放的当量系数，研究了典型制造工艺（此处仅以铸造为例进行展示）碳源输入输出控制特性，形成了以切削、铸造、锻造以及焊接等典型机加工工艺碳排放源广义特性函数集，并提出了一种低碳工艺规划模型对其进行了实验性应用；（2）揭示了制造系统碳排放源分布、碳排放流量以及碳排放全过程动态及扰动规律，提出了一种生产设备、制造单元、车间、工厂四层次的制造系统碳流动态参考模型，并初步实现了基于Petri网的动态建模；（3）基于机械制造系统碳排放动态参考模型，建立了生产设备、制造单元、车间、工厂四层次的制造系统的碳效率指标体系，并提出了一种基于LCA的机床生命周期碳效率评估及优化模型；（4）综合考虑制造系统碳流量、碳排放全过程动态及扰动规律，提出一种基于HPN（Hbrid Petri-net）的制造系统碳效率评估及优化模型；（5）针对机械制造系统，开发了一套适用于工艺碳排放特性函数集管理、机床设备碳效率评估及优化、机械制造系统碳效率及优化的软件支撑系统；（6）项目部分研究成果在机床企业进行了实施应用。并取得以下研究成果（1）共发表或录用论文19篇，SCI/EI期刊录用或发表12篇，其中在《Journal of Cleaner Production》等绿色制造领域顶级SCI检索期刊发表6篇；在《机械工程学报》等国内重要EI检索期刊发表6篇；在《中国机械工程》等国内核心期刊发表论文4篇；国际会议论文1篇；（2）开发软件支撑系统一项（软件版权申请中）；（3）项目负责人及课题组成员积极参与学术交流，美国威斯康星大学Cris Yingchun Yuan教授及其研究团队与2013年到访交流，此外共参与国际学术会议3次；（4）以本项目为主要支撑，培养博士研究生3名、硕士研究生4名，其中4人以获得硕士学位；（5）以本项目的研究为支撑，项目负责人曹华军被国际生产工程学会（International Academy for Production Engineering, CIRP）吸纳为会员，并受邀参加于2014年1月21日至25日在法国巴黎举行的学术会议。 综上所述，本项目已按计划完成了项目合同书规定的研究内容，部分指标超额完成。