关键词:
制造企业信息系统
碳足迹
数据处理
数据挖掘
挖掘方法
摘要:
随着全球温室效应的不断加重,环境问题日益凸显,面对越来越严重的环境问题,世界范围内掀起了一场“低碳革命”,旨在提高能效、减少碳排放。中国是一个制造业大国,制造业如何实现低碳制造也迫在眉睫。近年来关于碳足迹相关的研究颇多,但基本上是在碳足迹核算上进行研究,而对于产品碳足迹数据处理的研究少之又少。本文在低碳制造的大环境下,针对目前制造企业的产品碳足迹数据进行数据挖掘,通过产品碳足迹数据挖掘出有潜在价值的信息,帮助制造企业决策分析,最终实现制造企业的低碳制造。基于以上事实,本文从产品碳足迹数据出发,由研究产品信息以及产品加工过程中所产生的碳排放进行挖掘分析,为制造企业的低碳制造提供技术支持。本文的主要工作内容如下:(1)总结分析关于碳足迹的最近研究成果,对于碳足迹数据挖掘进行阐述,并分析了数据挖掘技术的主要功能和常见的分析方法。由碳足迹数据挖掘的研究现状,总结了碳足迹数据挖掘中存在的问题。(2)本文选取制造企业信息中产品碳足迹为研究对象,并通过分析制造企业信息系统确立产品碳足迹核算的系统边界,并比较碳足迹核算标准和碳足迹核算方法。为了准确挖掘出产品碳足迹潜在有价值的信息,对碳足迹数据进行数据处理以减少残缺数据、冗余数据和噪声数据,提高了数据挖掘的准确性;数据变换易于数据挖掘的存储,使数据属性值落在特定的区间;数据归约通过属性归约和记录归约减少碳足迹数据量,使得数据运算效率得到提升。(3)由碳足迹的基础数据和实时数据建立产品碳足迹的数据仓库,采用不同类型的数据库分类存储,实现产品碳足迹的数据挖掘效率的提升。通过分析产品碳足迹数据挖掘的任务,确立了常见使用的产品碳足迹数据挖掘方法:关联分析、时序分析和聚类分析,由此建立了产品碳足迹数据挖掘模型,实现对产品碳足迹数据挖掘的标准化。(4)为验证本文所提方法的有效性,应用以产品碳足迹数据属性之间的关联进行挖掘。总结了轴加工过程中常见的加工工艺,并以传动轴为实例。通过制造企业信息系统获取传动轴的零件图、加工工艺卡品和加工设备等信息,获取传动轴的加工工艺产生的碳排放量。经过数据处理、数据变换和数据归约的数据,通过关联分析的Apriori算法关联出传动轴加工工艺之间的强规则。(5)关联规则的Apriori算法通过扫描数据库,对每个候选项集计数会产生大量的I/O开销,通过关联规则的改进算法减少I/O开销。通过关联规则的更新算法以解决新增数据与历史数据之间的关联问题。(6)以论文的理论研究为基础,设计并开发了基于JAVA语言的产品碳足迹数据挖掘系统。该系统实现了对产品碳足迹的实时数据搜索、数据处理、数据存储和数据挖掘的可视化操作。该系统对制造企业的低碳减排工作具有重要的价值。