- 廢舊機電產品再制造質量控制理論與方法
- 姜興宇等
- 2657字
- 2022-05-07 19:04:20
1.3.2 國內、外再制造相關研究現狀
由于再制造具有廣闊的市場前景,國內、外學術界和工業界在其生產運營方式、關鍵技術、管理模式、產業化等方面進行了大量研究。綜合國內、外再制造的研究進展,再制造的研究主要集中在以下三個方面:再制造技術、再制造產業化發展與管理策略、再制造評價。
1.再制造技術
再制造技術主要指通過研究先進的再制造技術手段及工藝、再設計方法,使再制造的產品性能得到充分的保證。
美國羅切斯特理工學院(RIT)成立了專門從事再制造工程研究的全國再制造和資源恢復中心(NC3R),其任務是為產業界提供先進的再制造技術和手段,提高再制造效率,降低再制造成本。該中心在廢舊產品失效特性分析、剩余壽命評估、再制造質量檢測、面向再制造的可持續性設計、逆向物流等方面展開了研究,并開發了相關的支持工具或軟件[7]。
美國田納西大學無污染產品和技術研究中心對汽車行業的再制造技術進行了研究。通用汽車公司的土星部與田納西大學合作,開發了一個汽車再制造軟件,該軟件從汽車制造到銷毀,跟蹤汽車所有零部件對能源和環境的影響,以指導技術人員工作和檢驗回收效果。
在再制造技術創新發展方面,我國以徐濱士院士為首的一批專家學者已經將熱噴涂、激光表面處理、堆焊等表面工程技術用于再制造[8-10],并應用于汽車和機床等廢舊零部件的再制造。目前,我國已形成了自主創新的、具有特色的再制造技術,即以先進的壽命評估技術、納米表面工程和自動化表面工程技術為支撐,基于尺寸恢復及表面性能提升的“再制造成形技術”,并向自動化、智能化、復合化方向發展。但總體技術和設備配套不完善,技術發展不均衡,還不能支撐產業的發展。
另外,再設計是再制造的關鍵技術之一,通過應用先進的技術和設計方法,再次賦予廢舊產品新的功能“適用性”、性能的恢復及提升。
在國外,BrasBert和MarkW.McIntosh對再制造設計中的產品、組織、工藝等領域的研究成果進行了綜述,提出了再制造設計的熱點研究領域[11]。Hatcher等人綜述了再制造設計的研究成果,并指出再制造設計的目標是提高再制造性[12]。Brazier等人建立了一種基于通用設計類的任務模型來實現知識系統的再設計[13];D.Janz等人提出了一種提升產品全生命周期性能和優化成本的再設計方法,該方法結合了價值分析法、質量功能部署(QFD)和生命周期成本法[14]。
在國內,朱勝、姚巨坤對再制造設計的基礎理論、內容體系及應用進行了系統研究[15],并對再制造升級的內涵、技術體系、實施模式、設計與評價方法等進行了系統研究[16];劉志峰等人對基于拆卸的再制造設計進行了研究[17];劉濤、劉光復等人提出了面向主動再制造的產品可持續設計框架[18]。
國內的其他高校也紛紛對再制造的關鍵技術展開研究工作。如清華大學在機電產品綠色設計技術和電子電器產品的回收處理技術方面進行了研究,并與企業進行產學研合作,成立了清華至卓綠色制造研發中心;合肥工業大學長期以來對家電產品的綠色設計及回收、拆卸、再利用技術進行了多方面的研究工作;上海交通大學與美國通用、福特汽車公司合作開展了轎車的回收、拆解等再制造研究;重慶大學在廢舊機床再制造評價、再設計方法、再制造工藝決策等方面取得了較多的研究成果[19-22],并與重慶機床集團合作開展廢舊機床的再制造產業實踐;武漢科技大學針對再制造的不確定性進行評價與決策研究[23,24]等。
2.再制造的產業化發展與管理策略
再制造作為一個蘊藏著巨大經濟價值的新興產業,已受到國內、外廣泛的重視,并紛紛對再制造產業化的經驗、存在的問題、發展策略等進行了研究,如研究再制造的運營模式和管理問題,以保證再制造的實施。
在國外,Boyer描述了一種將銷售、材料、生產及財務集成到再制造“毛坯”管理的技術,并通過對產品設計和工藝過程的精心規劃,使再制造可以產生最大的經濟和生態效益[25];UzsoyR提出了一個由一系列模型集成的模型,用來檢驗不同價格的結構在再制造中長期耐久性的效果和短期管理問題[26];Hanson探討了逆向物流對再制造和可持續系統的影響,并提出了規劃逆向物流的原則和方法[27];Murayama和Shu提出了一些可靠性模型,包括材料流動仿真、生產管理和再制造[28]。
在國內,徐濱士院士對再制造產業化的進展及管理問題進行了研究[29,30];江志剛、張華等人從產品多生命周期延展的技術角度,對綠色再制造管理的內涵、體系結構及實施策略進行了研究[31];劉飛、曹華軍等人提出了機床再制造與綜合提升的運作流程和技術框架,并對其產業化策略進行了研究[32]。
另外,國內外對再制造的生產模式[33,34]進行了探索,并對再制造的各個環節的管理[35]展開研究,包括逆向物流管理[36,37]、設計管理[38]、信息管理[39]等方面,其中逆向物流管理的研究成果較多。
3.再制造評價
再制造評價包括對廢舊產品的可再制造性進行評價,以及對再制造過程進行評價。通過建模與實驗建立產品性能檢測與評價系統,評估再制造產品的性能、經濟性、環保性及可持續性。
Lund通過統計不同類型再制造產品的特性,總結出產品具有再制造性的七大準則[40]:①產品具有耐用性;②產品功能性失效;③產品零部件互換性好;④產品蘊含的剩余價值高;⑤失效產品的回收成本比它的剩余價值要低;⑥產品制造技術可行;⑦消費者接受再制造產品[40]。Guide將再制造廢舊零部件進行分類,根據再制造工藝過程的不同將其分成了75種不同類型的再制造廢舊零部件,并建立了這些廢舊零部件的可再制造性準則[41]。
Bras和Hammond從生態、法律和經濟因素等方面考慮,提出了產品可再制造性設計準則和影響產品再制造性的關鍵指標[42];Murayama等人在可靠性理論的基礎上,定義了產品的可再制造度,并建立了基于服役時間的產品可再制造度評價模型[43];MIMazhar等人從剩余壽命的角度[44]、MAnityasari等人從服役時間的角度[45]對廢舊零部件的可再制造性進行評價。
劉赟、徐濱士等人從技術、經濟、環境的可行性三個方面對廢舊產品的再制造性進行評價[46];毛果平等人從經濟、質量、資源和環境的可行性四個方面進行廢舊零部件的可再制造性評價[47];劉純以廢舊機床為研究對象,建立對其進行再制造修復的評價指標體系和評價模型[48];曾壽金等在綠色度評價方法的基礎上,從技術、經濟、資源、能源、環境和服役性等方面對影響機電產品再制造度的因素進行分析,建立了機電產品再制造性評估模型[49];張國慶等從技術性和經濟性對再制造工藝過程進行分析,計算產品的可再制造性指數,并運用到汽車發動機的再制造性評價中[50];楊明、陳銘基于生命周期理論的評價方法,主要從能源、原材料、環境影響三個方面對汽車發動機的再制造過程進行評價[51];李紅霞、梁工謙運用壽命周期費用理論對發動機再制造的經濟性進行了分析評價[52];蔣小利等人建立了基于實例推理的評價模型[53];劉清濤等人進行了面向工藝路線的廢舊零部件可再制造性評價[54]。