基于性能參數(shù)的主動(dòng)再制造時(shí)機(jī)分析方法

柯慶鏑　王　輝　劉光復(fù)　宋守許

合肥工業(yè)大學(xué)，合肥，230009

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基于性能參數(shù)的主動(dòng)再制造時(shí)機(jī)分析方法

柯慶鏑王輝劉光復(fù)宋守許

合肥工業(yè)大學(xué)，合肥，230009

摘要：針對(duì)目前再制造毛坯數(shù)量及質(zhì)量的不確定性問(wèn)題，提出了基于性能參數(shù)的主動(dòng)再制造時(shí)機(jī)抉擇評(píng)價(jià)模型。從產(chǎn)品全生命周期的角度出發(fā)，對(duì)產(chǎn)品性能參數(shù)在服役過(guò)程中的演化規(guī)律進(jìn)行了分析。以能耗參數(shù)為核心指標(biāo)，分析了產(chǎn)品在全生命周期(制造、服役及再制造過(guò)程)中的能耗規(guī)律，構(gòu)建了產(chǎn)品年均能耗函數(shù)模型。在該函數(shù)模型的基礎(chǔ)上，得到考慮能耗因素的產(chǎn)品最佳主動(dòng)再制造時(shí)間。最后以某型號(hào)的直列六缸柴油機(jī)為例，驗(yàn)證了所提出方法的有效性和可行性。

關(guān)鍵詞：主動(dòng)再制造；最佳時(shí)間點(diǎn)；服役性能；年均能耗

0引言

再制造工程是以機(jī)電產(chǎn)品全壽命周期設(shè)計(jì)和管理為指導(dǎo)，以廢舊機(jī)電產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)性能跨越式提升為目標(biāo)，以?xún)?yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為準(zhǔn)則，以先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為手段，對(duì)廢舊機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行修復(fù)和改造的一系列技術(shù)措施或工程活動(dòng)的總稱(chēng)[1]。再制造與制造的主要區(qū)別是制造原料(再制造毛坯)來(lái)源于服役后產(chǎn)品。由于再制造的毛坯一般都是完全報(bào)廢、功能喪失，或者質(zhì)量狀態(tài)參差不齊的廢舊產(chǎn)品，企業(yè)只能被動(dòng)地、單件地、個(gè)性化地對(duì)這些毛坯進(jìn)行再制造，因此其判斷過(guò)程復(fù)雜、工藝效率低下。

為了使再制造工程能順利進(jìn)行，很多專(zhuān)家和學(xué)者從考慮并提升產(chǎn)品的再制造性能出發(fā)作了許多研究：Donna等[2]在市場(chǎng)分割基礎(chǔ)上通過(guò)產(chǎn)品組合方式建立產(chǎn)品部件的再制造模型。Okumura等[3]基于再制造理論對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了生命周期內(nèi)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。Amezquita等[4]總結(jié)出易于再制造的設(shè)計(jì)特征。Sundin等[5]描述了如何設(shè)計(jì)產(chǎn)品才能有利于產(chǎn)品的再制造。Xing等[6]基于模糊集理論建立了一種產(chǎn)品升級(jí)性的數(shù)學(xué)模型。宋守許等[7]提出了基于壽命匹配的零部件再制造優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。梁志杰等[8]對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)再制造總體方案進(jìn)行了分析。楊明等[9]運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)方法，分析得出發(fā)動(dòng)機(jī)再制造的經(jīng)濟(jì)性。李紅霞等[10]基于壽命周期費(fèi)用理論對(duì)再制造的發(fā)動(dòng)機(jī)和全新的發(fā)動(dòng)機(jī)作了對(duì)比分析。蔣娟萍等[11]提出了基于QFD和TRIZ的面向主動(dòng)再制造的產(chǎn)品需求分析模型。但上述研究都是針對(duì)具體產(chǎn)品的再制造分析及再制造性?xún)?yōu)化，而沒(méi)有有效解決再制造毛坯的不確定性這一關(guān)鍵問(wèn)題，為了解決這一問(wèn)題，本文首先闡述了主動(dòng)再制造的核心理念，同時(shí)以產(chǎn)品的性能參數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出了主動(dòng)再制造最佳時(shí)機(jī)分析方法。

1主動(dòng)再制造及其時(shí)域的定義

主動(dòng)再制造是以保障產(chǎn)品原設(shè)計(jì)功能、性能為基本目標(biāo)，以?xún)?yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保、產(chǎn)品總服役時(shí)間最長(zhǎng)為準(zhǔn)則，在服役期內(nèi)的某一時(shí)刻，主動(dòng)對(duì)產(chǎn)品實(shí)施再制造的一系列工程活動(dòng)[12]。

在產(chǎn)品服役過(guò)程中，隨著服役時(shí)間的積累，產(chǎn)品性能曲線P(t)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，直到最終喪失使用功能到報(bào)廢為止。在產(chǎn)品一個(gè)服役周期T內(nèi)的服役價(jià)值VU和剩余價(jià)值VR可分別表示為[12]

(1)

(2)

式中，Tn為產(chǎn)品報(bào)廢時(shí)間。

當(dāng)產(chǎn)品的服役性能下降到某一值時(shí)，對(duì)產(chǎn)品及其關(guān)鍵零部件進(jìn)行再制造，可以有效地延長(zhǎng)其服役時(shí)間，提高產(chǎn)品在整個(gè)服役周期內(nèi)的服役價(jià)值：

(3)

式中，TAR為主動(dòng)再制造時(shí)間點(diǎn)；TRem為產(chǎn)品經(jīng)再制造修復(fù)工程而啟動(dòng)的新服役壽命；VRem為再制造所消耗的過(guò)程價(jià)值。

在目前的再制造工程中，報(bào)廢產(chǎn)品是再制造毛坯的主要來(lái)源，即產(chǎn)品失效的時(shí)間為再制造的時(shí)間點(diǎn)。但在報(bào)廢產(chǎn)品中，關(guān)鍵零部件往往由于失效程度過(guò)大，導(dǎo)致再制造可行性較低，使得再制造需要付出較大的代價(jià)。同時(shí)，再制造毛坯的不確定性也導(dǎo)致了整個(gè)再制造過(guò)程成本較高。

為了最大限度利用產(chǎn)品剩余價(jià)值，同時(shí)控制再制造毛坯不確定性，需要在產(chǎn)品服役到完全失效之前某個(gè)時(shí)域?qū)嵤┰僦圃臁Ｔ诋a(chǎn)品的主動(dòng)再制造時(shí)間區(qū)域內(nèi)進(jìn)行再制造工程活動(dòng)，可以使產(chǎn)品在全生命周期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)投入、技術(shù)要求、環(huán)境排放等綜合指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)(圖1)。

圖1　產(chǎn)品主動(dòng)再制造時(shí)域示意圖

2基于服役性能的主動(dòng)再制造時(shí)機(jī)抉擇評(píng)價(jià)模型

對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行再制造可以顯著減少資源、能源的使用，并降低環(huán)境污染。在產(chǎn)品服役過(guò)程中的不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)其實(shí)施再制造，結(jié)果會(huì)有很大的差別，過(guò)早對(duì)其進(jìn)行再制造修復(fù)，容易導(dǎo)致“提前再制造”，而“過(guò)度使用”狀態(tài)使得零部件難以滿足下一個(gè)生命周期的使用要求，造成零部件自身的使用價(jià)值浪費(fèi)。因此，應(yīng)當(dāng)從產(chǎn)品全生命周期的角度出發(fā)，在其服役階段內(nèi)，選擇合適的時(shí)間對(duì)其實(shí)施再制造工程，既可以延長(zhǎng)產(chǎn)品的壽命，又能減少整個(gè)生命周期的資源、能源等投入。

產(chǎn)品在實(shí)際服役過(guò)程中常處于多物理場(chǎng)(力、溫度、磁、光等)耦合的狀態(tài)，隨著時(shí)間的推移，其關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)及表面會(huì)逐漸失效，導(dǎo)致產(chǎn)品的服役性能會(huì)下降，如氣缸內(nèi)表面的磨損會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)能效降低。而產(chǎn)品的服役性能的演化可以用其性能參數(shù)集合表示：

F(T)={E，C，W，…}

式中，E為能耗參數(shù)；C為成本參數(shù)；W為環(huán)境影響參數(shù)。

對(duì)于一般的機(jī)電產(chǎn)品，在其生命周期內(nèi)，主要考慮能耗、成本、環(huán)境影響這三個(gè)性能參數(shù)。其中，成本參數(shù)(C)是指從產(chǎn)品全生命周期角度出發(fā)，綜合考慮產(chǎn)品加工制造、使用、再制造等各個(gè)階段，得到的生命周期中所發(fā)生的成本的總和：

C=Cm+Cs+CR

(4)

式中，Cm為產(chǎn)品制造階段成本；Cs為產(chǎn)品使用階段成本；CR為產(chǎn)品再制造階段成本。

環(huán)境影響參數(shù)(W)是指綜合考慮產(chǎn)品生命周期過(guò)程中的原材料制備、生產(chǎn)加工、使用、再制造等環(huán)節(jié)的環(huán)境排放：

W=Wm+Ws+WR

(5)

式中，Wm為產(chǎn)品制造階段環(huán)境影響；Ws為產(chǎn)品使用階段環(huán)境影響；WR為產(chǎn)品再制造階段環(huán)境影響。

同時(shí)，產(chǎn)品在各階段中的成本參數(shù)(C)和環(huán)境影響參數(shù)(W)，與其能耗參數(shù)(E)存在著直接或間接影響，因此它們之間的關(guān)系可以表示為

(6)

其中，f(E)為在生命周期中成本隨能耗變化的關(guān)系式；g(E)為在生命周期中環(huán)境影響隨能耗變化的關(guān)系式；Co、Wo分別為與能耗無(wú)關(guān)的使用成本和環(huán)境影響，大部分情況下波動(dòng)范圍不大，可視為常量。

能耗參數(shù)(E)是指綜合考慮產(chǎn)品生命周期過(guò)程中的原材料制備、生產(chǎn)加工、使用、再制造等環(huán)節(jié)的能量消耗。從具體的產(chǎn)品生命周期過(guò)程看，能耗隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的規(guī)律性較強(qiáng)，能夠較好地反映產(chǎn)品性能隨時(shí)間變化的規(guī)律，可作為一項(xiàng)重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

因此，能耗參數(shù)(E)可作為產(chǎn)品性能參數(shù)的核心指標(biāo)，故以能耗作為主要評(píng)價(jià)目標(biāo)，從整個(gè)產(chǎn)品生命周期的過(guò)程看，主要在原始制造、服役、再制造三個(gè)階段存在能耗，于是可得到產(chǎn)品能耗參數(shù)：

E=Em+Es+ER

(7)

其中，Em為產(chǎn)品原始制造能耗(包括原材料的提煉、機(jī)械加工等)，與其中零部件i的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)Di有關(guān)：

(8)

式中，emi(Di)為零部i的制造能耗函數(shù)，與其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)Di有關(guān)。

Es為產(chǎn)品服役過(guò)程中由于零部件失效而導(dǎo)致的多余能耗：

(9)

式中，es(δ，t)為產(chǎn)品在服役時(shí)間t下關(guān)鍵零件結(jié)構(gòu)特征參數(shù)變量為δ時(shí)的多余能耗函數(shù)。

ER為產(chǎn)品再制造的能耗，與關(guān)鍵零部件j的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)Dj及特征參數(shù)總變化Δj(失效程度)有關(guān)：

(10)

式中，eR(Δj，Di)為關(guān)鍵零部件j的再制造能耗函數(shù)，與關(guān)鍵零部件j的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)Dj及特征參數(shù)變化Δj(失效程度)有關(guān)。

在此基礎(chǔ)上，為了評(píng)估最佳再制造時(shí)間點(diǎn)，可以將年均能耗用于確定主動(dòng)再制造時(shí)間點(diǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，即

由年均能耗方程可知，在不同服役周期下，年均能耗會(huì)有所不同。圖2為可再制造產(chǎn)品在全生命周期各階段中能耗分布圖。根據(jù)年均能耗方程和圖2，可認(rèn)為年均能耗最低時(shí)，產(chǎn)品在其整個(gè)服役/再制造階段的能耗最低。即可設(shè)定年均能耗的最低(fe)時(shí)機(jī)點(diǎn)為最佳主動(dòng)再制造時(shí)機(jī)點(diǎn)(te)。

圖2　考慮再制造的產(chǎn)品全生命周期流程圖

3產(chǎn)品全生命周期能耗的數(shù)學(xué)模型分析

3.1制造階段的能耗分析

就大多數(shù)情況而言，制造同類(lèi)型的產(chǎn)品時(shí)所消耗的能量差異較小，故制造階段能耗視為一個(gè)固定值。根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，將原始制造能源總能耗分為兩部分：毛坯形成階段能耗Eb；機(jī)械加工制造階段能耗Emanu。

毛坯的形成需要經(jīng)過(guò)原材料的提取、鍛造或鑄造等過(guò)程。設(shè)產(chǎn)品零件材料種類(lèi)為n，相應(yīng)的第i(i=1，2，…，n)種材料質(zhì)量為mi，提取單位質(zhì)量第i種材料所需能耗為emi，單位質(zhì)量的毛坯采用鑄造制造工藝所需能耗為eci，單位質(zhì)量的毛坯采用鍛造制造工藝所需能耗為efi，因此，產(chǎn)品的毛坯形成能耗為

(11)

制造階段的能耗是指毛坯通過(guò)機(jī)械加工系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品這一過(guò)程中各種機(jī)床設(shè)備的總能耗。設(shè)零件加工工序總數(shù)為v，相應(yīng)第j(j=1，2，…，v)道工序的比能耗為ej，第j道工序的材料去除率為kj，mj為第j道工序之后的零件質(zhì)量，mj-1為第j道工序之前的零件質(zhì)量，則制造階段的能耗為[13]

(12)

所以得到制造階段總的能耗Em：

Em=Eb+Emanu

(13)

3.2服役階段的能耗分析

在服役期間，產(chǎn)品性能變化往往受到多個(gè)特征參數(shù)不同程度的影響。影響產(chǎn)品性能的特征參數(shù)包括零部件的結(jié)構(gòu)尺寸、公差配合等幾何特征參數(shù)，以及零部件的物理屬性參數(shù)。在服役階段，零件在多場(chǎng)耦合作用下，其特征參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，從而使產(chǎn)品的性能逐漸降低。

一些特征參數(shù)發(fā)生退化會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品在服役階段內(nèi)的能耗不斷增加。設(shè)產(chǎn)品系統(tǒng)有n個(gè)關(guān)鍵零件，第i個(gè)零件由特征參數(shù)退化引起的能耗函數(shù)為ei(δ,t)，δ為特征參數(shù)退化改變量，所以產(chǎn)品在服役時(shí)間t的服役階段總能耗Es(t)為

(14)

3.3再制造階段的能耗分析

再制造階段一般包括拆解、清洗、初步檢查替換、再制造修復(fù)、后續(xù)加工、入庫(kù)檢測(cè)清洗和再裝配等工藝過(guò)程。其中，拆解、清洗、檢測(cè)、替換、后續(xù)加工、再裝配這些工藝的能耗不隨再制造時(shí)間變化，關(guān)鍵零部件一些特征參數(shù)的變化會(huì)導(dǎo)致其相關(guān)的再制造修復(fù)工藝能耗隨之變化。設(shè)產(chǎn)品由n個(gè)主要零部件構(gòu)成，第i個(gè)零件經(jīng)過(guò)清洗、檢測(cè)、后續(xù)加工等再制造工藝過(guò)程的總能耗為T(mén)i，再制造修復(fù)的體積為Vi(δ,t)，再制造修復(fù)單位體積所消耗的能耗為eR，所以產(chǎn)品在第T年再制造時(shí)的總能耗ER(T)為

(15)

4應(yīng)用示例

以某型號(hào)直列六缸柴油機(jī)為例，結(jié)合全生命周期分析方法，分析其各階段的能耗參數(shù)，構(gòu)建其年均函數(shù)模型，進(jìn)行主動(dòng)再制造時(shí)機(jī)研究。該直列六缸柴油機(jī)的主要零件質(zhì)量參數(shù)如表1所示。

表1　某型號(hào)直列六缸柴油機(jī)主要零件的質(zhì)量參數(shù)[13]

4.1制造階段能耗

通過(guò)查閱相關(guān)資料，得到不同材料在冶煉過(guò)程中的生命周期能耗值清單[13]和單位質(zhì)量毛坯制造能耗表[14]，以及零件的制造過(guò)程切削能耗表[15-16]，分別如表2～表4所示。

表2　單位質(zhì)量原材料冶煉過(guò)程的生命周期清單表

表3　單位質(zhì)量毛坯制造能耗

表4　零件的制造過(guò)程切削能耗表

結(jié)合式(11)～式(13)和表1～表4所給數(shù)據(jù)，得到發(fā)動(dòng)機(jī)原始制造能耗為13 899.4kW·h。

4.2服役階段能耗

服役階段，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能隨著服役時(shí)間的累加而發(fā)生退化。發(fā)動(dòng)機(jī)服役過(guò)程中的磨損是導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)服役性能退化的主要原因，故以磨損作為發(fā)動(dòng)機(jī)主要特征參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)服役過(guò)程中有很多零件，如曲軸、連桿、氣缸、齒輪、軸承等發(fā)生磨損，其中，氣缸磨損是發(fā)動(dòng)機(jī)性能退化的主要原因，所以此例主要考慮氣缸磨損。氣缸發(fā)生磨損將直接導(dǎo)致燃燒空間密封不嚴(yán)，從而導(dǎo)致漏氣損失增加。根據(jù)文獻(xiàn)[17]，內(nèi)燃機(jī)每轉(zhuǎn)的活塞漏氣量為

(16)

式中，Δp為缸內(nèi)與曲軸箱間的壓力差；Ab為當(dāng)量漏氣面積，Ab=πDδ1；D為氣缸直徑；δ1為當(dāng)量漏氣間隙；ρ為工質(zhì)的密度。

則發(fā)動(dòng)機(jī)在服役階段的能耗：

(17)

其中，n0為發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速；k為發(fā)動(dòng)機(jī)的缸數(shù)；h為工質(zhì)的比焓，可基于文獻(xiàn)[18]求得。

基于表5所示柴油機(jī)基本參數(shù)[19]，查閱相關(guān)資料得到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壁磨損量最大處的上限值與行駛里程的關(guān)系[20]，如表6所示。

表5　發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程的基本數(shù)據(jù)

表6　發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壁磨損量最大處的上限值與行駛里程關(guān)系

一般汽車(chē)一年的里程為2萬(wàn)km，因此可以擬合得到，氣缸的磨損量δ(t)(mm)與使用時(shí)間(年)的關(guān)系為δ(t)=0.128t。

在額定轉(zhuǎn)速為2200r/min時(shí)，計(jì)算得到1～5年內(nèi)由氣缸磨損而產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)能耗分別為5440.9kW·h,16 322.7kW·h,32 645.4kW·h,54 409.0kW·h,81 613.5kW·h，進(jìn)行擬合得到曲線如圖3所示。

圖3　服役時(shí)間與能耗的關(guān)系

由發(fā)動(dòng)機(jī)服役能耗變化曲線圖得到的服役階段能耗Qu(t)(kW·h)與時(shí)間t(年)之間的函數(shù)關(guān)系：

Qu(t)=2720t2+2720t

(18)

4.3再制造階段能耗

在柴油機(jī)再制造過(guò)程中，主要考慮其關(guān)鍵零部件：曲軸、連桿、缸體、缸蓋這四種零件。關(guān)鍵零件的再制造工藝大體為：清洗、檢測(cè)、再制造修復(fù)、后續(xù)加工，其中，清潔、檢測(cè)、后續(xù)加工所需能耗不隨再制造時(shí)間變化，為固定值；再制造修復(fù)能耗則會(huì)隨再制造時(shí)間推移而增加。查閱相關(guān)資料，得到這種型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)主要零件清洗、檢測(cè)、后續(xù)加工的能耗[13]，如表7所示。

表7發(fā)動(dòng)機(jī)主要零件再制造的能耗清單表

kW·h

曲軸再制造過(guò)程中，其主要能耗產(chǎn)生在再制造修復(fù)階段，即對(duì)主軸軸頸和連桿軸頸進(jìn)行激光噴涂，噴涂材料為鎳鎘合金。曲軸的再制造修復(fù)工藝能耗由噴涂耗電量和鎳鎘合金生產(chǎn)能耗組成[13]。由文獻(xiàn)[13]所提供的數(shù)據(jù)可以得到曲軸修復(fù)單位體積的能耗為0.141W·h/mm3，曲軸服役5年后的磨損體積為3.06×105mm3。

曲軸磨損體積的公式為

V(δ)=πD′δ′l

(19)

式中，D′為主軸或連桿軸的直徑；l為主軸或連桿軸的長(zhǎng)度；δ′為磨損量。

曲軸磨損正處于穩(wěn)定期，可以假定磨損量與服役時(shí)間呈線性關(guān)系，所以磨損體積與服役時(shí)間也呈線性關(guān)系。同理經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到第1年到第5年的曲軸、連桿、缸體、缸蓋再制造修復(fù)工藝能耗，如表8所示，其中，缸蓋再制造工藝只需要更換氣門(mén)導(dǎo)管和氣門(mén)座圈加工，能耗值不變。

表8第1～5年主要零件再制造修復(fù)工藝能耗

kW·h

分別將各個(gè)零件再制造工藝能耗相加并進(jìn)行擬合，得到發(fā)動(dòng)機(jī)的再制造能耗與再制造時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系變化曲線，如圖2所示。

圖4　再制造能耗與再制造時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

由發(fā)動(dòng)機(jī)再制造的能耗變化曲線得到的再制造能耗Q2(t)(kW·h)與時(shí)間t(a)之間的函數(shù)關(guān)系式：

Q2(t)=34.41t+161.9

(20)

4.4主動(dòng)再制造最佳時(shí)機(jī)的確定

結(jié)合前面計(jì)算得到的制造階段、服役階段、再制造階段的能耗數(shù)據(jù)，可以求解出發(fā)動(dòng)機(jī)的全生命周期年均能耗f(t)(kW·h/a)：

根據(jù)柴油機(jī)的年均能耗函數(shù)關(guān)系可知，在不同服役周期內(nèi)的年均能耗呈拋物線變化規(guī)律，如圖5所示，并且圖5中的年均能耗的最低(fe)時(shí)機(jī)點(diǎn)為最佳主動(dòng)再制造時(shí)機(jī)點(diǎn)(te)。

圖5　柴油機(jī)的年均能耗關(guān)系

由曲線可以看出，主動(dòng)再制造時(shí)間點(diǎn)te=2.2737年，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的年均能耗值fe=15 123.6kW·h。對(duì)比實(shí)際的柴油機(jī)再制造時(shí)間，計(jì)算得出的最佳主動(dòng)再制造時(shí)機(jī)點(diǎn)較為提前，這是由于本案例主要考慮了活塞對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)服役性能的影響因素，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)與目前的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞氣缸維護(hù)的時(shí)間相近。因此，日后進(jìn)一步研究需要加入其他主要零部件對(duì)服役性能影響因素。

5結(jié)論

(1)文中針對(duì)再制造毛坯的不確定性，闡述了主動(dòng)再制造的核心理念，并在分析產(chǎn)品性能參數(shù)基礎(chǔ)上，提出了主動(dòng)再制造時(shí)機(jī)抉擇評(píng)價(jià)模型。

(2)以能耗為例，分析了產(chǎn)品原始制造、服役過(guò)程以及再制造修復(fù)過(guò)程中的能耗，構(gòu)建了基于能耗的主動(dòng)再制造時(shí)機(jī)抉擇模型。

(3)以某型號(hào)直列六缸柴油機(jī)為例，構(gòu)建其年均函數(shù)模型，分析其主動(dòng)再制造時(shí)機(jī)點(diǎn)，驗(yàn)證了該方法的可行性。

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(編輯張洋)

收稿日期：2015-06-05

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)資助項(xiàng)目(2011CB013406)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51375133，51305119)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH122

DOI：10.3969/j.issn.1004-132X.2016.14.010

作者簡(jiǎn)介：柯慶鏑，男，1984年生。合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院博士。主要研究方向?yàn)樵僦圃旃こ獭⒐?jié)能設(shè)計(jì)。王輝(通信作者)，男，1990年生。合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院碩士研究生。劉光復(fù)，男，1945 年生。合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院教授、博士研究生導(dǎo)師。宋守許，男，1964 年生。合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院教授。

Timing Decision-making Analysis Method for Proactive Remanufacturing Based on Performance Parameters

Ke QingdiWang HuiLiu GuangfuSong Shouxu

Hefei University of Technology，Hefei，230009

Abstract:Since the uncertainty in quantity and quality of blanks was the main obstacle in traditional remanufacturing, timing decision-making analysis method for proactive remanufacturing was presented herein based on performance parameters. Informed by the life cycle theory, the variation of production performance in life cycle was shown, and several parameters were analyzed. Moreover, the energy consuming, which was carried as the main variable in this method, was identified in three phases: manufacturing, using and remanufacturing. With establishing the functional model of product’s energy consuming, the optimal timing in proactive remanufacturing might be obtained. Finally, one 6-cylinder diesel engine was given as an instance to validate the proposed timing decision-making methods.

Key words:proactive remanufacturing; optimal timing; using performance; energy consuming per year