廢舊機床綠色再制造性評價模型研究

劉 麗， 王 輝， 高蕾娜

(成都大學(xué) 機械工程學(xué)院， 四川 成都 610106)

廢舊機床綠色再制造性評價模型研究

劉 麗， 王 輝， 高蕾娜

(成都大學(xué) 機械工程學(xué)院， 四川 成都 610106)

可再制造性評價是判斷廢舊機床再制造價值和可行性的前提，通過對廢舊機床的綠色再制造技術(shù)可行性、質(zhì)量、經(jīng)濟、時間和環(huán)境性能的分析，建立了面向廢舊機床綠色再制造性工藝方案的評價模型.提出的廢舊機床綠色再制造綜合評價指標(biāo)體系及其評價模型，為再制造機床企業(yè)合理決策提供了平臺，促進了再制造機床企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，有利于環(huán)境保護.

廢舊機床；綠色再制造；評價；模型

0 引 言

機床綠色再制造，是以機床全生命周期設(shè)計和管理為指導(dǎo)，以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材及環(huán)保為準(zhǔn)則，對廢舊機床進行修復(fù)和改造的一系列技術(shù)措施和工程活動的總稱[1].機床再制造可以節(jié)約大量的資源、能源與時間，并減少環(huán)境污染，是廢舊機電產(chǎn)品資源化的有效途徑.

在我國，綠色再制造已列入《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》[2]，該綱要明確了我國促進再制造產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的目標(biāo)、重點任務(wù)和保障措施.目前，我國在機床綠色再制造基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域已取得重要突破[3-5]，再制造業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)原材料和能源的節(jié)約，它將成為促進循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的主要途徑之一.

我國現(xiàn)擁有全球數(shù)量最多的機床,但是機床加工性能和信息化水平較先進國家落后.對此，針對機床廢舊零部件原始質(zhì)量、使用工況的不確定性,本研究引入可拓理論論域劃分原理[6]，對機床廢舊零部件進行再制造質(zhì)量屬性的準(zhǔn)確決策，構(gòu)建了廢舊機床綠色可再制造性工藝方案評價體系，采用技術(shù)可行性預(yù)評進行綜合評估，以期促進機床綠色再制造技術(shù)的發(fā)展.

1 廢舊機床綠色再制造的發(fā)展現(xiàn)狀

再制造相關(guān)技術(shù)在歐美等國已發(fā)展了幾十年，在廢品回收、再制造產(chǎn)品質(zhì)量及再制造產(chǎn)品銷售和售后服務(wù)等方面，已形成了較完整的產(chǎn)業(yè)體系.我國再制造業(yè)起步較晚.1999年6月，在西安召開的“先進制造技術(shù)”國際會議上，徐濱士院士發(fā)表了《表面工程與再制造技術(shù)》的學(xué)術(shù)論文，首次提出了“再制造”的概念.目前，我國機床保有量大約500萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)僅有11.34萬臺(數(shù)控化率不到3%)，不能滿足時代的要求.數(shù)控技術(shù)是機械加工行業(yè)的必然趨勢，通過對廢舊機床實施高技術(shù)修復(fù)和數(shù)控化改造，不僅可節(jié)省大量能源與資源，還可避免因丟棄而造成的環(huán)境負(fù)擔(dān)和環(huán)境污染.

2 廢舊機床綠色再制造性工藝評價體系

綠色再制造性工藝所包含的信息紛繁復(fù)雜，是一種多特征、多變量、多目標(biāo)且有大量不確定因素的信息，而如果不進行相應(yīng)的處理，海量的工藝信息會降低評估的客觀和公正.工藝決策評價是十分復(fù)雜的問題，由于工藝決策本身帶有模糊性，使得相應(yīng)的多工藝方案決策工作必須引入模糊數(shù)學(xué)的理論和方法，才能使決策的效果更加切合實際.因此，對于廢舊機床綠色再制造性綜合評價問題，必須針對問題的不同側(cè)面來應(yīng)用不同的方法，也需要從評價的全過程進行考慮.

任何一個評價系統(tǒng)中，評價指標(biāo)體系是整個工藝評價體系的核心，直接影響到評價結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度.

在廢舊機床綠色再制造性工藝方案評價系統(tǒng)中，綜合考慮綠色再制造技術(shù)可行性F(feasibility)、再制造產(chǎn)品質(zhì)量Q(quality)、再制造經(jīng)濟費用C(cost)、再制造時間T(time)及再制造環(huán)境屬性E(environment)5個決策屬性[7-8]， 同時，根據(jù)廢舊機床再制造評價主體和再制造指標(biāo)體系建立的原則，本研究選取5個主評價指標(biāo)(包括10個分評價指標(biāo))，建立了廢舊機床綠色再制造性工藝評價體系，具體如圖1所示.

圖1廢舊機床綠色再制造性工藝評價體系

3 廢舊機床綠色再制造性工藝評價模型

3.1 廢舊機床綠色再制造性工藝的技術(shù)可行性

廢舊機床綠色再制造性工藝評價體系，必須首先考量再制造性工藝技術(shù)的可行性.技術(shù)可行性，是指廢舊機床再制造加工技術(shù)和可裝配性等工藝可行，通過廢舊機床恢復(fù)或升級達(dá)到原產(chǎn)品性能的目的.

在領(lǐng)域?qū)＜以u定和打分后，本研究采用直線型無量綱化方法運算得到不同技術(shù)可行性指標(biāo)，如表1所示.

表1 廢舊機床技術(shù)可行性指標(biāo)評價表

經(jīng)過系統(tǒng)初始化運算，待評估的技術(shù)可行性指標(biāo)值都會介于0到1之間，并且各類指標(biāo)均轉(zhuǎn)化成正向指標(biāo)，最優(yōu)值為1，最差值為0，其值越大說明其技術(shù)可行性能越好.系統(tǒng)認(rèn)定，只有當(dāng)機床技術(shù)可行性指標(biāo)的值大于0.50以上，才考慮再制造生產(chǎn)，否則就進入廢品回收程序.

3.2 廢舊機床綠色再制造性的環(huán)境可行性

綠色再制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代再制造模式，優(yōu)化機床再制造工藝是綠色再制造過程中降低物料資源、能源消耗和減少廢物的關(guān)鍵.廢舊機床綠色再制造性的環(huán)境可行性，是指對廢舊機床再制造的加工本身以及使用時對社會環(huán)境影響的成本評估和預(yù)測驗證.

不同的廢舊機床再制造工藝可實現(xiàn)不同的環(huán)境目標(biāo).比如，2個綠色再制造工藝的環(huán)境目標(biāo)是矛盾的，那么在減少其中1個環(huán)境目標(biāo)的環(huán)境負(fù)荷時，卻增加了另1個環(huán)境目標(biāo)的環(huán)境負(fù)荷.這種情況下，機床再制造企業(yè)需要依據(jù)預(yù)期的環(huán)境目標(biāo)及市場定位確定基本原則，通過不同矛盾的平衡和優(yōu)化，以期達(dá)到總體的環(huán)境目標(biāo).本研究從資源損耗、人體健康和生態(tài)環(huán)境屬性等各方面綜合考慮，對比表2中廢舊機床再制造工藝的人體健康、資源能源與生態(tài)環(huán)境影響程度劃分等級，采用5等級制對環(huán)境指標(biāo)進行分析，達(dá)到整體環(huán)境友好的目的.

表2 廢舊機床再制造等級劃分

系統(tǒng)的評估流程中，一些特定的評價指標(biāo)比如技術(shù)可行性和環(huán)境可行性等，需要相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜疫M行打分和賦予權(quán)重指數(shù).由于評價指標(biāo)的異構(gòu)性，為了便于系統(tǒng)統(tǒng)一運算，在各項指標(biāo)初始值獲取之后，系統(tǒng)會對其進行規(guī)范化運算.表2的數(shù)據(jù)經(jīng)過系統(tǒng)初始化運算，可以使待評估的環(huán)境指標(biāo)值介于0到1之間，以方便比較.

3.3 廢舊機床綠色再制造性工藝方案評價模型

實現(xiàn)機床綠色再制造工藝方案擇優(yōu)的前提是對綠色再制造工藝方案進行公正、客觀的評價，這對高效而快捷地組織具有市場競爭能力的廢舊機床綠色再制造業(yè)極其重要.廢舊機床綠色再制造性工藝方案根據(jù)各項評價指標(biāo)，從多個可行的工藝方案中選擇1個最佳方案.由于再制造產(chǎn)品和新產(chǎn)品具有一定的替代性[4]，只有制定最優(yōu)再制造生產(chǎn)策略，然后從人體健康、資源能源和生態(tài)環(huán)境屬性各方面綜合考慮，按照環(huán)境優(yōu)先權(quán)順序,選出最優(yōu)的機床綠色再制造工藝方案.

綜合考量廢舊機床再制造工藝的技術(shù)可行性、質(zhì)量可行性、經(jīng)濟可行性、時間可行性和環(huán)境指標(biāo)等的基礎(chǔ)上，本研究得到廢舊機床綠色再制造性工藝評價模型，具體如圖2所示.

圖2廢舊機床綠色再制造性工藝評價方案模型

4 結(jié) 論

廢舊機床綠色再制造是對資源高級利用的過程，也是資源合理化配置的過程.廢舊機床綠色再制造性工藝評價體系及方法，既可為再制造機床評價標(biāo)準(zhǔn)的制定奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，也可為再制造產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化管理提供了參考.本研究建立的廢舊機床綠色再制造性工藝方案評價模型，可以對廢舊機床綠色再制造工藝方案體系進行全面、科學(xué)、準(zhǔn)確地分析，為合理選擇最符合實際需求的廢舊機床綠色再制造提供了一種可操作的方案.

[1]張安峰.綠色再制造工程基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社,2005.

[2]中華人民共和國國務(wù)院．國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)[EB/OL].[2006-02-09].http://www.gov.cn/jrzg/2006-02/09/content-183787.html.

[3]郭軍華,李幫義,倪明.WTP差異下的再制造進入決策研究[J]．中國管理科學(xué),2013，21(1)：149-156.

[4]謝家平,王爽,遲琳娜．無偏好市場下制造/再制造系統(tǒng)最優(yōu)生產(chǎn)決策[J]．管理評論,2011，14(12)：24-33.

[5]劉濤，劉光復(fù)，宋守許，等．面向主動再制造的產(chǎn)品可持續(xù)設(shè)計框架[J]．計算機集成制造系統(tǒng)，2011，17(11)：2317-2323.

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Abstract:Remanufacturability evaluation is the premise for judging the remanufacturing value and feasibility of used machine tools.Through the analysis of the feasibility,quality,economy,time,environment and the sustainability of remanufacturing,the paper establishes an evaluation model for the environment-friendly remanufacturing technology of used machine tools,and puts forward a comprehensive assessment index system and the evaluation model environment-friendly remanufacturing technology.These evaluation index systems and models provide a platform for enterprises making rational decisions,promote the sustainable development of the standardized management of the enterprises of the used machine tools and finally help achieve the recycling of resources and make contributions to environment protection.

Keywords:used machine tools;green remanufacturing;evaluation;model

EvaluationModelResearchonGreenRemanufacturabilityofUsedMachineTools

LIULi,WANGHui，GAOLeina

(School of Mechanical Engineering, Chengdu University, Chengdu 610106, China)

TG502.6

A

1004-5422(2017)03-0296-03

2017-07-14.

成都大學(xué)?；?1702068)資助項目.

劉 麗(1971 — )， 女， 博士， 副教授， 從事數(shù)控加工、 綠色再制造與人工智能技術(shù)研究.