第2章 再制造性设计
2.1 再制造性工程
2.1.1 基本概念
1.再制造性
废旧产品的再制造性(remanufacturability)是决定其能否进行再制造的前提,是再制造基础理论研究中的首要问题。再制造性是产品设计赋予的,表征其再制造的简便、经济和迅速程度的一个重要的产品特性[1-4]。再制造性定义为:废旧产品在规定的条件下和规定的费用内,按规定的程序和方法进行再制造时,恢复或升级到规定性能的能力。再制造性是通过设计过程赋予产品的一种固有的属性[5]。
定义中“规定的条件”是指进行废旧产品再制造生产的条件,它主要包括再制造的机构与场所(如工厂或再制造生产线、专门的再制造车间、运输等)和再制造的保障资源(如所需的人员、工具、设备、设施、备件、技术资料等)。不同的再制造生产条件有不同的再制造效果。因此产品自身再制造性的优劣,只能在规定的条件下加以度量。
定义中“规定的费用”是指废旧产品再制造生产所需要消耗的费用及相关环保消耗费用。给定的再制造费用越高,则再制造产品能够完成的概率就越大。再制造最主要的表现在经济方面,再制造费用也是影响再制造生产的最主要因素,所以可以用再制造费用来表征废旧产品再制造能力的大小。同时,可以将环境相关负荷参量转化为经济指标来进行分析。
定义中“规定的程序和方法”是指按技术文件规定采用的再制造工作类型、步骤、方法。再制造的程序和方法不同,再制造所需的时间和再制造效果也不相同。例如一般情况下,换件再制造要比原件再制造加工费用高,但时间短。
定义中“再制造”是指对废旧产品的恢复性再制造、升级性再制造、改造性再制造和应急再制造。
定义中“规定的性能”是指完成的再制造产品效果要恢复或升级达到规定的性能,即能够完成规定的功能和执行规定任务的技术状况,通常来说要不低于新品的性能。这是产品再制造的目标和再制造质量的标准,也是区别于产品维修的主要标志。
综合以上内容可知,再制造性是产品本身所具有的一种本质属性,无论在原始制造设计时是否考虑进去,都客观存在,且会随着产品的发展而变化;再制造性的量度是随机变量,只具统计上的意义,因此用概率来表示,并由概率的性质可知:0<R(a)<1;再制造性具有不确定性,在不同的环境条件、使用条件、再制造条件、工作方式、使用时间等情况下,同一产品的再制造性是不同的,离开具体条件谈论再制造性是无意义的;随着时间的推移,某些产品的再制造可能发生变化,以前不可能再制造的产品会随着关键技术的突破而增大其再制造性,而某些能够再制造的产品会随着环保指标的提高而变成不可再制造;评价产品的再制造性包括从废旧产品的回收至再制造产品的销售整个阶段,其具有地域性、时间性、环境性[5]。
2.再制造度
由于再制造性主要反映在产品价值的回收上,而产品的价值回收又是依据外界条件而变化的随机变量,因而可以用再制造度(remanufacturing rate)作为再制造性的定量描述。再制造度可以定义为:在规定的条件及时间内使用的产品退役后,综合考虑技术、环境等因素,通过再制造所能获得纯利润与生成的再制造产品的价值的比率,可表示为R(c)。再制造度是再制造性的定量定义,可表示为
式中 Vp——再制造产品本身价值;
Ve——再制造的环境效益价值;
CR——再制造过程的总投入费用。
若再制造度是负值,则表示再制造投入费用(CR)要大于再制造所获得的全部价值(Vp+Ve),显然不能进行再制造。但如果CR>Vp,同时再制造的环境效益价值Ve较大时,也可以通过政府的资助而进行再制造,这时主要是获得再制造的环保价值。政府是投资的主体,企业通过政府获得再制造补助而获利。
3.再制造性工程
再制造性工程是指为了达到产品的再制造性要求所进行的一系列设计、研制、生产、试验、维护等工作以及再制造实施前的再制造性评价工作[6]。再制造性工程是再制造学科体系中的重要分支,其目的是通过参与产品设计,生产出易于再制造的产品,并对再制造前废旧产品的再制造性进行评价,确定产品的最佳再制造方案。