王存存 徐 旭

中圖分類號:F224.33 文獻標識碼:A

內(nèi)容摘要:循環(huán)經(jīng)濟通過將廢棄產(chǎn)品回收,并對其進行資源再生、綠色處理以提高資源的綜合利用率。產(chǎn)品綠色處理的第一個步驟是制定合理的拆解策略,本文在分析回收產(chǎn)品最優(yōu)拆解序列的基礎(chǔ)上,探討了適用范圍不同的四種拆解策略組合。

關(guān)鍵詞:回收產(chǎn)品 拆解策略 循環(huán)經(jīng)濟 再利用

問題的提出

在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的背景下,眾多學(xué)者以及制造商都針對如何高效率的利用資源做了大量的研究。提高資源綜合利用率,無疑要實現(xiàn)資源的反復(fù)利用,將廢棄產(chǎn)品回收,并對其進行資源再生、無害化處理,所有這些活動都要由資源再生產(chǎn)業(yè)完成。

資源再生產(chǎn)業(yè)對資源及其廢棄物進行綠色處理和利用,考慮地球的承載力,走可持續(xù)發(fā)展道路,資源再生產(chǎn)業(yè)對環(huán)境的保護主要體現(xiàn)在:最大程度上循環(huán)利用資源,弱化對環(huán)境的剝奪;最小化廢棄物排放,降低環(huán)境負荷率;無害化處理,避免對環(huán)境造成傷害(見圖1)。

同時,資源再生產(chǎn)業(yè)具有成本消耗補償、廢棄品回收不確定的特征,涉及面廣,包括:產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)、回收企業(yè)、拆解企業(yè)、保險業(yè)、最終消費者以及各級管理部門等。所以,本文的研究將資源再生產(chǎn)業(yè)抽象為這樣一類資源循環(huán)企業(yè):它們首先收集、運輸、回收廢棄物;其次將其進行分類、清洗、檢測、拆解、儲存、修理、翻新、再造、再生、碎裂、焚燒、掩埋等一系列的綠色處理;最后還要利用回收的零部件投入到新產(chǎn)品的生產(chǎn)中,通過這三個方面的活動,實現(xiàn)污染最小化、利潤最大化。本文將這樣的資源循環(huán)企業(yè)作為研究對象,研究企業(yè)如何進行拆解決策。

我國資源循環(huán)企業(yè)起步較晚,企業(yè)運行條件不容樂觀:一方面,設(shè)施簡陋、技術(shù)貧乏、綠色處理投入產(chǎn)出比太大,且多采用破壞性回收方式,未能達到綜合利用資源的目的,更甚者造成資源浪費和二次污染;另一方面,由于逆向物流、再制造等綠色處理、再投入新產(chǎn)品生產(chǎn)的過程具有復(fù)雜性、不確定性而不易控制,給資源循環(huán)企業(yè)的流暢運轉(zhuǎn)帶來了巨大的挑戰(zhàn),極其需要科學(xué)的信息系統(tǒng)來指導(dǎo)綠色處理的順利進行。

資源循環(huán)企業(yè)回收廢棄產(chǎn)品或工業(yè)垃圾之后,首先要對其進行拆解,然后將各種形式的資源歸類,才得以循環(huán)利用。將產(chǎn)品進行拆解作業(yè)是綠色處理的基礎(chǔ)運作之一。首先進行拆解決策(策劃最優(yōu)的拆解序列、選擇合適的拆解層次等);其次根據(jù)決策方案和預(yù)測的回收量來制定拆解計劃,即員工和設(shè)備安排(時間、地點和工作內(nèi)容等);再次根據(jù)實際的回收量稍做計劃調(diào)整即可進行拆解;最后記錄實際拆解情況,評價原拆解決策并做出改進、更新,以使后面的拆解工作得到更精確的控制。本文主要討論資源循環(huán)企業(yè)如何進行拆解決策。

拆卸、拆解策略分類

拆卸與拆解都被廣泛地用于描述回收產(chǎn)品的分解過程。這里,拆卸是指部分地、不完全地進行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性分解;而拆解則是指將產(chǎn)品完全地分解,是拆卸的特例。在產(chǎn)品回收處理的分解過程中,這兩者兼而有之,在一定的范圍內(nèi)甚至可以等同。

拆卸策略可以根據(jù)不同的角度進行分類。按照拆卸的目的性可分為:破壞性拆卸和非破壞性拆卸。所謂破壞性拆卸是指用回收產(chǎn)品的某些部件的破壞性作為代價,以較快的速度得到所需要的目標部件。非破壞性拆卸是指拆解得到目標部件的同時盡量保證其他部件的完好性。破壞性拆卸適用于拉式(PULL)策略,能夠有目的、快速地得到所需部件;但是其回收利用的層次和程度都有限,即被破壞的部件最多只能以材料級形式回收,以部件級形式回收的僅限于目標部件。而非破壞拆卸則能夠提高回收利用層次和程度,它較多地適用于推式(PUSH)策略。

拆解策略按照拆解的程度可分為完全拆解和不完全拆解。完全拆解是指將回收產(chǎn)品完全按照其結(jié)構(gòu)拆解開來,形成最小單位的零部件。不完全拆解是指拆解到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的某一中間狀態(tài)。完全拆解和不完全拆解策略的選擇一方面取決于回收產(chǎn)品的質(zhì)量,如果回收產(chǎn)品的質(zhì)量較好,就可以在部件層次再利用,否則只能完全拆解以材料形式回收利用;另一方面還取決于所需要的零部件在產(chǎn)品中的結(jié)構(gòu)。完全拆解適合機械化拆解,在一定資本投入下,其拆解效率將會較高;不完全拆解則更多地依靠人工運作和判斷。

拆卸策略組合分析

根據(jù)實際情況可以將上述拆解策略組合為四種拆卸策略(見圖2)。其中,破壞性不完全拆卸適用于那些只回收廢棄產(chǎn)品中一部分所需的(或者認為有價值的)部件,不考慮其他不需要部件的功能和形態(tài)的好壞;破壞性完全拆卸適用于回收產(chǎn)品中全部有價值的部件或再生材料;非破壞性不完全拆卸適用于維修產(chǎn)品;非破壞性完全拆卸適用于回收廢棄產(chǎn)品中所有的部件或再生材料。

實踐中,由于拆解技術(shù)較低、廢棄品的質(zhì)量較差以及經(jīng)濟性約束等,最常用的是破壞性不完全拆解 ;非破壞性完全拆解應(yīng)用較少,但是其原理同樣適用其他三種策略,可以說這三種策略是非破壞性完全拆卸的特例,可以認為是非破壞性完全拆卸的不完全表現(xiàn),拆卸的規(guī)律也是基本一致的。

不同拆卸組合策略的選擇需要根據(jù)回收產(chǎn)品的質(zhì)量狀況、對產(chǎn)品的回收目的、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、所需部件在產(chǎn)品中的結(jié)構(gòu)特性、拆卸效率、回收效率、回收層次、回收技術(shù)等進行(見表1)。

回收產(chǎn)品的拆解方案

不同類或同類不同型號的廢棄產(chǎn)品的拆解策略是不同的。對于同型號回收產(chǎn)品制定的策略也是不盡相同的,因為產(chǎn)品使用過程中磨損程度有差異,拆解難度(耗時、費用等)也不同,所以對各個使用狀態(tài)的同型號產(chǎn)品的拆解策略也不盡相同,通常產(chǎn)品的耗損程度與使用時間有很大關(guān)系。因此,產(chǎn)品拆解可以是根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計及使用時間長短制定拆解方案、決定拆解層次,可采用PUSH方案;也可以不事先作安排,而是根據(jù)產(chǎn)品的實際質(zhì)量狀況靈活地選擇拆解深度,可采用PULL方案。PULL方案適合于產(chǎn)品質(zhì)量較為穩(wěn)定,對于產(chǎn)品拆解部件的使用已有安排,回收量較大的產(chǎn)品;而PUSH方案則適合于產(chǎn)品質(zhì)量無法預(yù)測,拆解部件的使用不定而產(chǎn)品回收量小的產(chǎn)品。

綜上所述,回收產(chǎn)品的拆解策略對其組裝有很大影響。對于科學(xué)合理的組裝、面向拆解的設(shè)計方案的績效,可以用按此方案生產(chǎn)的回收產(chǎn)品的拆解層次是否合理來反映。拆解層次過深,則財務(wù)上不經(jīng)濟,也違背循環(huán)經(jīng)濟的基本思想;而拆解層次過淺,則拆解部件不便于進入再制造過程,影響循環(huán)經(jīng)濟的效率。此外,資源循環(huán)企業(yè)除了按照上述拆解策略來進行回收產(chǎn)品的拆解再利用,還需要充分考慮到產(chǎn)品及零部件的質(zhì)量和獲取時間等因素,對于每種型號、每種使用狀態(tài)的產(chǎn)品都要制定合適的拆解策略。

本文分析了不同拆解策略對拆解條件、廢棄品特征的約束或表現(xiàn),并劃分出各種策略的適用范圍,以期對資源循環(huán)企業(yè)有所借鑒。

參考文獻:

1.徐鴻翔,陳志偉.Solid Works在面向拆卸設(shè)計系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報,2004.6

2.李劍峰等.機電產(chǎn)品拆卸回收模型及其拆卸序列生成[J].山東大學(xué)學(xué)報,2004.10

3.徐鴻翔,王栓虎.基于最大回收利潤的產(chǎn)品拆卸規(guī)劃的研究[J].信息技術(shù),2002.2