周自強(qiáng)，戴國洪，譚翰墨

（1.常熟理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500）（2.蘇州市汽車綠色拆解回收利用智能裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 常熟 215500）

至2011年中國汽車保有量已經(jīng)超過一億輛，按照我國《汽車報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)》，我國報(bào)廢汽車的數(shù)量也在快速增長，據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測，至2020年，我國的年報(bào)廢汽車數(shù)量將達(dá)到600萬輛.汽車報(bào)廢已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)重的社會(huì)和環(huán)境問題.如果不進(jìn)行科學(xué)有效地回收和處理，其所造成的危害將不可小覷.按照國家建設(shè)資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會(huì)的總目標(biāo)，報(bào)廢汽車拆解回收對于提高資源再利用水平、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，以及節(jié)能降耗等方面都具有重要的意義.從國內(nèi)的情況來看，國家和部分省市也陸續(xù)出臺(tái)了一系列關(guān)于汽車拆解與回收方面的政策、法規(guī).這也從一個(gè)側(cè)面反映了國家對這一問題的重視.因此，在報(bào)廢汽車的高峰到來之前，對這一領(lǐng)域進(jìn)行相關(guān)理論、技術(shù)和應(yīng)用的研究具有非常重要的意義.雖然國外在汽車拆解方面已經(jīng)有了很多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但是其做法與設(shè)備不完全適合中國國情.如美國的粉碎式暴力拆解模式，是將報(bào)廢汽車簡單處理后（抽取廢液，拆卸輪胎）就直接進(jìn)行粉碎，然后對粉碎后的碎片進(jìn)行分選.這種做法的材料利用率有限，因此我們必須研究開發(fā)適合我國國情的汽車拆解回收模式和相關(guān)裝備.

1 報(bào)廢汽車拆解與回收的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域

1.1 物流技術(shù)

報(bào)廢汽車的拆解與回收首先要解決的是物流問題，其中包括了報(bào)廢汽車的收集、運(yùn)輸，以及報(bào)廢汽車的倉儲(chǔ)管理，也包括拆解過程中拆解企業(yè)的內(nèi)部物流，最后還有拆解后的各類總成和零部件的倉儲(chǔ)管理和運(yùn)輸問題，直到完成原材料的重新利用或者零部件的再制造并重新進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)的循環(huán)流程.

從物流裝備的角度來看，需要設(shè)計(jì)和制造一系列的專用物流裝備.首先，報(bào)廢汽車相對于一般產(chǎn)品來說體積較大，使用通用裝載工具存在諸多不安全因素，為此必須設(shè)計(jì)和制造行業(yè)專用的一些設(shè)備，如行業(yè)專用的叉車屬具、專用的起重機(jī)抓斗、專用運(yùn)輸車輛等.對于運(yùn)輸和中轉(zhuǎn)來說，需要設(shè)計(jì)大批量存放報(bào)廢汽車的倉儲(chǔ)設(shè)備.對于拆解企業(yè)來說也要設(shè)計(jì)企業(yè)內(nèi)部專用的中轉(zhuǎn)倉庫，以及各類總成和零部件的倉儲(chǔ)設(shè)備，這些設(shè)備既要便于使用，又要便于中轉(zhuǎn)和運(yùn)輸.另外拆解過程中產(chǎn)生的各類液體和固體廢物的安全運(yùn)輸也是一個(gè)需要考慮的問題.

1.2 拆解裝備與拆解線

報(bào)廢汽車的拆解裝備包括預(yù)處理設(shè)備、車身翻轉(zhuǎn)設(shè)備與拆解平臺(tái)、拆解設(shè)備以及車身壓縮與打包設(shè)備，如果從報(bào)廢汽車拆解回收的全過程來看，車身破碎設(shè)備、分選設(shè)備等都屬于拆解裝備的范疇.其中預(yù)處理設(shè)備包括各類廢液的抽取和回收設(shè)備，設(shè)計(jì)高效專用的回收設(shè)備可以避免拆解過程中的二次污染.如汽車空調(diào)中的制冷劑如果不加以處理就直接進(jìn)入破碎環(huán)節(jié)，勢必會(huì)導(dǎo)致氟利昂類的溫室氣體大量排入大氣，從而造成新的污染和危害.車身翻轉(zhuǎn)設(shè)備與拆解平臺(tái)的作用是對報(bào)廢汽車車身進(jìn)行大角度翻轉(zhuǎn)，從而便于操作人員進(jìn)行零部件的拆解.另外，汽車拆解過程中的各類工具也是十分重要的環(huán)節(jié)，由于報(bào)廢汽車種類繁多，不可能用汽車生產(chǎn)過程中的工具來進(jìn)行拆解工作，因此如果設(shè)計(jì)適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便的拆解工具也是該領(lǐng)域中的重要研究內(nèi)容.

1.3 信息管理技術(shù)

由于報(bào)廢汽車類型眾多，不同類型與品牌的汽車在零部件的材料和拆解方法上都不盡相同.而且在整個(gè)拆解過程中的去向也不同，有些零部件如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等需要嚴(yán)格控制其去向；而有些零部件則可以經(jīng)過檢測重新回到維修市場.如果沒有一個(gè)完整的信息系統(tǒng)來支持，這些環(huán)節(jié)將很難進(jìn)行下去.因此，必須建立一個(gè)有眾多汽車企業(yè)支持，基于互聯(lián)網(wǎng)的信息管理平臺(tái)，使報(bào)廢汽車拆解企業(yè)不僅能夠?qū)Σ煌愋推嚨牟鸾夤に囘M(jìn)行信息共享，也能夠?qū)苫厥绽玫牧悴考畔⑦M(jìn)行發(fā)布和共享.該信息平臺(tái)甚至可以在有效監(jiān)控的前提下與電子商務(wù)網(wǎng)站進(jìn)行聯(lián)接.

1.4 材料分選技術(shù)

在對車身進(jìn)行破碎處理以后所形成的各類碎片中包含了金屬材料、塑料、橡膠等各類材料，其中金屬材料又分為黑色金屬鋼和銅、鋁等有色金屬材料.如何將這些不同類型的碎片材料進(jìn)行合理分選并加以利用.目前常用的是磁力分選和重力分選等方法.另外汽車工業(yè)自身也在對材料進(jìn)行改進(jìn)，例如傳統(tǒng)的內(nèi)飾件材料是不可回收的，而現(xiàn)在可回收的GMT板材在汽車內(nèi)飾件材料中的應(yīng)用率越來越高，用這種材料制作的內(nèi)飾件在回收以后可以重新制作成新的內(nèi)飾件.

1.5 零部件的回收利用和再制造技術(shù)

再制造是指將報(bào)廢汽車零部件、工程機(jī)械、機(jī)床等進(jìn)行專業(yè)化修復(fù)的批量化生產(chǎn)過程，是循環(huán)經(jīng)濟(jì)“再利用”的高級(jí)形式，其產(chǎn)品能夠達(dá)到與原有新品相同的質(zhì)量和性能[1].從制造成本來看，再制造技術(shù)生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)成本不到新機(jī)的80%，更為重要的是其環(huán)境效益，通過再制造可以大大減少能源與原材料的消耗，相對于傳統(tǒng)制造而言，再制造的碳排放量可以減少80%以上.再制造的工藝和設(shè)備、再制造零部件的檢測、再制造企業(yè)的市場準(zhǔn)入等等，涉及到大量的法律、法規(guī)和需要解決的技術(shù)問題.另一方面是材料的回收利用，有些零部件雖然不能進(jìn)行再制造，但是可以用來生產(chǎn)其他的替代產(chǎn)品.例如汽車玻璃可以用來生產(chǎn)地磚或其他建材，汽車上的塑料件也可以用來生產(chǎn)包裝制品.

1.6 汽車及其零部件全生命周期管理理論與技術(shù)

雖然產(chǎn)品全生命周期管理技術(shù)的概念涵蓋了從設(shè)計(jì)到回收利用的全過程，但是目前通用的產(chǎn)品全生命周期技術(shù)（Product Lifecycle Management,PLM）因?yàn)槭瞧鹪从诋a(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)（Product Data Management），它實(shí)際上只是覆蓋了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造以及營銷的階段性過程，后續(xù)的維修，特別是拆解和回收處理這一過程實(shí)際上沒有得到有效的覆蓋.在國外的汽車制造領(lǐng)域中，其傳統(tǒng)的做法也是通過按照一定比例存儲(chǔ)車輛零部件備品，以備維修使用，例如美國福特公司就專門為其所生產(chǎn)的所有車型在其有效壽命期內(nèi)保存了零件備品，以備維修使用.這種傳統(tǒng)模式實(shí)際上是一種成本高、效率低的做法.在網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，通過研究并實(shí)現(xiàn)覆蓋車輛使用、維護(hù)、維修以及拆解回收全過程的PLM技術(shù)將有助于通過社會(huì)化的方式達(dá)到資源的最優(yōu)配置.

1.7 汽車零部件回收利用的經(jīng)濟(jì)性評估理論與技術(shù)

報(bào)廢汽車拆解過程中零部件回收利用的基本流程如圖1所示，報(bào)廢汽車拆解過程中零部件可以有多種途徑進(jìn)入再利用階段.如鋁合金輪圈拆卸后可直接進(jìn)入工業(yè)材料環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，汽車上的一些電機(jī)在檢測合格的情況下可以進(jìn)入維修市場再次利用，對于擋風(fēng)玻璃這類的零件再制造的意義不大，而維修市場的需求量有限，如果作為原材料進(jìn)行回收，其運(yùn)輸成本可能大于本身所能產(chǎn)生的價(jià)值增值，所以切實(shí)可行的辦法是將其加工為其他產(chǎn)品進(jìn)行再利用，如加工成彩色地磚、裝飾材料等.因此從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度來看，報(bào)廢汽車拆解回收的工作流程實(shí)際上是一個(gè)新的價(jià)值增值的循環(huán)過程，這一過程同樣符合生產(chǎn)活動(dòng)的一般規(guī)律.一方面有價(jià)值增值，另一方面也存在著設(shè)備成本、人力成本、管理成本等經(jīng)濟(jì)因素.因此，從經(jīng)濟(jì)性的角度對拆解和回收過程進(jìn)行研究，并給出一種在實(shí)際生產(chǎn)中便于操作的評估理論對于報(bào)廢汽車的拆解和回收行業(yè)的健康有序發(fā)展是至關(guān)重要的.

圖1 報(bào)廢汽車零部件回收利用的基本流程

1.8 面向汽車拆解與回收利用的綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

面向裝配的設(shè)計(jì)（Design for Assembly,DFA）和面向制造的設(shè)計(jì)DAM（Design for Manufacturing,DFM）已經(jīng)為業(yè)界所熟知，但是面向拆解與回收利用的綠色設(shè)計(jì)，特別是在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用目前還處于起步階段.由于汽車工業(yè)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條中涉及到很多規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的工作.綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的理念雖然已經(jīng)得到了社會(huì)的認(rèn)可，但是具體的技術(shù)性工作還有待于落實(shí).應(yīng)該說在汽車行業(yè)中實(shí)踐綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都是非?？捎^的.具體來說，應(yīng)該在零部件材料的制造、裝配方法方面進(jìn)行深入研究，并最終形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，最終在行業(yè)內(nèi)得到應(yīng)用.例如傳統(tǒng)的汽車內(nèi)飾件材料是不可回收的，目前新型GMT（熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯）板材在汽車內(nèi)飾件方面就得到了廣泛應(yīng)用，這種材料在拆解后可以回收并重新制成GMT板材，因此可以在很大程度上降低汽車拆解后對環(huán)境的影響.

2 國內(nèi)外的發(fā)展與研究現(xiàn)狀

西方國家在報(bào)廢汽車的回收與拆解方面已經(jīng)發(fā)展了較長的時(shí)間，形成了較為完備的法律法規(guī)體系.同時(shí)也根據(jù)其國情特點(diǎn)發(fā)展出了自己的技術(shù)體系.這些國家一般都采用自動(dòng)化程度較高的拆解模式，材料利用水平和能耗水平的考慮都在其次.以美國為例，其采用的回收模式是一種粗放式拆解模式，整車在抽取廢液和拆除輪胎后，直接進(jìn)行壓縮打包和粉碎處理，然后通過分選設(shè)備對碎片進(jìn)行分選處理[2].需要說明的是，這種大功率破碎機(jī)功率可達(dá)數(shù)萬千瓦，能耗極高.

西歐國家在報(bào)廢汽車的拆解與回收利用方面制定了一系列嚴(yán)格的法律法規(guī)，其基本原則是誰生產(chǎn)誰負(fù)責(zé)回收處理.因此，各汽車品牌或者獨(dú)自建立回收處理體系，或者是幾家汽車品牌聯(lián)合成立報(bào)廢汽車的回收處理體系.在報(bào)廢汽車的處理流程上，與美國不同的是歐洲國家在報(bào)廢汽車的拆解回收方面與再制造技術(shù)進(jìn)行了充分的結(jié)合[3,4].圖2是其拆解和分選流程的示意圖.在拆解工作的前期，把能夠進(jìn)行再制造的零部件先拆卸下來，進(jìn)入再制造企業(yè)進(jìn)行加工，經(jīng)過再制造并達(dá)到技術(shù)要求后重新進(jìn)入新車制造領(lǐng)域.對于一些能直接回收作為原材料的零件也要進(jìn)行拆卸處理.另外如排氣系統(tǒng)中的催化器因?yàn)楹邢⊥猎?，也需要在進(jìn)行破碎作業(yè)前進(jìn)行拆卸.接著就是用沖擊破碎方式對整車進(jìn)行破碎處理，然后通過磁力分選、旋流分選、重力分選等不同的分選方式對碎片進(jìn)行分類，并最終回到工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中去.另外，大眾、寶馬等四十多家汽車企業(yè)還聯(lián)合開發(fā)了一套面向報(bào)廢汽車拆解的信息支持系統(tǒng)IDIS（International Dismantling Information System），旨在提高拆解企業(yè)的工作效率和技術(shù)水平[5].

日本作為亞洲的汽車大國，大量報(bào)廢汽車曾一度成為日本環(huán)境污染的重要源頭之一.2002年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省和環(huán)境省與企業(yè)、協(xié)會(huì)等各方面共同提交了《汽車回收再利用法》并獲得通過.隨后日本的一些制造企業(yè)結(jié)合自身企業(yè)的特點(diǎn)，紛紛投入資源進(jìn)行報(bào)廢汽車綠色回收再利用技術(shù)和裝備的研發(fā)，目前汽車拆解機(jī)、汽車拆解翻轉(zhuǎn)機(jī)等報(bào)廢汽車拆解專用設(shè)備已相繼投入使用.

3 中國的報(bào)廢汽車拆解與回收

3.1 報(bào)廢汽車拆解與回收利用的現(xiàn)狀

我國報(bào)廢汽車回收拆解行業(yè)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，現(xiàn)有報(bào)廢汽車回收拆解企業(yè)1000多家，普遍存在著拆解水平低、設(shè)備和技術(shù)落后的問題，其次是拆解過程中缺乏規(guī)范化操作的管理，往往會(huì)造成拆解過程的二次污染.在拆解工藝方面基本上是粗放式的手工拆解，目前還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化工業(yè)拆解線.在拆解工具方面也是以簡單的手工工具為主，缺少適應(yīng)性強(qiáng)的自動(dòng)化工具.近年來國家有關(guān)部門將報(bào)廢汽車的回收利用問題也提上了議事日程.一系列相關(guān)的法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)，包括《報(bào)廢汽車回收拆解企業(yè)技術(shù)規(guī)范》（GB22128-2008），《汽車產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策》，《汽車零部件再造試點(diǎn)管理辦法》等等.

圖2 歐洲國家的拆解回收流程

3.2 報(bào)廢汽車拆解與回收領(lǐng)域的技術(shù)研究

上海交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)以及常熟理工學(xué)院等高校是少數(shù)在該領(lǐng)域內(nèi)開展科研和技術(shù)開發(fā)的單位.其中上海交通大學(xué)承擔(dān)了國家“十一五”科技支撐計(jì)劃“報(bào)廢汽車綠色拆解處理與利用關(guān)鍵技術(shù)及示范應(yīng)用”課題，開發(fā)了報(bào)廢汽車塑料的識(shí)別技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù).同濟(jì)大學(xué)在零部件再制造和拆解零部件信息管理方面進(jìn)行了研究.南京航空航天大學(xué)在拆解線的物流傳輸技術(shù)方面開展了相關(guān)研究.常熟理工學(xué)院也通過產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合的模式與國內(nèi)從事報(bào)廢汽車拆解設(shè)備的江蘇華宏科技股份有限公司進(jìn)行了合作研究，并建立了蘇州市汽車綠色拆解與回收利用智能裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室.該實(shí)驗(yàn)室除了與同濟(jì)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等著名高校開展交流與合作外，還與中國再生資源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、中國物資再生協(xié)會(huì)、中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)再生金屬分會(huì)等社會(huì)機(jī)構(gòu)密切合作，積極開展理論研究和應(yīng)用技術(shù)層面的研究與產(chǎn)品研發(fā).

4 結(jié)束語

報(bào)廢汽車的拆解與回收利用技術(shù)在國外已經(jīng)發(fā)展了較長的時(shí)間，在不同的國家和地區(qū)分別形成了較為完整的法規(guī)體系和技術(shù)體系.對于中國來說，報(bào)廢汽車的拆解和回收利用正在引起各級(jí)政府的重視，無論從可持續(xù)發(fā)展的角度還是從建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的角度來說，報(bào)廢汽車的拆解和回收利用技術(shù)是一項(xiàng)利國利民的綠色產(chǎn)業(yè)技術(shù).由于西方國家的報(bào)廢汽車拆解模式存在著能耗高、設(shè)備投資大、柔性不足等問題，如果中國直接沿用其技術(shù)體系勢必會(huì)影響到汽車拆解與回收產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展.因此，必須結(jié)合我國的具體國情，通過高校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合的研發(fā)模式，開發(fā)出柔性大、適應(yīng)性強(qiáng)、能耗低、產(chǎn)業(yè)價(jià)值高的拆解設(shè)備和拆解生產(chǎn)線，形成具有中國特色的汽車拆解與回收體系.

[1]潘希，徐濱士.中國再制造尚待規(guī)范化[N].科學(xué)時(shí)報(bào)，2011-08-26（A1）.

[2]Pavel Zamudio-Ramirez.The Automobile Recycling Industry in North America[EB/OL].http://www.systemdynamics.org/conferences/1999/PAPERS/PARA196.PDF.

[3]Kanari N,Pineau J L.End-of-Life Vehicle Recycling in the European Union[EB/OL].http://www.tms.org/pubs/journals/jom/0308/kanari-0308.html.

[4]Design For Recycling[EB/OL].http://www.srl.gatech.edu/education/ME4171/DFR-Intro.ppt.

[5]Recycling of End of Life Vehicles（ELV）[EB/OL].http://www.skoda.com.au/downloads/development/pdf-RecyclingOldVehicles.pdf.