王其鋒，羅麗

（長(zhǎng)安大學(xué)工程機(jī)械學(xué)院，陜西西安710064）

面向服務(wù)的主動(dòng)再制造回收策略

王其鋒，羅麗

（長(zhǎng)安大學(xué)工程機(jī)械學(xué)院，陜西西安710064）

為了減小毛坯對(duì)再制造不確定性的影響，實(shí)現(xiàn)再制造大批量生產(chǎn)，提出了一種面向服務(wù)的主動(dòng)再制造回收策略。該策略在分析零部件失效率服從“浴盆曲線”的基礎(chǔ)上，通過兩參數(shù)威布爾分布來預(yù)測(cè)給定可靠度下的剩余壽命；建立了再制造度和零件已服役壽命的映射模型，得到最優(yōu)再制造度下的零件已服役壽命；通過判斷零部件已服役壽命是否在威布爾分布預(yù)測(cè)的剩余壽命閾值內(nèi)，做出再制造回收的決策，進(jìn)而提供技術(shù)服務(wù)，再制造后提供給顧客繼續(xù)使用。

主動(dòng)再制造；服務(wù)模式；威布爾分布；壽命預(yù)測(cè)；回收策略

發(fā)展綠色再制造產(chǎn)業(yè)是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，也是實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。然而由于再制造諸多不確定性因素的影響，多品種小批量的再制造生產(chǎn)現(xiàn)狀依舊難以改變。此外，由于消費(fèi)者對(duì)再制造產(chǎn)品的偏見，認(rèn)為再制造產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性不如新品，因而再制造產(chǎn)品的市場(chǎng)青睞度一直不高，即使再制造企業(yè)以非常低的價(jià)格來吸引消費(fèi)者的購(gòu)買力度，但效果甚微。

針對(duì)這一現(xiàn)狀，劉明周等從公差分配的角度，以尺寸鏈為約束，對(duì)再制造產(chǎn)品的裝配質(zhì)量進(jìn)行了研究［1］。馬祖軍等從逆向物流的角度對(duì)再制造回收網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化［2］。Ferguson等研究了租借模式下再制造產(chǎn)品質(zhì)量分級(jí)策略能夠提高再制造企業(yè)的盈利水平［3］。萬延花等對(duì)再制造批量問題進(jìn)行研究，研究了企業(yè)利潤(rùn)率與新品采購(gòu)量、毛坯回收量的量化關(guān)系，并給出了生產(chǎn)建議［4］。

不難發(fā)現(xiàn)，以上文獻(xiàn)均是對(duì)回收毛坯進(jìn)行被動(dòng)地再制造生產(chǎn)和質(zhì)量?jī)?yōu)化控制，在一定程度上改善了再制造產(chǎn)品的生產(chǎn)效益和市場(chǎng)青睞度，然而并沒有從根本上改變顧客對(duì)再制造產(chǎn)品質(zhì)量的顧慮以及小批量的再制造生產(chǎn)現(xiàn)狀。本文在借鑒相關(guān)文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，從面向技術(shù)服務(wù)的角度提出了主動(dòng)再制造的回收策略，從源頭上減小再制造毛坯的不確定性。

面向服務(wù)的再制造生產(chǎn)模式是與客戶簽訂協(xié)議，企業(yè)低價(jià)銷售產(chǎn)品給用戶，用戶使用一定年限后，將未到使用壽命周期的產(chǎn)品返還給企業(yè)，企業(yè)再制造后，以更低的價(jià)格再次出售給客戶，這種操作模式相當(dāng)于企業(yè)出售給客戶的是服務(wù)，而非產(chǎn)品，客戶節(jié)省了資金，得到了服務(wù)，企業(yè)充分利用了產(chǎn)品的價(jià)值，獲得了想要的利潤(rùn)。這種面向服務(wù)的再制造模式既消除了客戶對(duì)再制造產(chǎn)品質(zhì)量的顧慮，又節(jié)約了資源，實(shí)現(xiàn)了綠色發(fā)展，是一種可持續(xù)發(fā)展的新道路。

在面向服務(wù)的再制造模式下，產(chǎn)品回收的時(shí)間亟需解決，回收時(shí)間過早，產(chǎn)品價(jià)值未得到充分利用，浪費(fèi)資源；回收時(shí)間太晚，毛坯的不確定性增大，再制造難度大，難以形成大批量生產(chǎn)。鑒于此，本文展開了面向服務(wù)的主動(dòng)再制造回收策略的研究。

1　回收決策模型

1.1浴盆曲線

浴盆曲線是用來描述零部件的失效率隨服役時(shí)間變化的關(guān)系曲線，浴盆曲線分為三個(gè)階段：第一階段為故障初發(fā)期，由于設(shè)備的磨合需要一段時(shí)間，因此一般故障率較高，經(jīng)過調(diào)試和運(yùn)轉(zhuǎn)，故障率逐漸降低；第二階段為正常運(yùn)行期，但由于不規(guī)范操作、維修保養(yǎng)不當(dāng)?shù)仍?，偶爾也?huì)導(dǎo)致隨機(jī)故障發(fā)生，這一階段，故障率曲線近似為一水平直線；第三階段為耗損故障期，由于零部件的磨損、腐蝕以及疲勞等原因造成故障率上升。

1.2決策模型

威布爾分布在產(chǎn)品及零部件的壽命預(yù)測(cè)、可靠性方面得到了廣泛的運(yùn)用。通過兩參數(shù)的威布爾分布事先估計(jì)出給定可靠度下零件疲勞耗損的開始時(shí)間Ls，而此時(shí)并不是最佳的主動(dòng)再制造時(shí)機(jī)，因?yàn)檫@一時(shí)間點(diǎn)Ls處于浴盆曲線的第三階段，即使可靠度滿足要求，然而在此階段零部件經(jīng)歷了一定程度的磨損，也可能經(jīng)歷了多次維修，不能確定是否可以通過再制造回復(fù)原有的性能，而傳統(tǒng)意義上的被動(dòng)再制造模式就是在這一階段進(jìn)行再制造回收，因此在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行再制造并不是最佳選擇。為了改變這一現(xiàn)狀，找到主動(dòng)再制造回收的時(shí)間點(diǎn)顯得十分關(guān)鍵。

再制造度是零部件可再制造程度的描述。通過擬合再制造度和已服役壽命的關(guān)系可以得到最優(yōu)再制造度下的已服役壽命Lu；比較Lu和Ls的大小，如果Lu小于Ls，滿足可靠度要求和最優(yōu)再制造度的約束，可以認(rèn)為在Lu點(diǎn)是主動(dòng)再制造的最佳時(shí)機(jī)。其回收決策模型如圖1所示。

圖1　回收決策模型

2　壽命預(yù)測(cè)

威布爾分布能充分反映材料缺陷和應(yīng)力對(duì)疲勞壽命的影響，因此非常適合再制造零部件的壽命預(yù)測(cè)。由于三參數(shù)威布爾分布的模型比較復(fù)雜，而且計(jì)算較為繁瑣，因此采用兩參數(shù)威布爾分布模型，并利用最小二乘法對(duì)零部件的可靠性進(jìn)行預(yù)測(cè)，其具體計(jì)算過程可以參照文獻(xiàn)［5］。威布爾分布的數(shù)學(xué)描述如下：

失效分布函數(shù)：

概率密度函數(shù)：

可靠度函數(shù)：

故障率函數(shù)：

數(shù)學(xué)期望：

方差：

上式（1）～（6）中：β＞0為形狀參數(shù)，通常在［1，7］間取值，形狀參數(shù)是最重要的參數(shù)，決定分布密度曲線的基本形狀。η＞0為尺度參數(shù)。其中尺度參數(shù)起放大或縮小曲線的作用，但不影響分布的形狀。

3　映射模型

在傳統(tǒng)的被動(dòng)再制造模式下，由于毛坯的質(zhì)量千差萬別，因此，被動(dòng)再制造零部件的再制造度呈現(xiàn)高度的隨機(jī)性，主動(dòng)再制造以浴盆曲線為理論指導(dǎo)，在服役零部件進(jìn)入浴盆曲線的第三階段前，由于零部件的性能基本完好無損，除發(fā)生隨機(jī)故障外，可認(rèn)為各零部件的再制造度大致相同，因此關(guān)鍵的問題是找到在哪一個(gè)服役壽命的時(shí)間點(diǎn)使得再制造度值最大，最有利于再制造，這對(duì)于再制造企業(yè)來說至關(guān)重要。因此，建立再制造度和已服役壽命的映射模型非常關(guān)鍵。

4　結(jié)束語

本文提出了一種面向服務(wù)的主動(dòng)再制造決策模型，通過威布爾分布和再制造度與已服役壽命的映射模型，能夠得到主動(dòng)再制造的最佳時(shí)間點(diǎn)，但并沒有給出具體的映射模型和算例仿真，還有待進(jìn)一步的研究。此外，由于面向服務(wù)的主動(dòng)再制造模式必然涉及到多周期的生產(chǎn)優(yōu)化問題，這也是未來的研究方向。

［1］劉明周，劉從虎，邢玲玲，等.面向質(zhì)量目標(biāo)的再制造復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品裝配分組優(yōu)化配置方法［J］.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2014，50（8）：150-155.

［2］馬祖軍，張殿業(yè)，代穎.再制造逆向物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型研究［J］.交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2004，2（2）：53-58.

［3］Ferguson M，Guide V D，Koca E，et al.The Value of Quality Grading in Remanufacturing［J］.Production&Opera tions Management，2009，18（3）：300-314.

［4］萬延花，陳偉達(dá).需求不確定的再制造批量決策［J］.系統(tǒng)管理學(xué)報(bào)，2012，21（2）：270-274.

［5］徐微，胡偉明，孫鵬.基于兩參數(shù)威布爾分布的設(shè)備可靠性預(yù)測(cè)研究［J］.中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2013，11（2）：112-116.

The Proactive Remanufacturing Take-Back Strategy for Service Oriented

WANG Qi-feng，LUO Li
（School of Engineering Machinery of Chang'an University，Xi'an Shaanxi 710064，China）

To reduce the effect of remanufacturing uncertainty of returned parts and realize the lot-sizing production，a proactive remanufacturing take-back strategy for service oriented was proposed.The approach is based on the bathtub curve of component failure rate.According to the reliability demand we employs weibull distribution to obtain the remaining life of parts.a model that represents the relationship of remanufacturing degree and used life of parts was formulated to get the optimal used life of items.By comparing the value of used life and the remaining life of parts the take-back decision was made whether the used life of part is the optimal timing for providing service of remanufacturing.Then the improved goods was provided for customers to use it.

proactive remanufacturing；service pattern；weibull distribution；life prediction；take-back strategy

TH16

B

1672-545X（2016）08-0238-03

2016-05-18

王其鋒（1991-），男，湖北荊州人，在讀碩士研究生；研究方向：制造系統(tǒng)集成與優(yōu)化。