馮建偉

【摘要】近些年來，在國家的扶持和推動之下，加快了資源節(jié)約型社會建設工作的速度，通過加大對再制造的發(fā)展力度，能夠獲得更多的經濟利潤，形成良好的社會效益與影響。不過，受到廣大民眾在再制造產品方面的認知偏差影響，覺得再制造產品的質量不過關，性能不可靠，屬于二手產品，嚴重妨礙到國內再制造的可持續(xù)發(fā)展。一般來說，再制造產品的質量則與零部件再制造加工處理之后的質量、再制造裝配的精度等因素緊密相關。論文主要參考了工程機械再制造的特征，深入分析了針對建筑工程機械再制造的一類優(yōu)化選擇裝配方式，并且將再制造裝配尺寸鏈當作約束，將再制造產品的質量損失控制到最低，不僅提升了再制造資源的利用效率，而且使封閉環(huán)偏差波動也變小，最終從重用件、修復件以及新件當作，科學選取一個最適合零件組合的方式，有助于使裝配精度得以提升，讓再制造產品質量滿足有關規(guī)定。

【關鍵詞】工程機械;再制造;裝配質量;優(yōu)化方法

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

20.

緒論

自從再制造工程出現(xiàn)之后，攻克了能源緊缺的難題，相較于傳統(tǒng)制造來說，再制造與其不同的地方集中在毛坯成型技術，借助新型的再制造修復技術，使從前的尺寸、外形得以恢復，讓再制造產品的質量獲得保障。對比傳統(tǒng)制造來說，再制造毛坯來源發(fā)生了變化，能降低對礦產資源的開發(fā)量，所耗費的能源隨之下降。并且，提升了對廢舊產品的利用率，減小了帶給生態(tài)環(huán)境的破壞影響。對于建筑工程機械領域來說，應該緊密聯(lián)系工程機械再制造的特征，做好工程機械再制造優(yōu)化工作，有助于提升裝配的精準性，確保機械工程再制造產品的質量達到相關規(guī)定。

一、工程機械再制造裝配過程的說明

1.工程機械再制造概述

工程機械再制造是以工程機械全壽命周期的規(guī)劃和管理為指導，以提高廢舊機械性能為目的，以高質量、高效率的原則為指導的一系列技術措施或工程活動的總稱，節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保，采用先進技術和工業(yè)化生產方式，對即將被報廢的建筑機械進行維修和改造。傳統(tǒng)的機械制造鏈以機械的報廢而結束，而工程機械再制造則是從機械的報廢為起點開始的，這進一步擴大了這一產業(yè)鏈的延伸。總的來說，工程機械再制造特點是比較明顯的：首先是，再制造的產品無論是質量還是性能都不低于新產品，但是和新產品相比較，成本只有一半，節(jié)省能源和材料60%、70%，在再制造過程中產生的大氣污染排放降低80%以上。

在工程機械的再制造過程中，必須將整臺機器拆成一個個單獨的零件，并設法清除零件上的污垢，這些工序非常容易造成環(huán)境污染，同時損壞的零件需要進行評估和維修才能恢復使用，所以，只有做到無損拆卸、綠色清潔、高質量維修和高精度檢測，才是工程機械維修成功的關鍵。

再制造業(yè)具有經濟效益好、生產成本低、節(jié)能環(huán)保等特點，使得再制造工程得到了長足的發(fā)展。有時其產品的性能甚至會超過新品的質量。再者，再制造的節(jié)能節(jié)材符合我國當前對環(huán)境保護的重視，也符合我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是當前我國市場經濟快速發(fā)展的重要路徑。

2.針對工程機械再制造過程中不確定因素的探究

對于工程機械再制造的毛坯來說，屬于一種廢舊的工程機械，在供應源方面由消費者流向相關再制造企業(yè)，對比新品的制造，再制造生產系統(tǒng)輸入存在逆向性、品種多樣、質量良莠不齊等特征，形成諸多不確定影響因素，具體來說：第一，回收相關機械產品的來源十分多且較為分散，廢舊零件在數量、生產的時間等方面均無法明確。第二，對于各種損壞情況的零部件來說，采用的再制造修復技術也不一樣，造成經過修復后零件的表面質量、準確性有所不同。第三，對于大部分再制造需要安裝的零件而言，均為修復件、重用件，二者的尺寸公差離散很大，偏移了中心，表現(xiàn)出非正太分布的質量特征[1]。

3.工程機械再制造裝配質量的相關影響因素分析

（1）等待裝配零部件的質量因素

對于工程機械再制造產品來說，再制造裝配的質量可以從相應裝配體的精確度方面看出，裝配尺寸鏈的精確度則與其封閉的環(huán)尺寸緊密相關，在裝配尺寸鏈當中，不同構成環(huán)零件質量的偏差體現(xiàn)在裝配尺寸鏈中的傳遞、積累等方面，和封閉環(huán)尺寸與目標尺寸的偏離情況密切關聯(lián)，所以，機械工程再制造裝配質量受到零部件加工精準度方面的影響。

再制造裝配方式方面的因素

影響機械工程再制造裝配精準度的因素與裝配的精度緊密相關。對于各種加工精度的再制造零件而言，需要確保所選取再制造裝配方式與技術的合理性，即便部分零部件的加工精度較低，依然可以確保整機裝配的精度達到相關規(guī)定。

（3）其他方面的影響因素

通常情況下，機械工程再制造生產設備、生產技術、所處的環(huán)境情況、再制造操控工作人員的專業(yè)能力均會帶給機械工程再制造產品的裝配質量很大的影響[2]。

二、工程機械再制造優(yōu)化方法具體案例分析

1.曲柄連桿機構介紹

在發(fā)動機中，曲柄連桿屬于主要的零件構成部分，最重要的零件之一，也屬于發(fā)動機把相應燃料燃燒形成的熱能轉化成機械能，然后輸出相應動力的重要結構。具體運行時，依靠曲柄連桿對燃料燃燒形成的高溫、高壓加以承受，并借助燃燒氣體的壓力作用，開展活塞往返運動，通過連桿、活塞銷把活塞往復運動變成曲軸旋轉運動，形成一定的扭矩，并且對外輸出相應動力，達到驅動其他機構的效果。所以，曲柄連桿機構裝配質量與發(fā)動機的性能、使用年限密切相關。

對于曲柄連桿運行環(huán)境來說，帶給發(fā)動機很大的影響，與裝配的精度、質量均緊密關聯(lián)。以確保再制造發(fā)動機運行的可靠性，降低功耗量。進行再制造曲柄連桿裝配的時候，應該掌握不同構成零件之間的配合關聯(lián)[3]。

2.曲柄連桿選配當中再制造優(yōu)化選配結果的分析

一般來說，機械工程制造裝配在曲柄連桿方面的裝配精度要求是很高的，因為被再制造技術、成本等方面的因素所影響，經過修復處理之后，會使再制造件的精度下降，對比加工處理之后的新件，再制造件的零件尺寸偏離中心是大于新件的。假如應用互換法進行裝配，有關零件的尺寸偏差則沿著裝配尺寸鏈進行傳遞、累積。以達到再制造裝配精度方面規(guī)定為目的，要求再制造企業(yè)運用分組裝配的方式，在對應組中選用零件，完成裝配曲柄連桿機構的任務。筆者依據所調查采集的相關數據，根據企業(yè)的分組方式，最多僅明確5套裝配策略，見下表2.1。

結合此次研究中涉及到的兩個選擇裝配評價指標，科學評價最后的裝配結果，以便使得應用此方式的裝配成功率是51%，再制造資源的利用率是33.2%。究其原因，主要在于上連桿瓦、下連桿瓦均為典型的易損件，同時再制造的價值很小，為此，進行再制造裝配的時候，運用到的均為新件，所以，此處涉及到的再制造資源利用率只對曲軸、連桿的利用率進行統(tǒng)計和整理，同時，在具體的選配策略當中，無論是重用件，還是修復件，均采用個數進行代表。根據實際的評價結果，從中不難獲悉，根據再制造企業(yè)當前采用的裝配方式進行裝配，一方面，將造成很多不匹配零件出現(xiàn)剩余的情況，使得制品被嚴重擠壓;另一方面，在修復件、重用件的利用率方面同樣是非常低的，提高了再制造企業(yè)經營的經濟成本。

在此過程當中，應用科學的再制造優(yōu)化選配方式，通過運用相關matlab2012軟件，將相關數據信息作為主要的對象，對其實施編程仿真處理，經過迭代300次之后，一共得到10套可以達到再制造裝配間隙規(guī)定的曲軸、連桿裝配組合策略，matlab輸出的裝配組合可以發(fā)揮出良好的作用。而曲柄連桿機構最佳的優(yōu)化裝配組合策略情況則見下圖1。

通過結合相關曲柄連桿機構的最后優(yōu)化組合結果情況，可以運用零部件處于矩陣當中的位置代表bestTour，對于第一列來說，各個數值均存在4個，依然表示的為曲軸的4個連桿頸，主要涵蓋了曲軸、連桿、上連桿瓦以及下連桿瓦，各行則組成了一個裝配尺寸鏈。并且將優(yōu)化組合策略當中的位置編號準確轉換成零件編號之后，具體的組合情況見下表2.2。

運用兩個選擇裝配評價指標能夠科學評價上表2.2當中的具體裝配結果，然后合理運用制造優(yōu)化選配方式得到最后的裝配方案，相應的匹配成功率是100%，而再制造裝配的綜合目標值QL=0.688，相應的再制造資源利用率則為79%。很多企業(yè)當前的分組裝配方式與再制造優(yōu)化選配方式的評價結果比較情況見下圖2。

結合上圖2，從中不難看出，和再制造企業(yè)當前運用的分組裝配方式進行對比，依靠再制造優(yōu)化選配方式能夠明顯提升重用件、修復件、新件相應的匹配成功幾率，并且，運用此種方式，可以達到再制造裝配精度的相關要求，將重用件、修復件作為首選，使得再制造零件相應的利用率得以一定的提升，達到使再制造企業(yè)實際的再制造經濟成本得以下降。當然，應用此種方式的過程當中，需要緊密結合客戶、企業(yè)相關裝配規(guī)定，以便明確再制造零件的具體裝配組合策略，確保再制造裝配的質量獲得保障，提升相應的效率與生產柔性，獲得更多的經濟收益[4]。

三、對我國工程機械再制造發(fā)展的建議

1.健全技術體系、完善法律法規(guī)

要構建行業(yè)技術體系，促進產業(yè)化發(fā)展。工程機械種類繁多，各種設備的結構各有特點。此外，設備的工作條件不同，零件的損壞形式也不同，要積極借鑒國外的成功經驗，建立完善的再制造技術體系。要認識到行業(yè)的發(fā)展離不開國家政策扶持和法律保護，要從立法層面確保行業(yè)的健康發(fā)展。要給予政策支持和傾斜，鼓勵學校、科研院所以及相關企業(yè)積極研發(fā)新技術，逐步建立行業(yè)標準和質量保證體系，在技術開發(fā)中全面考慮機械產品的可再制造型，使工程機械制造業(yè)與再制造業(yè)緊密聯(lián)系起來，促進整個機械行業(yè)的強勁發(fā)展。

2.提高社會認識、注重人才培養(yǎng)

當前，中國制造業(yè)正從生產型制造向服務型制造轉變，消費者對產品后續(xù)服務的關注度將越來越高。因此，要加強工程機械再制造技術的推廣，讓消費者了解再制造技術的優(yōu)勢，要宣傳再制造產品的質量，消除消費者對加工產品質量的疑慮，為工程機械加工產品創(chuàng)造更廣闊的市場。工程機械的再制造過程包括拆解、安裝、焊接、修理、檢測、材料等多個學科。但是，目前這一行業(yè)的職業(yè)教育尚不能滿足行業(yè)對人才的需求，未來專業(yè)人才的缺口巨大。今后要注重復合型人才的培養(yǎng)，為工程機械改造行業(yè)培養(yǎng)更多的專業(yè)人才。

3.依靠網絡平臺、改進產品供應

結合“互聯(lián)網+”理念，將分散的再制造單元整合成一個基于網絡的再制造系統(tǒng)，充分利用信息技術和大數據技術的優(yōu)勢，使得系統(tǒng)能對市場做出快速反應。為了提高產品設計和安裝的速度，降低生產成本，企業(yè)越來越重視工程機械零部件的互換性和標準化，在開發(fā)新產品后，還為客戶提供零部件，這些零件大多放在公司倉庫，造成資源浪費，有些零件在使用前就已經過期，比如類似密封圈等配件?？梢砸劳芯W絡技術，建立再制造零件信息共享平臺，不同品牌的企業(yè)可以在平臺上共享庫存信息，再制造企業(yè)能夠簡單快速了解配件庫存信息，及時聯(lián)系，降低成本。

結論：

作為機械工程再制造生產當中的最終環(huán)節(jié)，再制造裝配十分關鍵，有關再制造產品質量受到裝配精度方面的很大影響。此次研究結合工程機械再制造產品裝配情況，采用了科學裝配方式，將裝配尺寸鏈當作約束，參考了多元質量損失函數、封閉環(huán)偏差波動函數等，同時運用了蟻群優(yōu)化算法，使重用件、修復件等獲得改進和優(yōu)化。然后根據實際案例，應用此方法，可以減小再制造過程相關不確定因素的傳遞、累計帶給裝配產品質量的不良影響，有助于確保機械工程再制造產品的裝配精度、安全性，使相應重用件、修復件的利用率也獲得了提升。

參考文獻：

[1]宿彪，黃向明，任瑩暉，等.基于蟻群算法的工程機械再制造優(yōu)化選配方法研究[J].機械工程學報，2017（5）.

[2]范佳靜，曹玉華，曹敏.基于GABP神經網絡預測法的工程機械再制造員工效率研究[J].工業(yè)技術經濟，2018，37（008）：147-153.

[3]王玉鑫，李曉海，李杰，等.工程機械再制造產業(yè)化發(fā)展方向的研究[J].機械工業(yè)標準化與質量，2017，000（008）：36-39，46.

[4]赫景榮，關曉晨.工程機械再制造產業(yè)化發(fā)展方向的研究[J].工程技術（文摘版）：00111-00111.