回收产品的拆解策略探讨

王存存 徐 旭

中图分类号:F224.33 文献标识码:A

内容摘要:循环经济通过将废弃产品回收,并对其进行资源再生、绿色处理以提高资源的综合利用率。产品绿色处理的第一个步骤是制定合理的拆解策略,本文在分析回收产品最优拆解序列的基础上,探讨了适用范围不同的四种拆解策略组合。

关键词:回收产品 拆解策略 循环经济 再利用

问题的提出

在发展循环经济的背景下,众多学者以及制造商都针对如何高效率的利用资源做了大量的研究。提高资源综合利用率,无疑要实现资源的反复利用,将废弃产品回收,并对其进行资源再生、无害化处理,所有这些活动都要由资源再生产业完成。

资源再生产业对资源及其废弃物进行绿色处理和利用,考虑地球的承载力,走可持续发展道路,资源再生产业对环境的保护主要体现在:最大程度上循环利用资源,弱化对环境的剥夺;最小化废弃物排放,降低环境负荷率;无害化处理,避免对环境造成伤害(见图1)。

同时,资源再生产业具有成本消耗补偿、废弃品回收不确定的特征,涉及面广,包括:产品生产企业、回收企业、拆解企业、保险业、最终消费者以及各级管理部门等。所以,本文的研究将资源再生产业抽象为这样一类资源循环企业:它们首先收集、运输、回收废弃物;其次将其进行分类、清洗、检测、拆解、储存、修理、翻新、再造、再生、碎裂、焚烧、掩埋等一系列的绿色处理;最后还要利用回收的零部件投入到新产品的生产中,通过这三个方面的活动,实现污染最小化、利润最大化。本文将这样的资源循环企业作为研究对象,研究企业如何进行拆解决策。

我国资源循环企业起步较晚,企业运行条件不容乐观:一方面,设施简陋、技术贫乏、绿色处理投入产出比太大,且多采用破坏性回收方式,未能达到综合利用资源的目的,更甚者造成资源浪费和二次污染;另一方面,由于逆向物流、再制造等绿色处理、再投入新产品生产的过程具有复杂性、不确定性而不易控制,给资源循环企业的流畅运转带来了巨大的挑战,极其需要科学的信息系统来指导绿色处理的顺利进行。

资源循环企业回收废弃产品或工业垃圾之后,首先要对其进行拆解,然后将各种形式的资源归类,才得以循环利用。将产品进行拆解作业是绿色处理的基础运作之一。首先进行拆解决策(策划最优的拆解序列、选择合适的拆解层次等);其次根据决策方案和预测的回收量来制定拆解计划,即员工和设备安排(时间、地点和工作内容等);再次根据实际的回收量稍做计划调整即可进行拆解;最后记录实际拆解情况,评价原拆解决策并做出改进、更新,以使后面的拆解工作得到更精确的控制。本文主要讨论资源循环企业如何进行拆解决策。

拆卸、拆解策略分类

拆卸与拆解都被广泛地用于描述回收产品的分解过程。这里,拆卸是指部分地、不完全地进行产品的结构性分解;而拆解则是指将产品完全地分解,是拆卸的特例。在产品回收处理的分解过程中,这两者兼而有之,在一定的范围内甚至可以等同。

拆卸策略可以根据不同的角度进行分类。按照拆卸的目的性可分为:破坏性拆卸和非破坏性拆卸。所谓破坏性拆卸是指用回收产品的某些部件的破坏性作为代价,以较快的速度得到所需要的目标部件。非破坏性拆卸是指拆解得到目标部件的同时尽量保证其他部件的完好性。破坏性拆卸适用于拉式(PULL)策略,能够有目的、快速地得到所需部件;但是其回收利用的层次和程度都有限,即被破坏的部件最多只能以材料级形式回收,以部件级形式回收的仅限于目标部件。而非破坏拆卸则能够提高回收利用层次和程度,它较多地适用于推式(PUSH)策略。

拆解策略按照拆解的程度可分为完全拆解和不完全拆解。完全拆解是指将回收产品完全按照其结构拆解开来,形成最小单位的零部件。不完全拆解是指拆解到产品结构的某一中间状态。完全拆解和不完全拆解策略的选择一方面取决于回收产品的质量,如果回收产品的质量较好,就可以在部件层次再利用,否则只能完全拆解以材料形式回收利用;另一方面还取决于所需要的零部件在产品中的结构。完全拆解适合机械化拆解,在一定资本投入下,其拆解效率将会较高;不完全拆解则更多地依靠人工运作和判断。

拆卸策略组合分析

根据实际情况可以将上述拆解策略组合为四种拆卸策略(见图2)。其中,破坏性不完全拆卸适用于那些只回收废弃产品中一部分所需的(或者认为有价值的)部件,不考虑其他不需要部件的功能和形态的好坏;破坏性完全拆卸适用于回收产品中全部有价值的部件或再生材料;非破坏性不完全拆卸适用于维修产品;非破坏性完全拆卸适用于回收废弃产品中所有的部件或再生材料。

实践中,由于拆解技术较低、废弃品的质量较差以及经济性约束等,最常用的是破坏性不完全拆解 ;非破坏性完全拆解应用较少,但是其原理同样适用其他三种策略,可以说这三种策略是非破坏性完全拆卸的特例,可以认为是非破坏性完全拆卸的不完全表现,拆卸的规律也是基本一致的。

不同拆卸组合策略的选择需要根据回收产品的质量状况、对产品的回收目的、产品的结构、所需部件在产品中的结构特性、拆卸效率、回收效率、回收层次、回收技术等进行(见表1)。

回收产品的拆解方案

不同类或同类不同型号的废弃产品的拆解策略是不同的。对于同型号回收产品制定的策略也是不尽相同的,因为产品使用过程中磨损程度有差异,拆解难度(耗时、费用等)也不同,所以对各个使用状态的同型号产品的拆解策略也不尽相同,通常产品的耗损程度与使用时间有很大关系。因此,产品拆解可以是根据产品的结构设计及使用时间长短制定拆解方案、决定拆解层次,可采用PUSH方案;也可以不事先作安排,而是根据产品的实际质量状况灵活地选择拆解深度,可采用PULL方案。PULL方案适合于产品质量较为稳定,对于产品拆解部件的使用已有安排,回收量较大的产品;而PUSH方案则适合于产品质量无法预测,拆解部件的使用不定而产品回收量小的产品。

综上所述,回收产品的拆解策略对其组装有很大影响。对于科学合理的组装、面向拆解的设计方案的绩效,可以用按此方案生产的回收产品的拆解层次是否合理来反映。拆解层次过深,则财务上不经济,也违背循环经济的基本思想;而拆解层次过浅,则拆解部件不便于进入再制造过程,影响循环经济的效率。此外,资源循环企业除了按照上述拆解策略来进行回收产品的拆解再利用,还需要充分考虑到产品及零部件的质量和获取时间等因素,对于每种型号、每种使用状态的产品都要制定合适的拆解策略。

本文分析了不同拆解策略对拆解条件、废弃品特征的约束或表现,并划分出各种策略的适用范围,以期对资源循环企业有所借鉴。

参考文献:

1.徐鸿翔,陈志伟.Solid Works在面向拆卸设计系统中的应用[J].江苏技术师范学院学报,2004.6

2.李剑峰等.机电产品拆卸回收模型及其拆卸序列生成[J].山东大学学报,2004.10

3.徐鸿翔,王栓虎.基于最大回收利润的产品拆卸规划的研究[J].信息技术,2002.2