由于再制造具有广阔的市场前景,国内、外学术界和工业界在其生产运营方式、关键技术、管理模式、产业化等方面进行了大量研究。综合国内、外再制造的研究进展,再制造的研究主要集中在以下三个方面:再制造技术、再制造产业化发展与管理策略、再制造评价。
1.再制造技术
再制造技术主要指通过研究先进的再制造技术手段及工艺、再设计方法,使再制造的产品性能得到充分的保证。
美国罗切斯特理工学院(RIT)成立了专门从事再制造工程研究的全国再制造和资源恢复中心(NC3R),其任务是为产业界提供先进的再制造技术和手段,提高再制造效率,降低再制造成本。该中心在废旧产品失效特性分析、剩余寿命评估、再制造质量检测、面向再制造的可持续性设计、逆向物流等方面展开了研究,并开发了相关的支持工具或软件[7]。
美国田纳西大学无污染产品和技术研究中心对汽车行业的再制造技术进行了研究。通用汽车公司的土星部与田纳西大学合作,开发了一个汽车再制造软件,该软件从汽车制造到销毁,跟踪汽车所有零部件对能源和环境的影响,以指导技术人员工作和检验回收效果。
在再制造技术创新发展方面,我国以徐滨士院士为首的一批专家学者已经将热喷涂、激光表面处理、堆焊等表面工程技术用于再制造[8-10],并应用于汽车和机床等废旧零部件的再制造。目前,我国已形成了自主创新的、具有特色的再制造技术,即以先进的寿命评估技术、纳米表面工程和自动化表面工程技术为支撑,基于尺寸恢复及表面性能提升的“再制造成形技术”,并向自动化、智能化、复合化方向发展。但总体技术和设备配套不完善,技术发展不均衡,还不能支撑产业的发展。
另外,再设计是再制造的关键技术之一,通过应用先进的技术和设计方法,再次赋予废旧产品新的功能“适用性”、性能的恢复及提升。
在国外,BrasBert和MarkW.McIntosh对再制造设计中的产品、组织、工艺等领域的研究成果进行了综述,提出了再制造设计的热点研究领域[11]。Hatcher等人综述了再制造设计的研究成果,并指出再制造设计的目标是提高再制造性[12]。Brazier等人建立了一种基于通用设计类的任务模型来实现知识系统的再设计[13];D.Janz等人提出了一种提升产品全生命周期性能和优化成本的再设计方法,该方法结合了价值分析法、质量功能部署(QFD)和生命周期成本法[14]。
在国内,朱胜、姚巨坤对再制造设计的基础理论、内容体系及应用进行了系统研究[15],并对再制造升级的内涵、技术体系、实施模式、设计与评价方法等进行了系统研究[16];刘志峰等人对基于拆卸的再制造设计进行了研究[17];刘涛、刘光复等人提出了面向主动再制造的产品可持续设计框架[18]。
国内的其他高校也纷纷对再制造的关键技术展开研究工作。如清华大学在机电产品绿色设计技术和电子电器产品的回收处理技术方面进行了研究,并与企业进行产学研合作,成立了清华至卓绿色制造研发中心;合肥工业大学长期以来对家电产品的绿色设计及回收、拆卸、再利用技术进行了多方面的研究工作;上海交通大学与美国通用、福特汽车公司合作开展了轿车的回收、拆解等再制造研究;重庆大学在废旧机床再制造评价、再设计方法、再制造工艺决策等方面取得了较多的研究成果[19-22],并与重庆机床集团合作开展废旧机床的再制造产业实践;武汉科技大学针对再制造的不确定性进行评价与决策研究[23,24]等。
2.再制造的产业化发展与管理策略(www.xing528.com)
再制造作为一个蕴藏着巨大经济价值的新兴产业,已受到国内、外广泛的重视,并纷纷对再制造产业化的经验、存在的问题、发展策略等进行了研究,如研究再制造的运营模式和管理问题,以保证再制造的实施。
在国外,Boyer描述了一种将销售、材料、生产及财务集成到再制造“毛坯”管理的技术,并通过对产品设计和工艺过程的精心规划,使再制造可以产生最大的经济和生态效益[25];UzsoyR提出了一个由一系列模型集成的模型,用来检验不同价格的结构在再制造中长期耐久性的效果和短期管理问题[26];Hanson探讨了逆向物流对再制造和可持续系统的影响,并提出了规划逆向物流的原则和方法[27];Murayama和Shu提出了一些可靠性模型,包括材料流动仿真、生产管理和再制造[28]。
在国内,徐滨士院士对再制造产业化的进展及管理问题进行了研究[29,30];江志刚、张华等人从产品多生命周期延展的技术角度,对绿色再制造管理的内涵、体系结构及实施策略进行了研究[31];刘飞、曹华军等人提出了机床再制造与综合提升的运作流程和技术框架,并对其产业化策略进行了研究[32]。
另外,国内外对再制造的生产模式[33,34]进行了探索,并对再制造的各个环节的管理[35]展开研究,包括逆向物流管理[36,37]、设计管理[38]、信息管理[39]等方面,其中逆向物流管理的研究成果较多。
3.再制造评价
再制造评价包括对废旧产品的可再制造性进行评价,以及对再制造过程进行评价。通过建模与实验建立产品性能检测与评价系统,评估再制造产品的性能、经济性、环保性及可持续性。
Lund通过统计不同类型再制造产品的特性,总结出产品具有再制造性的七大准则[40]:①产品具有耐用性;②产品功能性失效;③产品零部件互换性好;④产品蕴含的剩余价值高;⑤失效产品的回收成本比它的剩余价值要低;⑥产品制造技术可行;⑦消费者接受再制造产品[40]。Guide将再制造废旧零部件进行分类,根据再制造工艺过程的不同将其分成了75种不同类型的再制造废旧零部件,并建立了这些废旧零部件的可再制造性准则[41]。
Bras和Hammond从生态、法律和经济因素等方面考虑,提出了产品可再制造性设计准则和影响产品再制造性的关键指标[42];Murayama等人在可靠性理论的基础上,定义了产品的可再制造度,并建立了基于服役时间的产品可再制造度评价模型[43];MIMazhar等人从剩余寿命的角度[44]、MAnityasari等人从服役时间的角度[45]对废旧零部件的可再制造性进行评价。
刘赟、徐滨士等人从技术、经济、环境的可行性三个方面对废旧产品的再制造性进行评价[46];毛果平等人从经济、质量、资源和环境的可行性四个方面进行废旧零部件的可再制造性评价[47];刘纯以废旧机床为研究对象,建立对其进行再制造修复的评价指标体系和评价模型[48];曾寿金等在绿色度评价方法的基础上,从技术、经济、资源、能源、环境和服役性等方面对影响机电产品再制造度的因素进行分析,建立了机电产品再制造性评估模型[49];张国庆等从技术性和经济性对再制造工艺过程进行分析,计算产品的可再制造性指数,并运用到汽车发动机的再制造性评价中[50];杨明、陈铭基于生命周期理论的评价方法,主要从能源、原材料、环境影响三个方面对汽车发动机的再制造过程进行评价[51];李红霞、梁工谦运用寿命周期费用理论对发动机再制造的经济性进行了分析评价[52];蒋小利等人建立了基于实例推理的评价模型[53];刘清涛等人进行了面向工艺路线的废旧零部件可再制造性评价[54]。
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