废旧机电产品再制造设计关键技术探析

1.用户需求向再制造设计质量参数的转化

用户需求向再制造设计质量参数的转化是再制造设计过程中的难点之一。该过程涉及用户需求的识别提取、关键再制造设计特征的提取及转化等过程。

目前关于用户需求识别的研究主要集中于语义方面的研究，例如郭茜等^[2]提出了一种利用产品规划质量屋（House of Quality，HOQ）中的竞争性信息及卡诺模型调整顾客需求基本重要度的方法，以竞争性重要度、改进优先度与卡诺因子三者对用户需求基本重要度进行修正，获得用户需求综合重要度；白涛等^[3]提出了一种基于模糊卡诺模型的用户需求分类和重要度计算方法，通过引入重要度调整函数，使需求类别与重要度结合来实现企业以较低成本获得较高的市场竞争力；王增强等^[4]提出了基于直觉模糊数的动态分析方法，通过IFIOWA算子得到需求指标主观重要度的动态矢量和需求指标客观重要度的动态矢量，结合主观意见和客观市场的平衡系数得到用户需求综合动态重要度；王晓暾等^[5]提出了一种复杂语言信息环境下质量屋中用户需求重要度的确定方法，采用非平衡语言评估标度集，结合用户需求的水平提高率、卡诺分类及产品的“卖点”等市场竞争性评估信息识别关键用户需求。

只有正确识别用户需求，才能为废旧机电产品的再制造设计提供设计方向，避免盲目的再制造设计导致过度的性能提升及过高的再制造成本，也是保证再制造机床具有充足市场竞争力的关键。

而关于设计特征的提取与转化主要以基于质量屋的工程特性重要度的确定为主，例如许多等^[6]将模糊度引入质量屋，实现了用户语义信息的度量与转换，通过模糊度质量屋的逐级分解，实现了将较为模糊的用户需求信息转化为具体的产品特征信息；李延来等^[7]提出了一种高效的工程特性重要度确定方法，将初始重要度、工程特性重要度和改进目标的重要度通过一定算法进行合成，确定工程特性最终重要度；李延来等^[8]还提出了通过粗糙集来确定用户需求，将不同用户满意度的因素进行融合，进而确定最终重要度；李延来等^[9]还针对用户需求与工程特性之间的关联关系存在不确定性的特点，通过粗糙集对用户需求与不同工程特性之间的模糊关系进行了分析。

可以看出，再制造设计特征重要度计算与用户需求密切相关，只有正确识别用户需求，才能准确提取关键再制造设计特征，从而保证再制造设计质量。然而目前仍然缺乏能够将用户需求转化为具体的再制造产品性能需求的映射方法，加之用户需求往往存在巨大的模糊性与不确定性，导致当前无法准确把握再制造产品的性能提升程度，不利于再制造产品的市场竞争力的提高。

2.再制造设计冲突消解(www.xing528.com)

再制造设计冲突消解是再制造设计过程中的难点。由于原有废旧机电产品在结构、功能与材料等方面的固定性导致再制造设计质量参数在实现过程中存在多重不确定因素，从而阻碍再制造设计质量参数的实现。

目前，已有大量学者对设计冲突消解进行了研究，例如陈立杉等^[10]提出了基于相关度的标准满意度冲突消解策略，并通过分析协同设计中的设计权限问题，建立了相应的冲突消解方法；李祥等^[11]同样分析了协同设计中的冲突消解模型，且对模型中的各个方面进行了深入分析；王丽萍等^[12]提出了基于模糊集和多目标进化算法的冲突消解方法，并使用多目标进化算法对冲突问题的多目标模型进行求解，进而通过模糊集理论的满意度函数对解集进行满意度排序；段凯锋等^[13]构建了基于博弈论的产品设计知识重用过程冲突消解模型，对知识重用过程存在的本体冲突、条件冲突、目标冲突进行了深入分析，还引入博弈论的思想提出了三种过程冲突消解方法；王小磊等^[14]提出了基于层次知识匹配的协同产品创新设计冲突消解方法，且将禁忌搜索与生物进化中的精英重组方法相结合对不同层次的知识冲突进行求解。

综上所述，目前大部分设计冲突消解方法的主要关注点为设计流程之间的冲突，而针对设计对象本身具有的结构、功能与材料等方面产生的冲突则缺乏相关研究。有效消除再制造设计冲突是保证再制造设计质量参数实现的基础，否则将使得再制造质量参数规划失去价值。

3.再制造工艺决策

不同于全新零部件的加工工艺决策，再制造工艺决策由于决策对象是废旧零部件，其原服役工况存在巨大的差异性，导致再制造工艺决策存在巨大的不确定性。目前，已有大量关于零部件加工工艺决策方法的研究，例如黄利江等^[15]提出了融合规则的典型工艺表示与工艺决策方法，该方法规定典型工艺都有与之密切相关的一套独立规则，规则的针对性很强，这便于实现工艺决策的自动化；陈静等^[16]构建了基于实例推理的CAPP工艺决策模型，该模型由计算机进行递进式搜索，并将零件的工艺知识进行分层处理；伍晓榕等^[17]将模糊集引入绿色公益的决策过程中，解决了专家评估中存在的巨大的不确定性，将决策试验与理论推算集成，获得绿色工艺指标的重要度；沈伟等^[18]对产品信息进行了知识建模研究，该知识模型涵盖了产品的基本特征、产品加工工艺及相关的资源知识等，并对知识进行了基于本体的建模。

综合现有工艺决策方法可知，目前尚缺乏面向废旧零部件再制造工艺的决策方法。与传统的工艺决策不同，再制造工艺决策还需考虑原废旧零部件的失效情况、加工后表面与原废旧机电产品母体的配合质量及再制造相关的工艺特征属性。由于废旧机电产品原始服役工况等一系列不确定因素，造成再制造工艺决策存在巨大的不确定性。因此，有必要针对这种不确定性，提出相应的再制造工艺决策方法，从而保证废旧零部件加工质量及最终的再制造产品质量。