废旧机床绿色再制造性评价模型研究

刘 丽， 王 辉， 高蕾娜

(成都大学 机械工程学院， 四川 成都 610106)

废旧机床绿色再制造性评价模型研究

刘 丽， 王 辉， 高蕾娜

(成都大学 机械工程学院， 四川 成都 610106)

可再制造性评价是判断废旧机床再制造价值和可行性的前提，通过对废旧机床的绿色再制造技术可行性、质量、经济、时间和环境性能的分析，建立了面向废旧机床绿色再制造性工艺方案的评价模型.提出的废旧机床绿色再制造综合评价指标体系及其评价模型，为再制造机床企业合理决策提供了平台，促进了再制造机床企业标准化管理的可持续发展，实现了资源的循环利用，有利于环境保护.

废旧机床；绿色再制造；评价；模型

0 引 言

机床绿色再制造，是以机床全生命周期设计和管理为指导，以优质、高效、节能、节材及环保为准则，对废旧机床进行修复和改造的一系列技术措施和工程活动的总称[1].机床再制造可以节约大量的资源、能源与时间，并减少环境污染，是废旧机电产品资源化的有效途径.

在我国，绿色再制造已列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》[2]，该纲要明确了我国促进再制造产业健康发展的目标、重点任务和保障措施.目前，我国在机床绿色再制造基础理论和关键技术研发领域已取得重要突破[3-5]，再制造业能够实现原材料和能源的节约，它将成为促进循环经济发展的主要途径之一.

我国现拥有全球数量最多的机床,但是机床加工性能和信息化水平较先进国家落后.对此，针对机床废旧零部件原始质量、使用工况的不确定性,本研究引入可拓理论论域划分原理[6]，对机床废旧零部件进行再制造质量属性的准确决策，构建了废旧机床绿色可再制造性工艺方案评价体系，采用技术可行性预评进行综合评估，以期促进机床绿色再制造技术的发展.

1 废旧机床绿色再制造的发展现状

再制造相关技术在欧美等国已发展了几十年，在废品回收、再制造产品质量及再制造产品销售和售后服务等方面，已形成了较完整的产业体系.我国再制造业起步较晚.1999年6月，在西安召开的“先进制造技术”国际会议上，徐滨士院士发表了《表面工程与再制造技术》的学术论文，首次提出了“再制造”的概念.目前，我国机床保有量大约500万台，而其中数控机床总数仅有11.34万台(数控化率不到3%)，不能满足时代的要求.数控技术是机械加工行业的必然趋势，通过对废旧机床实施高技术修复和数控化改造，不仅可节省大量能源与资源，还可避免因丢弃而造成的环境负担和环境污染.

2 废旧机床绿色再制造性工艺评价体系

绿色再制造性工艺所包含的信息纷繁复杂，是一种多特征、多变量、多目标且有大量不确定因素的信息，而如果不进行相应的处理，海量的工艺信息会降低评估的客观和公正.工艺决策评价是十分复杂的问题，由于工艺决策本身带有模糊性，使得相应的多工艺方案决策工作必须引入模糊数学的理论和方法，才能使决策的效果更加切合实际.因此，对于废旧机床绿色再制造性综合评价问题，必须针对问题的不同侧面来应用不同的方法，也需要从评价的全过程进行考虑.

任何一个评价系统中，评价指标体系是整个工艺评价体系的核心，直接影响到评价结果的准确性和可信度.

在废旧机床绿色再制造性工艺方案评价系统中，综合考虑绿色再制造技术可行性F(feasibility)、再制造产品质量Q(quality)、再制造经济费用C(cost)、再制造时间T(time)及再制造环境属性E(environment)5个决策属性[7-8]， 同时，根据废旧机床再制造评价主体和再制造指标体系建立的原则，本研究选取5个主评价指标(包括10个分评价指标)，建立了废旧机床绿色再制造性工艺评价体系，具体如图1所示.

图1废旧机床绿色再制造性工艺评价体系

3 废旧机床绿色再制造性工艺评价模型

3.1 废旧机床绿色再制造性工艺的技术可行性

废旧机床绿色再制造性工艺评价体系，必须首先考量再制造性工艺技术的可行性.技术可行性，是指废旧机床再制造加工技术和可装配性等工艺可行，通过废旧机床恢复或升级达到原产品性能的目的.

在领域专家评定和打分后，本研究采用直线型无量纲化方法运算得到不同技术可行性指标，如表1所示.

表1 废旧机床技术可行性指标评价表

经过系统初始化运算，待评估的技术可行性指标值都会介于0到1之间，并且各类指标均转化成正向指标，最优值为1，最差值为0，其值越大说明其技术可行性能越好.系统认定，只有当机床技术可行性指标的值大于0.50以上，才考虑再制造生产，否则就进入废品回收程序.

3.2 废旧机床绿色再制造性的环境可行性

绿色再制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代再制造模式，优化机床再制造工艺是绿色再制造过程中降低物料资源、能源消耗和减少废物的关键.废旧机床绿色再制造性的环境可行性，是指对废旧机床再制造的加工本身以及使用时对社会环境影响的成本评估和预测验证.

不同的废旧机床再制造工艺可实现不同的环境目标.比如，2个绿色再制造工艺的环境目标是矛盾的，那么在减少其中1个环境目标的环境负荷时，却增加了另1个环境目标的环境负荷.这种情况下，机床再制造企业需要依据预期的环境目标及市场定位确定基本原则，通过不同矛盾的平衡和优化，以期达到总体的环境目标.本研究从资源损耗、人体健康和生态环境属性等各方面综合考虑，对比表2中废旧机床再制造工艺的人体健康、资源能源与生态环境影响程度划分等级，采用5等级制对环境指标进行分析，达到整体环境友好的目的.

表2 废旧机床再制造等级划分

系统的评估流程中，一些特定的评价指标比如技术可行性和环境可行性等，需要相关领域专家进行打分和赋予权重指数.由于评价指标的异构性，为了便于系统统一运算，在各项指标初始值获取之后，系统会对其进行规范化运算.表2的数据经过系统初始化运算，可以使待评估的环境指标值介于0到1之间，以方便比较.

3.3 废旧机床绿色再制造性工艺方案评价模型

实现机床绿色再制造工艺方案择优的前提是对绿色再制造工艺方案进行公正、客观的评价，这对高效而快捷地组织具有市场竞争能力的废旧机床绿色再制造业极其重要.废旧机床绿色再制造性工艺方案根据各项评价指标，从多个可行的工艺方案中选择1个最佳方案.由于再制造产品和新产品具有一定的替代性[4]，只有制定最优再制造生产策略，然后从人体健康、资源能源和生态环境属性各方面综合考虑，按照环境优先权顺序,选出最优的机床绿色再制造工艺方案.

综合考量废旧机床再制造工艺的技术可行性、质量可行性、经济可行性、时间可行性和环境指标等的基础上，本研究得到废旧机床绿色再制造性工艺评价模型，具体如图2所示.

图2废旧机床绿色再制造性工艺评价方案模型

4 结 论

废旧机床绿色再制造是对资源高级利用的过程，也是资源合理化配置的过程.废旧机床绿色再制造性工艺评价体系及方法，既可为再制造机床评价标准的制定奠定了技术基础，也可为再制造产业的标准化管理提供了参考.本研究建立的废旧机床绿色再制造性工艺方案评价模型，可以对废旧机床绿色再制造工艺方案体系进行全面、科学、准确地分析，为合理选择最符合实际需求的废旧机床绿色再制造提供了一种可操作的方案.

[1]张安峰.绿色再制造工程基础及其应用[M].北京：中国环境科学出版社,2005.

[2]中华人民共和国国务院．国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)[EB/OL].[2006-02-09].http://www.gov.cn/jrzg/2006-02/09/content-183787.html.

[3]郭军华,李帮义,倪明.WTP差异下的再制造进入决策研究[J]．中国管理科学,2013，21(1)：149-156.

[4]谢家平,王爽,迟琳娜．无偏好市场下制造/再制造系统最优生产决策[J]．管理评论,2011，14(12)：24-33.

[5]刘涛，刘光复，宋守许，等．面向主动再制造的产品可持续设计框架[J]．计算机集成制造系统，2011，17(11)：2317-2323.

[6]胡东波．废旧机床可再制造质量评估与决策研究[D]．沈阳：沈阳工业大学，2016.

[7]Steinhilper R.Remanufacturing—theultimateformofrecycling[M].Zhu Sheng,Yao Jukun,Den Liuxi.Beijing:China Defense Industry Press,2006.

[8]刘纯,曹华军,刘飞，等．机电产品绿色再制造综合评价模型及应用[J]．现代制造工程,2007，29(11):1-3.

Abstract:Remanufacturability evaluation is the premise for judging the remanufacturing value and feasibility of used machine tools.Through the analysis of the feasibility,quality,economy,time,environment and the sustainability of remanufacturing,the paper establishes an evaluation model for the environment-friendly remanufacturing technology of used machine tools,and puts forward a comprehensive assessment index system and the evaluation model environment-friendly remanufacturing technology.These evaluation index systems and models provide a platform for enterprises making rational decisions,promote the sustainable development of the standardized management of the enterprises of the used machine tools and finally help achieve the recycling of resources and make contributions to environment protection.

Keywords:used machine tools;green remanufacturing;evaluation;model

EvaluationModelResearchonGreenRemanufacturabilityofUsedMachineTools

LIULi,WANGHui，GAOLeina

(School of Mechanical Engineering, Chengdu University, Chengdu 610106, China)

TG502.6

A

1004-5422(2017)03-0296-03

2017-07-14.

成都大学校基金(1702068)资助项目.

刘 丽(1971 — )， 女， 博士， 副教授， 从事数控加工、 绿色再制造与人工智能技术研究.