报废汽车拆解工艺的比对与研究

2021-02-25刘正池莉张琪

再生资源与循环经济 2021年1期

刘正，池莉，张琪

（中国电子工程设计院有限公司，北京100142）

1 报废汽车处理现状

随着我国经济持续稳步发展，国民收入水平不断提高，近十年来，我国汽车生产消费呈现出快速发展的趋势，由2009年生产量1 379 万辆至2019年生产量2 572 万辆，年均增长6.4%。根据公安部交通管理局发布的数据，2019年末，全国汽车保有量达到26 000 万辆[1]。在汽车保有量持续增长的同时，汽车报废也开始进入快速增长阶段。

如图1所示，2019年，我国汽车理论报废量为456 万辆，其中通过正规渠道回收的报废汽车数量仅为229.5 万辆，回收率（回收量占报废量的比例）为50.3%[2]，一直在低位徘徊。与此同时，报废车“黑市”交易又比较严重，不仅对正规的回收拆解企业造成冲击，扰乱正常市场秩序，而且给道路交通安全带来严重隐患，对环境造成污染，大量资源没有得到有效利用。

图1 我国2011—2019年汽车报废及回收情况

汽车生产是典型的资源密集型产业，在生产过程中需要消耗大量的钢铁、铜、铝、铅、锌、橡塑等资源，所占比重最高的是钢铁，约为70%。这些资源都可以资源化应用。报废汽车还有一部分零部件可以回收再利用。

我国于2019年6月1日正式实施的《报废机动车回收管理办法》（国务院第715 号令），删除了之前《报废汽车回收管理办法》（国务院第307 号令）“五大总成”作为废金属冶炼回炉的要求，允许将报废汽车“五大总成”交售给再制造企业。这一举措有效促进了汽车回收利用行业上下游的有序联接，有利于汽车零部件再制造行业的发展，极大提高了报废汽车的回收利用率，明显改善回收拆解企业经营状况。与此同时，也对报废汽车拆解处理工艺提出新的要求[3]。

2 拆解工艺主体思想的形成

报废汽车处理工艺的选取，不仅会影响汽车拆解质量、拆解成本和拆解效率，还关系到环境与生态的保护。一般报废汽车处理流程分为进厂评估、存储、预处理、精细拆解、机械拆解、零部件拆解等。依据这一流程，多年来拆解企业形成了一些拆解工艺主体思路。

拆解工艺主体思想的形成其实是制式与非制式工艺博弈的结果。所谓制式，也就是按照统一的，有章可循的模式进行某项工作或操作。现代汽车生产自动化程度很高，绝大多数工序都已经采用制式工序，以保证在单位时间完成预定操作，生产恒定数量的产品。但作为汽车的逆向生产，汽车拆解过程中，只能部分保留部分制式工序，例如轮胎、蓄电池等部件的拆卸和油液抽取作业等。但也有许多操作不得不采用非制式工序，例如锈蚀的钣金件和零部件解离、发动机等总成细分拆解等。这些工序需要通过调研和测试，提出每一工序所需要的时长，然后设计建造工序串联的自动线，实行流水作业。

据此，形成了3 种不同的工艺主体思想。

一是遵循一条线拆到底“车走人不走”主体思想，也就是自动化程度相对较高的流水线作业，这是参照制式化原则的拆解工艺。

二是以单位拆车单元为基础，“车不走人走”的固定拆解主体思想。认为非制式因素不可避免，因此全部采用自由节拍，由工人随意控制拆解速度，实行单工位固定工人拆解。

三是以柔性运输系统为基础的，“车走人少走”的主体思想。是利用柔性传输系统，采用自由节拍，工人随意控制拆解速度，实行单工位固定工人拆解。

3 拆解工艺概述

不同的主体拆解思想形成了不同的拆解工艺，其中固定工位式、流水线式和柔性传输式3 种拆解工艺具有一定的代表性。

3.1 固定工位式拆解工艺

固定工位拆解工艺是目前国内报废汽车处理企业主要采用的拆解工艺。按照“车不走人走”的基本原则，将预处理后的报废汽车运至精细拆解工位，利用拆解工具，根据评估单对可利用的零部件进行人工精细拆解。拆解得到的零部件装入防泄露塑料箱中，送至零部件拆解区。剩余的车体与非精细拆解车辆由多功能拆解机进行机械拆解。车体在不同工位间的运输方式一般采用叉车来进行搬运。

固定工位拆解一般工艺流程为：登记验收→检验评估→预处理→精细拆解→零部件拆解→机械拆解。图2为华中某企业固定工位式拆解线。

图2 华中某企业固定工位拆解线

3.2 流水线式拆解工艺

流水线式拆解工艺是近几年出现的比较新颖的拆解方式，本着“车走人不走”主体思想，将预处理后待拆解车辆按照拆解顺序在流水线上进行有序拆解，其中各个工位都有特定的拆解分工，并按照一定的工作节拍对报废汽车进行拆解。按照物流运输方式的不同，可分为地面运输拆解线、悬挂式拆解线等。

3.2.1 地面运输拆解线

地面运输拆解线运输方式一般有板链机、地轨等方式。板链式拆解线一般为直线型布线，需要在拆解厂房内开挖地坑并将板链输送机放置坑内，板链运输带和地面平齐[4]。可通过移载机械手将板链上报废汽车转运至拆解工位上进行拆解。地轨式拆解线是在厂房地面开挖钢槽供转运拖车移动，可以通过设置转运站点进行角度切换从而实现生产线的非直线型布局。图3为华北某企业报废汽车板链运输线。

图3 华北某企业报废汽车板链运输线

3.2.2 悬挂式拆解线

悬挂式拆解线主要利用升降设备将车辆放置在移载吊具上在半空中进行搬运和拆解。此类处理工艺便于操作人员对汽车底部进行拆解，整体布线方式较为灵活，无需在地面开挖沟槽。但考虑到此类工艺结构复杂、成本较高，目前国内采用该方案的拆解企业较少，图4为中部地区某企业空中输送链。

图4 华中某企业空中输送链

3.3 柔性传输系统拆解工艺

柔性传输系统拆解工艺是目前国内最新涌现出来的新型方式。是在“车走人少走”主体思想的基础上进一步完善而来。此工艺主要通过柔性传输系统（Flexible Transport System，简称FTS）完成物料转运作业。预处理后的报废汽车，通过自动引导转运车（Automated Guided Vehicle，简称AGV）将待拆解车辆载入翻转或拆解工位区内，放置于翻转机上或拆解工区内。对于高价值车辆采用精细拆解。对于部分零部件需要拆解的车辆，拆解工人按照评估师给出的拆车单对零部件进行拆解作业。一个工位的拆解工作完成后，工人通过呼叫器，直接呼叫自动引导运输车（AGV），载入新的一辆报废车。工位上的零部件（例如车门、电机、三元催化等）周转箱装满后，工人通过呼叫器，呼叫FTS 自动运输车。待车辆到达后，工人通过悬臂吊，将周转箱转移至自动运输车上，让其按预定路线将其传输至下一道工序或库房。图5为华南某企业AGV 传送装置。

图5 华南某企业AGV 传送装置

4 拆解工艺的比对分析

以上介绍的几类是目前较为常见的报废汽车拆解工艺，每种工艺都有各自的优缺点。哪种方法也不能完全适用于所有处理企业，企业不能盲目选择，必须对企业自身情况有具体的认知，根据实际情况进行选择。主要就物流交通、处理效率、设备成本、后期维护、操作安全等几个方面，对上述3 种报废汽车处理工艺方案优缺点进行分析。详见表1。

表1 工艺方案比较

根据表1总结可知：上述几种处理工艺中，固定工位式拆解工艺突出人工作用，可满足报废汽车精细化拆解的要求，处理设备成本较低，设备结构简单，后期维护较为方便。但是报废车上料物流采用叉拖车运输方式，虽然上料简单，但存在安全隐患，柴油叉拖车在车间内行走还有尾气污染。对于较大处理规模，该物流方案流线复杂，容易造成交叉和阻塞。工人劳动强度大且效率低下，工人围绕车辆转动，常常处于无效的行走之中。全部拆解物都需要人工入笼入库。

流水线式拆解工艺很大程度上减少了叉拖车在报废车拆解厂房的活动范围，避免厂房内交通交叉堵塞，并且提高了工人操作的安全性，同时提高了报废汽车处理自动化水平以及工人操作效率，适合于处理规模较大的拆解企业。但是该工艺设备成本较高，设备结构较复杂，后续维护也比较困难。由于非制式因素的存在，在相关工序中不得不考虑给予一定时长的调节期，又因为非制式操作所遇到问题的不确定性，从而经常造成冗余积压或工序卡顿现象，常常需要停止生产线进行协调，对于工作效率影响较大。

柔性传输系统处理工艺采用柔性传输系统FTS利用自动引导车辆AGV 进行厂内的物流运输，减少了叉拖车在报废车拆解厂区内的活动范围，避免厂内交通交叉堵塞，提高了安全性。采用自动引导车辆AGV进行物料运输，缩短单工位停留时间，提高处理效率的同时，也减少了工人劳动强度，相较于流水线拆解工艺，该工艺后期维护较为方便。但是该工艺设备成本较高，目前国内采用该工艺的应用案例较少，还需要对其适用性和经济性进一步研究。

5 拆解工艺选取的建议

参照新发布的《报废机动车回收拆解企业技术规范》（GB22128—2019）中企业产能的要求，企业所在地区（地级市）类型依据年机动车保有量确定，企业数量依据地区年总拆解产能确定[5]。以Ⅲ档地区为界（地区年机动车保有量为100～200 万辆，单个企业最低能拆解产能1.5 万辆），报废汽车拆解产能达到1.5 万辆及以上的企业属于大型报废汽车处理企业，以下则为小型报废汽车处理企业。大型处理企业由于处理规模较大，厂房内物流通畅以及提高拆解效率就显得尤为重要。另外，相比之下，大型拆解企业建设资金较为充足，对于处理设备的购置以及后续维修处理资金承受能力较大，在注重实用性的同时也重视处理工艺的示范性，选择先进处理工艺、设备不仅可以提高处理效率，还可以大大提升企业形象与地区影响力。因此，就大型处理企业而言，流水线式处理工艺、柔性传输系统处理工艺都不失为较好的选择。

小型处理企业要考虑的因素更多，在处理规模以及资金投入等因素的限制下，企业处理工艺的选择不仅要满足企业处理产能，同时需要具备较好的经济效益。比较之下，小型处理企业资金投入有限，所以在处理工艺、设备的选择上更加注重实用性。由于固定工位式拆解工艺设备成本低，后期维护方便，也是可以作为企业工艺方案设置的选项。不过企业和设计者都要积极面对该工艺存在的厂房物流以及处理效率等方面的问题，进而通过较为完善的设计和有效的管理措施加以缓解，以适应相关规范和产业需求。