回收產(chǎn)品的拆解策略探討

王存存 徐 旭

中圖分類號:F224.33 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

內(nèi)容摘要:循環(huán)經(jīng)濟(jì)通過將廢棄產(chǎn)品回收,并對其進(jìn)行資源再生、綠色處理以提高資源的綜合利用率。產(chǎn)品綠色處理的第一個步驟是制定合理的拆解策略,本文在分析回收產(chǎn)品最優(yōu)拆解序列的基礎(chǔ)上,探討了適用范圍不同的四種拆解策略組合。

關(guān)鍵詞:回收產(chǎn)品 拆解策略 循環(huán)經(jīng)濟(jì) 再利用

問題的提出

在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的背景下,眾多學(xué)者以及制造商都針對如何高效率的利用資源做了大量的研究。提高資源綜合利用率,無疑要實(shí)現(xiàn)資源的反復(fù)利用,將廢棄產(chǎn)品回收,并對其進(jìn)行資源再生、無害化處理,所有這些活動都要由資源再生產(chǎn)業(yè)完成。

資源再生產(chǎn)業(yè)對資源及其廢棄物進(jìn)行綠色處理和利用,考慮地球的承載力,走可持續(xù)發(fā)展道路,資源再生產(chǎn)業(yè)對環(huán)境的保護(hù)主要體現(xiàn)在:最大程度上循環(huán)利用資源,弱化對環(huán)境的剝奪;最小化廢棄物排放,降低環(huán)境負(fù)荷率;無害化處理,避免對環(huán)境造成傷害(見圖1)。

同時,資源再生產(chǎn)業(yè)具有成本消耗補(bǔ)償、廢棄品回收不確定的特征,涉及面廣,包括:產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)、回收企業(yè)、拆解企業(yè)、保險業(yè)、最終消費(fèi)者以及各級管理部門等。所以,本文的研究將資源再生產(chǎn)業(yè)抽象為這樣一類資源循環(huán)企業(yè):它們首先收集、運(yùn)輸、回收廢棄物;其次將其進(jìn)行分類、清洗、檢測、拆解、儲存、修理、翻新、再造、再生、碎裂、焚燒、掩埋等一系列的綠色處理;最后還要利用回收的零部件投入到新產(chǎn)品的生產(chǎn)中,通過這三個方面的活動,實(shí)現(xiàn)污染最小化、利潤最大化。本文將這樣的資源循環(huán)企業(yè)作為研究對象,研究企業(yè)如何進(jìn)行拆解決策。

我國資源循環(huán)企業(yè)起步較晚,企業(yè)運(yùn)行條件不容樂觀:一方面,設(shè)施簡陋、技術(shù)貧乏、綠色處理投入產(chǎn)出比太大,且多采用破壞性回收方式,未能達(dá)到綜合利用資源的目的,更甚者造成資源浪費(fèi)和二次污染;另一方面,由于逆向物流、再制造等綠色處理、再投入新產(chǎn)品生產(chǎn)的過程具有復(fù)雜性、不確定性而不易控制,給資源循環(huán)企業(yè)的流暢運(yùn)轉(zhuǎn)帶來了巨大的挑戰(zhàn),極其需要科學(xué)的信息系統(tǒng)來指導(dǎo)綠色處理的順利進(jìn)行。

資源循環(huán)企業(yè)回收廢棄產(chǎn)品或工業(yè)垃圾之后,首先要對其進(jìn)行拆解,然后將各種形式的資源歸類,才得以循環(huán)利用。將產(chǎn)品進(jìn)行拆解作業(yè)是綠色處理的基礎(chǔ)運(yùn)作之一。首先進(jìn)行拆解決策(策劃最優(yōu)的拆解序列、選擇合適的拆解層次等);其次根據(jù)決策方案和預(yù)測的回收量來制定拆解計劃,即員工和設(shè)備安排(時間、地點(diǎn)和工作內(nèi)容等);再次根據(jù)實(shí)際的回收量稍做計劃調(diào)整即可進(jìn)行拆解;最后記錄實(shí)際拆解情況,評價原拆解決策并做出改進(jìn)、更新,以使后面的拆解工作得到更精確的控制。本文主要討論資源循環(huán)企業(yè)如何進(jìn)行拆解決策。

拆卸、拆解策略分類

拆卸與拆解都被廣泛地用于描述回收產(chǎn)品的分解過程。這里,拆卸是指部分地、不完全地進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性分解;而拆解則是指將產(chǎn)品完全地分解,是拆卸的特例。在產(chǎn)品回收處理的分解過程中,這兩者兼而有之,在一定的范圍內(nèi)甚至可以等同。

拆卸策略可以根據(jù)不同的角度進(jìn)行分類。按照拆卸的目的性可分為:破壞性拆卸和非破壞性拆卸。所謂破壞性拆卸是指用回收產(chǎn)品的某些部件的破壞性作為代價,以較快的速度得到所需要的目標(biāo)部件。非破壞性拆卸是指拆解得到目標(biāo)部件的同時盡量保證其他部件的完好性。破壞性拆卸適用于拉式(PULL)策略,能夠有目的、快速地得到所需部件;但是其回收利用的層次和程度都有限,即被破壞的部件最多只能以材料級形式回收,以部件級形式回收的僅限于目標(biāo)部件。而非破壞拆卸則能夠提高回收利用層次和程度,它較多地適用于推式(PUSH)策略。

拆解策略按照拆解的程度可分為完全拆解和不完全拆解。完全拆解是指將回收產(chǎn)品完全按照其結(jié)構(gòu)拆解開來,形成最小單位的零部件。不完全拆解是指拆解到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的某一中間狀態(tài)。完全拆解和不完全拆解策略的選擇一方面取決于回收產(chǎn)品的質(zhì)量,如果回收產(chǎn)品的質(zhì)量較好,就可以在部件層次再利用,否則只能完全拆解以材料形式回收利用;另一方面還取決于所需要的零部件在產(chǎn)品中的結(jié)構(gòu)。完全拆解適合機(jī)械化拆解,在一定資本投入下,其拆解效率將會較高;不完全拆解則更多地依靠人工運(yùn)作和判斷。

拆卸策略組合分析

根據(jù)實(shí)際情況可以將上述拆解策略組合為四種拆卸策略(見圖2)。其中,破壞性不完全拆卸適用于那些只回收廢棄產(chǎn)品中一部分所需的(或者認(rèn)為有價值的)部件,不考慮其他不需要部件的功能和形態(tài)的好壞;破壞性完全拆卸適用于回收產(chǎn)品中全部有價值的部件或再生材料;非破壞性不完全拆卸適用于維修產(chǎn)品;非破壞性完全拆卸適用于回收廢棄產(chǎn)品中所有的部件或再生材料。

實(shí)踐中,由于拆解技術(shù)較低、廢棄品的質(zhì)量較差以及經(jīng)濟(jì)性約束等,最常用的是破壞性不完全拆解 ;非破壞性完全拆解應(yīng)用較少,但是其原理同樣適用其他三種策略,可以說這三種策略是非破壞性完全拆卸的特例,可以認(rèn)為是非破壞性完全拆卸的不完全表現(xiàn),拆卸的規(guī)律也是基本一致的。

不同拆卸組合策略的選擇需要根據(jù)回收產(chǎn)品的質(zhì)量狀況、對產(chǎn)品的回收目的、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、所需部件在產(chǎn)品中的結(jié)構(gòu)特性、拆卸效率、回收效率、回收層次、回收技術(shù)等進(jìn)行(見表1)。

回收產(chǎn)品的拆解方案

不同類或同類不同型號的廢棄產(chǎn)品的拆解策略是不同的。對于同型號回收產(chǎn)品制定的策略也是不盡相同的,因?yàn)楫a(chǎn)品使用過程中磨損程度有差異,拆解難度(耗時、費(fèi)用等)也不同,所以對各個使用狀態(tài)的同型號產(chǎn)品的拆解策略也不盡相同,通常產(chǎn)品的耗損程度與使用時間有很大關(guān)系。因此,產(chǎn)品拆解可以是根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計及使用時間長短制定拆解方案、決定拆解層次,可采用PUSH方案;也可以不事先作安排,而是根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量狀況靈活地選擇拆解深度,可采用PULL方案。PULL方案適合于產(chǎn)品質(zhì)量較為穩(wěn)定,對于產(chǎn)品拆解部件的使用已有安排,回收量較大的產(chǎn)品;而PUSH方案則適合于產(chǎn)品質(zhì)量無法預(yù)測,拆解部件的使用不定而產(chǎn)品回收量小的產(chǎn)品。

綜上所述,回收產(chǎn)品的拆解策略對其組裝有很大影響。對于科學(xué)合理的組裝、面向拆解的設(shè)計方案的績效,可以用按此方案生產(chǎn)的回收產(chǎn)品的拆解層次是否合理來反映。拆解層次過深,則財務(wù)上不經(jīng)濟(jì),也違背循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基本思想;而拆解層次過淺,則拆解部件不便于進(jìn)入再制造過程,影響循環(huán)經(jīng)濟(jì)的效率。此外,資源循環(huán)企業(yè)除了按照上述拆解策略來進(jìn)行回收產(chǎn)品的拆解再利用,還需要充分考慮到產(chǎn)品及零部件的質(zhì)量和獲取時間等因素,對于每種型號、每種使用狀態(tài)的產(chǎn)品都要制定合適的拆解策略。

本文分析了不同拆解策略對拆解條件、廢棄品特征的約束或表現(xiàn),并劃分出各種策略的適用范圍,以期對資源循環(huán)企業(yè)有所借鑒。

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