綠色再制造的設(shè)計平臺及其管理研究

吳小艷

（武漢理工大學(xué)管理學(xué)院 湖北 武漢 430070）

一、綠色再制造設(shè)計平臺的基本概念

所謂綠色再制造，是指以廢舊產(chǎn)品性能提升為目標(biāo)，以先進技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為手段，以產(chǎn)品全壽命周期理論為指導(dǎo)，以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為準(zhǔn)則，來修復(fù)、改造廢舊產(chǎn)品的一系列技術(shù)措施或工程活動的總稱，其重要特征是綠色再制造產(chǎn)品的質(zhì)量和性能達(dá)到甚至超過新品，但成本只是新品的50%，比新品節(jié)能60%，節(jié)材70%。隨著綠色再制造產(chǎn)業(yè)的推進和發(fā)展，各大率先進行廢舊產(chǎn)品回收和綠色再制造的企業(yè)在實踐中認(rèn)識到：搭建一個面向主動再制造的產(chǎn)品設(shè)計平臺，并搞好其管理工作，越來越成為綠色再制造企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

傳統(tǒng)制造觀念下，很多產(chǎn)品在設(shè)計時沒有考慮到當(dāng)其一次生命周期結(jié)束后的再制造需要，經(jīng)常生命周期末端難以再制造或零部件過度使用而無法再制造的被動局面。如果早在新產(chǎn)品的設(shè)計階段就考慮產(chǎn)品使用壽命到期后的回收和綠色再制造階段的相關(guān)要求，融入可再制造性的設(shè)計理念，就可以顯著地提高綠色再制造的效益，更好地實現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

綠色再制造設(shè)計平臺是一個支持復(fù)雜信息環(huán)境下綠色再制造產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用開發(fā)、應(yīng)用集成和系統(tǒng)運行的軟件平臺。該平臺給用戶提供一個應(yīng)用集成框架、一些應(yīng)用開發(fā)工具和應(yīng)用程序接口，使得用戶在此框架下，利用平臺提供的工具和接口，能夠方便地將各種應(yīng)用集成到此平臺上來，使產(chǎn)品設(shè)計各個階段、各個過程所需要的功能有機地集成在一起，促進用戶之間實時交互、共享平臺資源、簡化應(yīng)用集成和設(shè)計系統(tǒng)開發(fā)的復(fù)雜度、提高產(chǎn)品開發(fā)速度和能力。從某種程度上說，綠色再制造設(shè)計平臺既是產(chǎn)品設(shè)計的運行系統(tǒng)，又是產(chǎn)品設(shè)計的支持系統(tǒng)。搭建一個好的綠色再制造設(shè)計平臺，并搞好相關(guān)管理活動，讓來自綠色再制造產(chǎn)品全壽命周期不同環(huán)節(jié)的內(nèi)外部人員（包括設(shè)計、營銷、生產(chǎn)部門的人員和供應(yīng)商、經(jīng)銷商、用戶代表等）共同進行產(chǎn)品設(shè)計決策，才能真正實現(xiàn)綠色再制造產(chǎn)品開發(fā)效率的最大化和設(shè)計方案的最優(yōu)化。

二、綠色再制造設(shè)計平臺的構(gòu)成

綠色再制造的設(shè)計平臺的構(gòu)成包括兩個部分：綠色再制造設(shè)計的組織平臺和綠色再制造設(shè)計的信息技術(shù)平臺。這兩大平臺互為依托，前者為后者提供組織保證，后者為前者提供技術(shù)支持，共同為搞好綠色再制造企業(yè)的設(shè)計管理活動服務(wù)。

1、綠色再制造設(shè)計的組織平臺。在綠色再制造企業(yè)傳統(tǒng)的串行產(chǎn)品研發(fā)、制造、銷售、回收、綠色再制造、再銷售設(shè)計管理模式中，組織結(jié)構(gòu)是一種多層次、多環(huán)節(jié)、直線職能型結(jié)構(gòu)形式。即人員和工作任務(wù)按照職能部門劃分，如設(shè)計由設(shè)計部門的人員負(fù)責(zé)，制造由制造部門的人員負(fù)責(zé)，廢舊產(chǎn)品回收由物流部門負(fù)責(zé)，綠色再制造由綠色再制造部門的人員負(fù)責(zé)，新產(chǎn)品或綠色再制造產(chǎn)品的銷售由營銷部門負(fù)責(zé)，等等。這種科層制的、階段化的、順序化的、間斷式的組織運作管理模式已越來越不適應(yīng)目前綠色再制造設(shè)計管理的需要。

隨著并行工程設(shè)計理念的引入，綠色再制造企業(yè)的設(shè)計組織平臺也要進行優(yōu)化和變革。主要優(yōu)化措施是打破直線職能型的組織結(jié)構(gòu)，將與產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)有關(guān)的各部門、各地區(qū)、各專業(yè)背景的人員有機地組織在一起，成立跨部門、跨地區(qū)、跨專業(yè)的具有聯(lián)合設(shè)計開發(fā)能力的項目小組，盡早考慮產(chǎn)品全壽命周期的需要，快速、高質(zhì)量地搞好產(chǎn)品設(shè)計并保障設(shè)計的順利實施。這實際上是一種矩陣制的組織結(jié)構(gòu)，加強了各職能部門之間的橫向聯(lián)系，克服了各職能部門各自為政的問題。同時，它將傳統(tǒng)的金字塔式的多級的設(shè)計管理模式，改變成可以快速響應(yīng)的、責(zé)權(quán)利統(tǒng)一的兩級（總經(jīng)理、項目組）平面型設(shè)計管理模式。這種組織結(jié)構(gòu)機動靈活，將各專業(yè)人員集中在一起集思廣益地開展設(shè)計活動，更容易取得更加合理的、創(chuàng)新性的設(shè)計方案。

綠色再制造企業(yè)并行工程運行的組織平臺應(yīng)該體現(xiàn)集成、并行的設(shè)計管理思想，保證組織平臺的開放性和可變性。具體的綠色再制造企業(yè)并行工程運行的組織平臺設(shè)計主要是采取企業(yè)內(nèi)部跨職能部門的人員和企業(yè)外部相關(guān)人員共同組成項目組的方式來運作的（參見圖1）。

圖1 綠色再制造企業(yè)并行工程運行的組織平臺

這種有縱有橫的組織結(jié)構(gòu)平臺，可以很好地貫徹并行工程的基本思想。其中，縱向部分仍體現(xiàn)了原來的直線職權(quán)關(guān)系，而并行工程項目組內(nèi)部則是橫向職權(quán)關(guān)系。這有助于在產(chǎn)品設(shè)計階段就將以后制造、回收、拆卸、綠色再制造等環(huán)節(jié)的需要考慮進來，同時也把供應(yīng)商、經(jīng)銷商、用戶等反映的問題消除在產(chǎn)品開發(fā)階段，最終實現(xiàn)開發(fā)的產(chǎn)品速度快、成本低、用戶滿意、便于制造、再制造以及運輸拆卸等的目的。但矩陣制組織結(jié)構(gòu)往往存在組織穩(wěn)定性弱、資源管理復(fù)雜、責(zé)權(quán)利關(guān)系不明確、雙重職權(quán)關(guān)系等問題，綠色再制造企業(yè)選擇以此作為組織平臺開展并行工程設(shè)計活動時還需對其進行再設(shè)計。

2、綠色再制造設(shè)計的信息技術(shù)平臺。為了保證綠色再制造企業(yè)并行工程設(shè)計理念的順利實現(xiàn)，還需要搭建綠色再制造設(shè)計的信息技術(shù)平臺。以計算機集成為基礎(chǔ)的信息技術(shù)平臺，可以為參與綠色再制造設(shè)計工作的各部門、各地區(qū)、各專業(yè)的專家提供信息溝通和數(shù)據(jù)共享，使其緊密聯(lián)系、協(xié)同工作，形成高效、協(xié)調(diào)工作的并行工程項目組，方便他們互相通信，隨時了解設(shè)計的進展情況。綠色再制造設(shè)計的信息技術(shù)平臺應(yīng)包括以下內(nèi)容。

（1）統(tǒng)一的產(chǎn)品模型。綠色再制造企業(yè)引入并行工程設(shè)計理念后，為了使產(chǎn)品設(shè)計一開始就考慮全壽命周期所有因素，必須依托于并行工程項目組各成員的信息交換和相互協(xié)作。而統(tǒng)一的產(chǎn)品模型是實行集成的并行工程環(huán)境的基礎(chǔ)，也是項目組工作的必要條件。它可以保證產(chǎn)品信息的唯一性，使項目組成員用“同一種語言”交流。此外，還要建立綠色再制造企業(yè)的統(tǒng)一的知識庫。一個綠色再制造企業(yè)建立起“統(tǒng)一的產(chǎn)品模型”，即建立起模塊化產(chǎn)品模式。模塊化的產(chǎn)品系統(tǒng)是綠色再制造企業(yè)運用系統(tǒng)工程和模塊化方法，對綠色再制造企業(yè)的主產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)所作出的規(guī)劃，它包括兩個組成部分：產(chǎn)品的系列化的模塊和由模塊組成的產(chǎn)品系列型譜，這就是輪廓和層次非常清晰的綠色再制造企業(yè)的“統(tǒng)一的產(chǎn)品模型”。這種模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，易于被綠色再制造企業(yè)各部門所熟知，是項目組討論技術(shù)問題、制造問題、綠色再制造問題、營銷問題中的共同的語言?？梢哉f，模塊化是實施并行工程的前提條件和必要條件。

（2）分布式環(huán)境。綠色再制造企業(yè)并行工程項目組的成員在地理位置上較為分散，借助綠色再制造設(shè)計的信息技術(shù)平臺提供的分布式環(huán)境，他們可以在各自工作地點的計算機是進行設(shè)計、仿真，在計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下協(xié)同工作。如利用各自的CAD、CAM、CAE系統(tǒng)開展工作，以及通過多媒體會議系統(tǒng)進行實時通信。

（3）計算機模擬仿真。借助綠色再制造設(shè)計的信息技術(shù)平臺提供的計算機模擬仿真技術(shù)，項目組成員可以對產(chǎn)品性能、結(jié)構(gòu)、易拆卸性、易裝配性、可制造性、可再制造性，以及成本估計等進行計算機動態(tài)仿真，并結(jié)合仿真結(jié)果進行分析和評估。

（4）開放式界面。綠色再制造設(shè)計的信息技術(shù)平臺還應(yīng)提供良好的開放式的界面，實現(xiàn)CAD、CAM、CAQ、CAT系統(tǒng)的集成，并有管理數(shù)據(jù)庫和知識庫，方便綠色再制造企業(yè)內(nèi)外部的人員使用。

三、綠色再制造設(shè)計平臺的管理

1、綠色再制造設(shè)計平臺的開放式管理。綠色再制造企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計任務(wù)復(fù)雜、繁重，需要新產(chǎn)品設(shè)計階段就考慮產(chǎn)品全壽命周期的各種因素，重視產(chǎn)品的可拆卸性、可再制造性和環(huán)境友好等設(shè)計要求，僅僅依靠綠色再制造企業(yè)的設(shè)計部門一個部門是難以勝任的。綠色再制造企業(yè)并行工程運行的設(shè)計平臺主要是采取跨職能部門的人員（設(shè)計人員、制造人員、物流人員、綠色再制造人員、營銷人員、供應(yīng)商、用戶及其他相關(guān)人員等）組成項目組的方式進行運作的。當(dāng)有設(shè)計任務(wù)時，就組建一個相應(yīng)的項目組，該設(shè)計任務(wù)完成后，相應(yīng)的項目組解散。這種設(shè)計機制使得綠色再制造企業(yè)既能合眾人之力，得到最佳的設(shè)計方案，又節(jié)省常設(shè)某組織所需的經(jīng)費開支，非常靈活。

但項目組成員都分散在不同的部門、不同的地點，要集中辦公則差旅費較高。較為合理的處理辦法是：項目組各成員在各自的辦公地點，通過綠色再制造設(shè)計平臺的分布式設(shè)計管理模式參與設(shè)計任務(wù)，項目辦公室只集中部分必要人員完成現(xiàn)場的設(shè)計任務(wù)。可見，綠色再制造設(shè)計平臺實施分布式設(shè)計管理十分必要，既可以集綠色再制造企業(yè)內(nèi)外部全部的設(shè)計力量共同完成設(shè)計任務(wù)，又節(jié)省了傳統(tǒng)集中辦公模式所必須的大量差旅往返所消耗的人力和財力。

2、綠色再制造設(shè)計平臺的模塊化設(shè)計管理。所謂模塊化設(shè)計，就是用積木的概念，對設(shè)計任務(wù)的總功能進行簡化和科學(xué)的功能分解，將具有某明確分解功能的零部件作為獨立的單元，作為相應(yīng)的一個個標(biāo)準(zhǔn)的模塊。然后利用模塊效應(yīng)，使裝配產(chǎn)品可以像拼積木一樣隨心所欲和方便快捷，即將這些模塊根據(jù)組合方案圖構(gòu)成產(chǎn)品，該產(chǎn)品可能是整機也可能是部件、零件。

模塊化設(shè)計管理的優(yōu)點十分明顯。其一，模塊設(shè)計思想很好地體現(xiàn)了裝配設(shè)計的指導(dǎo)原則：將零件數(shù)量降低到最少；重視零件裝卸的簡易性；采用最優(yōu)的連接方式。在產(chǎn)品總裝配時，數(shù)量巨大的單個零件都被事先裝配好在一個個的模塊中，現(xiàn)場只需將幾個模塊連接起來即可，模塊之間的連接設(shè)計簡易且可靠，裝配成本大大降低，裝配效率顯著提高。其二，模塊設(shè)計面向的不是單個的產(chǎn)品，而是整個產(chǎn)品系列（產(chǎn)品族）。模塊化設(shè)計主要分為兩大步驟：首先，通過對整個產(chǎn)品系統(tǒng)（產(chǎn)品族）進行分解，建立通用的模塊系列；然后，選用模塊，在此基礎(chǔ)上局部改型設(shè)計，或增加一些專用模塊，組合出多樣化的新產(chǎn)品，具體如下式所示：新產(chǎn)品=通用模塊（不變化的部分）+改型模塊（改型的部分）+專用模塊（新設(shè)計的部分）。

基于綠色再制造設(shè)計平臺的模塊化設(shè)計管理方法是將模塊化設(shè)計運用于產(chǎn)品的再制造性設(shè)計階段，使產(chǎn)品同時滿足易于拆解和裝配、易于修復(fù)和升級、環(huán)境友好性等再制造性的指標(biāo)和要求。在模塊化的設(shè)計時，考慮產(chǎn)品的再制造性，讓產(chǎn)品在壽命末端回收之后，能容易地拆卸為不同的模塊，且盡可能減小各模塊內(nèi)的可再制造性的差異，則可提高產(chǎn)廢舊產(chǎn)品回收利用率。這種設(shè)計方法是一種順應(yīng)時代發(fā)展的嶄新的設(shè)計方法，有助于實現(xiàn)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。產(chǎn)品的再制造性與模塊化設(shè)計密切相關(guān)。通過綠色模塊的構(gòu)建，產(chǎn)品比傳統(tǒng)產(chǎn)品具有更好的多方面效益，產(chǎn)品的功能屬性和環(huán)境屬性能同時滿足，效果十分顯著。

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