綠色再制造設(shè)計(jì)流程的優(yōu)化研究

摘 要：一項(xiàng)設(shè)計(jì)工作的完成需要經(jīng)過漫長(zhǎng)而又復(fù)雜的進(jìn)展過程，必須按照一定的流程來進(jìn)行。綠色再制造活動(dòng)也不另外，只有有了科學(xué)、合理的綠色再制造設(shè)計(jì)流程，綠色再制造設(shè)計(jì)工作才能做到有條不紊、步步深入。圍繞綠色再制造的設(shè)計(jì)流程及其優(yōu)化問題展開研究，分析綠色再制造的傳統(tǒng)串行設(shè)計(jì)流程存在的問題，指出對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化的對(duì)策建議——構(gòu)建基于并行工程的綠色再制造設(shè)計(jì)流程，以進(jìn)一步提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性，縮短產(chǎn)品開發(fā)的周期。

關(guān)鍵詞：綠色再制造；設(shè)計(jì)流程；并行工程

中圖分類號(hào)：F27 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X （2013）20-0231-03

一、綠色再制造的傳統(tǒng)串行設(shè)計(jì)流程

綠色再制造的串行開發(fā)設(shè)計(jì)流程是指產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、原形制造及檢測(cè)、生產(chǎn)制造、上市銷售及使用、廢舊產(chǎn)品回收、綠色再制造，直至綠色再制造產(chǎn)品再次上市銷售等全過程是一個(gè)串行的過程，產(chǎn)品開發(fā)工作是按照順序一步步完成的，上一環(huán)節(jié)的全部工作完成后才開展下一個(gè)環(huán)節(jié)的工作（見圖1）。

在綠色再制造的傳統(tǒng)串行設(shè)計(jì)流程中，首先是概念設(shè)計(jì)，如果方案通過，則轉(zhuǎn)入設(shè)計(jì)流程的下一個(gè)環(huán)節(jié)——詳細(xì)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)階段。由設(shè)計(jì)部門負(fù)責(zé)對(duì)產(chǎn)品原型進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)中使用的工具及設(shè)備的開發(fā)工作。

其次，由制造部門進(jìn)行產(chǎn)品原型制造和模擬使用測(cè)試。如果原型不能滿足所期望的產(chǎn)品性能，則反饋給設(shè)計(jì)部門進(jìn)一步修改完善，然后重復(fù)“設(shè)計(jì)—產(chǎn)品原型制造—模擬使用測(cè)試—設(shè)計(jì)改進(jìn)”的循環(huán)活動(dòng)，直至產(chǎn)品性能達(dá)到期望的要求。

再次，產(chǎn)品上市銷售，消費(fèi)者在使用后將意見反饋給企業(yè)，企業(yè)結(jié)合用戶意見對(duì)產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)或詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等作進(jìn)一步的改進(jìn)，以便使下一次上市銷售的產(chǎn)品更符合用戶的需求。

產(chǎn)品在第一次服役期滿后，由綠色再制造企業(yè)的物流部門將廢舊產(chǎn)品進(jìn)行回收、清洗、拆卸和檢測(cè)，然后將有再制造價(jià)值的廢舊產(chǎn)品和零部件運(yùn)送到綠色再制造部門。物流部門也將其回收、清洗、拆卸、檢測(cè)和運(yùn)輸?shù)冗^程對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的改進(jìn)意見和建議反饋給概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)部門，以便進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使其滿足物流環(huán)節(jié)的運(yùn)輸、拆卸和檢測(cè)等的需要。

第四，綠色再制造部門在對(duì)有再制造價(jià)值的廢舊產(chǎn)品和零部件進(jìn)行綠色再制造加工時(shí)，結(jié)合工藝、設(shè)備狀況及再制造加工的需要，將對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的改進(jìn)意見和建議反饋給概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)部門，以便進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使其滿足綠色再制造加工環(huán)節(jié)的需要。

最后，綠色再制造產(chǎn)品的營(yíng)銷部門結(jié)合銷售需要和用戶反饋意見，將對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的改進(jìn)意見和建議反饋給概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)部門，以便進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使其滿足綠色再制造產(chǎn)品銷售和用戶需求的需要。

二、綠色再制造的傳統(tǒng)串行設(shè)計(jì)流程存在的問題

從綠色再制造的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖可以看出，其采用的是串行模式。產(chǎn)品開發(fā)工作包含一系列按時(shí)間先后順序排列的、相對(duì)獨(dú)立的步驟，由綠色再制造企業(yè)的不同職能部門分別負(fù)責(zé)實(shí)施。這種傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)流程存在以下問題。

（一）各部門之間信息交流不暢通

綠色再制造的傳統(tǒng)串行設(shè)計(jì)流程采用的是一種“我設(shè)計(jì)，你制造”和“我設(shè)計(jì)，你銷售”的所謂“隔墻拋磚法”的設(shè)計(jì)流程和工作模式。這種開發(fā)過程是一種靜態(tài)的、順序的和相互分離的流程，各部門之間隔著隱形的“墻”。除了在設(shè)計(jì)的后期和制造階段發(fā)現(xiàn)問題后將意見反饋給設(shè)計(jì)等部門以外，設(shè)計(jì)部門和上下游各部門之間不存在經(jīng)常的信息交換，尤其是事前的信息交換。

（二）設(shè)計(jì)流程周期過長(zhǎng)

由于串行模式下的產(chǎn)品開發(fā)工作是按照順序一步步完成的，上一環(huán)節(jié)的全部工作完成后才開展下一個(gè)環(huán)節(jié)的工作，設(shè)計(jì)流程周期本身就較長(zhǎng)。再加上由于各部門之間信息不通暢，尤其事前信息溝通不足，導(dǎo)致這個(gè)串行設(shè)計(jì)流程的下游發(fā)現(xiàn)問題需要修改設(shè)計(jì)方案時(shí)，整個(gè)流程要重新進(jìn)行，即發(fā)生返工狀況。這又會(huì)造成產(chǎn)品開發(fā)周期變長(zhǎng)，成本增加。

（三）缺乏對(duì)設(shè)計(jì)流程全過程的統(tǒng)一管理

一個(gè)完整的綠色再制造設(shè)計(jì)流程所包含的各項(xiàng)任務(wù)分散由各個(gè)職能部門分別完成，缺乏對(duì)設(shè)計(jì)流程全過程的統(tǒng)一管理。例如，產(chǎn)品概念開發(fā)由營(yíng)銷部門負(fù)責(zé)，詳細(xì)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)部門負(fù)責(zé)，原型制造及測(cè)試有制造部門負(fù)責(zé)，廢舊產(chǎn)品回收由物流部門負(fù)責(zé)，等等。其結(jié)果是各部門只關(guān)心本部門的工作和利益，沒有人真正關(guān)心其設(shè)計(jì)是否滿足下一環(huán)節(jié)操作的需求、是否有助于提高企業(yè)的整體效益或是否真正滿足顧客的需求。缺乏對(duì)設(shè)計(jì)流程全過程的統(tǒng)一管理，還使得各部門在銜接中浪費(fèi)大量的等待時(shí)間和增加很多不必要的重復(fù)性勞動(dòng)，最終大大增加任務(wù)完成的費(fèi)用、延誤任務(wù)完成的時(shí)間，造成產(chǎn)品推遲上市或缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。

三、構(gòu)建基于并行工程的綠色再制造的設(shè)計(jì)流程

綠色再制造的傳統(tǒng)串行設(shè)計(jì)流程存在各部門之間信息交流不暢通、設(shè)計(jì)流程周期過長(zhǎng)和缺乏對(duì)設(shè)計(jì)流程全過程的統(tǒng)一管理等問題，這就需要對(duì)以往的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)建基于并行工程的綠色再制造的設(shè)計(jì)流程。

（一）并行工程的內(nèi)涵

并行工程（Concurrent Engineering）是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)化方法。它將傳統(tǒng)的串行工作模式盡可能地并行，在產(chǎn)品開發(fā)前期就全面考慮后期的各個(gè)環(huán)節(jié)的需求，重視產(chǎn)品的裝卸性、可回收性等要求。它運(yùn)用交叉職能集成的思想，把產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)活動(dòng)看成是一個(gè)集成過程，并從全局優(yōu)化角度出發(fā)，組織協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)有效運(yùn)行，對(duì)集成過程進(jìn)行管理和控制。

并行工程的集成表現(xiàn)在以下方面：（1）過程集成。采用并行工程進(jìn)行新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的前期就充分考慮產(chǎn)品全生命周期各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)需要，從產(chǎn)品全生命周期的角度設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程、再制造過程和支持過程）。（2）人員集成。在對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過程進(jìn)行優(yōu)化的同時(shí)，并行工程也有助于實(shí)現(xiàn)多部門、多領(lǐng)域、多學(xué)科專家群體的協(xié)同工作。來自設(shè)計(jì)部門、制造部門、再制造部門、物流部門、營(yíng)銷部門的人員，甚至供應(yīng)商、銷售商和消費(fèi)者代表，可以形成一個(gè)集成的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，增強(qiáng)產(chǎn)品開發(fā)的合理性。（3）功能集成。并行工程設(shè)計(jì)方法強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不僅要考慮制造環(huán)節(jié)、工程技術(shù)環(huán)節(jié)的需要，重視產(chǎn)品的可拆卸性、易裝配性、可再制造性等的設(shè)計(jì)，還要對(duì)用戶需求、成本、質(zhì)量和進(jìn)度計(jì)劃等進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)，確保設(shè)計(jì)方案在各個(gè)方面都做到既合理又可行。（4）信息集成。采用并行工程，借助強(qiáng)有力的信息技術(shù)，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)雙向的信息溝通和數(shù)據(jù)共享，參與設(shè)計(jì)的各方人員既能接受信息，又能為他人提供信息，有助于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成功。

并行工程的并行表現(xiàn)在以下方面：（1）各設(shè)計(jì)工序可并行進(jìn)行。傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)方法是各個(gè)設(shè)計(jì)工序按時(shí)間序列有順序、孤立地開展設(shè)計(jì)工作，上一工序的全部工作完成后才開展下一個(gè)工序的工作，設(shè)計(jì)流程周期本身較長(zhǎng)。而并行工程設(shè)計(jì)方法是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期分解成若干時(shí)間段，但各個(gè)時(shí)間段之間有一部分重疊，即設(shè)計(jì)過程可以同步進(jìn)行，從而可以大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。（2）各領(lǐng)域?qū)＜以O(shè)計(jì)活動(dòng)的并行協(xié)作。各領(lǐng)域?qū)＜业脑O(shè)計(jì)活動(dòng)不是簡(jiǎn)單的疊加，而是借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)彼此進(jìn)行信息溝通，實(shí)現(xiàn)思想的碰撞和設(shè)計(jì)活動(dòng)的并行協(xié)作，最大程度地發(fā)揮集體的智慧。

（二）基于并行工程的綠色再制造設(shè)計(jì)流程的具體框架

綠色再制造企業(yè)為了提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性，有效縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，確保產(chǎn)品及再制造產(chǎn)品市場(chǎng)推廣的成功，應(yīng)將產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工程技術(shù)設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，構(gòu)建一個(gè)基于并行工程的綠色再制造產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工程技術(shù)設(shè)計(jì)流程框架（見圖2）。

綠色再制造企業(yè)在進(jìn)行新產(chǎn)品開發(fā)時(shí)應(yīng)組織跨部門、跨專業(yè)的項(xiàng)目組，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員、制造/綠色再制造工程技術(shù)人員、新產(chǎn)品/綠色再制造產(chǎn)品的營(yíng)銷人員，甚至供應(yīng)商、銷售商、消費(fèi)者等一起組成團(tuán)隊(duì)小組，依托先進(jìn)的信息技術(shù)平臺(tái)和消費(fèi)者數(shù)據(jù)庫等進(jìn)行充分的信息溝通和并行開發(fā)，以提高產(chǎn)品開發(fā)的成功率，杜絕不必要的返工浪費(fèi)。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)期間，應(yīng)該將概念設(shè)計(jì)、具體設(shè)計(jì)、細(xì)部設(shè)計(jì)、最終需求等結(jié)合起來，簡(jiǎn)化組織機(jī)構(gòu)和信息傳遞，提高系統(tǒng)柔性，降低資源投入和消耗，縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間，保證以最快的速度按要求的質(zhì)量完成。此外，可利用現(xiàn)代CIM（ Computer Integrated Manufacturing的縮寫，指計(jì)算機(jī)集成制造）技術(shù)，在產(chǎn)品的研制與開發(fā)階段，輔助項(xiàng)目進(jìn)程的并行化。

從圖2可以看出，基于并行工程的綠色再制造設(shè)計(jì)流程框架中既包含橫向的并行，也包含縱向的并行。

橫向的并行是：產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工程技術(shù)設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為主體，工程技術(shù)設(shè)計(jì)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力的技術(shù)咨詢和支持。另外，營(yíng)銷部門負(fù)責(zé)的新產(chǎn)品/綠色再制造產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣設(shè)計(jì)也可以同步進(jìn)行，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工程技術(shù)設(shè)計(jì)提供咨詢和建議。

縱向的并行是：新產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段同步進(jìn)行，如概念設(shè)計(jì)與具體設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，具體設(shè)計(jì)與細(xì)部設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。上一個(gè)工序還在進(jìn)行工作時(shí)，下一個(gè)工序就已開始本工序的準(zhǔn)備了。這種做法大大縮短了傳統(tǒng)串行設(shè)計(jì)模式所需的設(shè)計(jì)周期。

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[責(zé)任編輯 高惠琦]