基于多生命周期的煤機裝備再制造模式研究

范建

[摘 要] 基于產(chǎn)品生命周期理論，分析了煤機裝備的一般制造過程和再制造過程的關(guān)聯(lián)，并從煤機裝備的可再制造性和回收再制造性的相互關(guān)系以及煤機裝備的再利用、再制造和再循環(huán)角度研究了煤機裝備再制造產(chǎn)品的多生命周期及其再制造模式。煤機裝備多生命周期理論的提出和建立是裝備再制造技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計理論發(fā)展的必然產(chǎn)物，將有助于煤機制造領(lǐng)域開啟一種新的制造模式。

[關(guān)鍵詞] 煤機裝備；再制造；產(chǎn)品多生命周期

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 16. 065

[中圖分類號] F120.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）16- 0108- 04

1 引 言

產(chǎn)品全生命周期理論和產(chǎn)品多生命周期理論是在Raymond Vernon （1966）的產(chǎn)品生命周期理論基礎(chǔ)上逐步發(fā)展、演化而形成的[1]，到20世紀90年代此類理論在各個分支的紛爭中逐步走向融合。隨著煤機裝備制造與再制造技術(shù)的發(fā)展，煤機產(chǎn)品的生命周期理論將不僅限于煤機裝備產(chǎn)品生命周期某個特定階段的研究上，也將擴展到煤機裝備產(chǎn)品全生命周期甚至多生命周期的研究中。

產(chǎn)品多生命周期是產(chǎn)品全生命周期的升級版。產(chǎn)品全生命周期是指產(chǎn)品的孕育期（產(chǎn)品市場需求的形成、產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計）、生產(chǎn)期（材料選擇制備、產(chǎn)品制造、裝配）、儲運銷售期（存儲、包裝、運輸、銷售、安裝調(diào)試）、服役期（產(chǎn)品運行、檢修、待工）和轉(zhuǎn)化再生期（產(chǎn)品報廢、零部件再用、廢件的再生制造、原材料回收再利用、廢料降解處理等）的整個閉環(huán)周期。而產(chǎn)品多生命周期則不僅包括本代產(chǎn)品全生命周期的全部時間，還包括本代產(chǎn)品報廢或停止使用后，產(chǎn)品或其有關(guān)零部件在換代——下一代、再下一代、多代產(chǎn)品中的循環(huán)使用和循環(huán)利用的時間（以下統(tǒng)稱為回用時間）[2-3]。產(chǎn)品多生命周期不僅側(cè)重于本代產(chǎn)品的修理、報廢或再制造、再利用，更側(cè)重多代的循環(huán)使用和循環(huán)利用直至報廢。

2 煤機裝備產(chǎn)品的一般制造過程與再制造過程關(guān)聯(lián)分析

2.1 煤機裝備的一般制造過程

煤機裝備產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程即一般生產(chǎn)流程，包括以下幾個過程：

①生產(chǎn)與技術(shù)準備，如工藝設(shè)計和專用工藝裝備的設(shè)計與制造、生產(chǎn)計劃的編制、生產(chǎn)資料的準備等；②毛坯的制造，如鑄造、鍛造、沖壓等；③零件的加工，如切削加工、熱處理、表面處理等；④產(chǎn)品的裝配，如總裝、部裝、調(diào)試檢驗和油漆等；⑤生產(chǎn)的服務(wù)，包括原材料、外購件和工具的供應(yīng)、運輸、保管等[4]。

一般生產(chǎn)制造過程中最重要的環(huán)節(jié)為產(chǎn)品的工藝設(shè)計與實現(xiàn)，其中工藝設(shè)計所規(guī)定的條件是指機械制造過程在規(guī)定的時間內(nèi)所處的預(yù)先規(guī)定的全部外部條件，包括人員、設(shè)備、材料、工藝、測量、生產(chǎn)環(huán)境等條件。生產(chǎn)流程的典型工藝包括：鑄造、鍛造、焊接、機械加工、熱處理、涂裝、裝配等。其中，原材料加工成毛坯可以通過鑄造、鍛造、焊接和下料4種工藝進行；毛坯加工成零件的工藝主要是機加工（包括車、鉆、鏜、銑、刨、磨等）、熱加工和涂裝；零件裝配成整機的過程包括裝配、調(diào)試、總機涂裝等[5]。

2.2 煤機裝備及其產(chǎn)品的再制造過程

再制造產(chǎn)品的特點[6]：①再制造產(chǎn)品的主要部件是使用過的；②使用過的部件其故障已確認并排除；③使用過的零部件已經(jīng)過徹底清潔和防腐蝕處理；④所有缺損零部件都被再制造技術(shù)恢復(fù)到新零件的功能狀態(tài)；⑤再制造產(chǎn)品經(jīng)過必要的加工；⑥再制造產(chǎn)品重新裝配并己確認其工作狀態(tài)與新產(chǎn)品相同。

再制造產(chǎn)品的一般生產(chǎn)流程：①檢測。對退役產(chǎn)品的尺寸和機械性能進行逐件全面的檢測。②拆解。對整機和零部件進行拆解。③清洗。拆解前和拆解后的零部件進行清洗。④再制造、修復(fù)。采用特殊的制造工藝，即先進的修復(fù)和強化技術(shù)，對其進行批量化修復(fù)和性能升級（對于不可修復(fù)零件，需要用新零件來替換）。⑤使用。再制造零件的使用、裝配和投入生產(chǎn)。

煤機裝備產(chǎn)品的再制造過程：①對回收后的煤機裝備進行分析判斷，即根據(jù)所觀察到的現(xiàn)狀和經(jīng)驗進行分析判斷，或者使用先進的檢測儀器對疑難、重要部位進行檢測，確定該裝備的狀態(tài)[7]；②確認煤機整機裝備是否需要拆解，還是更新后直接重用；③對煤機整機裝備進行逐級拆解，對子模塊或零件進行分析；④根據(jù)檢測結(jié)果對己經(jīng)使用報廢和損壞的煤機裝備進行再制造合理性評估[8]，或是新產(chǎn)品設(shè)計時對其進行再制造性評估[9]；⑤對檢測合格后可再制造的煤機零部件實施再制造；⑥檢測后被淘汰煤機零部件進行粉碎或當作固體垃圾處理；⑦對煤機再制造產(chǎn)品實施再銷售和再利用。

2.3 煤機裝備產(chǎn)品的一般制造過程與再制造過程關(guān)聯(lián)分析

再制造過程不同于原始制造過程（即一般生產(chǎn)過程），再制造過程是原始制造過程的逆向和綜合，具體流程如圖1所示。與傳統(tǒng)生產(chǎn)過程相比，產(chǎn)品再制造過程變得更加復(fù)雜，它不但增加了拆卸和再制造環(huán)節(jié)，而且也增加了很多不確定因素，其中拆卸和清洗技術(shù)是再制造過程中所獨有的、顯著區(qū)別于制造過程的重要工藝流程，對保證再制造產(chǎn)品的質(zhì)量有重要影響，拆卸回收產(chǎn)品在數(shù)量與時間方面的隨機性、產(chǎn)品拆卸順序與再制造零部件加工工藝的不確定性，都極大增加了企業(yè)制訂生產(chǎn)計劃與優(yōu)化車間調(diào)度的難度。逆向物流的再加工環(huán)節(jié)主要依靠再制造技術(shù)實現(xiàn)，這些先進再制造技術(shù)包括激光修復(fù)技術(shù)、納米涂層技術(shù)、表面工程技術(shù)、修復(fù)熱處理技術(shù)、再制造毛坯快速成形技術(shù)等。

3 煤機裝備的可再制造產(chǎn)品和回收再制造產(chǎn)品的關(guān)聯(lián)分析

作為可再制造產(chǎn)品和回收再制造產(chǎn)品多生命周期的主線——過程，是以活動為單位描述活動之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以過程為核心，綜合考慮企業(yè)資源、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、相互協(xié)作等因素，建立起一個多維立體的生產(chǎn)流程。再制造產(chǎn)品多生命周期的過程階段與關(guān)系，如圖2所示，通過可再制造產(chǎn)品/回收再制造產(chǎn)品多生命周期過程間的關(guān)系描述，形成了過程中的活動流、產(chǎn)品信息流、控制流（協(xié)作）、資源流等，從而建立起再制造產(chǎn)品的過程流。該過程流將作為產(chǎn)品過程（包括資源）分析、過程優(yōu)化、過程重組的基礎(chǔ)，采用統(tǒng)一的時間坐標來描述，能更好地進行再制造產(chǎn)品多生命周期過程分析和評估。

回收再制造產(chǎn)品主要是回收后的舊品通過再制造加工后繼續(xù)使用。而可再制造產(chǎn)品，根據(jù)客服人員把有待完善的產(chǎn)品信息反饋給設(shè)計部門，設(shè)計部門根據(jù)反饋意見，在初步設(shè)計和詳細設(shè)計階段對設(shè)計方案進行一定的調(diào)整以設(shè)計出可再制造產(chǎn)品。

可再制造產(chǎn)品的設(shè)計首先要形成一套具有可再制造性的煤機新品開發(fā)機制以及回收舊品的成熟再制造工藝；其次是煤機可再制造新品及廢舊產(chǎn)品的再制造初步設(shè)計階段，該階段主要任務(wù)是進行產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計（比如哪些結(jié)構(gòu)、哪些部位、哪些尺寸可以進行再制造設(shè)計），根據(jù)煤機產(chǎn)品過去和進行中的試驗結(jié)果，進一步改進完善，使其更加合理可靠；最后，產(chǎn)品詳細設(shè)計階段是在完成產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)上開展的可再制造性煤機新品以及回收舊品的生產(chǎn)圖設(shè)計。

可再制造新品的開發(fā)過程是在原產(chǎn)品的使用、維修和再制造等信息收集、整理基礎(chǔ)上的升級，是一個螺旋型發(fā)展過程。再制造產(chǎn)品的過程分析，往往先從舊產(chǎn)品（即使用過的“原產(chǎn)品”）開始，從中找出使用中的瓶頸，指導(dǎo)具有可再制造“新品”的開發(fā)?！盎厥张f品”的再制造和具有可再制造性“新品”的開發(fā)過程都是再制造產(chǎn)品多生命周期的組成部分?！盎厥张f品”的返廠、修理、再制造、試驗的積累以及反饋都是可再制造“新品”開發(fā)過程的重要保證。圖3描述了再制造產(chǎn)品多生命周期及各階段的相互關(guān)系。

4 基于多生命周期煤機裝備再制造模式

煤機裝備再制造產(chǎn)品的多生命周期，包括可再制造新品和再制造廢舊產(chǎn)品的市場需求分析、概念設(shè)計、初步設(shè)計、詳細設(shè)計、工藝設(shè)計、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)制造、運輸、銷售、使用、維護、再制造、再銷售、再利用及其循環(huán)到產(chǎn)品報廢后處置等過程。煤機裝備再制造產(chǎn)品的多生命周期重點強調(diào)再制造新品和再制造廢舊產(chǎn)品的概念設(shè)計和初步設(shè)計以及再制造、再銷售、再利用到報廢的循環(huán)過程。

4.1 可再制造煤機新品的開發(fā)設(shè)計

開發(fā)設(shè)計階段從舊有裝備的使用情況，如磨損、腐蝕和報廢中，汲取設(shè)計和工藝的改進之處，反饋給設(shè)計制造部門，完成可再制造煤機新品的開發(fā)設(shè)計。

4.2 再制造產(chǎn)品的成形階段

成形階段是再制造產(chǎn)品由構(gòu)想變?yōu)楝F(xiàn)實的階段，包括生產(chǎn)計劃管理、采購階段和再制造階段。計劃管理部門根據(jù)銷售部門制定的回收舊件的數(shù)量，確定再制造產(chǎn)品的生產(chǎn)計劃和物料需求計劃，各種計劃文件經(jīng)審批后下發(fā)到相關(guān)業(yè)務(wù)部門（采購部門、倉庫管理部門和車間）；采購階段完成可再制造新品和回收舊品的再制造過程的物料采購和庫存；生產(chǎn)階段即完成產(chǎn)品的再制造加工和裝配。

4.3 再制造產(chǎn)品營銷階段

營銷階段是再制造產(chǎn)品能否到達用戶手中的階段。該階段主要包括煤機裝備再制造產(chǎn)品的發(fā)布、開拓再制造產(chǎn)品的使用市場、制定銷售戰(zhàn)略、客戶管理等。企業(yè)的銷售部門具體負責煤機裝備再制造產(chǎn)品與煤礦使用客戶之間的信息協(xié)調(diào)和管理，最重要的是將再制造產(chǎn)品的功能、質(zhì)量等信息傳遞給客戶，客戶對產(chǎn)品有所了解之后，與再制造企業(yè)接洽，簽訂訂單和技術(shù)協(xié)議。

4.4 再制造產(chǎn)品的使用維護階段

使用維護階段主要負責出售后煤機再制造產(chǎn)品的調(diào)試、保養(yǎng)和維修等服務(wù)活動。在服務(wù)的過程中，服務(wù)人員將客戶的特殊服務(wù)信息和產(chǎn)品性能，傳遞給相關(guān)的設(shè)計、生產(chǎn)制造部門，再將處理結(jié)果和解決方案反饋給客戶，充分利用企業(yè)資源提高服務(wù)質(zhì)量和效率。

4.5 再制造產(chǎn)品的再制造階段

再制造產(chǎn)品的再制造階段主要包括在新產(chǎn)品上重使用經(jīng)過再制造的舊部件以及在產(chǎn)品的長期使用過程中對部件的性能、可靠性和壽命等降低的部件和部位通過再制造加工以恢復(fù)和性能提高。

4.6 再利用與再銷售及其循環(huán)過程階段

再制造與再銷售結(jié)合起來是對采購制度的創(chuàng)新，是把采購制度的習慣性與經(jīng)營戰(zhàn)略的變化性結(jié)合起來，即把經(jīng)過使用、具有再制造價值的零部件經(jīng)過再制造加工，作為新品進行銷售。再利用是通過產(chǎn)品再制造（被清洗、拋光整修、再制造）或延長了產(chǎn)品的使用壽命，被他人以不同的方式直接利用。

通過以上分析，結(jié)合煤機裝備在設(shè)計制造及使用中的特點，將可重用的再制造技術(shù)延伸到整個產(chǎn)品的生命周期中，把可再制造新品和回收再制造產(chǎn)品經(jīng)可重用的再制造技術(shù)加工后制成合格產(chǎn)品重新投入市場使用，開啟新的生命周期，實現(xiàn)了煤機裝備的多生命周期，具體流程如圖4所示。

可以看出本文基于產(chǎn)品多生命周期理論，結(jié)合煤機裝備的特點和再制造技術(shù)的發(fā)展，將可再制造產(chǎn)品和回收再制造產(chǎn)品的理念融入到產(chǎn)品生命周期中，提出一種全新的煤機裝備再制造產(chǎn)品的多生命周期的制造模式。

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