機械產(chǎn)品回收與再制造系統(tǒng)中綠色影響因子關聯(lián)仿真模型

鄧乾旺　李衛(wèi)明　李　珣　劉霞輝

湖南大學汽車車身先進設計制造國家重點實驗室,長沙,410082

機械產(chǎn)品回收與再制造系統(tǒng)中綠色影響因子關聯(lián)仿真模型

鄧乾旺李衛(wèi)明李珣劉霞輝

湖南大學汽車車身先進設計制造國家重點實驗室,長沙,410082

從系統(tǒng)工程的角度分析提煉了系統(tǒng)的綠色影響因子，從技術、過程、主體等多維度歸納了控制因素集，從經(jīng)濟、資源、環(huán)境、人因等維度歸納了綠色績效輸出集。提出關聯(lián)規(guī)則并進行關聯(lián)仿真，結合仿真結果對綠色績效輸出集進行聚類分析，最終得到了50個系統(tǒng)因素。建立了系統(tǒng)結構有向圖，基于解釋結構矩陣建立了整體結構，分析了要素之間的層級關聯(lián)以及對比關系，為回收與再制造系統(tǒng)綠色績效輸出提供了優(yōu)化方向。

回收與再制造;綠色績效;關聯(lián)仿真建模;解釋結構模型

0　引言

廢舊產(chǎn)品經(jīng)過回收、拆卸、清洗、檢測、分類、再制造等過程得到新產(chǎn)品，可實現(xiàn)資源的重復利用，減少環(huán)境污染?；厥张c再制造方面的研究已有許多研究成果，并集中在兩個方面：內(nèi)部控制因素和綠色績效輸出[1]。內(nèi)部控制因素為回收與再制造系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)集合，綠色績效為系統(tǒng)輸出集合。在控制方面,文獻[2-3]研究了政府政策獎懲、經(jīng)濟激勵、教育宣傳以及消費者意識等限制條件下回收與再制造問題；文獻[4]研究了回收產(chǎn)品中回收定價策略；文獻[5-7]論述了數(shù)量及時間不確定性條件下運輸庫存控制、物流設施選址、逆向物流網(wǎng)絡優(yōu)化等；文獻[8-10]對再制造決策、再制造計劃以及工藝路線設計等問題進行了研究；文獻[11-12]對不同限制條件下再制造品定價以及供應鏈問題進行了研究。而在綠色績效方面,文獻[13-16]對經(jīng)濟、環(huán)境、資源、人因等方面作出了綜合評價?，F(xiàn)有的研究成果,從經(jīng)濟角度主要包含回收成本、運輸與庫存成本、拆卸回收成本與利潤[17]等方面；從環(huán)境角度，研究了三廢排放、能耗問題，噪聲污染等問題；從資源消耗角度，研究了電力資源、人力資源、設施資源和物質資源等；從人因角度，研究了工作環(huán)境改善以及環(huán)境污染改善、行業(yè)規(guī)模以及可持續(xù)性等人因因素。通過分析上述研究可知，目前文獻對回收與再制造系統(tǒng)因素的研究日益廣泛，但是研究中并未涉及回收與再制造系統(tǒng)整個框架模型以及系統(tǒng)邊界問題，對回收與再制造系統(tǒng)中控制因素和綠色影響輸出因素之間的關系缺乏因果表述，且對影響系統(tǒng)輸出的主要關鍵性因素缺乏明確研究表述，只是從某一個角度考慮因素對系統(tǒng)的影響，缺乏系統(tǒng)因素整體結構框架以及系統(tǒng)因素之間的比對關系。本文從系統(tǒng)角度構建回收與再制造系統(tǒng)結構模型，進行系統(tǒng)結構仿真研究，分析了系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)集合以及輸出集合，并利用結構模型化技術建立了整體模型，分析了要素之間關聯(lián)關系以及相互重要性程度。本文建立的系統(tǒng)結構模型，運用了關聯(lián)仿真[18-19]、結構模型化技術[20-21],并進行了數(shù)學形式化處理[22]，具有較好的通用性。

1　回收與再制造綠色系統(tǒng)因素選取

1.1回收與再制造綠色系統(tǒng)控制因素

在回收與再制造系統(tǒng)控制因素的研究中,陽成虎等[4]考慮了廢舊產(chǎn)品的質量和用戶心理回收價格等因素,制定了基于回收價格、回收數(shù)量和再制造成本閾值的最優(yōu)回收策略。趙忠等[10]論述了國內(nèi)外廢舊產(chǎn)品回收計劃、拆卸計劃、生產(chǎn)計劃等方面的研究現(xiàn)狀,闡述了再制造中不確定性特征、產(chǎn)品回收后狀態(tài)、再制造生產(chǎn)計劃控制方面的不足。倪霖等[13]指出當前逆向物流研究主要集中于體系結構研究、回收策略、網(wǎng)絡優(yōu)化和逆向物流供應商選擇上。王旭等[14]討論了技術屬性所包含的裝備先進性、管理手段先進性、物流技術先進性。韓小花等[23]分析了閉環(huán)供應鏈回收渠道決策，得出制造商競爭、廢舊產(chǎn)品回收的難易和再制造成本共同影響回收渠道演化結果的結論。代應等[24-25]對回收系統(tǒng)的主體功能，系統(tǒng)要素(主體、物流、信息、回收渠道)，組織結構和內(nèi)外環(huán)境因素進行了研究,建立了由生產(chǎn)商、消費者、報廢回收中心等多節(jié)點集成的綠色回收系統(tǒng)結構模型;認為實現(xiàn)綠色回收需要提高全民意識且法律手段與經(jīng)濟杠桿并行，提高再制造技術理論應用，推行汽車綠色設計。周丹等[26]研究了回收中EPR(extended producer responsibility)的實施手段，包括強制法律手段以及非強制經(jīng)濟(價格補貼等)和教育手段(環(huán)境意識、綠色消費)等。劉笑萍等[27]分析了用戶主動返回的激勵性因素，其中回收距離、手續(xù)的便利性、經(jīng)濟性、再制造能力、企業(yè)形象規(guī)模、個人的經(jīng)濟狀況、社會責任感等都與用戶主動參與回收息息相關。周育紅等[28]從法制建設、回收網(wǎng)絡構建、回收技術研究、宣傳教育等方面提出了針對回收與再制造的建議。趙宜等[29]針對回收產(chǎn)品收集、預處理和再制造等問題,建立了回收物流設施選址模型。毛玉如等[30]從立法、循環(huán)經(jīng)濟、政策和回收體系等方面探討了回收處理情況。周永圣等[31]對政府監(jiān)控行為進行了定量描述，研究了政府監(jiān)視下的三種回收模式。劉志峰等[32]探討了廢舊產(chǎn)品有效的回收途徑，并基于工藝、環(huán)境、經(jīng)濟、設備等相關數(shù)據(jù)和專家知識,建立了回收工藝流程評價決策系統(tǒng)。謝家平等[33]構建了廢棄產(chǎn)品返回數(shù)量及時間、回收處理過程中的再造零部件和可再生材料的比例等預測模型。李清等[34]從產(chǎn)品維(產(chǎn)品磨損),市場維(認可度、銷售水平、價格水平)，過程維(環(huán)境和處理成本、投資、處理能力、經(jīng)濟效益)，政策維(政府支持與關注)，環(huán)境維五個方面研究了回收處理策略的決策要素。顧巧論等[35]在再制造系統(tǒng)信息網(wǎng)絡模型研究過程中發(fā)現(xiàn)，再制造政策法規(guī)、廢舊產(chǎn)品信息、新產(chǎn)品需求以及回收方式價格、相關宣傳等會嚴重影響再制造與制造系統(tǒng)之間的博弈，此外，他們還研究了再制造庫存問題。曹華軍等[36]以低成本、節(jié)能、環(huán)境友好為改進目標，提出了再制造技術框架。張萌等[37]闡述了回收成本包括回收能力建設和投資以及支付給消費者的成本。

綜上所述，回收與再制造系統(tǒng)是考慮回收、拆解、再制造、再利用各個過程環(huán)節(jié)，圍繞主體、過程、技術、物流、資源、資本、政策、社會、人因等不同維度，將過程、主體、結構、功能等要素集成的系統(tǒng)。因此回收與再制造系統(tǒng)是在資本和技術的支撐控制下，尋找系統(tǒng)所需信息，將系統(tǒng)組織集成，在主體參與下實現(xiàn)綠色績效輸出的過程。本文從技術、過程、主體、組織、控制、信息、資本七個維度歸納出回收與再制造綠色系統(tǒng)中控制因素屬性集,并提煉出分類屬性集因素,形成回收與再制造系統(tǒng)項目控制因素集，如表1所示。

1.2回收與再制造綠色系統(tǒng)綠色績效輸出因素

經(jīng)濟因素方面,倪霖等[13]從利潤率、運輸儲存、拆卸清洗、廢品處理、管理服務等成本經(jīng)濟角度評價了回收與再制造價值;代應等[24-25]提出經(jīng)濟績效水平包含盈利能力如資金周轉、凈資產(chǎn)利用率、總資產(chǎn)利用率,成本水平包含運輸成本、投資成本、運營成本、補償和監(jiān)督成本,以及懲罰成本和環(huán)境污染治理成本;魏潔等[38]考慮了回收物流主體的利潤;黃祖慶等[39]研究了回收中主體間期望收益及稅收價格;李響等[40]分析了回收價格對再制造企業(yè)收益的影響;董景峰等[41]以物流成本最小為目標進行了網(wǎng)絡設計;范體軍等[42]分析了考慮激勵與不考慮激勵情況下再制造產(chǎn)品成本對回收率和利潤關系;李麗等[43]分析了系統(tǒng)中回收價格、轉移價格、回收量、制造商利益、分銷商利益、消費者利益和政府利益之間的相互制約關系;

表1回收與再制造系統(tǒng)項目控制因素集

項目控制集(It)項目控制因素具體分類技術集(T) T1,回收設施/技術[16,36];T2,物流設施/技術[14];T3,拆卸清洗設施/技術[16,36];T4,檢測分類設施/技術[16];T5,再制造設施/技術[16,36];T6,優(yōu)化設計技術[16];T7,環(huán)境友好性改進技術[36]過程集(P) P1,產(chǎn)品回收;P2,拆卸清洗;P3,檢測評估;P4,再處理;P5,再制造;P6,質量檢測;P7,裝配;P8,停滯[29]主體集(S) S1,消費者;S2,政府;S3,回收商;S4,物流供應商;S5,制造商;S6,再制造商;S7,處理商;S8,其余[2425]組織集(O) O1,回收網(wǎng)絡[28];O2,運輸路徑[41];O3,企業(yè)規(guī)模與分布[27];O4,再制造工藝[8,32];O5,設施與車間布局[32];O6,逆向物流網(wǎng)絡[29];O7,回收體系[13,30];O8,再制造體系[4,34];O9,再制造供應鏈[12,23]控制集(C) C1,認知行為控制[44];C2,回收策略[4,13];C3,拆卸評估及計劃[23];C4,生產(chǎn)計劃[23];C5,庫存運輸控制[35];C6,質量控制[33];C7,強制性法律約束[26];C8,非強制性經(jīng)濟激勵與教育宣傳[26,35];C9,企業(yè)管理[14]信息集(I) I1,回收產(chǎn)品結構[23];I2,回收產(chǎn)品質量[33,35];I3,回收時間[33];I4,信息共享[35];I5,市場分布[29];I6,經(jīng)濟水平及人口分布[27];I7,報廢總量[4];I8,消費者接受程度[27];I9,回收數(shù)量[4]資本集(F) F1,基礎設施建設[37];F2,適應性擴建投資[37];F3,回收價格[4,35];F4,銷售價格[27,29,35];F5,政府投入[31]

謝家平等[45]分析了廢棄處理策略的成本和效益,從制造費用、銷售收入、材料采購費用、環(huán)保費用等方面量化分析了再用收益、再生收益、填埋成本、回收凈收益、再生項數(shù)等目標。在人因方面,倪霖等[13]評價了體系中企業(yè)核心競爭力，包括顧客滿意度、信譽度、快速響應、品牌保護、拆解利用技術水平、三廢處理能力，社會角度涉及滿足國家法律要求、改善環(huán)境等;代應等[24-25]提出改善員工素質、信譽度、工作環(huán)境等相關內(nèi)容；陸瑩瑩等[46]討論了消費者的態(tài)度、主觀性意識、習慣和回收信息及經(jīng)濟因素等主導回收行為的發(fā)生條件；余福茂等[44]探究了知覺行為控制、環(huán)境意識、輿論宣傳等因素對回收行為的影響。在環(huán)境方面,胡劍波等[16]分析了基于綠色再制造的企業(yè)運營,從資源綜合利用率、排放物利用率、環(huán)境污染率、原材料減量使用、減少三廢排放、減少噪聲產(chǎn)生、減少對工人健康危害等方面對環(huán)境污染進行了闡述;代應等[24-25]從環(huán)境方面出發(fā)提出研究總能耗以及三廢處理問題的方法;劉志峰等[47]提出環(huán)境污染包含大氣影響、水質影響、固體廢棄物排放和噪聲影響。在資源方面,倪霖等[13]研究了廢舊汽車回收率、材料再利用率等指標;王旭等[14]指出綠色資源屬性方面包含人力、設備、再利用三個方面,具體包括員工素質、拆解設施利用率、環(huán)保設施利用率、材料回收率;代應等[24-25]討論了材料利用率和包裝利用率以及增加就業(yè)崗位等指標。結合引言中關于文獻[13-16]的總結以及經(jīng)濟[48]、環(huán)境[49]、資源數(shù)據(jù)庫[50]對上述績效指標進行總結歸納,最終得到綠色績效輸出為以下四個方面——經(jīng)濟集、環(huán)境集、資源集、人因集。表2歸納出了綠色績效輸出Tr,包含經(jīng)濟集Ec、環(huán)境集En、資源集Re、人因集Hf。

表2　回收與再制造系統(tǒng)綠色績效輸出因素集

2.1關聯(lián)模型

2.1.1定義關聯(lián)規(guī)則

分析系統(tǒng)結構因素,定義項目控制因素集合P、T、S、O、C、F、I;項目控制集合It={Tx,Py,Sz,On,Cm,Ij,Fl}(x,y,z,n,m,j,l∈N);序列δ={x,y,z,n,m,j,l};項目數(shù)據(jù)庫D={It1,It2,…,Iti,…,Itp};It中的任一子集X?D、Y?D;定義綠色事務輸出集合Tr={Ec,En,Re,Hf},控制函數(shù)為fx,系統(tǒng)結構集合M={It,fx,Tr}。

圖1　系統(tǒng)結構關聯(lián)機理

規(guī)則2控制項目集優(yōu)化?？刂祈椖考疿形成事務集Trx，數(shù)量為項目集X的支持數(shù)σx,支持度sup(X)=σx/∑|Tr|,sup(X)越大,則稱X為大項目集,否則X為小項目集;X中項目元素出現(xiàn)在各項目集中的次數(shù)稱為頻數(shù),如元素P出現(xiàn)在各項目集中的次數(shù)，記為|P|,頻數(shù)越大，項目元素越重要。

規(guī)則4系統(tǒng)結構集合輸出。根據(jù)規(guī)則1～3中控制項目集It與綠色事務集Tr以及關聯(lián)控制函數(shù)f得到系統(tǒng)結構集合M(X,f,Tr)。

2.1.2關聯(lián)仿真程序流程

根據(jù)上述規(guī)則制定系統(tǒng)結構仿真程序流程如圖2所示，具體步驟如下：

(1) 數(shù)據(jù)庫D根據(jù)規(guī)則1產(chǎn)生項目子集Xi,若Xi≠Xi-n轉到步驟(2),否則繼續(xù)執(zhí)行步驟(1)。

(2)根據(jù)規(guī)則1判斷Xi是否能通過控制函數(shù)fxi產(chǎn)生事務集Trxi;若不能產(chǎn)生事務集,則i←i+1，返回步驟(1);否則,判斷支持度與頻數(shù),輸出大項目集Xi中元素,轉到步驟(3)。

(3)判斷事務目標數(shù)據(jù)庫T中是否存在元素Trxi;若存在,轉步驟(4);否則返回步驟(1)。

(4)計算支持度sup(Xi),記錄序列δ,記錄關聯(lián)M{Xi,fi,Tri};轉到步驟(5)。

(6)判斷項目數(shù)據(jù)庫D是否能產(chǎn)生有效子集;若是,i←i+1,跳轉到步驟(1);若不是,則輸出系統(tǒng)結構集合M{X,f,Tr},程序結束。

圖2　系統(tǒng)結構關聯(lián)仿真程序流程

2.2回收與再制造綠色系統(tǒng)關聯(lián)仿真結果聚類分析

(1)系統(tǒng)結構集合結果。根據(jù)表1和表2中因素，進行系統(tǒng)關聯(lián)仿真，得到結構集合M{X,f,Tr},以環(huán)境事務集為例,結果如表3所示。

表3　系統(tǒng)關聯(lián)仿真結果(以綠色績效輸出-環(huán)境子系統(tǒng)為例)

TrS50=f(I7,I9)

(1)

I7=f1(I6)

(2)

I9=f2(F3,C2,C1,T1,f1(I6))

(3)

T1=f21(F1)

(4)

C1=f22(C7,C8,O1,C2,F3)

(5)

C2=f23(C7,C8,C1)

(6)

F3=f24(C7,C8,C1)

(7)

O1=f221(I5)

(8)

依據(jù)綠色績效事務形成過程(式(1)～式(8),對回收與再制造綠色系統(tǒng)內(nèi)綠色績效輸出進行聚類分析。環(huán)境事務集元素En3和En4項目控制集均為(T5,P5,S6,8,O4,5,8,C4,I1,2,5～10,F1)；En6和En7的控制集因素均為(T1,P1,S1,3,6,8,O1,C2,7,8,I5～7,9,F1,3),En5與En8控制集之間很相似,且形成過程一致；故可以將兩元素進行合并，進而對系統(tǒng)結果進行簡化，生成新的元素代替原有的兩種元素,如將再制造氣體排放和再制造污染水量合并為再制造污染，未回收品擱置土地污染和未回收品擱置氣體排放合并為未回收產(chǎn)品導致污染;填埋固體廢棄物與再處理(拆卸清洗)污染實行合并構成再處理污染，從而達到系統(tǒng)最簡化的效果。具體聚類結果如表4所示。

3　回收與再制造綠色系統(tǒng)結構模型

3.1回收與再制造綠色系統(tǒng)因素

總結系統(tǒng)結構集合中項目控制因素(表1)和聚類后的綠色績效輸出因素(表4),得到回收與再制造綠色系統(tǒng)因素,如表5所示。

表4回收與再制造系統(tǒng)綠色績效輸出

綠色績效(Tr)綠色績效具體分類經(jīng)濟(Ec) 環(huán)境污染治理成本*,再處理成本及收益,運輸庫存成本,再制造成本及收益,支付消費者資金,政府投入及收益資源(Re) 員工素質及職業(yè)崗位,設施利用率,材料回收利用率,汽車回收率,物質資源消耗環(huán)境(En) 節(jié)約總能耗*,運輸污染及成本*,再制造污染,再處理污染,噪聲污染,未回收品擱置占用土地及污染和安全隱患*人因(Hf) 工人工作環(huán)境質量,回收便利度,公眾滿意水平,企業(yè)形象及法律規(guī)范,產(chǎn)業(yè)化企業(yè)規(guī)模

*表示多屬性因素

表5　回收與再制造系統(tǒng)因素

3.2回收與再制造系統(tǒng)綠色系統(tǒng)解釋結構模型

根據(jù)上述關聯(lián)規(guī)則，根據(jù)系統(tǒng)結構集合M中映射關系、仿真結果(表3)以及過程分析(式(1)～式(8)),建立回收與再制造綠色系統(tǒng)有向圖,如圖3所示。

根據(jù)上述有向圖信息確定鄰接矩陣,運用布爾運算得到系統(tǒng)結構的可達矩陣如下:

圖3　系統(tǒng)結構有向圖

在可達矩陣的基礎上,劃分系統(tǒng)要素之間的關聯(lián)類型,分析要素類型，找出整個系統(tǒng)中重要要素。確定系統(tǒng)共分17層，并分析系統(tǒng)結構如圖4所示。

3.3回收與再制造綠色系統(tǒng)解釋結構模型分析

依據(jù)可達矩陣及可達集和先行集的概念,即可達集R(Si)為系統(tǒng)要素Si可達要素的集合;先行集A(Si)為可達系統(tǒng)要素Si要素的集合;計算系統(tǒng)元素可達總數(shù)和先行總數(shù)。可達總數(shù)為系統(tǒng)要素Si可達其他要素的總數(shù)(可達矩陣元素行1的個數(shù)總數(shù)),為系統(tǒng)驅動力因素；先行總數(shù)為可達系統(tǒng)要素Si要素的總數(shù)(可達矩陣中元素列1的個數(shù)總數(shù))，為系統(tǒng)依賴性因素；統(tǒng)計結果見圖5。

為了更清晰地分清系統(tǒng)要素的依賴性和驅動性，并找出關鍵性的要素，將元素消除自身影響，建立可達數(shù)Y和先行數(shù)X坐標系，元素坐標為(X,Y)。構建因素可達性與因素依賴性為相對概念。第一步，將X,Y分別減去1。第二步，如果X=0，則X=-Y;若Y=0,則Y=-X;其他情況X、Y值不變。得到依賴驅動因素坐標如圖6所示。由此可知,第一象限為中間元素集,要素具有驅動性，也具有依賴性；第二象限為純驅動元素集，第四象限為純依賴元素集，故第二象限內(nèi)不分析因素依賴性，第四象限不分析因素驅動性，即圖6中負值不予以考慮。

圖4　回收與再制造系統(tǒng)層級結構圖

圖5　可達數(shù)與先行數(shù)統(tǒng)計圖

圖6　依賴驅動因素坐標圖

從圖4的結構角度分析,S28基礎設施建設投入成本和S49經(jīng)濟水平及人口分布以及S11市場退役機電產(chǎn)品擁有總量為回收與再制造系統(tǒng)的基礎輸入層,經(jīng)濟性投入為系統(tǒng)人為主動發(fā)生因素,而經(jīng)濟水平制約下的機電產(chǎn)品數(shù)量是系統(tǒng)發(fā)生客觀因素,主動發(fā)生因素以及客觀因素分別對系統(tǒng)綠色輸出起著決定性作用；技術設施類因素是系統(tǒng)技術層，是構建專業(yè)化生產(chǎn)體系的基礎性因素。外部環(huán)境如S46、S45、S4、S23、S3等共同影響著消費者對產(chǎn)品的購買，市場需求、產(chǎn)品分布等是背景范疇系統(tǒng)性影響因素；S44和S40從回收角度影響報廢產(chǎn)品回收率；S22和S9從再制造角度對系統(tǒng)中生產(chǎn)和協(xié)同等過程產(chǎn)生影響。中間層控制因素包含再制造生產(chǎn)計劃、拆卸計劃、運輸物流網(wǎng)絡等，屬于決策執(zhí)行結果層，在底層控制因素影響下由系統(tǒng)結構輸出。最上層因素為綠色績效輸出因素，即經(jīng)濟、環(huán)境、資源和人因等，是系統(tǒng)結構集合輸出的系統(tǒng)綠色影響因素。由圖5和圖6可知,在依賴區(qū)域內(nèi)包含S21、S24、S34、S1、S2、S18、S48等元素,此區(qū)域內(nèi)元素為系統(tǒng)的輸出要素，從坐標圖中可以看出S34、S24與S21為第一梯隊依賴性元素,在調節(jié)輸出時外部環(huán)境的影響因素復雜;其次,S1、S2、S18、S48屬于依賴元素的第二梯隊,依賴數(shù)值介于10～20之間,為中等復雜輸出因素;第三梯隊中數(shù)值介于1～10之間，如S5、S14、S7、S27、S35、S37、S47等系統(tǒng)輸出,這類系統(tǒng)輸出元素受到其他因素的影響較小；由圖6可知,為了調節(jié)系統(tǒng)輸出,首先應該針對依賴性較小元素進行改進,如S37、S7等,輸出要素的影響因素少,改進時具有更加明確的針對性。在系統(tǒng)的輸入要素區(qū)域(第二象限),S28是整個系統(tǒng)根本驅動力因素;其次，S49、S22、S23、S43、S45、S46是系統(tǒng)次級重要影響因素;可達數(shù)越大說明元素的影響力越大，故在進行系統(tǒng)分析及改進時應該考慮驅動數(shù)大的因素，即應考慮S28、S49等。同理,在驅動因素和依賴因素交叉區(qū)域的第一象限內(nèi),S26、S17、S33、S29等依賴性明顯大于驅動性,故應為系統(tǒng)上層因素；而S11、S12、S20、S25等系統(tǒng)元素驅動性比較大,為系統(tǒng)底層因素。S19、S39、S10等依賴性與驅動性均很大，為較重要中間元素。

綜上所述,找出關鍵綠色影響因子對回收與再制造系統(tǒng)進行優(yōu)化，依據(jù)圖4～圖6綜合分析可知,從綠色輸出的角度,政府投入收益、材料回收利用率、設施利用率、環(huán)境污染治理成本處于第一級依賴性指標,這類綠色輸出指標的影響要素很多，優(yōu)化過程需要涉及系統(tǒng)全過程，涉及諸多方面的因素，優(yōu)化時需要重點控制，以保證有效的綠色輸出；物質資源消耗、再制造成本與收益、節(jié)約總能耗、報廢產(chǎn)品回收率處于依賴性第二級,僅次于第一級指標,為了實現(xiàn)有效的綠色輸出同樣需要對全系統(tǒng)進行控制;第三級依賴性指標為公眾滿意度、再處理成本與收益、工作環(huán)境和質量、創(chuàng)造職業(yè)崗位數(shù)量、報廢產(chǎn)品回收便利度、支付消費者資金等,這類綠色輸出指標的影響要素較少,為系統(tǒng)局部輸出,只需要對系統(tǒng)某個局部組織加以控制就能得到很好的綠色輸出，這類指標的調控應該放在首位，只有在這些指標較好輸出的前提下才能對第一級和第二級的輸出指標進行優(yōu)化，最終取得全系統(tǒng)綠色輸出最優(yōu)。

為獲得更好的輸出,需要調節(jié)系統(tǒng)輸入,故對系統(tǒng)的輸入因素進行分析。首先從系統(tǒng)角度,基礎設施投入、經(jīng)濟水平以及人口分布從根本上制約著回收與再制造系統(tǒng)，故應該考慮加大對再制造行業(yè)的投入，如再制造技術、回收技術和先進設施的研發(fā)和應用,增大行業(yè)的投入,促使技術的進步以提高資源利用率。其次研究外部環(huán)境,從市場的購買與回收等方面分析再制造系統(tǒng),研究市場情況與經(jīng)濟水平、增強消費者意識以及相關環(huán)保意識,從再制造的源頭提高回收利用率;加強宣傳教育投入,增強再制造品的市場競爭力;調節(jié)再制造品銷售價格以及策略,促進對再制造品的使用,提高消費者對再制造產(chǎn)品的接受認可度，只有在市場接受認可的情況下,再制造才能得到更深層次的發(fā)展。再次制定完善環(huán)境法律，制定行業(yè)技術規(guī)范，加強運行監(jiān)管，只有強有力的市場規(guī)范，才能使再制造系統(tǒng)從宏觀背景層上得以完善。最后，從回收與再制造系統(tǒng)中的骨架因素進行分析,第一,需要完善回收物流網(wǎng)絡，保證回收產(chǎn)品的數(shù)量和質量，并贏得社會的認可;第二，對再制造生產(chǎn)系統(tǒng)，需要制定生產(chǎn)計劃以實現(xiàn)生產(chǎn)過程有序控制,應用先進技術減少污染，在節(jié)約成本的同時改善生產(chǎn)環(huán)境;第三,建立信息化系統(tǒng)網(wǎng)絡，實行節(jié)點間信息共享，充分節(jié)約資源和能源，節(jié)約成本，減少環(huán)境污染和資源浪費。

4　結語

本文從系統(tǒng)工程和智能仿真的角度分析回收與再制造系統(tǒng)綠色影響因素間的關聯(lián)關系，充分挖掘出系統(tǒng)因素以及系統(tǒng)因素間的相關關系，通過制定關聯(lián)規(guī)則進行關聯(lián)仿真，消除主觀影響，形成回收與再制造系統(tǒng)邊界,得出回收與再制造系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境、資源、經(jīng)濟、人因等綠色影響子系統(tǒng)因素，并在找出因素相關性的基礎上構建解釋結構模型，得到系統(tǒng)遞階結構，清楚系統(tǒng)整體結構以及層級關系，找出關鍵影響因素，為系統(tǒng)結構研究優(yōu)化提供理論依據(jù)。

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(編輯王艷麗)

Associated Simulation Model of Key Green Factors in Recycling and Remanufacturing System of Mechanical Products

Deng QianwangLi WeimingLi XunLiu Xiahui

State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body,Hunan University,Changsha,410082

This paper analyzed the green factors of system from the perspective of systems engineering, then they were divided into one sets of control factors in view of technology and process and put into the other sets of green performance in light of economy, resources, environment, human factors.An associated simulation model was also proposed via establishing the association rules, and the output sets of green performance was studied by using clustering analysis based on the simulation results, thus obtaining 50 system factors. Then the system architecture was established on the basis of interpretative structural matrix,after proposing a directed graph of the system structure. Finally, this structure was utilized to analyze hierarchical relationships between the factors, in order to provide an optimization direction to the green outputs of the recycling and remanufacturing system.

recycling and remanufacturing；green performance;associated simulation modeling;interpretative structural modeling(ISM)

2014-06-11

國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)資助項目(2013AA040206)； 國家自然科學基金資助項目(71473077);湖南省自然科學基金資助項目(13JJA003)

N945.23DOI：10.3969/j.issn.1004-132X.2015.22.014

鄧乾旺,男,1972年生。湖南大學機械與運載工程學院教授、博士研究生導師。主要研究方向為生產(chǎn)系統(tǒng)設計與優(yōu)化、制造業(yè)信息化。出版專著1部,發(fā)表論文40余篇。李衛(wèi)明，男，1990年生。湖南大學機械與運載工程學院碩士研究生。李珣，男,1973年生。湖南大學機械與運載工程學院博士研究生。劉霞輝，女，1989年生。湖南大學機械與運載工程學院碩士研究生。