機(jī)械零部件可再制造性評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建與應(yīng)用

劉明生　向大學(xué)　蒲珊珊

摘 要：為了保證機(jī)械零部件再制造不會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大影響，同時(shí)可以創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益，在技術(shù)允許的情況下，選取技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境3個(gè)方面的影響因素作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建零部件可再造性評(píng)價(jià)模型，對(duì)再造價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：再制造;機(jī)械零部件;評(píng)價(jià)模型

中圖分類(lèi)號(hào)：TH16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）25-0060-03

Construction and Application of Remanufacturability Evaluation Model for Mechanical Parts

LIU Mingsheng XIANG Daxue PU Shanshan

（Neijiang Vocational and Technical College， Neijiang Sichuan 641100）

Abstract： In order to ensure that the remanufacturing of mechanical parts will not have a great impact on the environment and create certain economic benefits， the remanufacturing of parts is carried out when technology allows， this paper evaluates the reengineering value from the perspective of evaluation. Technology， economy and environment are selected as evaluation indexes to construct the evaluation model of parts' reengineerability.

Keywords： remanufacturing;mechanical parts;evaluation model

在環(huán)境友好發(fā)展、資源節(jié)約利用的時(shí)代背景下，再制造技術(shù)成為各行各業(yè)發(fā)展的重要手段。再制造技術(shù)引入全生命周期理論，以環(huán)保、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)作為制造標(biāo)準(zhǔn)，提升廢舊裝備性能[1]。再制造技術(shù)的應(yīng)用需要建立在再制造評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，從多個(gè)方面出發(fā)，綜合評(píng)價(jià)某機(jī)械零部件是否符合再制造要求，能否創(chuàng)造社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)環(huán)境的影響如何等，而后開(kāi)展再制造工作[2]。目前，雖然很多學(xué)者嘗試對(duì)再制造評(píng)價(jià)展開(kāi)研究，但是仍缺少系統(tǒng)的評(píng)價(jià)分析，導(dǎo)致再制造問(wèn)題頻繁發(fā)生[3]。本文通過(guò)分析機(jī)械零部件再制造的影響，構(gòu)建評(píng)價(jià)模型，并將模型應(yīng)用于實(shí)例中。

1 機(jī)械零部件再制造

1.1 機(jī)械零部件再制造基本作業(yè)流程

機(jī)械零部件再制造技術(shù)作業(yè)，采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，對(duì)回收的廢舊產(chǎn)品進(jìn)行清洗檢測(cè)，而后判斷是否可以直接再使用。如果不可以，則再次提取重要零部件進(jìn)行判斷[4]。圖1為此項(xiàng)技術(shù)的基本作業(yè)流程。

該作業(yè)流程根據(jù)“是否直接再使用”的判斷結(jié)果，確定是否需要拆解廢舊產(chǎn)品。如果不可以直接再使用，則需要拆解產(chǎn)品，從中取出關(guān)鍵零部件，分別對(duì)這些零部件采取清洗處理并加以檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷是否報(bào)廢。假如需要報(bào)廢，后續(xù)可以作為機(jī)械產(chǎn)品制備原材料，經(jīng)過(guò)加工處理后再次利用。假如該零部件不需要報(bào)廢，那么判斷此零部件是否可以直接再使用，滿(mǎn)足再使用條件則采取簡(jiǎn)單處理，列入可使用零部件列表中并入庫(kù);反之，修復(fù)這些不滿(mǎn)足條件的零部件，待檢驗(yàn)合格后入庫(kù)。如果檢測(cè)廢舊產(chǎn)品可以直接再使用，那么采取簡(jiǎn)單處理后生成再制造產(chǎn)品，按照不同產(chǎn)品類(lèi)別入庫(kù)即可。

1.2 機(jī)械零部件再制造影響因素

影響機(jī)械零部件再造的因素有很多，包括技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境3個(gè)層面。

技術(shù)層面的影響因素包括產(chǎn)品再造工序可行性、失效形態(tài)以及修復(fù)難度。這些因素是否可以達(dá)到零部件再造條件，都會(huì)影響到最終的決策。一般情況下，如果某個(gè)因素未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，需要增加再造成本，或者放棄零部件再造，將其作為原材料使用[5]。

經(jīng)濟(jì)層面的影響因素包括舊件回收、清洗檢測(cè)、修復(fù)加工和管理附加4項(xiàng)費(fèi)用。零部件再造技術(shù)的推行目的是提升經(jīng)濟(jì)效益。如果各項(xiàng)費(fèi)用統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示其無(wú)法創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，沒(méi)有直接再造價(jià)值，則將其作為產(chǎn)品生產(chǎn)原材料使用。

環(huán)境層面的影響因素包括能源使用量、大氣污染排量、水污染排量及固體污染排量。再造技術(shù)發(fā)展需要建立在不對(duì)環(huán)境造成較大影響的前提下，因此需要考慮零部件的再造在這些方面的表現(xiàn)情況，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果分析環(huán)境污染治理可能性及成本。如果對(duì)環(huán)境造成影響較大，無(wú)法治理或者治理費(fèi)用過(guò)高，則不考慮將此零部件作為再造對(duì)象。

2 機(jī)械零部件再制造評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

2.1 模型架構(gòu)

采用層次分析法，從定量和定性?xún)蓚€(gè)角度出發(fā)，分別以3個(gè)方面影響因素作為評(píng)價(jià)層面，構(gòu)建圖2所示的再造評(píng)價(jià)模型。

該模型分為3個(gè)層次：目標(biāo)層位于最上方，即“再制造相對(duì)加工指數(shù)”;位于中間的層次為準(zhǔn)則層，包括技術(shù)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)3項(xiàng);位于最下方的層次為指標(biāo)層，是對(duì)零部件再制造的詳細(xì)評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)結(jié)果將為再造決策提供參考依據(jù)。

2.2 模型中各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

本模型中各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)采用模糊綜合評(píng)價(jià)法，按照指標(biāo)特性劃分評(píng)價(jià)等級(jí)，以評(píng)語(yǔ)集方式表示，分別為各個(gè)評(píng)語(yǔ)設(shè)定評(píng)價(jià)值，而后采用專(zhuān)家評(píng)判法對(duì)各個(gè)指標(biāo)達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行打分。專(zhuān)家評(píng)判法的運(yùn)用需要?jiǎng)?chuàng)建評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)隸屬關(guān)系，從而獲取評(píng)價(jià)結(jié)果。因?yàn)槊恳粋€(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法相同，所以以“失效形態(tài)”指標(biāo)為例，介紹該指標(biāo)的評(píng)價(jià)打分方法。

“失效形態(tài)”指標(biāo)評(píng)價(jià)設(shè)置為6個(gè)等級(jí)。創(chuàng)建評(píng)語(yǔ)集，記為F。按照問(wèn)題嚴(yán)重性從小到大的順序，設(shè)置評(píng)語(yǔ)集，包括“完好”“微小失效”“中度失效”“較大失效”“嚴(yán)重失效”“破壞”，評(píng)價(jià)值分別記為f→[f₁，f₂，f₃，f₄，f₅，f₆]。其中，專(zhuān)家根據(jù)零部件失效形態(tài)狀況，從該評(píng)語(yǔ)集中選取相應(yīng)的評(píng)語(yǔ)來(lái)評(píng)價(jià)。專(zhuān)家隸屬度關(guān)系的建立是評(píng)價(jià)模型的重要組成部分，創(chuàng)建關(guān)系模型如下。

假設(shè)參加本次打分的專(zhuān)家人數(shù)為N，創(chuàng)建評(píng)判結(jié)果與評(píng)語(yǔ)集之間的關(guān)系，生成評(píng)價(jià)結(jié)果集合記為X，集合為X=[x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x₆]。其中，x₁對(duì)應(yīng)評(píng)語(yǔ)f₁。以此類(lèi)推，x₆對(duì)應(yīng)評(píng)語(yǔ)f₆。x_i代表評(píng)語(yǔ)種類(lèi)為i條件下的判斷結(jié)果隸屬度，計(jì)算公式如下：

式中：n_xi代表評(píng)判結(jié)果種類(lèi)為[i]的專(zhuān)家數(shù)量。

通過(guò)分析專(zhuān)家評(píng)判結(jié)果中的失效形態(tài)評(píng)分狀況，結(jié)合各項(xiàng)指標(biāo)的隸屬關(guān)系，計(jì)算評(píng)價(jià)值，從中獲取失效指數(shù)。計(jì)算公式如下：

式中：μ_T1代表歸一化處理?xiàng)l件下的失效形態(tài)量化指數(shù)，隨著該數(shù)值的增加，失效形態(tài)越嚴(yán)重，對(duì)零部件再造影響越大;V₁代表失效指數(shù)對(duì)應(yīng)的閾值，如果該數(shù)值大于μ_T1，則代表該部件當(dāng)前的失效形態(tài)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了處理標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有再造價(jià)值。V₁可以設(shè)置為0，也可以根據(jù)零部件加工生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置。

采用上述方法分別對(duì)其他評(píng)價(jià)指標(biāo)狀況進(jìn)行打分，根據(jù)打分結(jié)果，可判斷當(dāng)前零部件是否具有再制造價(jià)值。

2.3 評(píng)價(jià)權(quán)重設(shè)置

為了體現(xiàn)零部件再制造各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)再造的影響不同，提高評(píng)價(jià)結(jié)果的精準(zhǔn)性，本文對(duì)指標(biāo)權(quán)重劃分展開(kāi)探究。目前，我國(guó)在評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重劃分方面的研究比較成熟，采用兩因素重要程度對(duì)比方式，表示相對(duì)重要特性[6-7]。通過(guò)創(chuàng)建判斷矩陣，確定各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重。采用一致性檢驗(yàn)方式，驗(yàn)證該判斷矩陣是否合理。如果通過(guò)檢驗(yàn)，則該指標(biāo)權(quán)重設(shè)置合理，反之需要重新構(gòu)建判斷矩陣。

3 應(yīng)用分析

3.1 評(píng)價(jià)對(duì)象

以某柴油機(jī)的曲軸為評(píng)價(jià)對(duì)象，從柴油機(jī)拆解該零部件，采用構(gòu)建的再制造評(píng)價(jià)模型，對(duì)該零部件的再制造價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2 評(píng)價(jià)指數(shù)權(quán)重劃分與評(píng)價(jià)結(jié)果

為了體現(xiàn)曲軸再制造價(jià)值評(píng)價(jià)的側(cè)重點(diǎn)，本次采用模糊評(píng)價(jià)法對(duì)各個(gè)層次的指標(biāo)重要程度進(jìn)行對(duì)比，得到權(quán)重劃分結(jié)果，如表1所示。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下：每項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)分為6分，分值越高，則認(rèn)為破壞越嚴(yán)重，不利于再造;如果分值超過(guò)3分，則認(rèn)為該零部件沒(méi)有再造價(jià)值;如果低于1分，則認(rèn)為該零部件可以直接再造，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理即可。其中，一級(jí)指標(biāo)打分不得高于3分，否則同樣認(rèn)為該零部件不具備再造價(jià)值。打分結(jié)果如表1所示。

按照表1中的權(quán)重劃分方案，統(tǒng)計(jì)各個(gè)層次專(zhuān)家評(píng)分分值，按照加權(quán)計(jì)算得到綜合判斷結(jié)果。經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，各項(xiàng)指標(biāo)得分如下。

技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)打分：

0.35×2+0.35×3+0.30×3=0.70+1.05+0.90=2.65 （3）

經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)打分：

0.20×2+0.30×4+0.20×3+0.30×1=0.4+1.2+0.6+0.3=2.5 （4）

環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)打分：

0.20×3+0.30×1+0.30×3+0.20×4=0.6+0.3+0.9+0.8=2.6 （5）

以上3個(gè)指標(biāo)打分均未超過(guò)3分，雖然環(huán)境指標(biāo)中能源使用量的打分不是很好，但是綜合其他因素分析，該零部件的環(huán)境評(píng)價(jià)在允許范圍之內(nèi)，可以考慮對(duì)此零構(gòu)件采取再造處理。

對(duì)零構(gòu)件的整體再造性能進(jìn)行評(píng)價(jià)打分：

0.25×2.65+0.35×2.5+0.40×2.6=0.662 5+0.875+1.04=2.577 5（6）

該分值小于3，在設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。綜上分析，曲軸具備一定再造價(jià)值，可以考慮對(duì)其采取修復(fù)加工處理再利用。

4 結(jié)語(yǔ)

圍繞機(jī)械零部件再造問(wèn)題展開(kāi)探究，通過(guò)分析零部件再造影響因素，構(gòu)建機(jī)械零部件再造評(píng)價(jià)模型，并利用該模型對(duì)零部件再造價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。以某柴油機(jī)的曲軸作為評(píng)價(jià)對(duì)象，各項(xiàng)指標(biāo)打分均在3分以下，綜合評(píng)分為2.577 5，在零件再造標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張秀芬，高云飛.退役機(jī)械零部件多維遞階再制造性評(píng)價(jià)方法[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2020（5）：117-125.

[2]李紅云.汽車(chē)零部件再制造技術(shù)性評(píng)價(jià)模型的建立及應(yīng)用[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2020（11）：90-91.

[3]翁力煒，鄧益民.基于功能使用、行為相似及制造可行性的可變功能機(jī)械系統(tǒng)模塊劃分研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2020（11）：16-24.

[4]任仲賀，武美萍，繆小進(jìn)，等.面向工程機(jī)械再制造的相似模型試驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代制造工程，2019（2）：134-139.

[5]時(shí)君麗，王雅君，樊雙蛟，等.基于生命周期評(píng)價(jià)的機(jī)械裝備再制造環(huán)境評(píng)價(jià)模型[J].大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2019（2）：72-77.

[6]王洪申，楊馥寧.廢舊軸類(lèi)零件改型再制造加工成本評(píng)估算法[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2019（1）：142-145.

[7]劉明生.汽車(chē)曲軸可再制造性評(píng)價(jià)方法[J].裝備制造技術(shù)，2016（7）：114-118.