(石家庄市栾城人民医院,河北石家庄051430)
摘要:机电产品在其从制造到废弃的整个生命周期过程中,涉及到需要环节。特别是机电产品在废弃后,如何以更加经济、高效的方式实现废弃机电产品的回收是当今热门的研究领域。与此同时,机电产品的有效拆卸及零部件的重用、材料回收等,也是绿色设计和制造的重要内容之一。本文对机电产品拆卸回收的经济性、拆卸回收性能,以及产品生命周期中的拆卸回收过程等进行了分析,并针对性能优化提出一些建议。
关键词:机电产品;拆卸与回收;性能分析
引言
在工业革命发展到现在以来,制造业可以说是一个工业化强国的支柱产业。不夸张的说,有超过百分之七十的财富的创造与制造业有关。但是,制造业的蓬勃发展的另一端就是其污染物对环境的污染。制造业产生的工业垃圾和排放的污染物已经成为主要的环境污染来源。为此,如何更加有效地对制造产品尤其是机电产品的绿色拆卸与绿色回收已经成为当今研究的热门话题。另外,作为机电产品完整生命周期的重要一环拆卸与回收的性能高低,也直接决定生命周期的评价发展。因此,应该注重对机电产品的拆卸与回收的研究,降低环境污染,打造绿色回收和可持续发展。
一、机电产品拆卸与回收概述
(一)拆卸与回收的定义
机电产品的拆卸是十分重要的环节也是回收再利用的前提,高效的拆卸能够为后续的回收利用打好先决条件。拆卸的定义可以理解为将废弃的机电产品按照预先定义的拆卸方式将部件之间的连线拆除,从而将零部件相互分离。拆线是整个机电产品闭环生命周期的重要的也是必要的环节,对机电产品进行拆卸的主要目的是从产品中获得贵重材料和有价值的零部件,以便直接或经过再制造获得重新利用[2]。
回收,顾名思义就是针对机电产品拆卸后的零部件进行回收、加工和再利用,以实现整个生态链的循环。回收效率的高低取决于拆卸的性能,科学有效的拆卸方式能够提升回收效率,提高整体的废旧资源利用率,减小环境污染,最终获得良好的社会和经济效益。
(二)拆卸与回收中策略设计
面向拆卸的设计(Designfordisassembly,DFD)是在产品设计阶段就考虑维修时或废弃后的拆卸问题,使产品易于拆卸[3]。DFD的整个流程大致分为三个阶段:初级阶段(机电产品的形态、设计和架构是可变的);产品再设计阶段(主体的设计方案不变,在可行性范围内可以进行大的调整);再设计优化阶段(不允许大规模的调整,仅允许少量关联点和零件的调整,调整的影响面小)。DFD方面的研究主要涉及供设计人员使用的设计准则和产品拆卸性评估方法及工具。
对于机电产品的回收策略主要是为了保证回收效益的最大化,现如今回收策略主要有以下几个方面:
1、重用
机电产品回收中的重用指的是产品或者零部件直接应用于其它设计目的相同的场合里。
2、维修
维修指的对产品进行简单的维护或是更换零部件后进行再次应用。
3、再制造
指的是对机电产品的零部件再次加工应用后应用于同一产品线的其它装备。
4、材料回收(先分离)
这里指的是先对产品进行拆卸后,对零部件按材料进行分分类回收。
5、材料回收(先粉碎)
指的是先对机电产品进行整体的粉碎,粉碎后再对粉碎颗粒进行分离,回收相应材料。
6、废气处理对不能回收的旧机电设备零部件进行垃圾处理
二、机电产品拆卸回收性能分析
现如今对机电产品拆卸回收的性能分析主要有两种方式,第一种是在产品的设计阶段,但是此阶段进行性能分析会导致产品在真正废弃时要进行末端处理,这是对整个拆卸的工作量和时间成本消耗变大,而且会产生大量的垃圾废弃物;第二种是在采用CAD软件进行产品原型图设计时,对拆卸回收性能进行分析,这种虚拟的分析方式可以动态的反馈结果给设计者,进而修改设计方案,也能够增加产品生命周期末端的可回收性[4]。对于机电产品拆卸与回收中对性能影响较大的主要有拆卸时间、拆卸能量消耗、拆卸对象可达性、拆卸路径等等。
1、拆卸时间
拆卸时间顾名思义指的就是完成拆卸操作所需要的时间。这项工作耗时的越长所需要的成本费用就越高,也表明这个机电产品的拆卸也越困难。对于拆卸时间的进一步细化又可以分为基本拆卸时间和辅助时间。基本拆卸时间指的是松开各个零部件单元时间,而辅助时间指的是完成辅助工作所需的时间,比如定位、工具获取、移动等。为此,缩短拆卸时间中各个环节能够减少整体的拆卸时间,提升拆卸性能。
2、拆卸能量消耗
在几点产品拆卸过程中,出了机械连接的单元外也有采用化学连接比如焊接、粘粘等的方式。对不同的连接方式,在拆卸过程中所对应的能量消耗也是不同的,整个机电产品拆卸能量消耗的大小决定整个拆卸性能的好坏。
3、拆卸的可达性
拆卸中的可达性主要指的如下几个方面:第一,触觉可达既在肉眼视觉范围内;第二,实体可达,既在身体可触碰的范围内;第三,拆卸空间充足,指的是有足够的拆卸空间进行相应零部件的分离,特别是在自动拆卸的流水线上能够有足够的拆分空间和尺寸。拆卸的可达性直接决定拆卸的时间,进而影响着整体的拆卸的性能。
4、拆卸路径
拆卸路径指的是对一个废弃的机电产品,从开始拆卸到拆除完成有很多种可达的路径。每种路径的效率高低可以抽象为一个节点之间的联系图,可以通过整个零部件节点之间的关系图,选出一个最佳的拆卸路径。在实际的最佳路径选取的过程中,可以综合考虑节点的回收价值和拆卸价值的比率以及基于拆卸节点赋予相应的路径权值,进而更加准确的筛选出最佳的拆卸路径。
结束语
随着制造业发展规模的增大,相应的废旧机电产品的两也在逐年的增加。为此,更应该重视机电产品的绿色设计及回收机制,研究和应用机电产品拆卸与回收中的关键技术环节,逐步的提升拆卸回收欧性能,实现绿色回收。
参考文献
[1]刘光复,刘学平,刘志峰,等.机电产品的拆卸与回收性能分析[J].机械工程师,2001(1):13-16.
[2]翟继鹏.选煤厂机电设备的拆卸与回收性能分析[J].中国科技博览,2013(25):292-292.
[3]向东,段广洪,牟鹏,等.一种机电产品拆卸规划、拆卸信息管理的方法及系统:,CN101477590[P].2009.
[4]刘学平.机电产品拆卸分析基础理论及回收评估方法的研究[D].合肥工业大学,2000.
作者简介:孙崇(1987年8月—)男,河北省石家庄人,学士,石家庄市栾城人民医院总务科科员。