（机械制造及其自动化专业论文）产品级再使用研究.pdf

摘要摘要产品级再使用能满足环境保护的要求，大量节省能源和材料，有明显的经济效益。它源于社会实践，是制造业的新课题和新的生命点。关于该制造模式的研究将深化制造业的内涵，拓展其外延，为相关制造技术提供理论指导依据。主要采用质量功能配置、模糊数学和数值分析中的一些方法探索和研究了产品级再使用的关键技术，创立了一些新的概念、研究方法和技术路线。开拓性的工作主要有：1 提出了产品级再使用的五维发展模式，为如何延长可重用产品的使用寿命提供了理论指导依据，给出了再使用价值分析方法和概念模型，初步形成了产品级再使用这种制造模式的定义；2 多数情况下，需要按照再使用用户的需求，并结合旧产品的技术状态和当前的维修技术，对旧产品进行维护后再投入使用。建立了基于质量功能配置的产品级再使用维护设计瀑布式分解过程，重点研究了第一阶段产品特性改进规划的维护设计过程，主要分为质量屋建立和质量屋决策两个过程：3 建立产品特性改进质量屋的关键是确定用户属性的权重，用户属性和产品特性之间的相关系数和产品特性间的自相关系数，建立了新的模糊语言值来描述这些权重和关系，提出了模糊决策参数模型和算法来确定这些参数值。该方法分两个语言规则确定语言变量值，充分利用了专家的知识和智能，提高了决策的准确度，仿真研究表明它是一种经济可行、可操作强的确定参数的方法；4 为了设定产品特性的维护目标值，确定维护方案，分别建立了以用户满意度最大、维护成本最低和维护度最大为目标的线性规划模型、非线性规划模型、0 - 1 整数规划模型和混合整数规划的模型，以适应产品级再使用维护设计中可能遇到的不同的实际情况。并在约束为一模糊数的条件下，建立了模糊线性规划模型，构造了求解算法，所求的最优解既兼顾了约束的满足程度，叉考虑了目标函数值的极大或极小：5 给出了部件维护质量屋的建模过程，构造了一个混合整数规划模型，解决了在一定的成本约束下，为了得到维护目标值，如何确定部件维护还是更换的决策问题：6 针对停用后的产品技术状态模糊的问题，构造了质量功能配置逆过程法，科学定量地从零部件级逐层确定旧产品的产品特性值和用户属性值，给出了已知产品特性值，求顾客满意度的分析过程和数学模型，该方法是评价维护设计方案和定量分析产品级再使用满意度的有力工具；建立了定性分析产品级再使用满意度的双群组协作法。并提出了基于矩阵范数的产品全生命周期工程数据分析法；产品级再使用研究7 如何根据停用后产品的技术状态选择发展方式，按照用户需求确定维护方案，这是一个需要不断积累经验的过程，因此有必要把产品级再使用的实例组织起来，建立知识库和实例推理系统，为解决新的产品级再使用问题提供参考。给出了产品级再使用的实例组织和检索的方法，提出的相似余弦二值法是一种简单有效的实例类检索方法，通过给每类实例存贮一个特征向量，同时构造一个设计问题的特征向量，更易于编程实现，同时计算简单，提高了检索效率。全文主要以水泵再使用为例，说明所提出模型和算法的应用步骤，其它实际应用可参照。关键词：产品级再使用质量功能配置维护模糊设计实例检索a b s t r a c ta b s t r a c tp r o d u c tl e v e lr e u s ec a nm e e tt h ed e m a n do fp r o t e c t i n ge n v i r o n m e n ta n de c o n o m i z i n ge n e r g ys o u r c e sa n dm a t e r i a lw i t he v i d e n te c o n o m yb e n e f i t a san o v e ls u b j e c t ，i ti sf r o ms o c i e t yp r a c t i c eo fm a n k i n d t h es t u d yo ft h ep r o d u c em o d ew o u l dn o to n l yp r o v i d et h et h e o r yg u i d a n c ef o ra p p l i c a t i o no fr e l a t i v et e c h n i q u e sb u ta l s od e e p e nc o n n o t a t i o na n dd e v e l o pe x t e n s i o no nm a n u f a c t u r e q u a l i t yf u n c t i o nd e p l o y m e n t ( q f d ) a n ds o m em e t h o d so ff u z z ym a t h e m a t i c sa n dn u m e r i c a la n a l y s i sa r em o s t l ye m p l o y e dt oe x p l o r ea n dr e s e a r c hk e yt e c h n i q u e so np r o d u c tl e v e lr e u s e s o m en e wc o n c e p t sa n dm o d e l sa n da l g o r i t h m sa r ee s t a b l i s h e d t h eo r i g i n a lc r e a t i o nw o r k sm o s t l ya r e ：1 p r o d u c tl e v e lr e u s e ，a sam a n u f a c t u r em o d e ，i si n t r o d u c e d t h ef i v ed e v e l o p i n gp a t t e r n so fp r o d u c tl e v e lr e u s ea r ep r e s e m e d t h em e t h o df o ra n a l y z i n gr e u s ev a l u ea n dac o n c e p tm o d e lo fr e u s ea r eg i v e n 2 m o s tu s e dp r o d u c t sm u s tb em a i n t a i n e db e f o r et h e ya r er e u s e da c c o r d i n gc u s t o m e rr e q u i r e m e n t sa n dt h e i rt e c h n i q u es t a t ea n da v a i l a b l er e p a i rt e c h n i q u e a i ma tt h ep r o b l e m ，t h ew a t e r f a l ld e c o m p o s i n gp r o c e s so nr e u s em a i n t e n a n c ed e s i g nb a s e do nq f di se s t a b l i s h e d t h ee m p h a s e si sp u to ns t u d yo ft h ef i r s ts t a g e - p r o d u c tc h a r a c t e r i s t i c sm a i n t e n a n c ed e s i g n ，w h i c hi sd i v i d e dt w op r o c e s s e so fb u i l d i n ga n dd e c i s i o n m a k i n go fh o u s eo fq u a l i t y ( h o q ) 3 t h ek e yp r o b l e mo fb u i l d i n gh o qi st od e t e r m i n ew e i g h t so fc u s t o m e ra t t r i b u t e sa n dr e l a t i v ec o e f f i c i e n t sb e t w e e nc u s t o m e ra t t r i b u t e sa n dp r o d u c tc h a r a c t e r i s t i c sa n dc o r r e l a t i v ec o e f f i c i e n t sb e t w e e no n ep r o d u c tc h a r a c t e r i s t i ca n da n o t h e r n e wf u z z yl a n g u a g ev a l u c sa r ee s t a b l i s h e dt od e s c r i b et h ew e i g h t sa n dc o e f f i c i e n t s t h em o d e la n da r i t h m e t i co ff u z z yd e c i s i o n - m a k i n gc o e f f i c i e n ta r ep r o p o s e dt od e t e r m i n et h ep a r a m e t e rv a l u e s t h ea p p r o a c hm a k e st h eb e s to fe x p e r t sk n o w l e d g ea n dt h ev e r a c i t yo fd e c i s i o ni si m p r o v e dt h r o u g ht w ol a n g u a g er u l e st oa s c e r t a i nv a l u e s 4 i no r d e rt os e tm a i n t e n a n c et a r g e tv a l u e sf o rp r o d u c tc h a r a c t e r i s t i c sa n dd e s i g nm a i n t e n a n c es c h e m e ，t h el i n e a ra n dn o n l i n e a ra n d0 - 1i n t e g e ra n dm i x e di n t e g e rp r o g r a m m i n gm o d e l sa r ee s t a b l i s h e dr e s p e c t i v e l yt om a x i m i z ec u s t o m e rs a t i s f a c t i o nl e v e lo rm i n i m i z em a i n t e n a n c ec o s to rm a x i m i z et h em a i n t e n a n c ed e g r e e ，w h i c hi st of i td i f f e r e n tc o m p l e x i o n s w h e nc o n s t r a i n tv a l u e sa r ef u z z yn u m b e r s ，t h ef u z z yl i n e a ro p t i m i z a t i o nm o d e l sa n dt h e i ra l g o r i t h mf o rs o l u t i o na r ed e v e l o p e dt od e s i g nm a i n t e n a n c es c h e m e t h e i rs o l u t i o nn o to n l yc o n s i d e r ss a t i s f a c t i o nl e v e lo fc o n s t r a i n t ，b u ta l s og i v e sa t t e n t i o nt om a x i m i z eo rm i n i m i z eo b j e c t i v ev a l u e s 5 t h em o d e l i n gm e t h o df o rc o m p o n e n t sm a i n t e n a n c ed e s i g nb a s e do nh o u s eo f产品级再使用研究q u a l i t yi sp r e s e n t e d i no r d e rt os e tc o m p o n e n ti m p r o v e dt a r g e tv a l u e s ，am i x e di n t e g e rp r o g r a m m i n gm o d e li sb u i l t e m p l o y i n gt h em o d e l , t h ed e c i s i o n - m a k i n gp r o b l e mt h a tw h e t h e rac o m p o n e n ti sm a i n t a i n e do rr e p l a c e dt og e tt h et a r g e tv a l u ei ss o l v e d 6 a i m i n ga tt h ep r o b l e mt h a tu s e dp r o d u c t sa r cf u z z yi nt e c h n i q u es t a t e ，t h ei n v e r s ep r o c e s sa p p r o a c ho fo f di sp r e s e n t e d t h ev a l u e so fp r o d u c tc h a r a c t e r i s t i c sa n dc u s t o m e ra t t r i b u t e sc a l lb ea s c e r t a i n e dr e s p e c t i v e l yf r o mp a r t sl a y e r am a t h e m a t i cm o d e lt om e a s u r ec u s t o m e rs a t i s f a c t i o na c c o r d i n gt ot h eg i v e np r o d u c tc h a r a c t e r i s t i cv a l u e si ss h o w n t h em e t h o di sv a l i di ne v a l u a t i n gm a i n t e n a n c ed e s i g ns c h e m ea n da n a l y z i n gq u a n t i t a t i v e l yp r o d u c tl e v e lr e u s es a t i s f a c t i o n t h ed o u b l eg r o u pc o o p e r a t i o nt e c h n i q u ei sd e v e l o p e dt oa n a l y z eq u a l i t a t i v e l yp r o d u c tl e v e lr e u s es a t i s f a c t i o n a n dt h ed a t aa n a l y s i sm e t h o do fp r o d u c tl i f ec y c l eb a s e do nm a t r i xn o r ma n di t sm a t h e m a t i cm o d e la r ec o n s t r u c t e d 7 t h ec a s e sn e e db es y s t e m i z e di no r d e rt oa c c u m u l a t ee x p e r i e n c eo fp r o d u c tl e v e lr e u s ea n dp r o v i d er e f e r e n c et on e wp r o b l e m s t h ea p p r o a c ho fp r o d u c tl e v e lr e u s ec a s eo r g a n i z i n ga n dr e t r i e v a li sg i v e n an e ws i m i l i t u d ec o s i n et w o - v a l u ea p p r o a c hi sp r o p o s e df o rc a s ec l a s sr e t r i e v a l t h ea l g o r i t h mc a nh e l pd e s i g n e r ss e a r c ho u tt h es u i t e dc a s ec l a s sf o rd e s i g np r o b l e mm o r eq u i c k l ya n da c c u r a t e l yo n l yt h r o u 曲s a v i n go n ee i g e n v e c t o rf u re v e r yc a s ec l a s sa n de s t a b l i s h i n ga n o t h e re i g e n v e c t o ro ft h ed e s i g np r o b l e ma n dc o m p u t i n go u ta n g l es i m i l i t u d ec o s i n ev a l u eb e t w e e nt h et w oe i g e n v e c t o r s a ni l l u s t r a t i v ee x a m p l ei n v o l v e dw a t e rb u m pr e u s ei ss t u d i e dm o s t l ya n dc o m p u t a t i o ns t e p sa n dr e s u l t sa n a l y s i sa r ep r o v i d e di no r d e rt od e m o n s t r a t ei m p l e m e n t a t i o np r o c e s so ft h ep r o p o s e dm o d e l sa n da l g o r i t h e m s ，w h i c ha r er e f e r e dt oo t h e ra p p l i c a t i o n s k e y w o r d s ：p r o d u c tl e v e lr e u s eq u a l i t yf u n c t i o nd e p l o y m e n tm a i n t e n a n c ef u z z yd e s i g ng a s er e t r i e v a l独创性声明木人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除厂文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果：也小包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有小实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：盔型；日期力哩垒也! p关于论文使用授权的说明木人完全了解西安电了科技人学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生庄校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电t - # 技大学。本人保证# 业高校后，发表论文或使用论文 作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。( 保密的论文存解密后遵守此规定)本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。本人签名导帅签名塑垣缁日期圣鲤兰理! 勿日期趔玺幽。卯第一章绪论1 1 1 可持续发展第一章绪论1 1 产品全生命周期工程人们对“发展”最初的理解是：发展只是财富的积累过程，发展就是经济的增长。随着历史的发展，人们对“发展”内涵的认识也在不断地深化。发展的内涵既包括经济的发展，也包括社会的发展以及建设保持良好的生态环境。发展是一个综合的概念，它是社会( s o c i e t y ) 、人口( p o p u l a t i o n ) 、环境( e n v i r o n m e n t ) 、资源( r e s o u r c e ) 、经济( e c o n o m y ) 系统( s p e r e ) 系统变化的过程，而且这种变化是朝着各组成部分更加和谐的方向进化。而经济发展是我们办好一切事情的物质基础，也是我们实现s p e r e 系统的根本保障。回顾2 0 世纪历史的发展过程，经历一系列全球性生态环境问题对社会发展所带来的影响和痛苦，人类不得不反思和总结传统经济发展模式不可克服的矛盾，于是开始重新审视自己的经济行为，探索新的发展战略。联合国指定的世界环境与发展委员会( w c e d ，主席为挪威首相布伦特女士) 经过长期的研究，于1 9 8 7年发布了长篇报告我们共同的未来，该报告首次提出了“可持续发展”的定义，即“既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”。1 9 9 2年联合国环境和发展会议确定了人类的可持续发展道路。可持续发展具有两个鲜明的特征：一是发展的持续性，即发展应能满足当代人和后代人的需要，达到现代和未来的统一；二是发展的协调性，即经济和社会发展必须充分考虑资源和环境的承载能力，追求社会、经济与资源、环境的协调发展，j 蔓该把发展问题放在优先的位置来考虑，但可持续发展又必须以保护环境为主要内容。1 9 9 2 年的联合国环境与发展会议( u n c e d ) 之后，中国先后制定了多项重大的研究和计划，并提出了可持续发展战略。如在1 9 9 2 年制定的中国环境与发展十大对策中，第一条就是“实行可持续发展战略”。1 9 9 4 年发表的中国2 1 世纪议程就提出把可持续发展原则贯穿到各个方案领域。1 9 9 6 年3 月5 日，第八届全国人大第四次会议审议通过了关于国民经济和社会发展“九五”计划和2 0 1 0年远景目标纲要，其中明确了要实行经济体制改革和经济增长方式两个根本性转变，必须把科教兴国和可持续发展作为两项基本战略，并提出“到2 0 1 0 年，基本改变生态环境恶化的状况，城乡环境有比较明显的改善”。总之，作为发展中国家可持续发展是我国的一项基本战略，是我们不可推卸的责任【“引。产品级再使用研究可持续发展的概念正在从不同的角度、以不同的方式向传统制造业发出挑战。制造业一方面是创造人类财富的支柱产业，但同时又是自然资源利用和工业污染的主要源头，面临来自环境、资源、顾客、法律和税收等方面的压力和挑战，制造业实行绿色制造势在必行p “l 。1 9 9 6 年s m e 兰皮书( g r e e nm a n u f a c t u r i n g ) 和作者们所作的有关研究，均提出过绿色制造的有关定义。绿色制造的定义如下：绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响( 负作用) 为零或极小，尽可能节约资源，并使企业经济效益和社会效益协调优化【1 3 j 。从以上定义可以看出，绿色制造是可持续发展战略在制造业中的体现，或者说绿色制造是现代制造业中的可持续发展模式。绿色制造是一个面向产品全生命周期的大概念，要求在产品全生命周期内，实现资源优化，环境影响最小。i i 2 产品全生命周期工程尽管产品生命周期的概念已经存在几十年，但产品全生命周期工程则是近2 0年市场竞争和绿色制造技术演化的结果。在8 0 年代后，随着自动化、信息、计算机和网络技术的广泛应用企业制造能力和水平都有了飞速的发展，企业在追求产量的同时，也越来越重视产品环境( e ) 、时间( ，r ) 、质量( q ) 、成本( c ) 、服务( s ) 等指标。企业迫切需要将信息技术、现代管理技术和绿色制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期的各个阶段，从产品需求分析、概念设计、详细设计、制造、销售、售后服务，直到产品报废回收全过程，对产品全生命周期信息、过程和资源进行管理，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，以提高企业的市场应变能力和竞争能力【1 4 。2 “。立品全生命周期工程各个阶段和要素主要是【2 1 ，2 3 i ：1 产品的开发与设计阶段。包括产品需求分析，市场要求( 环境、包装、法规限制等) 、用户个性化需求( 颜色、外观、结构等) 、产品功能、加工和装配要求、成本要求等；产品概念设计，产品功能创新、功能分解、满足功能的原理求解、设计流程标准化、产晶数据标准化、方案评价等；产品详细设计，产品数据定义完整清晰、充分满足使用和加工要求、产品详细结构数据、各种c a x 、d f x 技术的运用等。2 产品制造阶段。包括制造计划、物料需求计划、资源计划、清洁生产、供应链管理、对环境的影响性、是否便于包装和运输等。3 产品销售使用阶段，即产品的市场寿命周期阶段。包括包装的规范性、运输的安全性、方便性、经济性等：成本、价格、市场区域、消费群体、分销体系、第一章绪论广告效应、客户关系等；售后服务、易用性、对环境的依赖性、可维护性等。4 产品的回收处理阶段。产品被停用或报废后，进行回收级别判断，产品重用、零部件荐制造、材料回收或废弃填埋等。1 2 1 背景1 2 产品的回收再利用目前，产品的使用周期越来越短，产品在并不丧失原有的使用功能时，便被更新更流行的所替代，最终造成了废弃物数量的不断增加。在欧洲每年约有8 0 万吨旧电视机、计算机设备、收音机、测量仪器丢进垃圾场，每年报废近1 0 0 0 万辆汽车；1 9 9 6 年，全球报废约2 4 0 0 万辆汽车：1 9 9 6 年，英国淘汰约1 0 0 万台电脑；2 0 0 0 年，全球淘汰约2 0 0 0 万台电脑：预计2 0 0 4 年，仅美国就将废弃约3 1 5 亿台电脑。这不仅造成了严重的资源、能源浪费，而且成为固体废弃物和污染环境的主要来源p + “j 。国内的情况也不容乐观。我国是家电生产和消费大国，目前电冰箱保有量已达1 2 亿台，洗衣机1 ，7 亿台，电视机4 亿台。8 0 年代投入使用的电冰箱、洗衣机、电视机绝大多数已经到了报废期。未来几年，我国需要报废的家用电器数量将大幅度上升，预计今后每年需要报废的电冰箱达4 0 0 万台，洗衣机约5 0 0 万台，电视机为5 0 0 万台以上。2 0 0 2 年，中国打印机保有量为：针式打印机6 4 6 万台，喷墨打印机8 9 2 万台，激光打印机3 5 6 万台。大约消耗色带芯及框架5 5 5 7 万个，喷墨盒( 墨水) 3 5 7 0 万个，激光鼓粉盒组件3 0 0 万个，粉盒1 0 0 0 万个，所产生的固体废弃物达3 0 万立方米，重1 6 4 万吨，可装满5 0 0 0 个火车皮。这些废料如填埋地下，1 0 0 0 年以后仍不会降解。此外，最近几年我国家用电脑的拥有量增长很快，目前己近1 6 0 0 万台。由于电脑更新换代很快，因此废弃电脑数量将激增f 2 8 1 。整个人类的生存环境正面临资源日益匮乏、机电产品废弃物日益增多的威胁。针对这种严峻的现实情况，世界上许多国家的政府相继制定了有关废弃物处理的法律法规1 2 8 。2 j ：美国各州新出台了有关垃圾填埋场的严格规定，所谓“用后退回”的立法，使制造商不得不改变业已习惯的旧式生产方式和行为。欧洲各国在“绿色工业革命”的大旗下，通过立法把产品报废后的处置责任从消费者转移到制造商身上。欧盟已制定电子产品循环再生法例，规定“由生产者负责”的原则，要求制造商对其产品在全生命周期各个阶段造成的环境影响负责，相关垃圾的回收和处理费用也由制造商承担。欧盟还通过了项规定，4产品级再使用研究要求汽车制造商回收和处理旧车。而法国政府早在数年前就颁布法律，规定只有不能再进行任何处理的垃圾，才有资格进垃圾场。荷兰的电子产品回收计划要求制造商及进口商进行废弃产品的处理和再利用。在德国、意大利、比利时、丹麦、瑞典和瑞士，类似的自发性协议也正在施行。日本政府则制定政策，要求制造商、零售商和消费者分担产品回收费用：消费者付回收费，零售商负责收集，而制造商则保证对6 0 以上的废旧产品进行回收利用。同本通产省于1 9 9 8 年6 月公布的家用电器回收利用法己于2 0 0 1年4 月正式实施，对电视机、洗衣机、电冰箱和空调强制实行回收利用。另外，日本还颁布了环保商品购买法、有效利用资源促进法、推进建立循环型社会基本法等七项法律，基本精神包括资源再利用、旧产品与旧零部件再利用和减少废弃物，希望走出大量生产、大量消费、大量废弃的社会，朝向实现资源再利用的2 1 世纪“循环型社会”迈进。哦国在环境立法方面起步较晚，但也已开始启动。李岚清副总理曾经两次作出批示，要求国家经贸委牵头，认真研究促进建立我国废旧物资回收利用体系的政策和措旄。目前我国正在组织修订资源综合利用目录，制定再生资源回收利用法和废旧家电、废旧电脑管理办法。1 2 2 产品的回收再利用随着废旧产品的同益增多和政府法规的日趋加强，产品的回收再利用成为产品全生命周期工程的个重要阶段，产品的回收工程支持制造业的可持续发展理论，从环境保护以及资源的再生利用等角度出发，要求企业对产品的回收进行监督和管理。废旧产品作为一种丰富的资源，通过高效、高价值再利用，会极大地延缓自然资源的消耗速度，减少环境污染，有助于社会、经济的可持续发展。回收价值不仅体现在其本身的回收收益、而且体现在节约资源和能源的潜在收益上。重新使用零部件和材料可降低成本，如镓、锗、硅等电子材料生产成本很高，循环利用这些材料具有很好的经济效益，已经提出从印刷电路板( p c b ) 元器件中提炼上述元素的多种工业方法。根据废旧产品的使用状况和特点，回收过程可以在不同层次上进行，按其优先级别可依次排序为再使用、再制造、材料回收和处理处置【3 2 】，废旧产品的循环利用模型如图1 1 所示。第一章绪论j l 一】境弃物处理_ _ _ -l - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 一幽1 1 废1 日品循环利用模型1 产品级的再使用。分为直接再使用和维护后再使用，2 零部件级再使用和再制造。产品拆卸后，零部件可再直接重用或移用于产品的维修，实现零部件的循环使用要求不同的产品之间实行标准化设计，可通过送往维修处直接使用；也可对零部件采用高新表面工程技术和其它加工技术进行翻新，使其尺寸、形状和性能等得以恢复，形成再制造产品。3 材料回收。材料回收是产品的材料、零部件回炉熔炼的材料可作为生产用的原材料循环再利用，处理的能量可回收。4 能量回收。无法利用的废弃物采用焚烧技术使其无害化、减量化、和固态化，焚烧过程中产生的能量可回收利用。5 埋置。这是指将废弃物在土地中填埋，此时必须采取措旌防止渗漏、扩散、一面对周围地区造成环境污染。这是最后不得已采用的处理方法。1 2 3 研究现状随着世界各国对产品回收再利用的重视，产品回收再利用的理论研究相应地臼臼一一仁一环境污染一产品级再使用研究得到了长足发展。国外许多大学正在进行产品回收再利用技术的研究f 2 8 捌。美国凯南一弗拉格勒商学院开展了逆向后勤学( r e v e r s el o g i s t i c s ，研究如何把废旧产品收回并再制造的学科) 的教学；罗彻斯特理工学院1 9 9 1 年成立了全国回收再利用和资源恢复中心，从事产品回收工程的研究；田纳西大学无污染产品和技术研究中心则专门研究汽车行业的回收工程技术；另有许多学校在工业设计课程中讲授产品回收再利用技术，要求在工业产品设计中考虑设备及其零部件的可再制造性。与国外相比，我国对产品回收再利用的研究尚处于起步阶段，但已开始受到政府有关部门的重视。发展再制造工程被国家列为“十五”计划科技进步和创新的重点任务；科技部把再制造成型技术、寿命评估技术列入“十五”先进制造技术发展前瞻；机械科学研究院正在进行清洁生产及车辆拆卸和回收技术的研究；上海交大与内贸部中国物资再生利用华东分公司合作，撰写了探讨中国汽车销售、维修、二手车交易及回收利用一条龙管理模式的可行性报告，与福特公司和通用公司合作研究轿车的回收再制造问题；与法国柏林工业大学i w f 研究所合作，在废弃工业品回收方面展开了研究工作：合肥工业大学开展了机械产品可回收设计理论和关键技术及回收指标评价体系的研究；清华大学也加大了对绿色工程技术领域研究的支持力度，并已经和美国t e x a st e c hu n i v e r s i t y 先进制造实验室建立了关于绿色设计技术研究的国际合作关系【2 8 , 3 4 】。具体地浼，近年来对产品回收再利用的研究主要集中于以下几个方面：1 产品设计【3 5 i 。主要包括面向拆卸的设计，研究拆卸结构模块划分和接口技术、拆卸深度的研究、拆卸顺序优化及其与经济效益最大化的关系分析、拆卸的经济性和环境后果分析、面向拆卸设计的软件开发和拆卸设计与装配设计的兼容性分析等；再制造设计的基本准则以及实际案例，目的是帮助设计者在实现装配、回收和质量、性能等传统设计目标的同时，设计出更加适于再制造的产品；产品设计方案的可再制造性评估；再制造设计进行费用效益分析等。2 拆卸方案和回收工艺路径和优化系统【4 6 。”1 。研究废旧产品回收后的拆卸方案，回收级别判断和回收工艺路径和优化系统和相关软件开发等。3 零部件级的再使用和再制造工程【亿9 7 1 。主要包括再制造质量控制管理、生产计划和库存控制、再制造技术、再制造环境分析、成本分析、市场策略、综合评价和相关软件开发等。4 材料回收和废物处理的技术的研究【9 8 _ 1 删。第一章绪论71 3 产品级再使用1 3 1 课题的提出和研究意义由上节产品回收再利用的研究现状可知，当前国内外的研究主要集中于面向拆卸和再制造的设计、回收级别判断和拆卸回收工艺以及零部件级的再使用和再制造。产品级再使用仅在研究回收级剐的文献中提到 4 6 4 7 j o ，5 4 1 5 6 , 7 0 7 1 ，1 0 5 1 ，少量文献报道和研究具体的二手产品的重用技术或二手市场交易、定价、质量等管理方法【”。1 0 4 j ，据我们了解，从共性和理论的方面对产品级再使用的研究很少。其实，面向拆卸回收的设计和传统产品面向制造的设计和面向装配的设计有时是相抵触的，要想真正实现优化设计比较困难；另外这些可拆卸的零部件用于装配成新产品实现的成本高，投入市场消费者不一定能接受，所以虽然理论上研究较热，但真正实践需要一定的过程和时间；而且，这些产品的回收再利用的理念和技术适合予产品报废之后，也就是产品的经济失效、安全失效、功能失效后。但是，目前产品在并不丧失原有的使用功能，达到设计的寿命周期时便被更新更流行的所替代，产品的使用周期越来越短，产品并没有真正的报废，便被停止使用，所以对产品级再使用的研究非常重要和必要，主要原因如下：1 产品级再使用延长了产品在市场中的寿命周期，增加了产品的使用价值，存在节约资源和能源的潜在好处，直接重用或维修后重用产品是一种最经济的回收方式【1 0 5 】；2 减少了废弃物对环境的污染，原有成分保留的越多，则对环境的影响越小，同时节约了拆卸成本和再制造成本，产品级再使用是产品回收的第一优先级【5 6 】；3 经典产品的设计和面向升级换代的设计给产品的再使用提供了可能性，合理延长产品的使用寿命是增加产品绿色性的关键环节。如西安电子科技大学徐国华教授和中科院国家天文台施浒立研究员创造性地提出软件机械的概念，用软件完整而形象地描述机械，特别是正确地反映其内在特性，用软件代替或实现机械的部分功能或全部功能，用软件拓展机械的功能，用软件使机械智能化等等，随时可对软件部分进行升级换代，为产品重用提供了技术保证【1 0 6 ，1 0 7 1 ：4 产品级再使用的实践存在着，中国手机、冰箱、汽车、电脑等耐用品二手市场活跃，但有的消费者对二手产品质量等不了解，因此放弃诱人的低价，去购买新产品，而有的经营商，旧物品的继续使用会给使用者和环境造成危害，但仍在经销，因此有必要对旧物品的环境性能和安全性能等做出科学定量的评估，指导经销者和消费者，在国外也是如此。因此我们必须对产品级再使用做出理论研究，这是适合中国国情的课题，用产品级再使用研究于指导管理者、经营者和消费者的实践。产品级再使用的研究是产品全生命周期工程的一个重要课题，也是可持续发展理论不可缺少的一部分。1 3 2 关键技术关于产品级再使用研究的关键技术主要有：( 1 ) 从经济效益、环境影响和技术性对停用的产品进行回收级别判断，判断产品是否可再使用；( 2 ) 产品被停止使用后，如何寻求新的市场，投入合理的再使用；( 3 ) 停用后的产品经专家进行回收级别判断后可再使用，其多数产品特性指标值有所降低，为提高用户对产品重用的满意度，多数情况下，需对旧产品进行维护后再投入使用，如何根据再使用用户需求、产品的当前技术状态和维修技术确定产品级再使用维护方案，并对维护方案进行评价；( 4 ) 如何进行使用满意度分析，帮助顾客在新产品和旧产品之间做出决策：( 5 ) 产品级再使用实例的组织和检索。1 4 论文的研究内容、方法和目的研究的对象是制造领域中产品级再使用问题，主要研究内容是产品级再使用概念模型、基于质量功能配置的维护设计、产品级再使用满意度分析以及产品级再使用实例检索等关键技术。主要采用系统工程、价值工程、质量功能配置、模糊数学和数值分析等研究方法。产品级再使用是可持续发展必然涉及的问题，这属于目前国际制造研究领域的前沿课题，也是我国当前制造研究领域的前沿课题。关于该制造模式的研究将为相关的制造技术提供理论指导依据，具有较大的社会效益和较好的应用前景。将提出一套较系统的产品级再使用维护设计方案，对质量功能配置的理论研究取得新的突破，并对产品级再使用的其它关键技术做出一定的研究成果。论文框架如图1 2 所示。第一章绪论9旧甬蕹器谈# _ _ 用户满意度最大设计 【维护成本最低致计1l - - - - - - - - - - - - - - - u 、- - - - - - - - - - - - u u - - ，- - - - - - 一_ 一质量屋决策一一j维护度最大设计|r j部件维护规划_ _ 萌而丽_- | 产旦级冉使用l 广qfd 逆过程法ii 满意度分析-双群组协作法ii 产品级再使i 厂一再使用实例组织和带反馈检索用实例检索厂1r _ _改进子空间法o 一实例类检索h一干月似余弦二值法i图1 2 论文框架第二章产品级再使用概念模型第二章产品级再使用概念模型2 1 引言再使用分为零部件级再使用和产品级再使用，目前国内外学者主要集中于零部件级再使用的研究，对产品级再使用很少。其实产品级再使用工程是产品全生命周期工程中一个客观存在的阶段，即属于产品回收再利用阶段，又属于产品销售使用阶段，因为通过回收级别判断产品可再使用后，产品转入维护、销售和使用阶段。产品级再使用是产品回收再利用的第一优先级，是一种最经济的回收方式，我们对产品级再使用的发展模式、价值分析做了初步研究，并给出产品级再使用的概念模型。2 2 产品级再使用的发展模式产品被停止使用后，如果没有达到设计的使用寿命，便可由专家根据其产品设计、制造和前用户使用阶段的信息和技术状态认定是否可再使用，如何为产品寻求新的服务对象和领域，可从咀下产品级再使用的五种发展模式考虑：1 原来用户继续使用消费者需要的是产品所提供的功能( 服务) 【1 0 5 ，1 0 8 1 ，当企业承担了该产品整个产品使用周期内的维护和维修，使产品不断得到更新，以服务替代产品，就会增加用户继续使用的可能性。2 任务维发展产品可持续发展任务维着重考虑产品为社会、工程、军事等多领域服务的产品应用性发展问题【”j 。例如应用于军事领域的高技术产品停止使用后，可直接或维护后再服务于工程或民用。3 等级维发展产品根据其技术要求和指标可分为高、中、低等不同等级的产品。高等级的产品在停止使用后，可以考虑降级使用。4 地域维发展产品在某些先进的地区和国家停止使用后，产品的各项指标仍在较落后的地区同类产品基准指标之上，可继续发展使用。5 用户维发展产品在不同层次的用户之间可实现其持续发展，可通过生产企业、分销商、产品级再使用研究回收公司或者用户和用户之间直接交易。正在全球兴起的电予商务为其提供了便利。例如，消费者和消费者之间可通过电子商务c c 模式交易，实现产品的循环利用，延长使用时间。2 3 产品级再使用价值分析产品级再使用价值分析是指当停用的产品初步寻求到可能的发展模式，确认了下一步的服务对象和领域后，需要结合特定的用户群体或定位的市场进行使用价值分析，也就是判定产品在该市场是否具有再使用价值，是否可用。传统的回收级别判断是通过研究产品本身的拆卸回收成本、回收技术和工艺、环境影响和回收收益等因素确定产品的拆卸方式和回收级别，产品级再使用价值分析是对回收级别判断研究的扩展，是回收级别判断的一个重要部分，产品被停用后首先应该进行产品级再使用价值分析，如果确实没有再使用价值，再进行传统的回收级别判断。产品被停止使用后，技术状态模糊，顾客对产品的功能和质量不了解，需要专家的参与和认定。产品级再使用价值确认分以下4 个步骤进行步骤1 ：组建产品再使用价值分析组由于停止使用后的产品技术状态模糊，需要技术专家的参与，有可能的话，号家组应该包括产品的前次使用者和维修过此产品部门的专家，所以产品再使用价值分析组应该由顾客群体和专家共同维成。这里的顾客要全面、均衡、科学地定义，均需要从以下几方面对顾客进行辨识：顾客的社会属性，如职业、社会地位等：顾客的自然属性，如年龄、性别等；顾客的分类状况，如地理分布、职业分布等；颐客的消费状况，如当前的顾客，过去的顾客、潜在顾客等。步骤2 ：子系统定界和数据采集产品级再使用系统是产品系统中一个子系统，用生命周期