（计算机应用技术专业论文）废旧家电回收拆卸关键技术研究.pdf

a b s t r a c t l i l ll l li l l li iil ll l lu l 17 3 3 8 8 9 w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fs o c i a le c o n o m ya n dc o n t i n u o u si m p r o v e m e n to fl i v i n g s t a n d a r d s ，t h ep o p u l a r i t yr a t eo fh o u s e h o l da p p l i a n c e sh a si n c r e a s e dy e a rb yy e a r ；o nt h e o t h e rh a n d ，w i t ht h er a p i ds u p e r s e s s i o nr a t eo fv a r i o u sh o u s e h o l da p p l i a n c e s ，al a r g e n u m b e ro fw a s t eg a r b a g ef o r m e d ，w h i c hn o to n l yi n c r e a s e dt h es o c i a lb u r d e n ，w a s t e dal o t o fr e s o u r c e sa n de n e r g y ，b u ta l s om a d et h ee n v i r o n m e n ts u f f e rs e v e r ed a m a g ea n di m p a c t ， e v e ni m p a c tp e o p l e sl i f eq u a l i t y t h e r e f o r e ，c o m p r e h e n s i v e l ys t u d y i n gt h er e c y c l i n g t e c h n o l o g ya n dm e a s u r e s ，e s t a b l i s h i n gt h er e c y c l i n ga n dt r e a t m e n ts y s t e m ， r a t i o n a l p l a n n i n gd i s a s s e m b l ym o d e l i n ga n dd i s a s s e m b l ys e q u e n c eg e n e r a t i o na n do p t i m i z a t i o n p r o c e s sf o rt h ew a s t eh o u s e h o l da p p l i a n c e sa r eo fg r e a ts i g n i f i c a n c ef o rm a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e si nc h i n a ，w h i c ha s p e c tt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fe n t e r p r i s e s ，e f f i c i e n t u s eo fs o c i a lr e s o u r c e sa n de n e r g y ，a n dt h ee f f e c t i v ep r o t e c t i o no fe n v i r o n m e n t f i r s t l y , b a s e do nc i r c u l a re c o n o m yc o n c e p t ，c o m b i n e dw i t ho u r n a t i o n a lc o n d i t i o na n d f o l l o w e dt ot h em a i np r i n c i p l e si ne - w a s t et r e a t m e n ta n dd i s p o s a ls y s t e m s ，t h ep e t r in e t t h e o r ya n dw o r k f l o wt h e o r ya r ea d d e di n t ot h es p e c i f i cr e c y c l i n gp r o c e s sm o d e lo fw a s t e h o u s e h o l da p p l i a n c e s ，w h i c hw i l ls u p p o r tt h ea n a l y s i sa n do p t i m i z a t i o no ft h ee - w a s t e r e c y c l i n ga n dd i s a s s e m b l ys e q u e n c ei nf u t u r e s e c o n d l y , i no r d e rt oa c h i e v et h ed i s a s s e m b l ys e q u e n c ep l a n n i n g , u n d i r e c t e dg r a p h m o d e l ，g r a p hm o d e l ，a n d o rg r a p hm o d e la n dp e t r i n e tm o d e lo fap r o d u c ta r e e s t a b l i s h e di nt h ep a p e r , a n dt h ea d v a n t a g e sa n dt h es h o r t c o m i n g so ft h em o d e l sa r ef o u n d b yc o m p a r i n g b a s e do nt h ev a l u ea n dt i m e ，a ni m p r o v e dm o d e lo fd i s a s s e m b l yp e t r in e t i se s t a b l i s h e d t h e n ，b a s e do nt h ep e t r in e ta n dm a i ne v a l u a t i o nt a r g e t s ，f o re x a m p l e , t h e c o r r e s p o n d i n gd i s a s s e m b l ec o s t a n dt h er e m o v a lt i m e ，w h i c ho b t a i n sa l l o p t i m a l d i s a s s e m b l ys e q u e n c e a ne x a m p l es h o w st h ed i s a s s e m b l ys e q u e n c eg e n e r a t i o n a n d o p t i m i z a t i o np r o c e s s a f t e r w a r d ，t h er e c y c l i n ga n dd i s a s s e m b l yp r o c e s s i se v a l u a t e d t h e e v a l u a t i o nf o r m u l a sa r eg i v e ni nt e r m so fr e c y c l i n g , d e m o l i t i o na n de c o n o m y i nt h ee n d ，b a s e do nt h ed i s a s s e m b l yp e t r im o d e l ，t h ed i s a s s e m b l ya n a l y s i ss y s t e mi s d e s i g n e da n dd e v e l o p e df o rh o m ea p p l i a n c e s t h i ss y s t e mc o m b i n e sv c + + 6 0v i s u a l p r o g r a m m i n gf u n c t i o nw i t hm a t l a bm a t h e m a t i c a lc o m p u t i n gf u n c t i o n t h es y s t e mw i l lb e a b l et og u i d et h ed i s a s s e m b l yp r o c e s so fp r o d u c t s ，i no r d e rt og e th i g h e rd i s a s s e m b l y v a l u e ，o p t i m a ld i s a s s e m b l yt i m ea n do p t i m a ld i s a s s e m b l ys e q u e n c e k e yw o r d s ：r e c y c l i n g ；d i s a s s e m b l ym o d e l ；d i s a s s e m b l ys e q u e n c ep l a n n i n g ； e v a l u a t i o n ；p e t r in e t s 目录 第一章绪论1 1 1 研究背景l 1 2 废旧家电回收拆卸研究现状2 1 2 1 国内外废旧家电回收利用现状2 1 2 2 国内外拆卸序列规划研究现状3 1 3 我国回收拆卸存在的问题4 1 4 主要研究内容及创新点5 1 4 1 主要研究内容5 1 4 2 创新点5 第二章废旧家电回收拆卸处理流程建模6 2 1 我国废1 日家电处理流程依据的主要原则6 2 2 废旧家电回收拆卸的作业流程6 2 2 1 总体回收处理流程6 2 2 2 拆卸处理流程7 2 3 废旧家电处理流程的p e t r i 网模型。8 2 3 1p e t r i 网简介8 2 3 2 工作流简介一10 2 3 3 工作流模型向p e t r i 网模型的转化1o 2 3 4 基于p e t r i 网的产品处理流程模型的建立1 l 2 3 4 1 废旧家电总体处理流程p e t r i 网模型的建立1 1 2 3 4 2 废旧家电拆卸流程p e t r i 子网模型的建立1 4 2 4 本章小结1 6 第三章废旧家电拆卸序列规划1 7 3 1 基于图论的产品拆卸模型1 7 3 1 1 图的概念。1 7 3 1 2 无向图模型。1 8 3 1 3 有向图模型1 8 3 1 4a n d o r 图模型19 3 1 5p e t r i 网模型1 9 3 2 基于p e t r i 网的产品拆卸模型2 0 3 2 1 产品拆卸p e t r i 网模型的提出2 1 3 2 2 零件间的结构优先矩阵2 1 3 2 3 产品拆卸p e t r i 网模型的生成算法2 3 3 3 产品拆卸序列的生成2 9 3 4 产品拆卸序列的优化方法2 9 3 4 1 拆卸序列的主要影响因素2 9 3 4 2 基于p e t r i 网的拆卸序列最优化分析方法3 1 3 5 本章小结。3 5 第四章废旧家电回收拆卸性评价方法研究3 6 4 1 回收性评价3 6 4 2 拆卸和回收的经济性评价3 7 4 3 拆卸性评价3 8 4 3 1 环境性因素3 9 4 3 2 拆卸时间和效率3 9 4 4 本章小结4 0 第五章废旧家电拆卸序列分析系统研发4 l 5 1 混合编程技术相关内容4 l 5 1 1 混合编程技术背景介绍4 l 5 1 2m a t l a b 与v c 接口实现4 2 5 2 拆卸序列分析系统的框架结构4 2 5 3 软件系统的开发4 3 5 3 1 软件系统的界面设计4 3 5 3 2 软件系统的控件编辑。4 4 5 4 软件系统的应用4 6 5 4 1 环境设置4 6 5 4 2 软件运行4 6 5 5 本章小结4 9 第六章总结与展望5 0 6 1 全文总结5 0 6 2 展望5 0 参考文献5l 攻读学位期间的研究成果5 5 致谢。5 6 学位论文独创性声明5 7 学位论文知识产权权属声明5 7 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，家用电器的种类越来越 多，普及率也在逐年增加。为了迎合市场发展和竞争需求，企业必须不断地开发新 产品，以获得更多的市场机会。企业把重点都集中放在产品的生产、销售和服务方 面，而淘汰废弃后的产品的处理处置全部由社会来承担。这种做法导致的结果是一 方面社会对资源、能源的需求量不断增大，另一方面，各类家用电器淘汰废弃的速 度在不断加快，形成了大量的废弃物垃圾，这不仅使社会负担加大，浪费了大量资 源和能源，而且也使环境遭受了严重的破坏和影响，更使人们的生活质量下降。据 有关统计：在当今中国，“电视机、电冰箱和洗衣机的拥有量分别为3 2 亿、1 1 亿 和1 5 亿台。但是产品在不断进行更新，据社会保有量预测，平均每年生产的电冰箱、 电视机和洗衣机分别为4 0 0 万、5 0 0 万和5 0 万台 【l 】。也就是说，会不断有家庭使用 新出产的家电，同时也有部分家庭在淘汰己拥有的家电。这样随之带来的问题是： 应该如何有效的回收废旧家电呢? 我国的地大物博是众所周知的，但由于人口众多， 因此资源的人均拥有量却少之又少。国家有关部门也在不断要求企业实行节约资源， 对资源进行合理分配，尽最大能力实现资源的再利用，实现社会的可持续发展。因 此废旧家电的回收再利用将有利于社会的不断发展，有助于资源的循环利用，同时 还可以为企业节约大量的资金。通过一系列的回收途径和技术保障，开展废旧家电 产品的回收利用研究，走循环经济的发展道路，不仅能够为企业带来巨大的经济效 益，更能带来极大的社会效益。 大部分家电产品都是由各种零部件组装而成的，对于回收利用最后都离不开拆 卸。拆卸是实现有效回收策略的重要手段，只有拆卸才能实现完全的材料回收和可 能零部件的利用。拆卸序列规划是绿色设计和制造的重要组成部分，对家电产品生 命周期结束后的产品拆卸回收有重要的意义。拆卸是充分合理的回收利用的前提， 而合理的拆卸序列能够减少拆卸的成本、提高拆卸效率，还能够减少污染，提高产 品的再利用率，从而节省资源和能源。随着需要拆卸的家电产品数量的增多，人工 拆卸已经不能满足大批量拆卸的要求，迫切的需要建立拆卸自动化流水线、使用机 器来进行拆卸。人工拆卸规划的不足，已经不能适应未来大批量拆卸的要求，迫切 的需要计算机辅助进行拆卸序列的规划，计算机辅助拆卸序列规划和机器自动拆卸 流水线降低了人工参与的程度，提高拆卸的自动化水平，减少拆卸操作的盲目性， 提高拆解的效率，加速产品回收利用的进程。目前关于回收拆卸技术的研究远远的 落后于生产制造的研究，回收拆卸技术已经成为制约产品全生命周期开发的一个瓶 青岛人学硕+ 学位论文 颈。废旧家电拆卸序列规划的研究目标是，在产品退役后的回收处理中能够迅速的 找到一条最优或次优的拆卸序列，从而提高拆卸的效率，加快产品的回收利用，减 少对环境的污染和破坏。因此，对拆卸序列规划问题进行研究是非常具有现实意义 的。基于以上对回收和拆卸背景以及存在问题的研究，本文在研究中，通过对家电 产品的回收拆卸流程进行分析，明确处理过程，建立回收拆卸处理流程模型，为实 现回收拆卸处理系统的定性和定量分析打下基础，同时以具体产品为案例来研究废 旧家电产品的拆卸序列规划过程并设计开发拆卸序列分析系统，把研究过程中发现 的与拆卸回收有关的数据、知识，作为拆卸回收的重要制约因素，利用这些因素对 回收拆卸性进行全面的评价。 1 2 废旧家电回收拆卸研究现状 1 2 1 国内外废旧家电回收利用现状 废旧家电产品是固体废弃物，由于它体积太大，所以不能自动地溶入自然环境 中。大量被遗弃的的废旧家电，如果不及时进行相应处理，而是作为垃圾焚烧或掩 埋，势必会造成土壤、空气和水源的严重污染，带来资源能源的浪费，并威胁人类 健康。目前世界各国，尤其是工业发达国家已经开始关注废旧家电产品的回收和利 用问题。荷兰【l 】开发了能够处理斤百万电冰箱产品的回收系统以及相应的流水线拆 卸系统，此成果不仅减轻了工人的劳动强度，也使得对环境的破坏和污染降至最低。 日本【3 】通产省与家电制造商共同合作研究开发废1 日家电产品的回收处理系统，1 9 9 8 年共同投资5 0 亿建成一小规模的示范性质的处理工厂并投入使用，取得了不错的预 期效果；松下电器【3 】和东芝公司【3 】合作投资建成了西日本的废旧家电产品的回收再利 用工厂，该工厂位于福岗县的北九州市，其回收利用的电器主要有电视机、空调机、 电冰箱和洗衣机等。德国、加拿大和英国等国家开展一些列的研究推进了旧家电产 品回收拆卸技术工艺的发展。另外，很多国家也制订了相关的法律法规加强对废旧 家电回收利用的有效管理。1 9 9 8 年欧盟委员会制定了废旧电子产品回收法1 2 5 j ( 草 案) ，对于绝大多数的电子电器产品都做出了相应规定，要求废旧电子产品的回收 再利用率必须达到9 0 ，实现至u 2 0 0 0 年禁止有毒有害材料的使用；要求至u 2 0 0 4 年，所 有新生电子产品的再生塑料含有率至少为5 。电子产品的回收利用也引起了德国的 重视，制定了电子产品的拿回制度；从2 0 0 1 年4 月1 日起，日本就开始施行废 旧家电回收法的各项要求【3 】。生产企业也开始重视各项法律法规的要求，开始对 所生产产品进行回收并交纳回收费用。同时，各项法律法规的制定实施也成为我国 家电产品进入其它国家的新的“贸易壁垒。 在国内，2 0 0 3 年广东省人民政府和沈阳市人民政府根据各自的法律法规要求对 2 第一章绪论 废旧家电产品进行了回收处理，以防止废旧家电处理不当引起的环境污染问题。2 0 0 3 年9 月，江苏无锡市【4 】开工建设了我国第一座电子废弃物无污染处理工厂，每年能够 对3 万吨的电子废弃物进行无污染处理。2 0 0 4 年，经国务院批准，国家发展和改革委 员会确定青岛市为国家废旧家电及电子产品回收体系建设试点；2 0 0 5 年开始，浙江 省开始实施“废旧家电回收处理试点的暂行办法，此法规包括多种监管条例，对 废旧家电产品的回收再利用做出了严格的规定；2 0 0 5 年一年，天津市【l 】建成了上千 家废旧家电回收处理点，包括对固定性家电和流动性家电的回收，为建立科学规范 的废旧家电产品回收体系打下基础。从2 0 0 1 年底开始，我国相关部门提出了建立 我国废旧家电及电子产品回收处理体系初步设想【2 4 1 。要求对家电回收处理实行生 产责任制，回收由生产家电的企业负责，处理由专门的企业来进行，同时，国家在 政策和经济上对这一问题给予支持。2 0 0 4 年1 0 月，废旧家电及电子产品回收处理 管理条例报批并颁布实施。2 0 0 5 年9 月1 8 日，国家发改委颁布了废旧家电及电子 产品回收处理管理条例【2 4 】。该条例第十四条规定：消费者不得擅自对废旧电子产 品进行丢弃和拆卸行为，应将其交给回收企业或售后服务机构。 1 2 2 国内外拆卸序列规划研究现状 拆卸与回收是产品生命周期中实现资源不断循环利用的关键，是绿色回收设计 的重要研究方向和内容，也是先进制造技术研究热点和重要发展方向之一。产品的 拆卸序列规划理论与技术的研究是研究现代绿色制造技术的重要内容。拆卸是实现 有效回收策略的重要手段，只有拆卸才能实现完全的材料回收和可能零部件的利用。 拆卸是指系统地从装配体上拆除其组成零部件的过程，并保证不对目标零部件造成 损害。拆卸分为破坏性拆卸和非破坏性拆卸，目前对拆卸回收的研究主要集中在非 破坏性拆卸。拆卸序列规划方面的研究在过去的几十年里其重要性受到了越来越多 的肯定，世界范围内的众多学者和研究机构在这一领域进行了深入的探索并取得了 非常积极的发展和进步。在国外，斯坦福大学制造建模实验室的k o s u k ei s h i i 团队在 环境设计和产品的生命周期方面所做的研究积极推动了d f e 研究的发展【5 】。美国东 北大学负责制造实验室的s u r e n d r am g u p t a 团队对环境意识制造、拆卸建模以及产品 回收方面进行了系统的研究睁b 】。从2 0 世纪9 0 年代开始，由于计算机的迅猛发展， 基于它的拆卸规划研究也得到了长足的进步。b o u r j a u l t 、h o m e md em e l l o 和s a n d e r s o n 等人早年依据a n d o r 图或其某种变形对产品的装配规划和产品的拆卸规划问题进 行了分析和研究。b o u j a u l t 在1 9 8 4 年通过研究提出了产品的装配关联图生成方法【1 6 j 。 h o m e md em e l l o 和s a n d e r s o n 在1 9 9 0 年基于a n d o r 图，提出了产品装配序列规划方 法以及割集划分理论。他们研究的基本思想是把产品的拆卸序列求解当作是产品相 应装配序列求解的逆过程来进行的。e y f lz u s s m a n 和m e n g c h uz h o u 将h o m e md e 3 青岛人学硕十学位论文 m e l l o 等的基本研究思想作为产品拆卸序列规划的基础，并利用p e t r i 网方法对拆卸序 列进行求解，得到的拆卸p e t r i 网( d p n ) 模型是将a n d o r 模型变换后的结果0 s , 1 9 。 另外还有，s e o 等考虑拆卸的经济性和环境因素，利用遗传算法得到优化的产品拆卸 顺序。j i n gr o n gl i 和l ip h e n gk h o o 等采用拆卸约束图生成所有可行的目标拆卸序 列，并使用遗传算法进行拆卸序列的优化。c h u l h oc h u n g 和q i n g j i np e n g 针对选择性 拆卸序列规划问题提出了一种集成化的方法，该方法考虑了工具的可达性和大批量 拆卸的问题。 回收拆卸研究同样也引起了国内众多研究机构的极大关注，但是由于国内对产 品的拆卸研究工作开展的比较晚，并且受到各方面的制约( 研究条件、企业参与程 度、国内对拆卸的认识程度等) ，技术研究水平比较低，大部分停留在认识阶段、 概念阶段，对许多问题尚缺乏深入彻底的研究。 目前国内一些高校、学者以及科研机构对产品拆卸序列规划理论和方法进行了 研究。清华大学与美国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，对全生命周期建模等绿色设计理论和方法进行系统研究；山东大学进行机电产 品绿色模块化设计方法研究；合肥工业大学展开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；华中科技大学、浙江大学、北京航空航天大学等 高等院校也开展了绿色制造技术研究。刘光复【4 】、刘志掣4 】等在1 9 9 3 年就开始对绿色 设计进行研究，并且对绿色产品评价理论与方法、拆卸性设计、拆卸序列生成及优 化、拆卸性评价等各个阶段进行了研究，之后开始关注废旧产品的拆卸规划研究， 对废旧产品的回收利用关键技术进行了系统的研究；清华大学王辉等提出了一种蚁 群优化算法，并结合对产品元件的拆卸路径求解工具，实现对产品拆卸可行性信息 图的构建和拆卸方案的搜速和寻优，段广洪、汪劲松等对产品拆卸序列生成方法进 行了研究【3 8 】；上海交通大学蔡建国、倪俊芳等对轿车的拆卸回收模型进行了研究【3 3 】； 华中科技大学刘琼等提出了一个装配成本评价模型，认为装配成本与产品装配过程 中装配方向变化次数及产品组成零件装配后的运动不确定度总和有关；另外还有重 庆大学的赵树恩【蛔、华中理工大学的蔡雪原h 7 】、华中科技大学的乐清1 5 1 】等，对产品 拆卸序列和路径的理论和生成算法进行了研究。 1 3 我国回收拆卸存在的问题 综合国内外拆卸理论研究现状，可以看出产品回收拆卸研究主要存在以下的问 题： 1 ) 由于起步晚，我国的回收拆卸技术研究还处于理论研究阶段，今后应着重考 虑实用性方面的研究，对其进行深入分析研究。 2 ) 现在国内外的拆卸研究还处于实验阶段，在实际工程中应用较少，由于缺乏 4 第一章绪论 拆卸数据，对建立信息库和专家知识库造成很大的困难。 3 ) 回收拆卸建模方法多但通用性差，环境，任务和技术等因素不同时模型建立 方式也不同，缺少一个统一的通用模型。 4 ) 拆卸序列作为研究热点，其自动生成及优化程度较低，适用性不强。 5 ) 对于产品回收拆卸评估应从定性和定量两方面综合考虑进行研究。 1 4 主要研究内容及创新点 1 4 1 主要研究内容 本论文的主要研究内容包括以下几个方面： 第一，废旧家电回收拆卸的处理作业流程建模。 废旧家电的处理处置是个较为复杂的系统。本文考虑以p e t r i 网和工作流理论为 基础建立废旧家电回收拆卸处理流程模型，为后续废旧家电回收处理系统的定性定 量分析和研究提供支持。 第二，研究基于p e t r i 网理论的废旧家电拆卸序列规划。 在产品拆卸序列的规划研究中，利用p e l r i 网理论建立产品拆卸的p e t r i 网模型， 求出产品拆卸序列，并考虑基于p e t r i 网对拆卸序列进行优化分析。 第三，产品回收拆卸性评价方法研究。 本文考虑从拆卸性、回收性、拆卸回收的经济性三个方面对废旧家电产品的评 价方法进行研究。 第四，建立拆卸序列分析系统。 将v i s u a lc + + 6 0 可视化编程功能和m a t l a b 的数学计算功能相结合，基于拆卸 p e t r i 网模型，开发废旧家电拆卸序列分析系统，通过此系统能够对产品的拆卸过程 进行指导，获得较高的拆卸经济性、拆卸效率以及最优的拆卸序列。 1 4 2 创新点 第一，建立产品的p e t r i 网拆卸模型，在研究基础上对模型进行改进，加入拆卸 时间因素，基于拆卸时间因素对拆卸序列进行优化分析得出最优拆卸序列和最短的 拆卸时间，从而提高拆卸效率。 第二，将v i s u a lc + + 6 0 可视化编程功能和m a t l a b 的数学计算功能相结合，开 发家电产品拆卸序列分析系统，此系统思想明确，操作简单，能够对产品的拆卸过 程进行指导，获得较高的拆卸经济性、时间性以及最优的拆卸序列。 5 青岛人学硕十学位论文 第二章废旧家电回收拆卸处理流程建模 我国的废旧家电产品回收处理产业正在稳步的推进中。遵照循环经济理念，结 合我国国情，提出了我国在废旧家电处理处置体系中应遵循的主要原则，根据遵循 的原则和废旧家电回收拆卸作业流程理论，本章考虑将p e t r i 网和工作流理论相结合 建立废旧家电产品的回收拆卸处理流程模型，为后续废旧家电回收处理系统的分析 与优化提供支持。 2 1 我国废旧家电处理流程依据的主要原则 电子废弃物处理处置流程选择的总要求是经济合理、技术可行、环境友好三方 面。因此建议在选择处理流程时应遵循的基本原则有： 1 ) 充分的发挥我国劳动力资源丰富的优势，最大限度的降低处理处置成本 我国劳动力丰富、人工费用低，利用这些优势可以最大限度地降低电子废弃物 处理处置成本。处理处置方式包括机械化，自动化以及人工方式。 2 ) 实行环境保护技术，使环境免受二次污染 对大量含有有毒有害成份的电子废弃物必须采用环境友好型技术，避免环境造 二次污染，并且把环境效益放在所有效益的首位来考虑。 3 ) 进行产品的“再制造”，最大限度提高产出品的附加值 采用各种手段尽可能地提高电子废弃物产出品如废产品和旧产品的处理处置附 加价值，实现材料的循环利用，提高经济效益。 4 ) 采用先进、适用、优化的技术保证处理处置工艺流程的正常有效的进行 电子废弃物环节众多且互相关联、彼此制约，因此必须保证这些环节正常，安 全，可靠地进行，并对处理流程进行优化。 2 2 废1 日家电回收拆卸的作业流程 2 2 1 总体回收处理流程 尽管不同的废旧家电回收拆卸的作业流程可能不同，但一般来讲都有以下几个 功能： 1 ) 收集作业：指的是把废旧物品从各个分散地收集起来送到处理地点的作业过 程。该过程包括收购，运输和存储三部分。此过程关键在于采用合并的运输策略减 少运输费用和环境污染。 2 ) 检测和分类作业：检测回收产品的数量和质量并根据合适的处理策略进行分 类。该过程包括拆卸、破碎、检测、分类和仓储等环节。 6 第二章废旧家电产品同收拆卸处理流程 3 ) 再处理作业：从已经回收的产品或零件的处理过程中获得产品再处理价值， 包括清洗，替换零件和重组等步骤。 4 ) 再制造作业：对于检测合格能够被再次使用的产品或零件被运往再制造工厂， 通过再制造过程能够恢复其原来的功能，重新获得价值。 5 ) 再生产品( 材料) 消费市场：经过再制造后恢复其原有功能的产品、零部件或 者再生材料可以运往各自的消费市场进行再次销售。 6 ) 废弃物处置中心：废弃物处置中心是对不能再利用的废品或者有毒害的材料 进行处理的场所，包括焚烧和填埋等手段。作用是通过废物处置把对环境的破坏降 到最低。 7 ) 再分销作业：将加工后的再生产品运往市场进行销售。该过程包括销售、运 输和仓储等环节。 根据上述的基本原则和处理流程的几大功能，建立的废旧家电回收总体处理流 程图，如图2 1 所示。 图2 1 废旧家电回收处理流程图 2 2 2 拆卸处理流程 废弃家电产品的种类众多，其资源化再生处理过程既具有共性，也具有个性。 根据电子电器设备的特点，在对其进行拆卸时应结合其组成部分的特点给予相应的 特殊处理。 1 ) 特殊家电设备的拆卸 针对空调、冰箱等含有毒害性氟利昂制冷剂这一特点，制定其处理流程路线， 如图2 2 所示。 7 青岛人学硕十学位论文 分别送相关二 段进行处理 图2 2 空调、冰箱拆卸处理流程图 2 ) 一般家电设备的拆卸 洗衣机、控制柜、热水器等这类家电产品的处理过程属一般拆卸流程，拆卸过 程相对比较简单，例如，洗衣机的处理流程模型如图2 3 所示。 分别送相关工段进行处理 图2 3 洗衣机拆卸处理流程图 2 3 废旧家电处理流程的p e t ri 网模型 2 3 1p e t rl 网简介 p e t x i 网起源1 9 6 2 年c a r l a p e t r i 的博士论文用自动机通信，文中首次使用网 状结构模拟通信系统。这种系统模型后来以p e t r i 网为名流传。现在的p e t r i 网既指这 8 第二章废旧家电产品同收拆卸处理流程 种模型，又指以这种模型为基础发展起来的理论。4 0 多年来p e t r i 网应用和p e t r i 网理 论都有了长足的进步。它已经成为了一种高效的图形化数学建模与分析工具，被广 泛应用于通信、制造、运输等领域。p e t r i 网主要是用于对离散事件系统进行建模和 分析。p e t r i 网由库所( p l a c e ) 、变迁( t r a n s i t i o n ) 和标识( m a r k ) 组成。变迁是p e t r i 网中的主动元素，通过实施变迁，过程从一个状态转变为另一个状态，因此变迁通 常表示事件、操作转换或传输；库所是p e t r i 网中的被动元素，不可改变网的状态， 通常表示媒介、缓冲器、状态、阶段或条件；标识通常表示对象，可以是具体的事 物，也可是抽象的信息。在表示p e t r i 网的有向图中，库所p 以圆表示，变迁t 以长方 形或粗实线段表示，库所p 中的圆点表示托肯( t o k e n ) 。 定义2 1 ：三元组n = ( s ，t ；f ) 为p e t r i 网的充分必要条件是【2 川： ( 1 ) s nt = a ； ( 2 ) s u t 囝： ( 3 ) f s xr u t xs ； ( 4 ) d o m ( f ) u c o d ( f ) = s u t ，其中如聊( f ) = x l 砂：( 石，y ) f ， c 。d ( f ) = y 1 3 x ：( 五y ) f ) 分别为f 的定义域和值域。 其中s 和t 分别称为n 的库所集和变迁集，f 为流关系。库所叫做s 元素或 s 元【2 9 】，变迁叫做t 元素或t 元【2 9 1 ，x = so t 2 9 1 称为基本网n 的元素集合。 s ，t 和f 之间用( ；) 隔开表示流关系f 是由库所集和变迁集构造出来的； s n t ：a 2 9 】表示库所和变迁是两类不同的元素；s u r g 【2 9 】表示网中至少要有一 个元素；，s x t u t x s 表示每个库所代表一种资源，资源的流动由流关系规定， 所以变迁只能与库所有直接的流关系，不参与任何变迁的资源表现为孤立的库所s - 元，不引起资源流动的变迁表现为孤立的变迁t _ 元，d o m ( f ) u c o d ( f ) = s u t 规定 网中不能有孤立元素。 在离散事件系统中，某一事件必须在其所有前提条件( 状态) 得以满足( 实现) 的 情况下才有可能发生，有时还要求某一前提条件( 状态) 必须满足多次( 实现多次) 。 在p e t r i 网中，常以变迁t 表示一个事件，用变迁的使能表示事件因为前提条件得以 满足而能够发生。 设i ：p x t 专n 为输入函数，它定义从p 到t 的有向弧的重复数或权的集合； o ：t xpjn 为输出函数，它定义从t 到p 的有向弧的重复数或权的集合。即对于 9 青岛人学硕+ 学位论文 一个变迁t j ，i ( t j ) = p l ( p ，t j ) ca ) ；o ( t j ) = p | ( t ，p j ) ca ) 。则p e t r i 网有如下运行规则： 定义2 2 ：任意变迁t jct 在标识m 。下使能，当且仅当：v p c i ( t j ) ， m 。( p ) w ( p ，t j ) 。其中m q 2 9 表示经过第q 步激发后，拆卸p e t r i 网模型中的当前状态； w ( p ，t j ) 【2 9 1 为从p 到t j 的有向弧的权。 定义2 3 ：在标识m 。下使能的变迁t j 的激发将产生新标识 m q + i = m - w q ，t j ) ( v p i ( t 3 ) m q + w ( t j ，p )( v p o ( t j ) ) 2 一( 1 ) m q w ( p ，t j ) + w ( t j ，p ) ( v p i ( t j ) p o ( t j ) ) m q ( v p 正i ( t j ) vp 菇o ( t j ) ) 则称m q + 。【2 明是( 通过t j 的激发) 直接从m 。可达的，记为m 。【j m q + 。即变迁可实施 的条件是其包括的所有输入至少包含一个标记。变迁发生后，此变迁的输入位置各 清除一个标记，同时输出位置各增加一个标记。 2 3 2 工作流简介 企业中的各项任务和活动都是基于大量的知识和规则的条件下进行的，工作流 所要实现的基本目标，就是使企业中的这些任务和活动能够相互协调并高效率的进 行，从而保证业务流程的正确运作。 工作流模型是对工作流和经营过程的抽象表示。工作流建立和管理阶段的主要 功能是完成工作流过程的建模，即完成经营过程中的计算机化的定义。在这个阶段， 利用一个或多个建模方法和建模工具，完成实际的经营过程到计算机处理的形式化 定义的转化，通常可称为过程模型、过程定义、过程元数据或过程模板。因为需要 在计算机的环境下运行此过程，所以工作流模型不仅仅能让人读懂，更要使计算机 理解工作流的定义过程。 2 3 3 工作流模型向p e t ri 网模型的转化 p e t r i 网作为一种图形化的建模工具，其模型能够有利描述拥有并发性、异步性、 分布性、并行性等特征的系统。p e t r i 网模型由于具有良好的组织性、灵活性、扩充 性、层次分明等特点，p e t r i 已经被广泛的用于系统建模和离散系统的模型分析方面。 工作流模型向p e t r i 网模型转化的目的，就是希望能够借助成熟的p e t r i 网建模工具， 1 0 第二章废旧家电产品同收拆卸处理流程 实现对工作流模型的分析和评价。 工作流模型向p e t r i 网的转化需遵循的原则的有以下几点：把工作流中的对象操 作转化为p e t r i 网模型中的变迁：工作流中的活动转化为p e t f i 中的库所，工作流中的 各个分活动转化为p e t r i 网中的各个分库所，可以等价地将分支结构转换成分支库所； 工作流中的开始标识表示成p e t r i 网模型中的没有输入的变迁以及这个变迁的输出库 所，它受外界因素的控制，自动产生t o k e n 激活整个p e t r i 网，结束标识则表示成p e t r i 网中的没有输出的变迁以及这个变迁的输入库所；工作流中的同步节点转化为p e t r i 网中的多输入、单输出变迁即该变迁的库所；工作流中的并行节点转化成p e t r i 网的 单输入、多输出变迁。 定义2 4 ( 工作流网) 一个p e t r i 网( p n ) 是工作流网( w f n e t ) 当且仅当它满 足如下三个条件【了7 】： ( 1 ) p n 有一个源库所( s o u r c e p l a c e ) s p ，使得s - a ； ( 2 ) p n 有一个漏库所( s i n kp l a c e ) e p ，使得e - a ； ( 3 ) 每个节点x p u t 都属于从s n e 的一条路径上。 2 3 4 基于p e t ri 网的产品处理流程模型的建立 2 3 4 1 废旧家电总体处理流程p e t ri 网模型的建立 基于废旧家电的总体回收处理流程，密切结合具体的工艺技术，依据p e t r i 网和 工作流理论，建立我国废旧家电总体处理流程的p e t r i 网模型，如图2 4 所示。 该回收处理流程模型内容描述如下：已经收集的废旧家电进入处理工厂，进行 旧电器和废电器的分流处理。对1 日电器进行整机检测，经过简单维修，更换零部件， 组装成合格再生机进入市场销售；对报废电器按照是否含有氟利昂等有毒物品进行 分类，对含有有毒的电器进行特殊处理，有毒有害产出品进行无害化处理，进行无 毒零部件的拆卸，检测零部件是否合格，合格零部件组装为再生机，废弃零部件进 行通用处理，如粉碎、造粒、分选等，实现资源化利用。 青岛人学硕七学位论文 图2 4 废旧家电回收处理流程的p e t r i 网模型 t l l p 1 2 第二章废旧家电产品同收拆卸处理流程 该模型的的变迁表