留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

机械零部件可再制造性评价模型研究与应用

任仲贺 武美萍 龚玉玲 张学东

任仲贺, 武美萍, 龚玉玲, 张学东. 机械零部件可再制造性评价模型研究与应用[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(2): 244-252. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180038
引用本文: 任仲贺, 武美萍, 龚玉玲, 张学东. 机械零部件可再制造性评价模型研究与应用[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(2): 244-252. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180038
Ren Zhonghe, Wu Meiping, Gong Yuling, Zhang Xuedong. Research and Application of Remanufacturability Evaluation Method for Mechanical Parts[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(2): 244-252. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180038
Citation: Ren Zhonghe, Wu Meiping, Gong Yuling, Zhang Xuedong. Research and Application of Remanufacturability Evaluation Method for Mechanical Parts[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(2): 244-252. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180038

机械零部件可再制造性评价模型研究与应用

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180038
基金项目: 

江苏出入境检验检疫局科技计划项目 2018KJ04

详细信息
    作者简介:

    任仲贺(1993-), 硕士研究生, 研究方向为工程机械绿色再制造、数字化设计与制造, renzhonghe163@163.com

    通讯作者:

    武美萍, 教授, 博士生导师, 博士, wmp169@jiangnan.edu.cn

  • 中图分类号: TH17;TH12

Research and Application of Remanufacturability Evaluation Method for Mechanical Parts

  • 摘要: 再制造评价作为绿色再制造工程的设计基础,是开展再制造的前提。为了评价机械零部件的可再制造性,判断其是否适合进行再制造,基于层次分析法,提出一种以再制造相对加工指数为目标层的可再制造性评价模型;建立了涵盖技术、经济和环境三个方面的再制造评价指标体系及量化方法,并根据层次分析法确定各评价指标的权重,计算出再制造相对加工指数。以柴油机曲轴为案例,得到再制造相对加工指数为0.70,表明该曲轴可再制造性较好。
  • 图  1  机械产品再制造流程图

    图  2  再制造评价的递阶层次模型

    图  3  修复难度与失效形态的隶属函数

    图  4  技术指数的递阶层次模型

    图  5  柴油机曲轴

    图  6  曲轴表面的磨损失效

    表  1  优先级判断尺度表

    重要程度 同等重要 稍微重要 较强重要 强烈重要 极端重要 相邻判断中间值
    量化值 1 3 5 7 9 2, 4, 6, 8
    下载: 导出CSV

    表  2  再制造相对加工指数评价模型

    指数 评价方法、过程和结果
    技术指数-失效指数 评语集: F→[破坏, 严重失效, 较大失效, 中度失效, 微小失效, 完好];
    评价值:f→[f1, f2, f3, f4, f5, f6];
    专家评判:X=[x1, x2, x3, x4, x5, x6];
    失效指数:
    技术指数-工序指数——拆洗指数 评语集: M→[无法拆洗, 很难拆洗, 可拆洗, 较易拆洗, 便于拆洗];
    评价值: m→[m1, m2, m3, m4, m5];
    专家评判:Y=[y1, y2, y3, y4, y5];
    拆洗指数
    技术指数-工序指数——检测指数 评语集: N→[无法检测, 很难检测, 可检测, 较易检测, 便于检测];
    评价值: n→[n1, n2, n3, n4, n5];
    专家评判:Z=[z1, z2, z3, z4, z5];
    检测指数
    技术指数-工序指数 工序指数:μT2=α×μT2-1+(1-αμT2-2
    式中, α为取值范围[0, 1]的权重系数, 由实际情况确定, 一般可取α=0.5。
    技术指数-修复指数 评语集: L→[无法修复, 很难修复, 可修复, 较易修复, 便于修复];
    评价值: l→[l1, l2, l3, l4, l5];
    (1)三角形隶属函数:μT3-1=li×Λi+lj×Λj;
    (2)专家评判: ;
    修复指数:μT3=λμT3-1+(1-λ)μT3-2(式中, λ为取值范围[0, 1]的权重系数, 由实际情况确定, 一般可取λ=0.5)。
    技术指数 判断矩阵;
    指标权重:ωT=ωT1, ωT2, ωT3;
    技术指数:μT=ωT1μT1+ωT2μT2+ωT3μT3
    经济指数 μC=1-(δ1+δ2+δ3+δ4)/δN, δN为采购或者全新制造该零部件的价格成本; δ1为旧件回收费用; δ2为清洗检测等环节费用; δ3为再制造修复加工费用; δ4为工人、管理等附加费用。
    环境指数 , 式中:η1为再制造所需能源; η0为全新制造所需能源; β1为再制造大气污染排放量; β0为全新制造大气污染排放量; γ1为再制造水污染排放量; γ0为全新制造水污染排放量; ϕ1为再制造固体污染排放量; ϕ0为全新制造固体污染排放量。根据不同零部件特点, 权重系数θi(1≤i≤4)可适当调整, 且; 政策支持度系数取值范围:0≤θ0≤2, 默认θ0=1。
    再制造相对加工指数 判断矩阵: ;
    指标权重:ω=ω1, ω2, ω3;
    再制造相对加工指数:μ=ω1μT+ω2μC+ω3μE;
    可再制造性评判分级:0≤μ < 0.4, 可再制造性较低; 0.4≤μ < 0.6, 可再制造性一般; 0.6≤μ < 0.8, 可再制造性良好; 0.8≤μ < 1, 可再制造性优良。
    下载: 导出CSV

    表  3  柴油机曲轴的再制造评价

    指数 评价方法、过程和结果
    技术指数-失效指数 评价值: f→[0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1];
    专家评判:X=[0, 0.05, 0.2, 0.55, 0.2, 0];
    失效指数:μT1=0.58(阈值V1=0.25);
    评价结果:评价等级为“中度失效”, 失效情况一般。
    技术指数-工序指数--拆洗指数 评价值: m→[0, 0.2, 0.5, 0.8, 1];
    专家评判:Y=[0, 0.05, 0.1, 0.8, 0.05];
    拆洗指数:μT2-1=0.75(阈值V2=0.25);
    评价结果:评价等级为“较易拆洗”, 拆洗情况较好。
    技术指数-工序指数--检测指数 评价值: n→[0, 0.2, 0.5, 0.8, 1];
    专家评判:Z=[0, 0.05, 0.15, 0.65, 0.15];
    检测指数:μT2-2=0.76(阈值V3=0.25);
    评价结果:评价等级为“较易检测”, 检测情况较好。
    技术指数-工序指数 工序指数:μT2=0.5×0.75+(1-0.5)×0.76=0.76(权重系数α=0.5);
    评价结果:工序指数较好。
    技术指数-修复指数 评价值: l→[0, 0.2, 0.5, 0.8, 1];
    (1)三角形隶属函数:μT3-1=0.1×0.5+0.9×0.8=0.77;
    (2)专家评判结果:S=[0, 0.05, 0.15, 0.75, 0.05]; μT3-2=0.74(阈值V4=0.25)。
    修复指数:μT3=0.5×0.77+0.5×0.74=0.76(权重系数λ=0.5)。
    评价结果:评价等级为“较易修复”, 修复情况较好。
    技术指数 指标权重:ωT={0.281, 0.162, 0.557};
    技术指数:μT=0.281×0.58+0.162×0.76+0.557×0.76=0.71;
    评价结果:柴油机曲轴再制造的技术评价良好。
    经济指数 经济指数:μC=1-(110+150+1 000+210)/3 800=0.61;
    评价结果:柴油机曲轴再制造的经济效益评价较好。
    环境指数 环境指数:μE=1.5×[0.25×(1-0.4)+0.25×(1-0.5)+0.25×(1-0.5)+0.25×(1-0.5)]=0.79;
    评价结果:基于政府政策对绿色再制造的大力扶持, 柴油机曲轴再制造的环境效益评价较优。
    再制造相对加工指数 指标权重:ω={0.587, 0.221, 0.192};
    再制造相对加工指数:μ=0.587×0.71+0.221×0.61+0.192×0.79=0.70;
    评价结果:0.6≤μ < 0.8, 可再制造性良好, 即柴油机曲轴综合评价具有较高的再制造价值, 实施再制造的条件比较成熟, 再制造的成功率较高, 而且可以获取较好的经济效益和环境效益。
    下载: 导出CSV
  • [1] 徐滨士, 李恩重, 郑汉东, 等.我国再制造产业及其发展战略[J].中国工程科学, 2017, 19(3):61-65 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zggckx201703010

    Xu B S, Li E Z, Zheng H D, et al. The remanufacturing industry and its development strategy in China[J]. Engineering Science, 2017, 19(3):61-65(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zggckx201703010
    [2] Majumder P, Groenevelt H. Competition in remanufacturing[J]. Production and Operations Management, 2010, 10(2):125-141 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/kzyjc201408007
    [3] 徐滨士.工程机械再制造及其关键技术[J].工程机械, 2009, 40(8):1-6, 121 doi: 10.3969/j.issn.1000-1212.2009.08.001

    Xu B S. Remanufacturing of constzuetion machinery and its key technologies[J]. Construction Machinery and Equipment, 2009, 40(8):1-6, 121(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1000-1212.2009.08.001
    [4] Lu C, Pan S F, Peng Y B. Evaluation model for heavy machine tool remanufacturing scheme based on ANP[J]. Applied Mechanics and Materials, 2014, 635-637:1836-1840 doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.635-637
    [5] 伍建军, 游雄雄, 吴事浪, 等.两参数威布尔分布的废旧矿冶零部件再制造剩余寿命预测新方法[J].机械科学与技术, 2016, 35(4):589-593 http://journals.nwpu.edu.cn/jxkxyjs/CN/abstract/abstract6333.shtml

    Wu J J, You X X, Wu S L, et al. Residual life prediction of remanufacturing for mining waste parts based on two-parameter Weibull distribution[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2016, 35(4):589-593(in Chinese) http://journals.nwpu.edu.cn/jxkxyjs/CN/abstract/abstract6333.shtml
    [6] Govindan K, Shankar K M, Kannan D. Application of fuzzy analytic network process for barrier evaluation in automotive parts remanufacturing towards cleaner production-a study in an Indian scenario[J]. Journal of Cleaner Production, 2016, 114:199-213 doi: 10.1016/j.jclepro.2015.06.092
    [7] 刘丽, 殷国富.机床绿色再制造工艺评价体系的构建[J].成都大学学报:自然科学版, 2014, 33(3):269-270, 274 doi: 10.3969/j.issn.1004-5422.2014.03.020

    Liu L, Yin G F. Evaluation system of machine tool green remanufacturing[J]. Journal of Chengdu University:Natural Science, 2014, 33(3):269-270, 274(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-5422.2014.03.020
    [8] 邓乾旺, 罗井知, 王长文, 等.退役工程机械产品再制造绿色性评价[J].中国表面工程, 2014, 27(3):101-107 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgbmgc201403017

    Deng Q W, Luo J Z, Wang C W, et al. Green evaluation of retired construction machinery products remanufacturing[J]. China Surface Engineering, 2014, 27(3):101-107(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgbmgc201403017
    [9] 杜彦斌.退役机床再制造评价与再设计方法研究[D].重庆: 重庆大学, 2012

    Du Y B. Study on evaluation and redesign methods of machine tool remanufacturing[D]. Chongqing: Chongqing University, 2012(in Chinese)
    [10] Goodall P, Rosamond E, Harding J. A review of the state of the art in tools and techniques used to evaluate remanufacturing feasibility[J]. Journal of Cleaner Production, 2014, 81:1-15 doi: 10.1016/j.jclepro.2014.06.014
    [11] 宿彪, 黄向明, 任莹晖, 等.基于蚁群算法的工程机械再制造优化选配方法研究[J].机械工程学报, 2017, 53(5):60-68 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxgcxb201705007

    Su B, Huang X M, Ren Y H, et al. Research on selective assembly method optimization for construction machinery remanufacturing based on ant colony algorithm[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2017, 53(5):60-68(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxgcxb201705007
    [12] 张国庆.零件剩余疲劳寿命预测方法与产品可再制造性评估研究[D].上海: 上海交通大学, 2007

    Zhang G Q. Study on residual fatigue life prediction methods of remanufacturing parts and assessment of remanufacturability[D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University, 2007(in Chinese)
    [13] Park P J, Tahara K, Jeong I T, et al. Comparison of four methods for integrating environmental and economic aspects in the end-of-life stage of a washing machine[J]. Resources, Conservation and Recycling, 2006, 48(1):71-85 doi: 10.1016/j.resconrec.2006.01.001
    [14] 邓雪, 李家铭, 曾浩健, 等.层次分析法权重计算方法分析及其应用研究[J].数学的实践与认识, 2012, 42(7):93-100 doi: 10.3969/j.issn.1000-0984.2012.07.012

    Deng X, Li J M, Zeng H J, et al. Research on computation methods of AHP wight vector and its applications[J]. Mathematics in Practice and Theory, 2012, 42(7):93-100(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1000-0984.2012.07.012
    [15] 薛韶军, 郑郧, 章恒, 等.再制造汽车零部件的失效分析方法综述[J].电子质量, 2017(4):29-34 doi: 10.3969/j.issn.1003-0107.2017.04.008

    Xue S J, Zheng Y, Zhang H, et al. The review of failure analysis method of remanufacturing auto parts[J]. Electronics Quality, 2017(4):29-34(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1003-0107.2017.04.008
    [16] 梁军, 江薇, 李旭宏.模糊综合评价方法改进及其在交通管理规划中的应用[J].交通运输工程学报, 2002, 2(4):68-72 doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2002.04.015

    Liang J, Jiang W, Li X H. An improvement on fuzzy comprehensive evaluation method and its use in urban traffic planning[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2002, 2(4):68-72(in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2002.04.015
    [17] 刘赟, 徐滨士, 史佩京, 等.废旧产品再制造性评估指标[J].中国表面工程, 2011, 24(5):94-99 doi: 10.3969/j.issn.1007-9289.2011.05.019

    Liu Y, Xu B S, Shi P J, et al. Assessment indexes of used products remanufacturability[J]. China Surface Engineering, 2011, 24(5):94-99(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1007-9289.2011.05.019
    [18] 朱胜, 姚巨坤.装备再制造设计及其内容体系[J].中国表面工程, 2011, 24(4):1-6 doi: 10.3969/j.issn.1007-9289.2011.04.001

    Zhu S, Yao J K. Equipment remanufacturing design and its content system[J]. China Surface Engineering, 2011, 24(4):1-6(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1007-9289.2011.04.001
    [19] 张元良, 张洪潮, 赵嘉旭, 等.高端机械装备再制造无损检测综述[J].机械工程学报, 2013, 49(7):80-90 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxgcxb201307012

    Zhang Y L, Zhang H C, Zhao J X, et al. Review of non-destructive testing for remanufacturing of high-end equipment[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2013, 49(7):80-90(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxgcxb201307012
    [20] Du Y, Cao H, Liu F, et al. An integrated method for evaluating the remanufacturability of used machine tool[J]. Journal of Cleaner Production, 2012, 20(1):82-91 doi: 10.1016/j.jclepro.2011.08.016
    [21] Saaty T L. Decision making with the analytic hierarchy process[J]. International Journal of Services Sciences, 2008, 1(1):83-98 doi: 10.1504/IJSSCI.2008.017590
    [22] 胡锦强.基于在线监测的柴油机曲轴主动再制造时机抉择方法研究[D].合肥: 合肥工业大学, 2017

    Hu J Q. A service research on timing choice of predecisional remanufacturing for diesel engine crankshaft based on online monitoring[D]. Hefei: Hefei University of Technology, 2017(in Chinese)
    [23] 陈小方, 卜安珍, 陈亚军.某柴油机曲轴失效分析[J].现代车用动力, 2012(1):54-57 doi: 10.3969/j.issn.1671-5446.2012.01.015

    Chen X F, Bu A Z, Chen Y J. Failure analysis of a diesel engine crankshaft[J]. Modern Vehicle Power, 2012(1):54-57(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1671-5446.2012.01.015
  • 加载中
图(6) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  285
  • HTML全文浏览量:  132
  • PDF下载量:  31
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-02-01
  • 刊出日期:  2019-02-05

目录

    /

    返回文章
    返回