綠色再制造設計流程的優化研究

摘 要：一項設計工作的完成需要經過漫長而又復雜的進展過程，必須按照一定的流程來進行。綠色再制造活動也不另外，只有有了科學、合理的綠色再制造設計流程，綠色再制造設計工作才能做到有條不紊、步步深入。圍繞綠色再制造的設計流程及其優化問題展開研究，分析綠色再制造的傳統串行設計流程存在的問題，指出對其進行優化的對策建議——構建基于并行工程的綠色再制造設計流程，以進一步提高產品設計的合理性，縮短產品開發的周期。

關鍵詞：綠色再制造；設計流程；并行工程

中圖分類號：F27 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X （2013）20-0231-03

一、綠色再制造的傳統串行設計流程

綠色再制造的串行開發設計流程是指產品從概念設計到詳細設計、工藝設計、原形制造及檢測、生產制造、上市銷售及使用、廢舊產品回收、綠色再制造，直至綠色再制造產品再次上市銷售等全過程是一個串行的過程，產品開發工作是按照順序一步步完成的，上一環節的全部工作完成后才開展下一個環節的工作（見圖1）。

在綠色再制造的傳統串行設計流程中，首先是概念設計，如果方案通過，則轉入設計流程的下一個環節——詳細設計和工藝設計階段。由設計部門負責對產品原型進行設計，并進行產品生產中使用的工具及設備的開發工作。

其次，由制造部門進行產品原型制造和模擬使用測試。如果原型不能滿足所期望的產品性能，則反饋給設計部門進一步修改完善，然后重復“設計—產品原型制造—模擬使用測試—設計改進”的循環活動，直至產品性能達到期望的要求。

再次，產品上市銷售，消費者在使用后將意見反饋給企業，企業結合用戶意見對產品概念設計或詳細設計、工藝設計等作進一步的改進，以便使下一次上市銷售的產品更符合用戶的需求。

產品在第一次服役期滿后，由綠色再制造企業的物流部門將廢舊產品進行回收、清洗、拆卸和檢測，然后將有再制造價值的廢舊產品和零部件運送到綠色再制造部門。物流部門也將其回收、清洗、拆卸、檢測和運輸等過程對產品設計方面的改進意見和建議反饋給概念設計和詳細設計部門，以便進一步改進產品設計，使其滿足物流環節的運輸、拆卸和檢測等的需要。

第四，綠色再制造部門在對有再制造價值的廢舊產品和零部件進行綠色再制造加工時，結合工藝、設備狀況及再制造加工的需要，將對產品設計方面的改進意見和建議反饋給概念設計和詳細設計部門，以便進一步改進產品設計，使其滿足綠色再制造加工環節的需要。

最后，綠色再制造產品的營銷部門結合銷售需要和用戶反饋意見，將對產品設計方面的改進意見和建議反饋給概念設計和詳細設計部門，以便進一步改進產品設計，使其滿足綠色再制造產品銷售和用戶需求的需要。

二、綠色再制造的傳統串行設計流程存在的問題

從綠色再制造的傳統設計流程圖可以看出，其采用的是串行模式。產品開發工作包含一系列按時間先后順序排列的、相對獨立的步驟，由綠色再制造企業的不同職能部門分別負責實施。這種傳統的串行設計流程存在以下問題。

（一）各部門之間信息交流不暢通

綠色再制造的傳統串行設計流程采用的是一種“我設計，你制造”和“我設計，你銷售”的所謂“隔墻拋磚法”的設計流程和工作模式。這種開發過程是一種靜態的、順序的和相互分離的流程，各部門之間隔著隱形的“墻”。除了在設計的后期和制造階段發現問題后將意見反饋給設計等部門以外，設計部門和上下游各部門之間不存在經常的信息交換，尤其是事前的信息交換。

（二）設計流程周期過長

由于串行模式下的產品開發工作是按照順序一步步完成的，上一環節的全部工作完成后才開展下一個環節的工作，設計流程周期本身就較長。再加上由于各部門之間信息不通暢，尤其事前信息溝通不足，導致這個串行設計流程的下游發現問題需要修改設計方案時，整個流程要重新進行，即發生返工狀況。這又會造成產品開發周期變長，成本增加。

（三）缺乏對設計流程全過程的統一管理

一個完整的綠色再制造設計流程所包含的各項任務分散由各個職能部門分別完成，缺乏對設計流程全過程的統一管理。例如，產品概念開發由營銷部門負責，詳細設計和工藝設計由設計部門負責，原型制造及測試有制造部門負責，廢舊產品回收由物流部門負責，等等。其結果是各部門只關心本部門的工作和利益，沒有人真正關心其設計是否滿足下一環節操作的需求、是否有助于提高企業的整體效益或是否真正滿足顧客的需求。缺乏對設計流程全過程的統一管理，還使得各部門在銜接中浪費大量的等待時間和增加很多不必要的重復性勞動，最終大大增加任務完成的費用、延誤任務完成的時間，造成產品推遲上市或缺乏競爭力。

三、構建基于并行工程的綠色再制造的設計流程

綠色再制造的傳統串行設計流程存在各部門之間信息交流不暢通、設計流程周期過長和缺乏對設計流程全過程的統一管理等問題，這就需要對以往的設計流程進行優化，構建基于并行工程的綠色再制造的設計流程。

（一）并行工程的內涵

并行工程（Concurrent Engineering）是集成地、并行地設計產品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）的系統化方法。它將傳統的串行工作模式盡可能地并行，在產品開發前期就全面考慮后期的各個環節的需求，重視產品的裝卸性、可回收性等要求。它運用交叉職能集成的思想，把產品開發的各個活動看成是一個集成過程，并從全局優化角度出發，組織協調各環節有效運行，對集成過程進行管理和控制。

并行工程的集成表現在以下方面：（1）過程集成。采用并行工程進行新產品的開發設計，可以在產品設計的前期就充分考慮產品全生命周期各環節的設計需要，從產品全生命周期的角度設計產品及其相關過程（包括制造過程、再制造過程和支持過程）。（2）人員集成。在對產品開發過程進行優化的同時，并行工程也有助于實現多部門、多領域、多學科專家群體的協同工作。來自設計部門、制造部門、再制造部門、物流部門、營銷部門的人員，甚至供應商、銷售商和消費者代表，可以形成一個集成的開發團隊，增強產品開發的合理性。（3）功能集成。并行工程設計方法強調產品設計環節不僅要考慮制造環節、工程技術環節的需要，重視產品的可拆卸性、易裝配性、可再制造性等的設計，還要對用戶需求、成本、質量和進度計劃等進行綜合分析和評價，確保設計方案在各個方面都做到既合理又可行。（4）信息集成。采用并行工程，借助強有力的信息技術，可以在產品設計的各個環節實現雙向的信息溝通和數據共享，參與設計的各方人員既能接受信息，又能為他人提供信息，有助于產品設計的成功。

并行工程的并行表現在以下方面：（1）各設計工序可并行進行。傳統的串行設計方法是各個設計工序按時間序列有順序、孤立地開展設計工作，上一工序的全部工作完成后才開展下一個工序的工作，設計流程周期本身較長。而并行工程設計方法是將產品設計周期分解成若干時間段，但各個時間段之間有一部分重疊，即設計過程可以同步進行，從而可以大大縮短產品開發周期。（2）各領域專家設計活動的并行協作。各領域專家的設計活動不是簡單的疊加，而是借助先進的計算機網絡平臺彼此進行信息溝通，實現思想的碰撞和設計活動的并行協作，最大程度地發揮集體的智慧。

（二）基于并行工程的綠色再制造設計流程的具體框架

綠色再制造企業為了提高產品設計的合理性，有效縮短產品開發周期，確保產品及再制造產品市場推廣的成功，應將產品設計和工程技術設計同步進行，構建一個基于并行工程的綠色再制造產品設計和工程技術設計流程框架（見圖2）。

綠色再制造企業在進行新產品開發時應組織跨部門、跨專業的項目組，將產品設計人員、制造/綠色再制造工程技術人員、新產品/綠色再制造產品的營銷人員，甚至供應商、銷售商、消費者等一起組成團隊小組，依托先進的信息技術平臺和消費者數據庫等進行充分的信息溝通和并行開發，以提高產品開發的成功率，杜絕不必要的返工浪費。在產品的設計開發期間，應該將概念設計、具體設計、細部設計、最終需求等結合起來，簡化組織機構和信息傳遞，提高系統柔性，降低資源投入和消耗，縮短產品開發時間，保證以最快的速度按要求的質量完成。此外，可利用現代CIM（ Computer Integrated Manufacturing的縮寫，指計算機集成制造）技術，在產品的研制與開發階段，輔助項目進程的并行化。

從圖2可以看出，基于并行工程的綠色再制造設計流程框架中既包含橫向的并行，也包含縱向的并行。

橫向的并行是：產品設計與工程技術設計同步進行，以產品設計為主體，工程技術設計為產品設計提供強有力的技術咨詢和支持。另外，營銷部門負責的新產品/綠色再制造產品的市場推廣設計也可以同步進行，為產品設計和工程技術設計提供咨詢和建議。

縱向的并行是：新產品開發的各個階段同步進行，如概念設計與具體設計同步進行，具體設計與細部設計同步進行。上一個工序還在進行工作時，下一個工序就已開始本工序的準備了。這種做法大大縮短了傳統串行設計模式所需的設計周期。

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[責任編輯 高惠琦]