機械零部件可再制造性評價模型的構建與應用

劉明生　向大學　蒲珊珊

摘 要：為了保證機械零部件再制造不會對環境造成較大影響，同時可以創造一定的經濟效益，在技術允許的情況下，選取技術、經濟、環境3個方面的影響因素作為評價指標，構建零部件可再造性評價模型，對再造價值進行評價。

關鍵詞：再制造;機械零部件;評價模型

中圖分類號：TH16文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）25-0060-03

Construction and Application of Remanufacturability Evaluation Model for Mechanical Parts

LIU Mingsheng XIANG Daxue PU Shanshan

（Neijiang Vocational and Technical College， Neijiang Sichuan 641100）

Abstract： In order to ensure that the remanufacturing of mechanical parts will not have a great impact on the environment and create certain economic benefits， the remanufacturing of parts is carried out when technology allows， this paper evaluates the reengineering value from the perspective of evaluation. Technology， economy and environment are selected as evaluation indexes to construct the evaluation model of parts' reengineerability.

Keywords： remanufacturing;mechanical parts;evaluation model

在環境友好發展、資源節約利用的時代背景下，再制造技術成為各行各業發展的重要手段。再制造技術引入全生命周期理論，以環保、節能、優質作為制造標準，提升廢舊裝備性能[1]。再制造技術的應用需要建立在再制造評價基礎上，從多個方面出發，綜合評價某機械零部件是否符合再制造要求，能否創造社會效益和經濟效益，對環境的影響如何等，而后開展再制造工作[2]。目前，雖然很多學者嘗試對再制造評價展開研究，但是仍缺少系統的評價分析，導致再制造問題頻繁發生[3]。本文通過分析機械零部件再制造的影響，構建評價模型，并將模型應用于實例中。

1 機械零部件再制造

1.1 機械零部件再制造基本作業流程

機械零部件再制造技術作業，采用先進的科學技術，對回收的廢舊產品進行清洗檢測，而后判斷是否可以直接再使用。如果不可以，則再次提取重要零部件進行判斷[4]。圖1為此項技術的基本作業流程。

該作業流程根據“是否直接再使用”的判斷結果，確定是否需要拆解廢舊產品。如果不可以直接再使用，則需要拆解產品，從中取出關鍵零部件，分別對這些零部件采取清洗處理并加以檢測，根據檢測結果判斷是否報廢。假如需要報廢，后續可以作為機械產品制備原材料，經過加工處理后再次利用。假如該零部件不需要報廢，那么判斷此零部件是否可以直接再使用，滿足再使用條件則采取簡單處理，列入可使用零部件列表中并入庫;反之，修復這些不滿足條件的零部件，待檢驗合格后入庫。如果檢測廢舊產品可以直接再使用，那么采取簡單處理后生成再制造產品，按照不同產品類別入庫即可。

1.2 機械零部件再制造影響因素

影響機械零部件再造的因素有很多，包括技術、經濟和環境3個層面。

技術層面的影響因素包括產品再造工序可行性、失效形態以及修復難度。這些因素是否可以達到零部件再造條件，都會影響到最終的決策。一般情況下，如果某個因素未能達到標準，需要增加再造成本，或者放棄零部件再造，將其作為原材料使用[5]。

經濟層面的影響因素包括舊件回收、清洗檢測、修復加工和管理附加4項費用。零部件再造技術的推行目的是提升經濟效益。如果各項費用統計結果顯示其無法創造經濟效益，沒有直接再造價值，則將其作為產品生產原材料使用。

環境層面的影響因素包括能源使用量、大氣污染排量、水污染排量及固體污染排量。再造技術發展需要建立在不對環境造成較大影響的前提下，因此需要考慮零部件的再造在這些方面的表現情況，根據預測結果分析環境污染治理可能性及成本。如果對環境造成影響較大，無法治理或者治理費用過高，則不考慮將此零部件作為再造對象。

2 機械零部件再制造評價模型的構建

2.1 模型架構

采用層次分析法，從定量和定性兩個角度出發，分別以3個方面影響因素作為評價層面，構建圖2所示的再造評價模型。

該模型分為3個層次：目標層位于最上方，即“再制造相對加工指數”;位于中間的層次為準則層，包括技術、環境和經濟3項;位于最下方的層次為指標層，是對零部件再制造的詳細評價，其評價結果將為再造決策提供參考依據。

2.2 模型中各項指標的評價設計

本模型中各項指標的評價采用模糊綜合評價法，按照指標特性劃分評價等級，以評語集方式表示，分別為各個評語設定評價值，而后采用專家評判法對各個指標達標情況進行打分。專家評判法的運用需要創建評價指標等級隸屬關系，從而獲取評價結果。因為每一個指標的評價方法相同，所以以“失效形態”指標為例，介紹該指標的評價打分方法。

“失效形態”指標評價設置為6個等級。創建評語集，記為F。按照問題嚴重性從小到大的順序，設置評語集，包括“完好”“微小失效”“中度失效”“較大失效”“嚴重失效”“破壞”，評價值分別記為f→[f₁，f₂，f₃，f₄，f₅，f₆]。其中，專家根據零部件失效形態狀況，從該評語集中選取相應的評語來評價。專家隸屬度關系的建立是評價模型的重要組成部分，創建關系模型如下。

假設參加本次打分的專家人數為N，創建評判結果與評語集之間的關系，生成評價結果集合記為X，集合為X=[x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x₆]。其中，x₁對應評語f₁。以此類推，x₆對應評語f₆。x_i代表評語種類為i條件下的判斷結果隸屬度，計算公式如下：

式中：n_xi代表評判結果種類為[i]的專家數量。

通過分析專家評判結果中的失效形態評分狀況，結合各項指標的隸屬關系，計算評價值，從中獲取失效指數。計算公式如下：

式中：μ_T1代表歸一化處理條件下的失效形態量化指數，隨著該數值的增加，失效形態越嚴重，對零部件再造影響越大;V₁代表失效指數對應的閾值，如果該數值大于μ_T1，則代表該部件當前的失效形態遠遠超出了處理標準，沒有再造價值。V₁可以設置為0，也可以根據零部件加工生產經驗設置。

采用上述方法分別對其他評價指標狀況進行打分，根據打分結果，可判斷當前零部件是否具有再制造價值。

2.3 評價權重設置

為了體現零部件再制造各項評價指標對再造的影響不同，提高評價結果的精準性，本文對指標權重劃分展開探究。目前，我國在評價指標權重劃分方面的研究比較成熟，采用兩因素重要程度對比方式，表示相對重要特性[6-7]。通過創建判斷矩陣，確定各項指標權重。采用一致性檢驗方式，驗證該判斷矩陣是否合理。如果通過檢驗，則該指標權重設置合理，反之需要重新構建判斷矩陣。

3 應用分析

3.1 評價對象

以某柴油機的曲軸為評價對象，從柴油機拆解該零部件，采用構建的再制造評價模型，對該零部件的再制造價值進行評價。

3.2 評價指數權重劃分與評價結果

為了體現曲軸再制造價值評價的側重點，本次采用模糊評價法對各個層次的指標重要程度進行對比，得到權重劃分結果，如表1所示。評價標準如下：每項指標滿分為6分，分值越高，則認為破壞越嚴重，不利于再造;如果分值超過3分，則認為該零部件沒有再造價值;如果低于1分，則認為該零部件可以直接再造，經過簡單處理即可。其中，一級指標打分不得高于3分，否則同樣認為該零部件不具備再造價值。打分結果如表1所示。

按照表1中的權重劃分方案，統計各個層次專家評分分值，按照加權計算得到綜合判斷結果。經過計算可知，各項指標得分如下。

技術評價指標打分：

0.35×2+0.35×3+0.30×3=0.70+1.05+0.90=2.65 （3）

經濟評價指標打分：

0.20×2+0.30×4+0.20×3+0.30×1=0.4+1.2+0.6+0.3=2.5 （4）

環境評價指標打分：

0.20×3+0.30×1+0.30×3+0.20×4=0.6+0.3+0.9+0.8=2.6 （5）

以上3個指標打分均未超過3分，雖然環境指標中能源使用量的打分不是很好，但是綜合其他因素分析，該零部件的環境評價在允許范圍之內，可以考慮對此零構件采取再造處理。

對零構件的整體再造性能進行評價打分：

0.25×2.65+0.35×2.5+0.40×2.6=0.662 5+0.875+1.04=2.577 5（6）

該分值小于3，在設定標準范圍之內。綜上分析，曲軸具備一定再造價值，可以考慮對其采取修復加工處理再利用。

4 結語

圍繞機械零部件再造問題展開探究，通過分析零部件再造影響因素，構建機械零部件再造評價模型，并利用該模型對零部件再造價值進行評價分析。以某柴油機的曲軸作為評價對象，各項指標打分均在3分以下，綜合評分為2.577 5，在零件再造標準范圍之內。

參考文獻：

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[2]李紅云.汽車零部件再制造技術性評價模型的建立及應用[J].現代工業經濟和信息化，2020（11）：90-91.

[3]翁力煒，鄧益民.基于功能使用、行為相似及制造可行性的可變功能機械系統模塊劃分研究[J].機械設計，2020（11）：16-24.

[4]任仲賀，武美萍，繆小進，等.面向工程機械再制造的相似模型試驗研究[J].現代制造工程，2019（2）：134-139.

[5]時君麗，王雅君，樊雙蛟，等.基于生命周期評價的機械裝備再制造環境評價模型[J].大連工業大學學報，2019（2）：72-77.

[6]王洪申，楊馥寧.廢舊軸類零件改型再制造加工成本評估算法[J].機械設計與研究，2019（1）：142-145.

[7]劉明生.汽車曲軸可再制造性評價方法[J].裝備制造技術，2016（7）：114-118.