废旧产品回收理论与方法

在中国国家自然科学基金项目《废旧产品回收决策及应用基础研究》的支持下，针对大规模废旧产品回收再利用提出科学理论与支持方法。 从回收策略设计、材料设计等方面讨论面向回收的设计准则之研究进展，从拆卸技术、回收技术、物流技术等角度讨论产品回收技术之研究进展，认为产品回收研究需要围绕基于经验数据决策方法实现废旧产品回收策略的量化决策，包括基于拆卸工艺决策对拆卸产物回收再利用工艺决策、综合优选决策，力求废旧产品的回收实现系统化和科学化。认为应该从产品的集成模型出发，将所有的决策问题建立在统一的信息模型基础之上，建立产品零部件回收策略决策方法体系、产品拆卸产物的回收再利用工艺决策体系，以及废旧产品回收再利用工艺优选决策体系。 在破解传统的产品生命周期是一个线性过程的基础上提出实施产品回收产品生命周期模式，基于最理想的废旧产品回收系统应该与其他相关的制造系统相互联系，最终达到平衡的思想，建立闭环循环的废旧产品回收系统。以生态工业和多生命周期思想为基础，以绿色、价值、高效为原则，建立系统的废旧产品回收理论体系，认为要实现这一体系需要研究废旧产品回收价值识别技术与方法、废旧产品回收与再利用工艺与方法、废旧产品回收管理技术、废旧产品回收与产品设计反馈机制     

废旧产品回收工艺流程评价决策支持系统研究与开发

根据废旧产品特点，基于工艺，环境、经济、设备等相关数据和专家知识，建立了废旧产品回收工艺流程评价决策系统，系统采用客户／服务器的数据库结构，结合改进的层次分析法和遗传算法模型实现了回收工艺流程的智能决策，讨论了系统的构成和实现过程，该系统具有良好的人机界面，对废旧产品的有效回收及产品的回收设计具有指导意义。     

机电产品回收关键技术研究

讨论了产品回收研究中的几项关键技术.基于产品的装配结构,建立了面向拆卸的产品信息模型;建立了融合产品结构、环境影响和成本因素的回收策略决策模型;基于产品模型进行产品拆卸规划;利用智能体(Agent)和遗传算法,进行产品材料回收的工艺规划和优化;最后对现有的能够反馈信息指导设计的方法进行了介绍和探讨.     

废旧产品资源回收过程决策方法研究

废旧产品作为一种固体废物 ,不仅处理难度大 ,而且处理成本高 ,已成为全球所面临的一大难题。本文建立了基于智能体的回收工艺决策模型 ,探讨了以专家系统支持的单步工艺决策和基于实例推理的网络路由搜索的自动回收工艺路线生成算法 ,分析了系统的实现过程与方法 ,最后以废旧电冰箱的回收过程为例进行了验证。     

基于零件回收综合评价的废旧产品拆解序列与拆解深度集成决策研究

产品更新换代的速度不断加快导致生活中废旧产品的数量与日俱增，对废旧产品进行合理拆解并回收再利用已成为发展可持续制造的重要途经。论文针对废旧产品拆解规划问题，将零件回收评价融入拆解序列和拆解深度的决策过程。综合考虑影响废旧产品内部零件回收效益的多项评价指标/准则以及这些评价指标/准则间的相互作用关系，构建零件回收综合评价模型，并基于零件回收综合评价模型提出拆解序列与拆解深度集成决策方法，利用零件回收效益评价值快速确定可行且高质量的拆解序列和拆解深度，以最大化废旧产品的回收效益。最后以动力电池和随机生成的不同规模废旧产品为拆解对象，验证论文构建的模型和提出的方法的可行性与有效性，计算结果表明零件回收综合评价模型和拆解序列与拆解深度集成决策方法在计算效率上的优势会随着废旧产品规模的扩大而增加。     

再制造系统中废旧产品回收策略

针对再制造系统中以整体再制造为主要利用方式的废旧产品,考虑废旧产品的质量和用户心理回收价格等因素,建立了无约束混合整数规划的单周期回收模型。该模型的目标是得到一个包括回收价格、回收数量和再制造成本阈值的最优回收策略,以达到周期内期望利润最大化。通过数值仿真方法分析了潜在待回收的废旧产品数量、质量、废弃处理成本以及用户心理回收价格对最优回收策略的影响。研究表明,稳定的回收来源能够促使回收价格和回收数量的提高;再制造商的期望利润是单位废弃处理成本的减函数,且随着待回收废旧产品的质量越好而越高;另外,单纯从经济效益出发,再制造商具有较高的再制造意愿,缺乏动力提供高回收价格来提高回收数量。     

需求不确定条件下的闭环供应链模型

构建了需求不确定下一个制造商和两个竞争零售商组成的具有产品再制造的闭环供应链模型.利用博奔论对三种不同回收渠道下的模型进行了研究,并通过数值模拟的方法分析了各模型中的回收成本和新增回收率对零售定价、回收渠道决策、供应链系统及其成员利润期望的影响.结果表明,在一定的随机需求波动下,回收成本和新增回收率对零售定价、供应链系统及其成员利润期望值的影响完全相反,新增回收率的变化小会对制造商回收渠道的选择产生影响,但随着回收成本的增加,制造商将采取不同的回收渠道策略.     

产品回收多级逆向物流网络优化设计模型

为降低逆向物流成本,改善客户产品回收便利性,优化逆向物流网络中产品回收的渠道选择决策,在原有正向物流网络基础上,提出了包含初始收集点、集中回收中心和回收处理工厂三种物流设施的多级逆向物流网络.以总逆向物流成本最小为目标,兼顾各客户群的产品回收便利性,建立了0-1混合整数规划模型,实现逆向物流网络的选址/分配问题.应用遗传算法求解该模型.模拟算例表明,该算法有效且可行,为企业进行逆向物流网络设计提供可参考的模型和求解算法.     

基于拆卸树模型的定制产品绿色设计支持系统

针对绿色设计研究中缺乏提高和改善定制产品的易同收处理性及其环境属性的方法和工具的问题,提出了一种用于分析定制产品方案的环境属性的面向产品同收拆卸处理的拆卸树模型.同时,对其环境影响评价因子及其计算方法进行了说明,并开发了一种基于该模型的针对定制产品的绿色设计支持系统.通过推拉门定制方案的设计实例,验证了该系统的可行性.     

面向经济回收的产品设计

面向回收的产品设计能够使废旧产品得到更好的回收和重用，优化拆卸序列的生成必须基于产品拆卸的经济性分析。本文应用废旧产品拆卸与回收过程中的回收价值、拆卸费用、处理费用等主要指标，分析了产品的零件材料回收价值与拆卸工艺，建立了零件材料合理回收的评估方法。     

基于主成分分析的产品外观设计决策模型

利用主成分分析对产品外观设计方案进行多目标决策,回避了设计评价中常用的评价指标模糊权重系数求解,增强了设计决策的客观性。首先,根据设计师访谈、用户调研和国内外的设计评价研究泛选产品设计评价指标;通过评价指标的公信度评测、重合度评测和效用度评测,消减重复、低效的设计评价指标,确定产品设计评价指标体系;基于主客观指标赋值,建立评价矩阵;最后,计算评价矩阵的相关系数矩阵,求解其主成分及其贡献率,构建综合评价函数。通过具体设计方案评价实验,各主成分代表的意义符合工业设计师的认知,最终评价结果与市场和用户综合评价基本一致。该研究在一定程度上增强了设计评价的客观性和科学性,对产品外观设计决策有实际价值。     

一种面向大规模定制的产品平台扩展决策方法研究

为解决产品平台多种扩展方案的优化问题，提出了一种面向大规模定制的产品平台扩展决策方法，建立了基于结合分析和ELECTRE方法的面向大规模定制的产品平台扩展决策模型。建模分为两个步骤，第一步是结合分析模型，通过对目标市场中消费者需求数据的分析，对扩展后产品平台市场绩效进行量化；第二步是构建多目标决策模型，并应用结合分析模型的结果，综合考虑产品平台的市场绩效、扩展成本和扩展周期3个影响因素，对产品平台的扩展方案进行排序，进而做出决策。最后，以摩托车产品平台扩展决策案例说明了该决策方法的可行性。     

基于不完全互惠偏好关系的产品工业设计方案决策

为解决产品工业设计方案决策中的偏好缺失问题,引入不完全互惠偏好关系,提出了产品工业设计方案决策流程。研究了不完全互惠偏好关系的基本理论、运算法则与缺失偏好处理算法,并据此确定产品方案偏好矩阵的一致性权重,借助层次分析法获取决策者信任权重,建立共识度模型评判决策群体偏好一致性,根据不完全互惠偏好关系一致性权重和决策群体信任权重确定非共识决策的反馈机制,利用粒子群优化算法和最小成本法对产品工业设计方案决策的不完全互惠偏好矩阵进行优化,以促使决策共识达成,输出产品方案整体支配度,确定方案优劣。以汽车充电桩的产品设计方案决策为例,开发了软件原型系统,验证了所提方法能够有效处理产品工业设计方案决策中的偏好缺失问题,提升设计决策的质量和效率。     

复杂产品开发过程中资源优化使用技术研究

为实现复杂产品开发过程中制造资源的优化选择和使用,提出一种基于分层的多目标优化决策方法。面向过程的任务分层分解技术,将影响资源选择的约束因素和评价标准与特定的产品开发任务相结合,保证所选择资源的实用性。并行协同产品开发环境的建立以及基于Agent技术的资源调度过程实现,为制造资源共享和优化使用准备了条件。通过改进的多目标优化决策方法结合增益目标、损益目标准则下两个效用评价函数,详细地描述了服务响应时间、服务质量、成本、安全性等约束目标下资源优化选择的原理和过程,实现了资源调度的“排序选优”。结合工程实例,验证了该算法的可行性。     

大型水轮机设计方案多属性灰色模糊决策模型

针对大型水轮机方案设计中属性信息的不完全性和不确定性,研究了复杂产品方案设计的决策问题,给出了基于灰色系统理论的灰区间数关联决策方法和基于模糊理论的模糊多属性决策方法的优属度的实现过程,建立了基于优属度的多属性灰色模糊决策模型.该模型综合考虑了决策过程中的灰色信息和模糊信息,通过比较设计方案与正负理想区间方案的接近程度,从整体的角度获得最优方案.最后,以大型水轮机方案设计为例,验证了该模型的有效性和可操作性.     

产品概念设计过程的研究

在分析产品设计及其过程的基础上,利用集合与映射的理论与方法,依次提出了产品设计过程和产品概念设计过程的模型,并详细定义了后者的分解与综合的流程。结合实例给出了产品概念设计过程及其推理决策模型,为产品设计过程的模型化、规律化及其计算机软件支持工具的开发提供了有益的探索     

绿色工艺规划的决策模型及应用案例研究

绿色工艺规划是绿色制造的重要组成部分,绿色工艺规划问题实质上是一个决策问题。在绿色制造决策框架模型研究的基础上,从绿色工艺规划的目标体系模型、绿色工艺规划问题的决策变量描述出发,建立了绿色工艺规划的决策模型,并在一个生产实际的工艺规划问题成功地进行了应用。     

Environmentally conscious design by using fuzzy multi-attribute decision-making

Products affect the environment at many points in their life cycles. Once a product moves from the drawing board into the production line, its environmental attributes are largely fixed. Many researchers have focused on developing intelligent systems to provide a variety of design and manufacturing information to help designers make environmentally conscious decisions. However, in the early design stage, not all the information available is precise. A large amount of information, especially those that are based on designer experience, is fuzzy in nature. This paper presents an innovative method, namely green fuzzy design analysis (GFDA), which involves simple and efficient procedures to evaluate product design alternatives based on environmental consideration using fuzzy logic. The hierarchical structure of environmentally conscious design indices was constructed using the analytical hierarchy process (AHP), which include five aspects: (1) energy, (2) recycling, (3) toxicity, (4) cost, and (5) material. After weighting factors for the environmental attributes are determined, the most desirable design alternative can be selected based on the fuzzy multi-attribute decision-making (FMADM) technique. The benefit of using such a technique is to effectively solve the design problem by capturing human expertise.     

Environmentally conscious design by using fuzzy multi-attribute decision-making

Products affect the environment at many points in their life cycles. Once a product moves from the drawing board into the production line, its environmental attributes are largely fixed. Many researchers focus on developing intelligent systems to provide a variety of design and manufacturing information to help designers make environmentally conscious decisions. However, in the early design stage, not all the information available is precise. A large amount of information, especially that which is based on designer experience, is fuzzy in nature. This paper presents an innovative method, namely, green fuzzy design analysis (GFDA), which involves simple and efficient procedures, to evaluate product design alternatives based on environmental consideration using fuzzy logic. The hierarchical structure of environmentally conscious design indices was constructed using the analytical hierarchy process (AHP), which includes five aspects: (1) energy, (2) recycling, (3) toxicity, (4) cost, and (5) material. After weighting factors for the environmental attributes are determined, the most desirable design alternative can be selected based on the fuzzy multi-attribute decision-making (FMADM) technique. The benefit of using such a technique is to effectively solve the design problem by capturing human expertise .     

Environmentally conscious design by using fuzzy multi-attribute decision-making

Products affect the environment at many points in their life cycles. Once a product moves from the drawing board into the production line, its environmental attributes are largely fixed. Many researchers have focused on developing intelligent systems to provide a variety of design and manufacturing information to help designers make environmentally conscious decisions. However, in the early design stage, not all the information available is precise. A large amount of information, especially those that are based on designer experience, is fuzzy in nature. This paper presents an innovative method, namely green fuzzy design analysis (GFDA), which involves simple and efficient procedures to evaluate product design alternatives based on environmental consideration using fuzzy logic. The hierarchical structure of environmentally conscious design indices was constructed using the analytical hierarchy process (AHP), which include five aspects: (1) energy, (2) recycling, (3) toxicity, (4) cost, and (5) material. After weighting factors for the environmental attributes are determined, the most desirable design alternative can be selected based on the fuzzy multi-attribute decision-making (FMADM) technique. The benefit of using such a technique is to effectively solve the design problem by capturing human expertise.