机械零部件可再制造性评价模型的构建与应用

2021-03-22刘明生向大学蒲珊珊

河南科技 2021年25期

关键词：评价模型

刘明生　向大学　蒲珊珊

摘要：为了保证机械零部件再制造不会对环境造成较大影响，同时可以创造一定的经济效益，在技术允许的情况下，选取技术、经济、环境3个方面的影响因素作为评价指标，构建零部件可再造性评价模型，对再造价值进行评价。

关键词：再制造;机械零部件;评价模型

中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：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

在环境友好发展、资源节约利用的时代背景下，再制造技术成为各行各业发展的重要手段。再制造技术引入全生命周期理论，以环保、节能、优质作为制造标准，提升废旧装备性能[1]。再制造技术的应用需要建立在再制造评价基础上，从多个方面出发，综合评价某机械零部件是否符合再制造要求，能否创造社会效益和经济效益，对环境的影响如何等，而后开展再制造工作[2]。目前，虽然很多学者尝试对再制造评价展开研究，但是仍缺少系统的评价分析，导致再制造问题频繁发生[3]。本文通过分析机械零部件再制造的影响，构建评价模型，并将模型应用于实例中。

1 机械零部件再制造

1.1 机械零部件再制造基本作业流程

机械零部件再制造技术作业，采用先进的科学技术，对回收的废旧产品进行清洗检测，而后判断是否可以直接再使用。如果不可以，则再次提取重要零部件进行判断[4]。图1为此项技术的基本作业流程。

该作业流程根据“是否直接再使用”的判断结果，确定是否需要拆解废旧产品。如果不可以直接再使用，则需要拆解产品，从中取出关键零部件，分别对这些零部件采取清洗处理并加以检测，根据检测结果判断是否报废。假如需要报废，后续可以作为机械产品制备原材料，经过加工处理后再次利用。假如该零部件不需要报废，那么判断此零部件是否可以直接再使用，满足再使用条件则采取简单处理，列入可使用零部件列表中并入庫;反之，修复这些不满足条件的零部件，待检验合格后入库。如果检测废旧产品可以直接再使用，那么采取简单处理后生成再制造产品，按照不同产品类别入库即可。

1.2 机械零部件再制造影响因素

影响机械零部件再造的因素有很多，包括技术、经济和环境3个层面。

技术层面的影响因素包括产品再造工序可行性、失效形态以及修复难度。这些因素是否可以达到零部件再造条件，都会影响到最终的决策。一般情况下，如果某个因素未能达到标准，需要增加再造成本，或者放弃零部件再造，将其作为原材料使用[5]。

经济层面的影响因素包括旧件回收、清洗检测、修复加工和管理附加4项费用。零部件再造技术的推行目的是提升经济效益。如果各项费用统计结果显示其无法创造经济效益，没有直接再造价值，则将其作为产品生产原材料使用。

环境层面的影响因素包括能源使用量、大气污染排量、水污染排量及固体污染排量。再造技术发展需要建立在不对环境造成较大影响的前提下，因此需要考虑零部件的再造在这些方面的表现情况，根据预测结果分析环境污染治理可能性及成本。如果对环境造成影响较大，无法治理或者治理费用过高，则不考虑将此零部件作为再造对象。

2 机械零部件再制造评价模型的构建

2.1 模型架构

采用层次分析法，从定量和定性两个角度出发，分别以3个方面影响因素作为评价层面，构建图2所示的再造评价模型。

该模型分为3个层次：目标层位于最上方，即“再制造相对加工指数”;位于中间的层次为准则层，包括技术、环境和经济3项;位于最下方的层次为指标层，是对零部件再制造的详细评价，其评价结果将为再造决策提供参考依据。

2.2 模型中各项指标的评价设计

本模型中各项指标的评价采用模糊综合评价法，按照指标特性划分评价等级，以评语集方式表示，分别为各个评语设定评价值，而后采用专家评判法对各个指标达标情况进行打分。专家评判法的运用需要创建评价指标等级隶属关系，从而获取评价结果。因为每一个指标的评价方法相同，所以以“失效形态”指标为例，介绍该指标的评价打分方法。

“失效形态”指标评价设置为6个等级。创建评语集，记为F。按照问题严重性从小到大的顺序，设置评语集，包括“完好”“微小失效”“中度失效”“较大失效”“严重失效”“破坏”，评价值分别记为f→[f₁，f₂，f₃，f₄，f₅，f₆]。其中，专家根据零部件失效形态状况，从该评语集中选取相应的评语来评价。专家隶属度关系的建立是评价模型的重要组成部分，创建关系模型如下。

假设参加本次打分的专家人数为N，创建评判结果与评语集之间的关系，生成评价结果集合记为X，集合为X=[x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x₆]。其中，x₁对应评语f₁。以此类推，x₆对应评语f₆。x_i代表评语种类为i条件下的判断结果隶属度，计算公式如下：

式中：n_xi代表评判结果种类为[i]的专家数量。

通过分析专家评判结果中的失效形态评分状况，结合各项指标的隶属关系，计算评价值，从中获取失效指数。计算公式如下：

式中：μ_T1代表归一化处理条件下的失效形态量化指数，随着该数值的增加，失效形态越严重，对零部件再造影响越大;V₁代表失效指数对应的阈值，如果该数值大于μ_T1，则代表该部件当前的失效形态远远超出了处理标准，没有再造价值。V₁可以设置为0，也可以根据零部件加工生产经验设置。

采用上述方法分别对其他评价指标状况进行打分，根据打分结果，可判断当前零部件是否具有再制造价值。

2.3 评价权重设置

为了体现零部件再制造各项评价指标对再造的影响不同，提高评价结果的精准性，本文对指标权重划分展开探究。目前，我国在评价指标权重划分方面的研究比较成熟，采用两因素重要程度对比方式，表示相对重要特性[6-7]。通过创建判断矩阵，确定各项指标权重。采用一致性检验方式，验证该判断矩阵是否合理。如果通过检验，则该指标权重设置合理，反之需要重新构建判断矩阵。

3 应用分析

3.1 评价对象

以某柴油机的曲轴为评价对象，从柴油机拆解该零部件，采用构建的再制造评价模型，对该零部件的再制造价值进行评价。

3.2 评价指数权重划分与评价结果

为了体现曲轴再制造价值评价的侧重点，本次采用模糊评价法对各个层次的指标重要程度进行对比，得到权重划分结果，如表1所示。评价标准如下：每项指标满分为6分，分值越高，则认为破坏越严重，不利于再造;如果分值超过3分，则认为该零部件没有再造价值;如果低于1分，则认为该零部件可以直接再造，经过简单处理即可。其中，一级指标打分不得高于3分，否则同样认为该零部件不具备再造价值。打分结果如表1所示。

按照表1中的权重划分方案，统计各个层次专家评分分值，按照加权计算得到综合判断结果。经过计算可知，各项指标得分如下。

技术评价指标打分：

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

经济评价指标打分：

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

環境评价指标打分：

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个指标打分均未超过3分，虽然环境指标中能源使用量的打分不是很好，但是综合其他因素分析，该零部件的环境评价在允许范围之内，可以考虑对此零构件采取再造处理。

对零构件的整体再造性能进行评价打分：

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

该分值小于3，在设定标准范围之内。综上分析，曲轴具备一定再造价值，可以考虑对其采取修复加工处理再利用。

4 结语