再制造系统（共10篇）
再制造系统 篇1
1 引言
由制造/再制造系统集成的供应链网络不同于常规的供应链网络, 其特点是:既包括传统的由制造商→ (批发商→) 零售商→消费区域的前向供应链, 又包括由消费区域→回收/拆解中心→制造/再制造商的逆向供应链[1]。
完整的制造/再制造供应链系统分为开环和闭环两种。本文研究的是闭环供应链系统, 即再制造品类型不变, 和新产品共用销售网络, 其市场结构相同。
对于闭环供应链目前还没有一个统一的定义, 我认为狭义的制造/再制造的闭环供应链是围绕核心企业, 通过对商流、物流、信息流、资金流的有效控制, 从原材料采购开始, 制成中间产品以及最终产品, 由销售网络把产品送到消费者手中, 进一步由相应的回收企业对消费者手中的废旧品、残次品或退货品进行收集、检测与分类, 交由制造商进行再制造以达到废旧品的价值恢复并重新配送至消费者或对废旧品进行原材料再生等合理处置的这样一个将供应商、制造商、分销商、零售商、直到最终用户连成一个整体的闭环功能网链结构模式[2]。
究其闭环供应链产生的原因, 主要有以下几点: (1) 环境、资源和立法的压力; (2) 经济利益的驱动。对于某些废旧品的回收和再利用具有很大的赢利前景。例如, 美国宇航局重新利用改制与翻新的零部件, 使飞机制造费用节省了40%~60%[1]; (3) 改善和客户之间关系的需要[3]。企业通过闭环供应链战略的实施, 在资源有效利用和环保方面先行一步, 能够改善企业在顾客和公众心目中的形象, 在一定程度上吸引和留住顾客。
2 相关文献回顾
因为闭环供应链在资源有效利用、环境保护方面的积极作用, 越来越多的学者开始从不同侧面对闭环供应链进行研究, 这些研究主要涉及参与闭环供应链的相关实体之间的物流、信息流、资金流的同步、协调问题[4,5,6]。Fleischman (2001) 根据再处理过程、驱动因素和再处理实施者的不同, 将闭环供应链的逆向物流网络分成不同的类型并逐一指出各种类型的特点, 作者最后给出一种连续网络设计模型[7]。S a v a s k a n指出, 制造商对废旧产品的回收有三种模式。同时, 在不同条件下对各种回收模式进行了分析比较, 证明在其假设条件下零售商负责废旧品回收的渠道结构优于制造商或第三方服务提供者回收的渠道结构, 但是作者没有考虑回收中心的固定资产投资和三者在处理退货问题时的能力差别[8];R a y等研究了在新的耐用品销售过程中, 以一定的价格折扣换取废旧品的协调问题, 比较了统一销售价格、替换用户统一折扣率和根据废旧品的使用年限选择不同折扣率情况的优化设计问题[9]。顾巧论等研究了基于单一制造商和单一零售商构成的逆向供应链系统, 应用博弈理论对废旧产品回收的定价策略进行研究, 但是作者假定回收率是回收价格的高次函数的理论依据似乎有待于进一步考证[10]。Guide等研究了废旧品质量不确定情况下的最优回收决策问题, 并对不同的参数的敏感性进行了细致的比较分析[11], 本文研究的是闭环供应链渠道协调问题, 假定回收的废旧品质量无差异。S a m a r K.M对电子商务中单纯的逆向物流的最优价格和回收政策进行了研究, 并对相关的参数进行了细致的敏感性分析[12]。
参考效应指人的选择和决策不是基于某一属性的绝对量, 而是基于参考点的相对赢得和损失。自从K a h n e m a n和Tversky[13]发表了展望理论和参考依赖理论以来, 许多学者也开始关注参考效应, 尤其是价格参考效应对消费者选择的影响。Winer[14]认为, 消费者在做出购买决策时, 不仅仅受到价格绝对量的影响, 而且还将商品的价格与其他价格 (如商品上期的价格或竞争对手的产品价格) 相比较, 形成所谓的参考价格, 以此作为购买决策的依据。为此, Winer提出了基于参考价格的消费者选择模型, 该模型中除了采用观察到的价格 (实际价格) 外, 还采用参考价格作为影响消费者购买可能性的影响变量。证明了, 在整个市场层面消费者选择行为确实受参考价格作用。Greenleaf[15]和Kumar等[16]也对参考价格的影响机制和作用过程作了深入研究。
本文在参考文献[8]的基础上引入参考效应因素, 假定产品的市场需求量不仅与价格有关, 还与本期价格与上期价格的差异, 即价格的参考效应有关;废旧品的回收数量不仅与回收价格有关, 还与本期回收价格与上期回收价格差异, 即回收价格的参考效应有关, 研究制造商和零售商组成的制造/再制造闭环供应链系统在分散决策模式和集中决策模式下的协调优化问题。
3 问题描述
为了使得问题易于处理, 假定一个由制造商、零售商和顾客组成的闭环供应链向顾客提供单一商品, 两企业信息完全共享, 按照市场需求进行产品的生产和销售, 制造商生产产品并以一定的价格将产品批发给零售商进行销售, 零售商再以一定的价格将产品销售给顾客。与此同时, 制造商委托零售商对顾客手中已使用过的废旧品进行回收, 然后再从零售商处以一定的价格获得废旧品, 通过检测、分类、拆卸, 将可用零部件进行相应的技术处理后用于产品的再制造, 将不可用部分用于原材料的再生或垃圾处理。假定制造商的生产系统能够同时进行新产品 (完全由原材料加工而成的产品) 和再制品 (由回收的废旧品中的零部件进行再加工或由修复零部件加入原材料混合加工而成的产品) 的生产, 再制品和新产品性能完全相同, 在同一市场上不加区别的销售。运作流程如图1所示。
3.1 符号假定
(1) 常量符号说明
Cm—完全是用原材料的新产品单位制造成本;Cn—使用废旧品的产品单位再制造成本;a—制造商处理废旧品的单位成本;k—废旧品中可以用于再制造的比例;△—利用废旧品再制造产品比完全使用原材料制造产品的单位成本节约△=Cm-Cn;d—不考虑销售价格和销售努力水平影响的市场需求率;e—不考虑回收价格和回收努力水平的废旧品回收数量;Cs、Ct—零售商的销售和回收的单位成本;—产品的市场需求量对于销售价格的敏感系数;—产品的市场需求量对于销售价格变化的敏感系数;—废旧品的回收数量对于回收价格的敏感系数;—废旧品的回收数量对于回收价格变化的敏感系数;z—不可用于再制造的废旧品的资源再生收益;p0、r0—上期的产品单位市场销售价格和废旧品回收的价格; —表示在模式i下供应链成员j的利润函数, 其中i∈{D, C}, D表示分散决策模式, C表示集中决策模式, j∈{M, R}, M表示制造商, R表示零售商。
(2) 决策变量
p—产品的单位市场销售价格;r—零售商回收废旧品的单位市场价格;b—制造商从零售商处获得废旧品的单位价格;w—产品的批发价格。
3.2 基本假设
(1) 制造商按照市场需求生产和再生产, 故不考虑产品生产过剩情况;
(2) 产品的制造和再制造过程同步进行, 且制造和再制造产品等质, 即它们在同样的市场上以相同价格销售;
(3) 产品的市场需求量随着销售价格的提高而降低, 随着销售价格增量的提高而降低, 为研究方便不妨令
(4) 废旧品的回收数量随着回收价格和回收价格增量的提高而提高, 不妨令
(5) 对于所有的再制造产品而言, 其再制造成本低于完全使用原材料生产新产品的成本, 即Cn
(6) 在制造/再制造的闭环供应链系统的优化设计过程中, 制造商作为Stackelberg领导者, 零售商作为追随者。
4 模型的建立、求解和比较分析
4.1 分散决策模式 (模式D) 下的模型研究
(1) 分散决策模式下的模型建立
在分散决策模式下制造商的利润函数为:
式 (1) 中第一项表示产品批发所获得的收入, 第二项表示进行废旧品再生产得到的收入。决策变量为产品的批发价格和废旧品的获得价格。
在分散决策模式下零售商的利润函数为:
式 (2) 中第一项表示产品销售的收入, 第二项表示进行废旧品回收所获得的收入, 第三、四项分别表示进行销售和回收活动的成本。决策变量为产品的市场价格和废旧品的回收价格, 以及销售和废旧品回收的努力水平。
(2) 分散决策模式下模型的优化求解
在制造商和零售商的主从决策过程中, 制造商率先作出决策, 零售商根据制造商的决策作出自己的决策, 决策顺序为:制造商首先给出产品的批发价格和从零售商处获得废旧品的价格, 零售商观测到制造商的批发价格和废旧品获得价格后, 选择产品的销售价格、废旧品的回收价格, 以及销售和回收的努力水平。采用逆向归纳法, 首先考虑在给定的产品批发价格和废旧品获得价格的情况下零售商的最优选择, 即求解
对于式 (3) 的优化求解, 我们假定w和b固定, 求解最优的产品销售价格p, 零售商回收废旧品的单位市场价格r。
对p求一阶、二阶导数有
由式 (4) 可知, 对于给定的w和b, 零售商的利润函数是关于p的凹函数, 则其在P定义区间上有最大值, 令式, 可得
同理, 对于给定的w和b, 零售商的利润函数是关于r的凹函数, 则其在r的定义区间[0, ∞]上有最大值, 令
由于制造商能够预测到零售商根据上几式进行决策, 代入上面的p、r的表达式, 故制造商的问题转化为:
对于式 (7) 的优化求解, 我们假定p、r固定, 求解最优的w和b, 与前面的求解过程类似, 上式分别对w和b求一阶、二阶导数, 可得对于给定的p、r, 制造商的利润函数是关于w和b的凹函数, 则制造商的利润函数在w和b的定义区间上有最大值, 分别令 有
将式 (7) 、 (8) 代入式 (4) 、 (5) 可得
则 (p D, r D, w D, b D) 即分散决策模式下的最优解。
4.3 集中决策模式 (模式C) 研究
在集中决策模式下, 假定制造商和零售商不考虑单个企业的利润, 而是从闭环供应链的整体、角度出发, 制定最优的p、r, 以达到渠道总利润的最大化。问题转化为求解闭环供应链的渠道总利润最大值为:
式 (12) 分别对p、r求一阶、二阶导数, 可得渠道总利润是关于p、r的凹函数, 则分别令 可得:
则 (p C, r C) 即集中决策模式下的最优解。
对于集中决策模式下的渠道总利润分配采取这样的方式, 即制造商和零售商按照 的比例分配, 欲使得双方都愿意接受这样的分配方案, 必须使得两者在集中决策模式下的利润不低于在分散决策模式下的利润水平, 即 成立, 可以求得相应的 的取值范围。
4.4 两种决策模式的比较和分析
将上述模型的变量以及利润进行比较, 可得如下结论:
(1) 在集中决策模式下的产品销售价格比分散决策模式下的价格低, 同时集中决策模式下的废旧品回收价格要比分散决策模式下的回收价格高。
证明:
由于市场需求量恒满Q>0, 则d+βp0> (α+β) p有成立, 又有产品销售必须有利可图, 有cm+cs
同理
由于废旧品回收数量满足R>0, 则有e>r0, 同时废旧品回收必须有利可图, 有k△+ (1-k) z-a-ct>0, 则有rD
(2) 集中决策模式下的市场需求量和废旧品回收数量要比分散决策模式下来得大。
证明:由结论1和基本假设3、4可得。
(3) 集中决策模式下的渠道总利润大于分散决策模式下得渠道总利润;
证明:由以上的求解过程可以看出, 渠道总收益是关于p、r的凹函数, 所有异于 (p C, r C) 点的函数值必定比这点的函数值来得小, 由结论1、2可得 (p D, r D) 明显异于 (p C, rC) , 故结论成立。
(4) 集中决策模式下的渠道总收益的合理分配范围
证明:式 (8) 、 (9) 、 (10) 、 (12) 、 (13) 、 (14) 分别代入式 (1) 、 (2) , 可得:
又欲使得制造商和零售商愿意接受合作模式, 须有 , 分别将上几式代入有 成立。
(5) 由于此时消费者需求受到绝对价格 (即价格) 和相对价格 (即价格的参考效应) 两类因素影响, 而且后者对消费者选择的影响程度占主要地位, 因此, 我们不妨假定 。则给出产品销售价格和回收价格的表达式如下:
上两式分别对n求极限有 成立。
可以看出, 不管产品的期初价格和最初的回收价格处于偏高还是偏低的水平, 通过价格本身和价格参考效应的调节, 从长期来看, 企业产品销售价格和废旧品的回收价格应稳定在 的水平, 这将使企业利润最大化。
5 结束语
零售商选择集中决策模式下的产品销售价格、废旧品回收价格, 对于制造商和整个闭环供应链来说都是最优的。本文最后还给出了合理的收益分配比例范围[0.5, 0.75], 以实现闭环供应链成员企业的共赢, 为闭环供应链的良好运作提供指导。
关注“再制造” 篇2
什么是“再制造”?国际再制造工业委员会主席说：“再制造是一个将废旧产品恢复到如新品一样性能的过程。它能够节约能源和自然资源、填埋空间，还能通过减少材料熏培而减少了再循环过程中造成的空气污染。我们的资源利用越接近“零浪费”，就有越多的子孙后代能够享用与我们今天同样多的资源财富。可持续发展正呼唤我们进入更高效益的产品再制造时代。中国工程院院士，中国再制造技术国家重点实验室主任徐滨士说：“再制造是废旧产品高技术修复的产业化，既是一种节约资源的先进制造，又是一种保护环境的绿色制造，已经受到中国政府的高度重视及全社会的普遍关注，一个蓬勃发展的再制造产业体系正在中国悄然‘崛起’!”
美国的一个调研小组研究结果表明：制造1台新的发动机平均消耗能源是再制造所需能源的11倍之多；而制造1台新的交流发电机所消耗的能源是再制造过程的7倍多。也就是说，再制造这些产品仅仅需要制造新产品能源的7％和14％。再制造可以使节能与节约资源同时完成，再制造比再使用、再循环节约能源与资源要多得多。美国8-52H型轰炸机1961～1962年生产，在1980年、1996年两次进行技术改造和再制造，使原来20～30年的服役期延长一倍，预计可以使用到2030年。飞机可以通过再制造提高性能，延长寿命，发电机组、电动机和许多电器产品更加应当可以做到，例如将20世纪70年代、80年代建设的小火电发电机组经过再制造，改造为供热机组、调峰调频机组，或者在老机组前面加上高效燃气轮机组改造为燃气蒸汽联合循环机组，就可以提高能源利用效率，大大节省宝贵的金属资源。在发供电领域和电力消费领域，通过科技创新和再制造，不断延长其使用寿命或增加其功能，或通过延长售后服务链，提高其重复使用率，如与打印机配套的墨盒、硒鼓在美国墨盒平均使用4．5次，硒鼓平均使用15次。通过软件开发，即可给售后电脑进行升级服务。给现有电视机配一个机顶盒，就可以使其从模拟电视转化为数字电视。
虚拟再制造系统结构及其应用研究 篇3
1 虚拟再制造的内涵
1.1 基本概念
虚拟再制造(virtual remanufacturing)是实际再制造过程在计算机上的本质实现,采用计算机仿真与虚拟现实技术,在计算机上实现再制造过程中的虚拟检测、虚拟加工、虚拟控制、虚拟实验、虚拟管理等再制造本质过程,以增强对再制造过程各级的决策与控制能力[1]。虚拟再制造是以软件为主,软硬结合的新技术,需要与原产品设计及再制造产品设计、再制造技术、仿真、管理、质检等方面的人员协同并行工作,主要应用计算机仿真来对毛坯虚拟再制造,并得到虚拟再制造产品,进行虚拟品质检测实验,所有流程都在计算机上完成,在真实废旧产品的再制造活动之前,就能预测产品的功能以及制造系统状态,从而可以做出前瞻性的决策和优化实施方案。
1.2 虚拟再制造的特点
1) 通过虚拟废旧产品的再制造设计,无须实物样机就可以预测产品再制造后的性能,节约生产加工成本,缩短产品生产周期,提高产品品质。
2) 产品再制造设计中,根据用户对产品的要求,对虚拟再制造产品原型的结构、功能、性能、加工、装配制造过程以及生产过程在虚拟环境下进行仿真,并根据产品评价体系提供的方法、规范和指标,为再制造设计修改和优化提供指导和依据。同时还可以及早发现问题,实现及时的反馈和更正,为再制造过程提供依据。
3) 以软件模拟形式进行新种类再制造产品的开发,可以在再制造前通过虚拟再制造设计来改进原产品设计中的缺陷,升级再制造产品性能,虚拟再制造过程。
4) 再制造企业管理模式基于Intranet或Internet,整个制造活动具有高度的并行性。又由于开发进程的加快,能够实现对多个解决方案的比较和选择。
2 虚拟再制造系统的开发环境
虚拟再制造系统在功能上与现实再制造系统具有一致性,在结构上与现实再制造系统具有相似性,软、硬件组织要具有适应生产变化的柔性,系统应实现集成化和智能化。借鉴虚拟制造的系统开发架构,可将虚拟再制造系统的开发环境分为三个层次(图1):模型构造层,虚拟再制造模型层和目标系统层。
1) 模型构造层。
模型构造层提供用于描述再制造活动及其对象的基本建模结构,有两种通用模型:产品/过程模型和活动模型。产品/过程模型按自然规律描述可实现每一物品及其特征,如物体的干涉、重力的影响等;活动模型描述人和系统的各种活动。产品模型描述出现在制造过程中的每一物品,不仅包括目标产品,而且包括制造资源,如机床、材料等。过程模型描述产品属性、功能及每一制造工艺的执行,过程模型包括像牛顿动力学这种很有规律的过程,也包括像金属切削、成形这种较复杂的工艺过程。
2) 虚拟再制造模型层。
通过使用产品/过程模型和活动模型定义有关再制造活动与过程的各种模型,这些模型包括各种工程活动,如产品再设计、生产设备、生产管理、生产过程以及相应的目标产品、材料、半成品、工具和其他再制造资源。这些模型应该根据产品类型、工业和国家的不同而不同,但是通过使用低层的模型构造层容易实现各种模型的建立与扩展。任务组织与管理模型用来实现制造活动的灵活组织与管理,以便构造各种虚拟制造/再制造系统。
3) 目标系统层。
根据市场变化、用户需求,通过低层的虚拟再制造模型层来组成各种专用的虚拟再制造系统。
3 虚拟再制造系统体系结构
文献[2]借鉴上海交通大学提出的“虚拟总线”的VM体系结构划分,构建了再制造体系结构,将虚拟再制造体系结构分为5层:数据层、活动层、应用层、控制层、界面层[2]。根据虚拟再制造的技术模块及虚拟再制造的功能特点,可以构建如图2所示的虚拟再制造系统体系综合结构。该体系结构最底层为对虚拟再制造形成支撑的集成支撑环境,包括技术和硬件环境;虚拟再制造的应用基础则是各种数据库,包括EDB、产品再制造设计数据库、生产过程数据库、再制造资源数据库等;基于这些数据信息处理基础,并根据管理决策、产品决策及生产决策的具体要求,可以形成相互具有影响作用的虚拟再制造产品设计、工艺设计、过程设计;在这些设计基础上,可以形成数字再制造产品,通过分析成本、市场、效益/风险,进而影响再制造的管理、产品、生产过程决策,并将数字再制造产品的性能评价结果,反馈至集成支撑环境,优化集成支撑技术。
4 虚拟再制造的应用
4.1 虚拟再制造企业
在面对多变的毛坯供应及再制造产品市场需求下,虚拟再制造企业具有加快新种类再制造产品开发速度,提高再制造产品品质,降低再制造生产成本,快速响应用户的需求,缩短产品生产周期等优点。因此虚拟再制造企业可以快速响应市场需求的变化,能在商战中为企业把握机遇和带来优势。虚拟再制造企业的特征是:企业地域分散化、企业组织临时化、企业功能不完整化、企业信息共享化[3,4]。
4.2 虚拟再制造产品设计
现在的产品退役往往是因为技术的落后,而传统的以性能恢复为基础的再制造方式已经无法满足这种产品再制造的要求,因此需要对废旧产品进行性能或功能的升级,需要在产品再制造前对废旧产品进行升级设计,这种设计是在原有废旧产品框架的基础上进行的,但又要考虑经过结构改进及模块嵌入等方式实现性能升级,满足新用户需求,因此对需性能升级废旧产品的再制造设计具有更大的约束度,更大的难度。这也为虚拟再制造产品设计提供了广阔的应用前景。因此,开展对废旧产品的再制造虚拟设计将会极大地促进以产品性能升级为目标的再制造模式的发展。
4.3 虚拟再制造生产过程
再制造生产往往具有对象复杂、工艺复杂、生产不确定性高等特点,因此,利用设计中建立的各种生产和产品模型,将仿真能力加入到生产计划模型中,可以方便和快捷地评价多种生产计划,检验再制造拆解、加工、装配等工艺流程的可信度,预测产品的生产工艺步骤、性能、成本和报价,主要目的是通过再制造仿真,来优化产品的生产工艺过程。通过虚拟再制造生产过程,可以优化人力资源、制造资源、物料库存、生产调度、生产系统的规划等,从而合理配置人力资源、制造资源,对缩短产品制造/再制造生产周期,降低成本意义重大。
4.4 虚拟再制造控制过程
以控制为中心的虚拟再制造过程是将仿真技术引入控制模型,提供模拟实际生产过程的虚拟环境,使企业在考虑车间控制行为的基础上,对再制造过程进行优化控制。虚拟再制造控制是以计算机建模和仿真技术为重要的实现手段,通过对再制造过程进行统一建模,用仿真支持设计过程和模拟制造过程,来进行成本估算和生产调度。
5 总结
1) 虚拟再制造是再制造的重要内容,也是先进再制造技术及其思想的重点发展方向,可以从模型构造层、虚拟制造模型层和目标系统层三个层次来构建虚拟再制造的开发环境。
2) 根据再制造的生产特点,构建的虚拟再制造系统体系应包括集成支撑环境、数据库、虚拟再制造产品/工艺/过程设计、再制造的管理/产品/生产过程决策等内容。
3) 虚拟再制造的主要应用方向包括虚拟再制造企业、虚拟再制造设计、虚拟再制造生产过程、虚拟再制造控制等内容。
参考文献
[1]崔培枝,姚巨坤,朱胜.虚拟再制造研究的体系框架[J].装甲兵工程学院学报,2003,17(2):85-88.
[2]胡仲翔,滕家绪,时小军,等.虚拟再制造工程的发展及关键技术[J].中国表面工程,2008,21(3):7-11.
[3]谢立伟,钟骏杰,范世东.再制造虚拟企业的初步研究[J].现代制造工程,2004(3):89-91.
玉柴再制造的供求考验 篇4
深耕市场
“这是一个物理过程，用旧了的发动机，经过完全拆卸、零件分类清理、制造修复、选配组装后，通过严格的质量检测和性能测试，最后产出的仍然是一台全新的发动机。”玉柴再制造工业（苏州）有限公司市场销售部经理任小锋称，再制造减少了浪费，最大化地减少原材料的使用。
大约在30多年前。世界上最大的工程机械生产商卡特彼勒为充分保障产品的售后维修，设立了一个具有服务性质的“再制造车间”。
通过这个车间，对产品的零部件进行修复，当时，还只算得上一个增值服务的售后辅助性工作。然而，奇怪的事发生了——凭借先进的再制造技术能力，经过“翻修”的发动机，无论在质量和性能上都几乎与新产品没有什么区别。
资料显示，作为全球最大的再制造商的卡特彼勒，每年重复利用超过200多万件和6万多吨的核心材料。美国这家企业的经典案例，足以提振全球再制造产业的市场信心。
那么，它复制在中国的境况又将如何呢？
2009年，玉柴与卡特彼勒携手进军再制造发动机业务。此前，卡特彼勒在亚太地区布局再制造业务，在业内几乎不是新闻。其先后设立了新加坡、上海两家再制造工厂。此番联手广西玉柴，试图复制柴油发动机的再制造工程。
作为国内保有量最大的品牌之一，这家厂牌从2006年开始涉足再制造领域。彼时，中国政府同步大力推广循环经济。广西玉柴携手卡特彼勒进入再制造，已然对中国再制造领域产生了重要的影响。
在产业的另一侧，卡特彼勒凭借将近40年的再制造业务经验及技术，为相关合资企业的业务开展提供了有力的支持。
据了解，广西玉柴与美国卡特彼勒的这场谈判经过了两年时间。谈判期间，此来彼往的“拉锯”真实地考验出了双方的耐力和实力。直至2009年底，双方才正式签署了合作协议，2012年7月9日，合资企业——玉柴再制造工业（苏州）有限公司新工厂落成，正式投入运营。
差别待遇
就当再制造项目在大干快上时，市场的终端显然还未做好充分准备。事实上，中国柴油发动机的再制造市场真实地遭到了期望之外的待遇。
股份关系一经明晰，董事会给苏州玉柴再制造下达了一个“十年计划”，即：公司成立第10年产值做到10亿元人民币。任小锋掰着指头算，10年已经过了1/3，光建设工厂就花了将近3年。
的确，2010～2012年的3年间，玉柴再制造的工厂建设如火如荼。可以说，这一时期的销售业绩基本可以忽略。10亿的目标，对于企业而言任重道远。
据了解，2013年，玉柴再制造苏州工厂的目标是4000台，而2012年的销售业绩为1500台，广西玉柴总厂的产量则达47万台。
天渊之别，二者似乎无可比拟。然而，无论卡特彼勒还是广西玉柴，寄希望于再制造工业基础打稳，厚积薄发来实现销量的几何级增长，无疑在期待着资本+市场变幻出叠加效应。
有分析指出，在理念的输送带上，企业虽有投资规律护航及高层“初期允许一定的亏损”的默许，但在销售人员内心却因受到过市场期待的莫大鼓舞而想大有作为，直到棋到中局时，他们才发现有着许多始料不及的阻力和压力。
南京市新庄广场距仙林大学城的312国道某段，大大小小工程机械销售公司一线排开。经营着某品牌挖掘机的刘姓老板表示：如果要他销售再制造东西，不说客户，就连自己首先都要迈过一道心理门槛。
他说：“中国人都有不用二手货的心理，我想我的客户很难接受这个东西。”这位有着20年销售经验的人士如此表述，或见证市场的艰难度。因为，在终端市场，面对多为建筑和工程施工单位，传统认识让多数人对于“再制造”产品表示出的怀疑和担心，并不难理解。
为什么用户对再制造的感受与温暖的市场期待，有着如此强烈的反差呢？
主要原因在于，虽然有关中国再制造的市场发展前景蔚为可观，但终端用户的直观感受更多来自潜意识的陈规影响。
“主要还是不了解。”任小锋说，“前两年我们的产品刚刚开始推向市场，用户对再制造几乎完全没有概念，很多人都以为是简单的维修、翻新。那时候产品还不成熟，大多时候只能光凭口说，做销售时很吃力。”
任小锋表示，他在第一年跑市场时，没有成熟的产品，也没有完善的宣传资料。有些经销商甚至拒绝接待他，还有人以为他在痴人说梦：“要我们卖‘旧发动机’，谁干这砸招牌的事？客气点地则说：“我不如买个新的，不就多花几千块钱吗？”
这种情况一直延宕至2012年11中旬。玉柴再制造联合经销商在上海举办了一场“产品推介会”，一改以往靠销售人员一家一家地去解释去游说推介的老办法。当天的推介会上，摆放着一台再制造的柴油发动机。包装的红盖头一打开，原本因议论纷纷而略显嘈杂的会场，顿时鸦雀无声。
只一台机器，就把在场的经销商们给震撼了。“大家一直坚持认为再制造就是修修补补，粗制滥造，不可能做到造旧如新。甚至不能相信一台报废的旧机器能做成这样完美的新发动机。”
“只有经销商认可这个产品，才会帮我们去宣传。”任小锋表示，现在上海地区平均每个月有十几台的销量，较之前有了很大的改观。
规定动作
经验复制的过程中，中国再制造因成长环境的不同而遭遇了不同的市场待遇。以经销商为代表的微观层面终于一步步推进。然而在宏观层面呢？
“我当时刚接触也以为这是一个修修补补的东西呢！”宋磊，苏州检验检疫局园区办事处工作人员，其长年和园区大大小小在机械制造企业打着交道。
对于再制造，他表示原本概念也十分陌生，但当他和同事全面了解了公司的再制造工艺流程后，就改变了看法。宋磊认为，再制造工艺流程符合检验检疫的相关规定，再制造的成品达到同类产品新品的安全、卫生、环保要求，这证明了它是先进生产力的代表，应该大力支持。
nlc202309012325
玉柴在市场广而深透的市场线条是发展再制造产业的有力支撑。然而随着产业的纵深，不仅玉柴再制造，包括潍柴、康明斯等在内的“中国再制造”都遇到同样的问题——“销售人员只在乎把产品卖出去，我们更在乎怎么把旧机器拿回来。”似乎每家中国再制造企业都在强调：“这个‘拿’的动作非常困难。”
毋庸置疑，再制造关键环节——旧件来源。旧件回收亦是再制造工业的“规定动作”。通过补差价，玉柴用户可以做到以旧换新，获得同等质量的产品与企业实现利益共享。然而，如何收购旧机器，似乎比想象的难上加难。
政策滞后成为再制造产业挺而不进一大原因，甚至出了自相矛盾：按照目前的《报废汽车回收管理办法》，再制造企业根本就没有“原料”。据了解：2001年6月出台的《报废汽车回收管理办法》第十五条规定，包括汽车发动机、车架在内的“五大件”禁止拼装、交易和上路行驶。
而2005年，国务院在《关于加快发展循环经济的若干意见》中明确提出支持发展再制造。2008年，国家又确定了14家企业作为零部件再制造的试点企业，其中包括三家整车生产企业。2010年5月，国家发改委、工信部、财政部、环保部、商务部等11部委又再次联合发布《关于推进再制造产业发展的意见》，提出未来我国再制造产业发展的重点领域，希望深化汽车零部件再制造试点。
事实上，老的《报废汽车回收管理办法》没修改好，新的鼓励政策频频出台。对此有人作了一个形象比喻：“好像上了一条时速120码的高速路，却频频看到‘此处限速60码’的规定——以汽车为例，既然允许再制造，为什么不废除老的禁锢呢？”
另外还有，回收的旧机器，又如何到按照惯例到税务部门抵扣？旧物回收往往很难获得正规的发票。此问题，似乎又须由国家税务总局牵头协调相关各部委出台条例进行专门规定。
总的来说，中国再制造产业依然在朝向好的方向推进。眼下，我国已经进入机械装备和汽车报废的高峰期，据业内估算，目前全国25%的工程机械在超期服役，年报废汽车也超过了500万辆。
不管怎样，再制造市场前景仍应看好，因为它与国家发展循环经济的大方向十分契合。
面对再制造供求冲突，当务之急是国家要做顶层设计，分配政策应从法律法规进行统一，将几年前就开始制订的《汽车零部件再制造管理办法》、《再制造业产业目录》尽早出台。
再制造系统 篇5
再制造(remanufacturing)是指通过必要的拆卸、检修和零部件更换等环节,将废旧产品恢复如新的过程[1]。逆向物流作为再制造的有机组成部分,能够重新获得废弃产品或有缺陷产品的使用价值,是实施资源节约和可持续发展的必要手段。
制造企业实施逆向物流时,一般选择这样四种模式:采用已有的正向物流渠道模式、企业自营逆向物流模式、企业联合经营逆向物流模式、外包经营逆向物流模式[2]。企业在对逆向物流模式进行选择时,要对其影响逆向物流有效实施的因素进行综合分析,充分了解各种模式的优缺点和适用范围,结合企业自身的情况,选择切实可行的运作方式。
目前,TNT、联邦快递等国外物流巨头进入中国后,纷纷推出逆向物流服务,而国内很少有物流企业能提供此项服务。如何建立一种适合我国国情的逆向物流系统回收模式,这需要对我国逆向物流开展进程、公司物流运营情况、废旧产品的特点等进行详细分析,进而探讨我国企业应该建立什么样的回收模式。
2 再制造逆向物流系统运作模式分析
逆向物流的回收模式需要从发展战略、财务状况、运营管理、技术方法、政策环境等角度进行多方面评价,从而选择出一种最适合企业发展,而且能创造出最大利润的模式[3]。通过对运作模式分析比较,把企业的财务基础、管理能力和技术构成看作是企业的作业能力,根据战略的重要性和经济性,结合决策过程,得出企业再制造逆向物流系统模式评价模型如图1所示。
由评价模型构造各层判断矩阵,计算权重:
再进行一次性检验:
最终得到评价结果[4]。
3 再制造逆向物流系统运作模式选择实证研究
CH公司是国内最大的家电生产商之一。但随着生产技术的迅速发展以及顾客对新产品的大力期待,使得产品快速淘汰进入维修市场,很多资源不能充分再利用。针对此种现状,CH公司在国家政策的鼓舞下,将废旧电视再制造作为试点积极探索研究家电逆向物流系统,已自主开发建成了废旧CRT电视回收生产示范线,以期减少企业原材料的消耗,降低生产运营成本,提高物料利用率且增加企业竞争优势。
根据企业再制造逆向物流系统模式评价模型和AHP层次分析法,请相关专家对CH公司进行充分调研,以家电产品CRT背投电视作为研究对象,构造各层判断矩阵A-B:
同理构建判断矩阵B-C、C-D,通过计算相应权重,并进行一致性检验,得到分析计算表如下:
该计算表包含企业再制造逆向物流系统模式、经济指标、内部运作指标、柔性指标、投资总额、运营成本、盈利水平、客户满意度、服务范围、抗风险性、需求预测能力等17项评价指标(因篇幅有限,不再一一列举),综合计算比较得到各方案评价结果如表3所示:
4 再制造逆向物流系统实施策略
本文提出的再制造逆向物流系统运作模式和实施策略鉴于如下考虑:
第一,本文的研究方向不仅包括逆向物流系统中废旧产品的回收,还包括再制造加工处理以及再分销等环节,模式的提出有利于企业结合自身特点扬长避短找到最适合的逆向物流运作方式和手段,但还需要对整个逆向物流系统进行规划和改善;第二,制造企业将回收工作交由第三方逆向物流服务提供商,能够减少固定资本投资,集中精力发展核心业务,并降低经营过程中的风险性和不确定性;第三,制造企业比第三方物流商更加了解自己产品特性,通过自己对回收的废旧电子产品进行再制造加工,能够最大限度地减少物料消耗,降低企业成本,充分挖掘废旧电子产品的潜在价值,使企业从中获利。
针对CH公司实际运营情况以及逆向物流开展程度,结合上述评价结果,其再制造逆向物流的实施可以选择“回收外包+再制造自营”的运作模式。即回收工作由第三方逆向物流服务商负责,回收的废旧产品统一交由相应的回收站整理归类,再运往处理中心对废旧产品进行维修、检测、拆分等再制造加工处理。
5 结论
本文分析了企业再制造逆向物流的运作模式,在对各种模式的优劣性和适用范围综合比较的基础上,确立了模式选择的关键因素,运用层次分析法构建层次结构判断矩阵。建立CH公司再制造逆向物流系统模式评价模型,输入比较标度,通过重要度计算和一致性检验得到比较结论,针对CH公司评价体系实例提出回收外包+再制造自营的逆向物流运作模式。
参考文献
[1]马祖军,代颖,张殿业.逆向物流网络结构与设计[J].物流技术,2004,(4):12-14.
[2]朱莹莹.电子行业逆向物流系统构建及运作研究[D].江南大学,2009:14-51.
[3]贾扬蕾.家电企业逆向物流回收模式选择的关键因素分析[J].物流科技,2007,(7):20-22.
[4]许树柏.层次分析法原理[M].天津:天津大学出版社,1998:117-133.
[5]钟蕾.基于循环经济下逆向物流成本与收益模型研究[D].东北林业大学,2005:15-23.
[6]欧达宇,肖素梅,石宇强,张宗翔.家电产品再制造中的生产物流仿真[J].物流工程与管理,2009,(7):54-56.
[7]汪应洛.系统工程[M].北京:机械工业出版社,2003:130-141.
再制造系统 篇6
工业革命以来,人类的活动以及对化石能源的大量消耗, 大量的温室气体排放导致全球气候变暖,产生了一系列的如冰川消融,海平面上升等生态问题。当前,“低碳”已经不再只是一句口号和理念,而是需要全人类共同努力的一个发展方向。2012年11月8日胡锦涛同志在中共十八大政府工作报告中提到要大力推进生态文明建设。1992年制定了《联合国气候变化框架公约》,并且于1997年12月在日本京都召开的 《公约》第三次缔约方大会上达成了《京都议定书》,对各国的碳排放量做出了限制。由此可见降低碳排放势在必行。另一方面,由于科技的进步和人们需求多样化导致了产品的更新换代加快,生命周期缩短,而产品快速的更新换代就必然产生生产资料的使用。这又与“低碳”背道而驰。那么就需要寻求一条可持续发展的出路———产品的再制造。产品的再制造通过回收废旧产品对可用部分进行修复加工改造,充分利用废旧产品资源,充分发挥废旧产品的剩余价值。从而减少对新的生产资料的使用,从而减少碳排放量。
那么产品的在再制造是否能够正真的起到节能减排的效果呢? 如果能够减少碳排放量,那么企业应该对其生产经营模式做出怎样的调整? 对于企业而言就需要一个能够考虑碳排放量的产品再制造的决策系统。本文将结合相关文献的研究基础上,为企业的产品再制造决策系统进行初步探究,从而为企业的再制造方案做出准确的决策。
2再制造决策系统流程的设计理论背景
废旧产品经分解、鉴定后可分为4类零部件: 1可继续使用的; 2通过在制造加工可修复或改进的; 3因目前无法修复或经济上不合算而通过再循环便成原材料的; 4目前只能做环保处理的[1]。再制造是将回收回来的旧的产品作为毛坯, 通过一定的工艺和技术,对产品进行重新制造,使得到的新产品具有或超过原有的功能的过程。
基于逆向物流的产品再制造的实现。需要再制造的产品要通过逆向物流实现有客户到生产这一过程。第一步,由客户将购买的不合格产品通过登录相关信息服务平台申请退货,信息平台对产品信息数据保存。第二步,要求退货的不合格产品依次通过零售商、分销商,直到汇集到回收中心。同时相关产品的回收企业通过收购方式直接从客户手中回收报废的产品。第三步,将不合格产品和报废产品一同运至分拆中心进行分拆并分类,分为可利用部件和废弃物,废弃物进行环保处理。第四步,可利用部件送达处理中心进行储存和管理。 第五步,根据生产物料需求计划( Material Requirement Planning,MRP) 从处理中心提取需要的部件,进行重新制造, 实现产品的再生,同时通过各级分销商、零售商销售给客户。在整个过程中要考虑碳排放量。保证产品回收和再制造产品投放市场整个过程中产生的碳排放量总和低于该产品回收再生产多节约的碳排放量,否则不对该产品实施回收再制造。
3基于碳排放量的产品再制造决策系统
3.1再制造决策系统构成的方案和流程
由于受到国家出台的一系列关于企业在生产经营过程中的碳排放量约束,企业就要根据再制造过程中以及再制造前后的相关活动的碳排放量对其生产经营做出相应的决策。由于产品的类别同样对整个生产经营活动的碳排放量产生影响,所以决策系统将主要根据碳排放量和产品类别等数据为企业做出相应的决策。本节将通过再制造决策系统的构成方案和决策流程两个方面对再制造决策系统进行阐述。
3. 1. 1再制造决策系统的构成方案
如图1所示,系统由三个管理模块组成,分别是系统管理模块、数据管理模块以及决策管理模块。1系统管理模块,包括用户管理、权限管理、导入输出管理、以及产品区别因素等。 用户可以在这个模块中根据产品区别因素对所需要再制造的产品进行录入并分类管理。2数据管理模块,包括产品回收碳消耗数据、产品再制造碳消耗数据、法律相关的碳约束数据、再制造产品销售数据以及用户反馈数据。通过对碳消耗的比较从而更准确的得出产品再制造所节约的碳排放量,结合碳约束相关的法律条文以及市场和用户反馈的数据为再制造的决策管理提供可靠依据。碳约束数据是根据相关法律法规所制定的企业所承担的碳排放量控制指标以及相应的是否达标所产生的奖惩办法。再制造产品的销售数据以及用户反馈数据分别是再制造产品在市场中的比重、销售情况以及用户对再制造产品的使用满意度的反馈。3决策管理模块,包括产品回收方式分析、产品再制造方式分析、再制造成本分析、再制造风险分析以及再制造盈亏分析。其中,回收和再制造的方式分为企业自己完成和外包完成两种方式。
3. 1. 2再制造决策系统的决策流程及功能框架
决策系统将对产品回收方式的自营或外包、再制造方式的自营或外包以及经营策略做出相应的决策。具体步骤如图2。
系统的设置功能分为五大模块: 产品设置、合作成员设置、输入输出设置、数据更新设置以及系统更新设置。
产品设置: 对产品的添加、删除、替换以及对产品的相关属性参数的设置。例如产品的数量、品类、市场需求等数据。
合作成员设置: 对合作成员的添加、删除、替换以及成员属性的设置。如合作成员是供应商或者分销商等。另外,对各个合作伙伴的忠诚度和风险偏好进行设置。
输入输出设置: 对相关的输入数据参数的格式进行设置, 以及输出的决策结果的格式类型进行设置。特别是需要管理者亲自决策的项目,系统将输出相应的数据供管理者参考,对于这些参考数据的格式进行设置。
数据更新设置: 对于系统决策需要的参考数据进行不断地更新,确保系统决策的科学性和有效性。例如企业设备的更新换代会导致制造过程中的能源利用率变化从而影响碳排放量的变化,国家的政策调整对企业碳排放量的要求的变化等。
系统更新设置: 可选择自动更新最新版本、有新版本提示或者不更新。更新版本将对系统进行后期维护,企业可根据自身情况进行选择。另外,开通用户意见反馈方便系统进一步改进。
3. 2相关参数介绍
结合相关的文献对再制造活动的研究,这里给出再制造决策系统可能使用到的参数的代码设计和对应的含义。
carbonemissions———碳排放量;
newcarbon———以新鲜原料生产产品所产生的单位碳排量;
remcarbon———以废旧原料生产产品所产生的单位碳排量;
carbonconstraint———国家法律法规对企业的碳排放约束;
retailprice———产品的零售价格;
wholesaleprice———产品的批发价格;
newcost———以新鲜原料生产产品所产生的单位成本;
remcost———以废旧原料生产产品所产生的单位成本;
marketcapacity———市场容量;
pricesensitiveness———消费者对零售价格的敏感度;
acceptability———消费者对再制造产品的接受度。
4结束语
本文对考虑碳排放量的产品再制造决策系统进行了阐述。对决策系统的构成方案进行了描述,并以此为基础对决策流程进行设计。同时,又考虑到产品的市场自身调节作用、 消费者使用体验对产品的影响以及合作伙伴的合作程度。尽可能全面地考量从而得出真正有效可行的决策方案,规避市场风险,增强企业在市场竞争中的竞争力。
摘要：在环保被日益关注的宏观坏境下,考虑当前的逆向物流发展以及产品回收利用问题,以碳排放量为主要依据为企业是否实施再制造以及再制造的方式做出决策。依据相关文献的再制造参数,设计一套基于碳排放量的产品再制造决策仿真系统为企业决策提供支持。
再制造系统 篇7
在成功推出第一代Tru Laser C e l l 8030的4年后, 通快在2014年12月15于迪琴根总部推出了第二代Tru Laser Cell 8030 (L60) 。2015年4月20~24日, 在太仓举行的通快汽车技术周期间, 通快在中国市场正式发布了这款新品。全新研发的技术使这款产品的性能得到进一步提升。这台设备是通快为了适应市场需求, 专门为热成型三维零件和其他冲压硬化零件的激光切割而开发的一款机型。基于对第一代设备的经验, 通快已经明确了新一代设备的改进方向并且明显提升了产品的性能。相比第一代产品, Tru Laser Cell 8030 (L60) 不但生产效率和能源效率高, 而且由于模块化的设计和灵活的配置, 使其投资成本更低。
高速的两工位旋转工作台和新型的三工位旋转工作台是这台设备提高生产效率的主要原因。新型的三工位旋转工作台将装卸工件区域完全分开, 并且使之成为了一台半自动化解决方案的设备。例如, 一名操作员和一台机器人可以在激光切割零件的同时进行上下料操作。这就实质性地提升了设备的生产效率。如果与激光功率为2k W的Tru Disk 2000结合使用, 就可提升Tru Laser Cell 8030 (L60) 的能源效率。而且碟片式激光器的光束质量提高了2倍, 达到2mm∙mrad。这样既降低了功率消耗, 又降低了投资成本, 从而降低了每个零件的生产成本。如果需要更高功率, 第二代的Tru Laser Cell 8030同样可以配置可靠的3k W Tru Disk 3001和4k W的Tru Disk 4001碟片式激光器。
同时, 通快还提升了这台设备生产工艺可靠性和稳定性。T r u L a s e r C e l l 8030 (L60) 的O b s e r v e l i n e的漏切检测功能, 通过快速、可靠的传感器, 可实现135m s的快速检测。这个速度比现在市场上任何系统都要快2倍多。另一个特色功能是安装在设备前方的计时器, 可以一目了然地看到当前的零件剩余切割时间以及剩余订单生产进度情况。这可以使操作工密切了解生产周期, 便于他们有效地安排任务, 提高设备的产出。与此同时, 值班经理可以了解到目前的生产情况并且优化下一道工序的生产计划。
Tru Laser Cell 8030 (L60) 的紧凑设计使其占地面积小于50m2。由于电气柜集成于机身内部, 因此系统可以方便、灵活地集成和安装于现有的生产环境中。通快已经成功地减少了第二代Tru Laser Cell8030 (L60) 的安装成本:第一代产品需要3根电源线连接到设备, 但是第二代产品只需要1根电源线。
再制造系统 篇8
机床再制造是一个综合运用现代先进制造工艺技术、信息技术、数控及自动化技术等高新技术对废旧机床进行可再制造性评估、拆卸以及创新再设计、创新再制造、创新再装配的过程, 其目标是充分利用废旧机床资源进, 规模化地再制造出比原机床功能更强和性能指标更优的新机床[1], 与传统的机床维修及改造具有本质区别。
根据机床工具行业的统计数据, 我国目前拥有各类机床约800万台, 其中役龄在10年以上的传统旧机床超过200万台, 已经进入机床报废高峰期。按照机床行业国际通行的3%的淘汰率计算, 我国每年需要淘汰的旧机床约为25万台, 构成了巨大的再制造潜在市场, 这一数字还将随着时间的推移而不断增加。“十二五”期间, 预计我国累计将有90万台机床需要进行数控化再制造, 我国机床再制造产业将迎来一个良好的发展时期。
数控机床的进给系统是一种位置随动与定位系统, 其作用是快速、准确地执行数控系统发出的运动指令, 实现对机床进给坐标运动的精确控制, 在很大程度上决定着机床的定位精度、轮廓跟随精度、最高移动速度等精度和性能指标, 直接影响工件的加工精度。因此, 进给系统的数控化再制造, 是普通机床数控化再制造的关键环节。本文以C620普通车床纵向进给系统的数控化再制造为例, 探讨其设计计算、系统选型与实现方法。
1 再制造方案设计
普通机床进给系统的数控化再制造, 一般选用由数控系统、伺服驱动器和伺服电动机构成的半闭环进给伺服驱动系统, 传动元件一般选用滚珠丝杆螺母副。目前国内使用比较普遍的数控系统有日本的FANUC、德国的SIEMENS以及国产的华中、广数等, 进口系统一般用于大型、高速、高精度的数控机床, 国产系统则主要应用于中小型数控机床。华中HNC-21T数控系统采用先进的开放式体系结构, 内置嵌入式工业PC机和高性能的32位中央处理器, 配置标准机床操作面板, 集成进给轴、主轴、手持单元等接口于一体, 并提供成套进给伺服系统和内置式PLC, 结构紧凑, 性能稳定, 易于使用, 可靠性高。综合考虑数控化再制造的功能要求、性能要求以及经济性、实用性等问题, 本案选用华中HNC-21T数控系统, 并配套选用HSV-160-30全数字交流伺服驱动器和伺服电动机。为确保进给系统的传动精度、灵敏度和工作稳定性, 传动元件选用滚珠丝杆螺母副。为减少传动环节, 提高传动效率和传动精度, 伺服电动机和滚珠丝杆使用弹性联轴器直接联接, 如图1所示。
2 滚珠丝杆计算与选择
滚珠丝杆螺母副的作用是把伺服电动机的回转运动转化为工作台的直线运动。滚珠丝杆选择的主要依据, 是其工作动载荷C应小于其额定动载荷Ca, 即C
1) 计算切削力
纵切外外圆时, 切削力可以用下面的经验公式进行估算:
机床主电动机功率P=7.5 K w, 切削速度v=2.5m/s, 则:
2) 滚珠丝杆的轴向负载
K为考虑颠覆力矩影响的试验系数, 取1.15, Fx为走刀方向的切削力。根据机械设计手册, Fx=0.25Fz, 则:
3) 滚珠丝杆的转速
vs为最大切削力下的进给速度, 可取最高进给速度的1/3~1/2, 预选滚珠丝杆导程Ps=6mm, 则:
4) 滚珠丝杆的使用寿命系数
对数控机床而言, 其滚珠丝杆的工作寿命T=15000h, 则:
5) 滚珠丝杆的工作动载荷
机床为一般运转工况, 其运转系数fw=1.5, 硬度系数fH=1.0, 则:
参考机床设计手册, 预选宏达FL4006×20000滚珠丝杆, 其额定动载荷Ca=13.2KN≥11.7KN, 经验算满足使用要求。
3 伺服电动机计算与选择
数控机床的动态性能要求比较高, 伺服电动机的力矩主要消耗在产生加速度上, 负载力矩占的比重很小, 其额定力矩可取其最大负载力矩的5倍, 再根据转速确定电动机的功率及规格型号[2]。
1) 电动机上的负载力矩
2) 电动机转速
最大纵向进给速度Vm=10m/min, 因电动机与滚珠丝杆直联, 则:
根据计算结果, 预选130ST-M05020LFB伺服电动机, 其额定转矩5.0 N.m, 额定输出功率1.0KW, 额定转速2000r/min, 转子惯量1.06×10-3Kgm2, 经验算满足使用要求。
4 进给伺服驱动电路设计
HNC-21T提供串行接口 (XS40~XS43) 、脉冲接口 (X S 3 0~X S 3 3) 和模拟接口 (X S 3 0~X S 3 3) 三种轴控制输出方式。XS40~XS43为华中HSV-11系列交流伺服驱动装置的专用接口, XS30~XS33可直接与HSV-160-30交流伺服驱动器连接。HNC-21T的脉冲接口对应HSV-160-30驱动器的位置控制模式, 其模拟接口则对应HSV-160-30驱动器的速度控制模式。本案选用位置控制模式, HSV-160-30伺服驱动器通过XS30、XS32与HNC-21T数控系统连接, 采用脉冲加方向控制模式, 使用AC220V控制电源。CP+和CP-为数控装置发出的伺服电动机转速控制信号, 用以控制进给轴的运动速度;指令方向脉冲DIR+和DIR+为数控装置发出的伺服电动机转向控制信号, 用以控制进给轴的运动方向。其输出 (U、V、W) 和对应的交流伺服电动机连接, 实现对X轴、Z轴进给运动的半闭环控制, 如图2所示。
华中HNC-21T配置内装式PLC。机床侧的急停、超程报警、回参考点减速以及刀位检测等信号必须经过HNC-21T的输入接口输入到PLC, PLC对机床侧的控制, 则必须经过HNC-21T的输出接口完成。在系统程序和PLC程序中, 机床侧输入的开关量定义为X (I信号) , 输出到机床侧的开关量信号定义为Y (O信号) , 与C620普通车床进给系统数控化改造相关的I/O开关量分配如表1所示。
5 结论
开展普通机床数控化再制造的研究与实践, 对于服务地方机床再制造产业发展、提升制造业的装备技术水平、提高企业现有设备的使用效率以及改善高职院校的实践教学条件、增强学生的工程实践能力等方面工作, 均具有非常重要的现实意义。C620普通车床进给系统的数控化再制造完成后, 配合主轴系统、冷却系统等部件的数控化再制造, 具备直线插补、圆弧插补、螺纹加工以及固定循环等数控加工功能, 经过连续16小时空运行和工件实际加工测试, 机床运行稳定, 程序执行良好, 达到数控化再制造的功能和性能指标要求。
参考文献
[1]薛建会.我国机床再制造产业运作模式及网络平台的研究[D].山东理工大学, 2011.
熊猫烧香制造者再“出山”等 篇9
@ 熊猫烧香病毒的两名制造者出狱后销声匿迹了一阵之后在浙江丽水“出山”，涉嫌设立网络赌场，敛财数百万元。近日，莲都区检察院以涉嫌开设赌场罪批捕了徐建飞、张顺、李俊等17人。此前，由于制造并传播熊猫烧香病毒，主犯李俊被判处有期徒刑四年，因在狱中表现良好而提前出狱。
危险的泳池
@11岁的昊昊（化名）和其他的6个小伙伴跟着家長到北京一家度假中心的游泳池游泳，谁料游泳后就发现7个孩子有不同程度的咳嗽和呼吸困难症状，被医院诊断为哮喘。事发后，在送检的泳池水质样品和几个孩子的血液样品中发现了相同的有害物质。昊昊据此起诉度假中心，索赔医药费、营养费、精神损害赔偿金。
从富豪到毒贩
@湖北襄阳47岁的百万富豪安某，3年前赴缅甸赌博输得倾家荡产，为了筹钱赌博开始组织团伙实施跨国贩毒。从2011年12月底开始，该团伙连续10余次采用人体贩运毒品，总量高达12斤。近日，中缅警方同时行动，彻底摧毁了这个跨国贩毒团伙。
10元钱引发的悲剧
@6月13日下午4点多，40多岁的社区居民肖妹子在麻将馆里，被麻将馆老板和平捅了十多刀身亡。当天晚7点，和平在楼顶与民警僵持两个多小时后，大吼一声“我偿命，我错了”之后跳楼身亡。现场多位目击者证实，这起悲剧的导火索是两者之间存在着“十块钱”的纠纷。
冒充拆迁人员跨四省诈骗十二案
@两名天津籍男子冒充拆迁办工作人员在山西、内蒙古、甘肃、河北四省连续作案，共计作案12起，涉案价值20余万元。原来，犯罪嫌疑人贾某冒充拆迁办主任与老年受害人进行接触，并与冒充市房管局局长的潘某通话，骗取受害人信任后，以拆完之后不用以市场价买房，只要出大概三四万元就可买房为由，将受害人骗出，中途以各种理由驾车逃离。
再制造系统 篇10
随着社会对环境保护和可持续发展认识的逐步深入, 市场上越来越多的企业开始实施产品的再制造行为, 积极地挖掘废旧产品的剩余价值, 从而达到环保效益与经济效益的双赢目标。
目前, 对于制造/再制造系统的研究, 主要集中在闭环供应链的网络设施规划[1,2]、再制造产品的回收协调[3,4]、再制造产品的销售策略[5,6]、再制造生产过程的计划和调度优化[7,8]等方面。但这些研究主要是基于运筹学优化模型进行的, 与此相比, 控制论的动态模型在描述系统的动态演变过程、揭示系统发展趋势的特征上具有一定的优势。文献[9]和文献[10]利用时域与Z域之间的转换关系, 通过Z域框图建立了再制造系统的Z域传递函数, 分析了生产和再制造提前期、回收延迟、回收率等因素对运作成本和牛鞭效应的影响。文献[11]提出将流入消费市场的产品作为虚拟库存的研究思路, 将新产品的生产量和再制造产品的生产量作为控制变量, 通过控制两者的比例, 实现再制造动态系统的稳定运作。文献[12]和文献[13]在单渠道回收条件下, 逐一建立了一组分别考虑需求扰动和成本不确定的再制造动态系统模型, 并设计了相应的鲁棒控制策略, 抑制了各类不确定因素对系统稳定性的干扰。文献[14]在考虑生产时滞、电子分销时滞、外部需求及回收不确定的条件下, 建立了一类具有电子市场和传统市场的混合销售渠道的闭环供应链动态模型。
以上研究主要关注单一回收渠道下闭环供应链的动态特征, 没有研究混合回收渠道关联和冲突, 且这些研究都提出了再制造产品在质量和性能上与新产品完全相同的假设, 有不足之处。本文在制造商和第三方同时负责回收的混合回收渠道条件下, 从再制造系统运作稳定性的角度, 建立了一类考虑新产品与再制造产品的市场差异的再制造系统动态模型。使用基于线性矩阵不等式的鲁棒控制算法, 给出了相应模型的鲁棒控制策略。并在此基础上, 进一步探讨了混合回收渠道条件下再制造系统鲁棒运作的一些相关结论。
2 混合回收渠道再制造系统动态模型
在混合回收渠道条件下, 首先建立仅存在时滞和外部需求扰动的再制造系统的基本动态模型, 然后在此基础上, 进一步考虑回收成本、再制造率、再制造等不确定因素, 建立再制造内部参数不确定的系统动态模型。
2.1 再制造系统的基本动态模型
这里实际系统与标称系统变量之差的偏差系统描述再制造动态过程, 仅考虑外部需求的不确定性扰动, 建立系统动态模型, 即
x1, k+1=x1, k+u1, k-u2, k-d1, k (1)
其中, x1, k为k期制造/再制造商生产的新产品累积库存量, 为状态变量; x2, k为k期制造/再制造商生产的再制造品累积库存是, 为状态变量; x3, k为k期流入消费市场的虚拟累积库存, 为状态变量; x4, k为k期第三方的回收品累积库存, 为状态变量; u1, k为k期新产品的生产量, 为控制变量; u2, k为k期替代再制造产品进行销售的新产品数量, 为控制变量; u3, k为k期制造/再制造商自行回收的废旧产品数量, 是控制变量; u4, k为k期利用第三方回收渠道回收的废旧产品数量, 为控制变量; d1, k为k期新产品的市场需求量, 为扰动变量; d2, k为k期再制造产品的市场需求量, 为扰动变量; u3, k-l、u4, k-l和x4, k-l分别表示具有时滞l的自行回收量、第三方回收量和第三方回收品累积库存量, 参数l在 (0, +∞) 范围内时滞独立; α, β, η, δ表示再制造率, λ, ξ表示废弃率, 均为常数, 并且0≤α, β, η, δ, λ, ξ≤1, 且0≤η+λ+δ+ξ≤1。式 (1) 、式 (2) 、式 (3) 、式 (4) 分别描述了混合回收的新产品累积库存状态、再制造品累积库存状态、客户虚拟累积库存状态和第三方回收品累积库存状态的动态过程。
此时, 制造商的运作总成本为
其中, zk为k期制造/再制造商的运作总成本, 为输出变量;cip为新产品的单位库存单位成本, cir为再制造品的单位库存成本;cp为新产品的单位制造成本;cr为再制造产品的单位再制造成本;cs为单位替代成本;ccm为制造商自行回收的单位回收成本;cmt为制造商向第三方进行回购的中间价格;cd为对产品进行废弃处理的单位成本;χ, φ分别表示为制造商自行回收时的废弃率, 0≤χ, φ≤1, 且0≤α+β+χ+φ≤1。同时, 再制造产品的单位库存成本应不高于新产品的单位库存成本, 即cip≥cir;再制造产品的单位生产成本应该约新产品单位生产成本的40%～60%, 即满足0.4cp≤cr≤0.6cp;回收成本与再制造成本之和不高于新产品的单位生产成本, 即cp≥cr+ccm (ctm) 。
将式 (1) ～式 (5) 转化为矩阵形式, 即为
xk+1=Axk+Alxk-l+Buk+Bluk-l+Fdk (6)
zk=Cxk+Duk+Dluk-l (7)
式 (6) 中,
。式 (7) 中, C=[cip, cir, 0, 0], D=[cp, cs, αcr+ccm+χcd, η (cr+cmt) ], Dl=[0, 0, βcr+ccm+φcd, δ (cr+cmt) ]。式 (6) 和式 (7) 描述了混合回收渠道下再制造系统的基本动态模型。
2.2 再制造系统内部参数不确定的
再制造动态模型
在上述基本模型的基础上, 进一步考虑再制造系统内部存在的不确定因素的影响, 即将回收成本、再制造率、再制造成本均视为不确定参数。则ccm和cmt表示单位回收成本中的基准参数, Δccm和Δcmt表示其扰动部分;α, β, η和δ表示再制造率中的基准参数, Δα、Δβ、Δη和Δδ表示扰动部分;cr表示单位再制造成本中的基准参数, Δcr表示扰动部分。此时, 系统内部参数不确定的矩阵形式可表示为
zk=Cxk+ (D+ΔD) uk+ (Dl+ΔDl) uk-l (9)
式 (8) 和式 (9) 中, xk, xk-l, uk, uk-l, dk, A, Al, B, Bl, D, Dl, F, C同上节,
式 (8) 和式 (9) 描述了混合回收渠道下考虑再制造参数不确定的再制造系统动态模型。
3 再制造系统的鲁棒H∞控制
3.1 鲁棒H∞控制机理
再制造系统的鲁棒H∞控制是指利用库存状态变量xk对系统运行现状进行反馈, 产生相应的控制策略, 对生产量、替代量、回收量uk进行动态调整和控制, 即uk=Kxk, 通过抑制对再制造系统各种扰动所造成的不确定影响, 使系统运作总成本偏差zk相对稳定。其中K为状态反馈控制矩阵。其实质是当一个离散时滞系统在外部扰动很大时, 通过设计一个鲁棒H∞状态反馈控制器, 获得合适的uk使
3.2 基于LMI的鲁棒H∞控制算法设计
常见的线性鲁棒控制系统设计有里卡蒡方程及其不等式、线性矩阵不等式 (Linear Matrix Inequality, LMI) 等方法。由于前者在求解时需要对模型中的大量参数和正定矩阵进行调整, 极大制约了实际应用过程中的便得性。与之相比, LMI不仅使用方便而且具有相同的算法性能[15]。综合考虑, 本文采用LMI算法对鲁棒控制系统进行设计。
借鉴文献[16]的研究成果, 设计前述模型的LMI算法。对于仅考虑外部需求扰动的基本动态模型式 (6) 和式 (7) , 对预先给定蹬γ, 如果存在正定矩阵Q, S1, S2和矩阵M, 使
那么式 (6) 和式 (7) 所描述的系统是H∞范数界γ镇定的, 其状态反馈控制率uk=MQ-1xk, 即K=MQ-1.
具有内部参数扰动的再制造动态模型式 (8) 和式 (9) , 首先需要进行矩阵变换, 对状态方程和输出方程的扰动部分进行增维处理。
假设内部参数不确定性是范数有界的, 并具有以下特征:
其中, H1, H2, E1, E2, E3, E4是适当维数的常数矩阵, 用于表示不确定性的结构信息; Pk∈Ri×j为未知矩阵, 满足PTkPk≤I, k=0, 1, 2, …, N. 则该动态模型可转化为仅具有时滞不确定的增维系统, 即
其中,
, 则对于具有内部参数扰动和外部需求扰动的混合回收再制造动态模型式 (8) 和式 (9) , 对预先给定的γ和λ, 如果存在正定矩阵Q, S1, S2和矩阵M, 使
那么式 (8) 和式 (9) 描述的系统是H∞范数界γ镇定的, 其状态反馈控制率uk=MQ-1xk, 即K=MQ-1.
4 仿真计算
本节分别对第1节提出的再制造系统的基本动态模型和内部参数不确定的动态模型, 应用基于LMI的鲁棒H∞控制算法进行数值计算与仿真分析, 求解状态反馈控制率。所有程序均在双核CPU (单核主频为2.20GHz) , 操作系统为Windows XP的电脑上应用Matlab 7.0软件中的LMI工具箱进行编写和运行。
4.1 再制造系统基本模型仿真
对再制造基本动态模型, 设定再制造率α=η=0.45, β=δ=0.2; 废弃率χ=λ=0.2, φ=ξ=0.05; 成本参数cip=1, cir=0.8, cp=6, cr=3, cs=1, cd=0.8, ccm=1≤cmt=1.5。在满足式 (10) 的条件下, 调用feasp求解器, 迭代计算32次, 得到LMI矩阵的最小收敛值为tmin= -0.0653<0。鲁棒H∞状态反馈控制策略为
此时, 再制造鲁棒系统对不确定因素扰动抑制程度γ=1。
下面对再制造系统鲁棒H∞控制进行仿真。仿真周期N=100。这里假设在正常情况下, 需求情况di, k (i=1, 2) 满足正态分布, 即di, k～N (μ, σ2) , 其中μ=10, σ2=0.5;但在某些时刻, 新产品和再制造产品的市场需求受到强烈的扰动, 如图1所示。
设状态变量和控制变量的初始值均为零, 标称值
4.2 再制造内部参数不确定模型仿真
对于内部参数不确定条件下的再制造动态系统, 假设再制造率扰动服从正态分布, 即Δα=Δη～N (0, 0.022) , Δβ=Δδ～N (0, 0.012) ;再制造和回收成本扰动服从均匀分布, 且Δccm和Δcmt的波动率均为0.1, 即Δcr～U (-0.5, 0.5) , Δccm～U (-0.1, 0.1) , Δcmt～U (-0.15, 0.15) ;其他参数设置与4.1节相同。在满足式 (14) 的条件下, 调用feasp求解器, 迭代计算27次, 得到LMI矩阵的最小收敛值为tmin= -0.0012<0。鲁棒H∞状态反馈控制策略为
此时, 对不确定因素扰动的抑制程度γ=1。
下面对再制造系统鲁棒H∞控制进行仿真。其中, 市场需求、标称值和仿真周期均与4.1节相同。仿真结果如图5、图6、图7所示。
4.3 仿真结果分析
通过对比上述两个模型的仿真结果, 从运作成本稳定性、产品回收总量和回收渠道变化趋势三个方面对结果进行分析:
①运作成本稳定性:通过图4可以看出, 根据鲁棒H∞控制得到的最优控制uk能够有效抑制外部需求不确定性的扰动, 使再制造系统的运作成本
②产品回收总量:当仅受外部需求扰动时, 再制造系统对外回收总量维持在55个单位左右;而当再制造因素存在较大扰动时, 再制造系统的总回收量将减少至50个单位左右, 说明再制造系统为了增强运作水平的抗干扰能力, 此时倾向于通过增加新产品的制造, 以替代策略提高柔性水平。
③回收渠道变化趋势:当仅受外部需求扰动时, 再制造系统倾向于通过第三方回收渠道进行产品回收, 其回收量维持在42个单位左右, 自行回收的产品数量较少, 只有大约13个单位;而当再制造因素存在较大扰动时, 系统自行回收的产品数量提高了大约10个单位, 而第三方回收的数量降低至27个单位左右。
同时, 本文也对ccm≥cmt情况下的两个模型进行了仿真, 其仿真结果与上述结论相似, 限于篇幅, 在此不再赘述。
5 结论
本文讨论了一类考虑混合回收渠道的再制造系统动态模型, 包括仅受外部需求扰动的基本模型和再制造参数不确定的动态模型。以系统运作总成本平的鲁棒性为目标, 运用基于LMI的鲁棒H∞控制算法, 求解状态反馈控制率。通过实例仿真的对比分析可以看出:①通过鲁棒H∞控制能够对再制造系统中的不确定扰动产生有效的抑制, 使再制造系统运作达到稳定状 态;②当再制造系统内部的回收成本、再制造率、再制造成本等在确定因素存在较大扰动时, 系统总体上倾向于增加新产品的生产, 减少再制造产品的生产, 以替代策略提高系统柔性, 以此获得相对稳定的运作水平;③在再制造环境相对稳定的情况下, 系统趋向于采用第三方回收渠道, 而随着再制造环境扰动因素的增强, 系统趋向于采用自行回收渠道进行产品回收。
本文将再制造系统中的库存成本和生产成本进行综合考虑, 以生产运作的总成本作为系统的输出成本, 对系统整体进行协调控制。同时, 也可以根据不同的研究需要和实践要求, 选择其中的重点环节作为系统输出进行控制, 开展进一步的研究和探讨。
摘要：为了研究制造商和第三方同时负责回收的再制造系统的运作稳定性, 建立了一类混合回收渠道下面向新产品和再制造产品市场差异的再制造系统动态模型, 包括仅考虑外部需求扰动的基本动态模型和进一步考虑再制造参数不确定的动态模型。分析了再制造系统的鲁棒运作, 并基于线性矩阵不等式算法给出了相应的鲁棒控制策略。仿真计算结果表明, 再制造环境相对稳定的情况下, 系统倾向于采用第三方回收渠道, 而随着再制造环境扰动因素增强, 系统倾向于自行回收产品, 且回收总量将减少。