废旧机电产品再制造质量控制理论与方法
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

2.3 废旧机电产品再制造质量影响因素

以机床为例,通过对废旧机床再制造流程分析,可以明确影响再制造机床质量的主要环节为:机床再制造回收、可再制造评估、再设计、再制造、再装配、再销售等6个主要阶段。据此,影响最终再制造机床质量的主要因素分为(见图2-6):回收质量、拆卸质量、清洗质量、检测质量、可再制造质量属性评估、再制造质量、再装配质量等。

1.回收质量

回收质量指的是废旧机电产品在回收时的质量。由于废旧机电产品的报废原因、服役工况和时间、损伤形式和损伤程度等具有不确定性,因此废旧机电产品的回收质量也具有高度的不确定性。回收分为主动回收和被动回收,目前我国的废旧机电产品再制造基本都是企业主动回收方式。再制造之前必须对废旧机电产品的回收质量进行必要的鉴定,即判定其是否有回收的价值。

2.拆卸质量

再制造需要将废旧机电产品完全拆卸,拆卸是首要的再制造工序,它在很大程度上保证了废旧机电产品再制造资源的最大化利用。由于废旧机电产品的功能构造各有特点,整机及零部件在质量、结构、精度方面存在一定差异,因此不当的拆卸顺序、拆卸方式等都会对废旧零部件的质量造成损害,并给再装配带来困难,从而影响再制造的效率、成本和质量。目前,再制造企业的拆卸主要是借助工具和设备的人工拆解,存在效率低、成本高、废旧零部件容易出现二次损伤等问题。因此,如何获得高效率、低成本的无损拆卸方法是废旧机电产品再制造需解决的关键问题之一。

3.清洗质量

清洗也是再制造过程中所独有的、显著区别于传统制造过程的重要工序,对保证再制造产品质量具有重要影响。它是检测表面尺寸精度、几何形状精度、表面粗糙度、表面性能、磨损腐蚀状况等指标的前提,也是废旧零部件再制造的基础。表面清洗的质量直接影响检测质量、再制造加工质量和再装配质量。清洁度不良还会影响产品综合性能的下降,容易出现过度磨损、精度下降、寿命缩短等现象。

另外,清洗工序是再制造过程污染的主要来源,由于附着物的复杂程度,常常需要同时应用多种设备和多种方法,在清洗过程中可能会产生污染环境的有害物质。因此,根据废旧零部件表面附着的脏污物的类型和程度,选择科学、高效、绿色的清洗技术和设备至关重要。

图2-6 再制造机床质量影响因素

4.检测质量

一是对废旧毛坯件的检测(如尺寸检测、缺陷检测)、剩余寿命评估等,严格把控“入口关”[15],对其检测不能造成损伤,因此现在的一个研究热点是无损检测技术;目前已有200多种无损检测技术,通常采用涡流检测、超声检测技术检测零件表面与内部裂纹等缺陷与损伤,采用金属磁记忆等技术检测剩余寿命等;二是对再制造涂层/零件的检测,包括涂层的厚度、缺陷、结合强度的检测,保证再制造零部件的质量达到再制造标准;三是对再制造产品进行整机检测,严格把控“出口关”,确保整机的综合性能达到用户的要求。

5.可再制造质量属性评估

可再制造质量属性评估是再制造过程中最重要的环节之一,包括对整机性能的评估,以及废旧零部件的评估。正确有效地评估废旧机电产品的可再制造质量属性,不仅可以评判废旧机电产品是否值得再制造和再制造的可行度,避免了资源的浪费。同时,也可为后面的废旧机电产品再设计、再制造提供必要的依据。

现阶段对于废旧机电产品的可再制造性评估的研究已经取得了一定的成果,但鲜见以质量的观点对废旧零部件进行评价。因此本书将以质量的视角,对废旧零部件的可再制造质量属性进行评价。若废旧零部件具备直接重用的价值,则将其转移至备件库,以便在进行再制造装配时使用;若该废旧零部件可再制造,则需要对其进行再制造工艺设计与工艺方案决策,即应用先进的再制造技术与工艺,恢复改善其质量;若该废旧零部件不具备再制造的价值,则将其转移至废件库,对其进行再回收循环处理。

6.再设计质量

再制造设计是影响再制造机电产品质量的关键环节,在废旧机电产品的可再制造质量属性评估的基础上,结合客户需求进行再制造设计,实现再制造产品的综合性能升级[16]。再设计过程一般包括三个阶段:再制造设计质量参数规划阶段、再制造设计冲突消解阶段、再制造工艺规划阶段[7]。在再制造设计质量参数规划阶段,即根据现有的再制造机床的市场反馈,制定相应的再制造机床的整机性能参数,并基于此对废旧零部件的再制造工艺要求进行制定。而受制于原有废旧机电产品在结构、功能与材料等方面,还需对再制造设计第一阶段得到的再制造设计质量参数进行冲突消解,以保证其实现的可行性。再制造工艺的决策要依据再制造工艺要求进行,保证制定的再制造工艺能够实现所有再制造加工要求。

再制造的根本意义在于废旧资源的最大化再利用,因此废旧机电产品的再设计受到原有机电产品功能、材料、结构等的限制,与新产品设计相比,再设计的自由度受到了很大限制。而随着机电产品市场竞争日趋激烈,用户需求再制造产品成本更低而综合性能却有提升[17],这样在原有的材料结构限制与日益增长的用户需求之间就形成了再设计的冲突。因此,如何在废旧资源的利用、用户需求的性能之间、再制造成本与再制造利润之间进行最优的质量规划设计,解决再设计的矛盾冲突,实现废旧机电产品的综合性能提升,采用科学有效的再设计方法对再设计过程进行质量控制就尤为重要。

由于废旧零部件的失效形式、失效程度、使用寿命等的不确定性,使得废旧零部件的再制造工艺路线具有高度不确定性,再制造工艺方案的决策方法也成为再制造多种不确定性问题的一个重点研究领域。文献[18]阐述了4种典型再制造工艺路线,并建立GERT图形评审技术的某废旧零部件路线模型;文献[19]从制造系统工程的角度建立了一种再制造工艺决策问题的框架模型,并提出了一种基于专家评判及模糊回归理论的二阶段再制造工艺过程优化决策方法;文献[20]建立了基于模糊Petri网的废旧零部件再制造工艺过程模型,并建立了一个废旧零部件不确定性再制造工艺时间的模糊学习系统,且基于废旧零部件的质量状况信息对其再制造工艺时间开展模糊学习。

7.废旧零部件的再制造质量

废旧零部件是再制造零部件的毛坯,废旧零部件的再制造质量直接决定再制造零部件的质量。以废旧机床为例,铸造件(床身、立柱、工作台、箱体等)经过简单再加工后,可直接重用;精密关键功能件(导轨、主轴、蜗杆副等)需要采用先进的再制造技术,对其进行再制造,一般包括表面修复和机械加工两个阶段;电气系统等淘汰件和易损件则需升级换新。

再制造技术是保障再制造零部件质量的强有力支撑,是恢复或改善废旧零部件性能的关键因素。表面工程技术是我国的再制造技术特色,其功能是恢复尺寸、恢复或改善表面性能(耐磨、耐蚀、耐热、抗疲劳等)。目前我国重点研究的表面修复技术有:激光熔覆技术、电刷镀修复技术和喷涂修复技术。

8.再装配质量

再装配是把直接重用件、再制造零部件、新件重新装配成再制造产品。作为再制造加工的最终环节,再制造装配对于提高再制造零部件利用率、保障再制造产品质量至关重要。再制造装配过程最主要的问题来源于如何保证不同种类的零部件的装配精度,不同种类的零部件具有不同类型的精度特征,有效保证再制造装配精度将对再制造产品的性能具有直接影响。再装配精度不仅影响再制造产品的工作性能,而且影响使用寿命,如机床的再装配精度将直接影响在机床上加工零件的加工精度。

张媛针对由再制造/再利用零部件尺寸超差、装配过程质量稳定性低等问题,提出一种再制造发动机装配质量控制方法,并对其关键技术进行了研究[21];刘明周等人在分析机械产品再制造装配过程特点的基础上,提出了面向机械产品再制造装配过程的动态工序质量控制模式[22]

9.销售服务质量

用户所感受到最终质量不仅仅是再制造产品本身的质量,还包括在销售与售后过程中所提供的服务质量。再制造过程是否执行再制造过程质量控制、再制造产品是否达到再制造质量标准、是否提供安全可靠的质量担保等,这些都会影响用户感受到最终的产品质量。特别是当下国内处于对再制造认可度不高的大环境,销售与售后服务的质量更是再制造产品能否获得市场认可的重要环节。