绿色再制造设计流程的优化研究
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作者: 吴小艳
摘 要：一项设计工作的完成需要经过漫长而又复杂的进展过程，必须按照一定的流程来进行。绿色再制造活动也不另外，只有有了科学、合理的绿色再制造设计流程，绿色再制造设计工作才能做到有条不紊、步步深入。围绕绿色再制造的设计流程及其优化问题展开研究，分析绿色再制造的传统串行设计流程存在的问题，指出对其进行优化的对策建议——构建基于并行工程的绿色再制造设计流程，以进一步提高产品设计的合理性，缩短产品开发的周期。
关键词：绿色再制造；设计流程；并行工程
中图分类号：F27 文献标志码：A 文章编号：1673-291X （2013）20-0231-03
一、绿色再制造的传统串行设计流程
绿色再制造的串行开发设计流程是指产品从概念设计到详细设计、工艺设计、原形制造及检测、生产制造、上市销售及使用、废旧产品回收、绿色再制造，直至绿色再制造产品再次上市销售等全过程是一个串行的过程，产品开发工作是按照顺序一步步完成的，上一环节的全部工作完成后才开展下一个环节的工作（见图1）。
在绿色再制造的传统串行设计流程中，首先是概念设计，如果方案通过，则转入设计流程的下一个环节——详细设计和工艺设计阶段。由设计部门负责对产品原型进行设计，并进行产品生产中使用的工具及设备的开发工作。
其次，由制造部门进行产品原型制造和模拟使用测试。如果原型不能满足所期望的产品性能，则反馈给设计部门进一步修改完善，然后重复“设计—产品原型制造—模拟使用测试—设计改进”的循环活动，直至产品性能达到期望的要求。
再次，产品上市销售，消费者在使用后将意见反馈给企业，企业结合用户意见对产品概念设计或详细设计、工艺设计等作进一步的改进，以便使下一次上市销售的产品更符合用户的需求。
产品在第一次服役期满后，由绿色再制造企业的物流部门将废旧产品进行回收、清洗、拆卸和检测，然后将有再制造价值的废旧产品和零部件运送到绿色再制造部门。物流部门也将其回收、清洗、拆卸、检测和运输等过程对产品设计方面的改进意见和建议反馈给概念设计和详细设计部门，以便进一步改进产品设计，使其满足物流环节的运输、拆卸和检测等的需要。
第四，绿色再制造部门在对有再制造价值的废旧产品和零部件进行绿色再制造加工时，结合工艺、设备状况及再制造加工的需要，将对产品设计方面的改进意见和建议反馈给概念设计和详细设计部门，以便进一步改进产品设计，使其满足绿色再制造加工环节的需要。
最后，绿色再制造产品的营销部门结合销售需要和用户反馈意见，将对产品设计方面的改进意见和建议反馈给概念设计和详细设计部门，以便进一步改进产品设计，使其满足绿色再制造产品销售和用户需求的需要。
二、绿色再制造的传统串行设计流程存在的问题
从绿色再制造的传统设计流程图可以看出，其采用的是串行模式。产品开发工作包含一系列按时间先后顺序排列的、相对独立的步骤，由绿色再制造企业的不同职能部门分别负责实施。这种传统的串行设计流程存在以下问题。
（一）各部门之间信息交流不畅通
绿色再制造的传统串行设计流程采用的是一种“我设计，你制造”和“我设计，你销售”的所谓“隔墙抛砖法”的设计流程和工作模式。这种开发过程是一种静态的、顺序的和相互分离的流程，各部门之间隔着隐形的“墙”。除了在设计的后期和制造阶段发现问题后将意见反馈给设计等部门以外，设计部门和上下游各部门之间不存在经常的信息交换，尤其是事前的信息交换。
（二）设计流程周期过长
由于串行模式下的产品开发工作是按照顺序一步步完成的，上一环节的全部工作完成后才开展下一个环节的工作，设计流程周期本身就较长。再加上由于各部门之间信息不通畅，尤其事前信息沟通不足，导致这个串行设计流程的下游发现问题需要修改设计方案时，整个流程要重新进行，即发生返工状况。这又会造成产品开发周期变长，成本增加。
（三）缺乏对设计流程全过程的统一管理
一个完整的绿色再制造设计流程所包含的各项任务分散由各个职能部门分别完成，缺乏对设计流程全过程的统一管理。例如，产品概念开发由营销部门负责，详细设计和工艺设计由设计部门负责，原型制造及测试有制造部门负责，废旧产品回收由物流部门负责，等等。其结果是各部门只关心本部门的工作和利益，没有人真正关心其设计是否满足下一环节操作的需求、是否有助于提高企业的整体效益或是否真正满足顾客的需求。缺乏对设计流程全过程的统一管理，还使得各部门在衔接中浪费大量的等待时间和增加很多不必要的重复性劳动，最终大大增加任务完成的费用、延误任务完成的时间，造成产品推迟上市或缺乏竞争力。
三、构建基于并行工程的绿色再制造的设计流程
绿色再制造的传统串行设计流程存在各部门之间信息交流不畅通、设计流程周期过长和缺乏对设计流程全过程的统一管理等问题，这就需要对以往的设计流程进行优化，构建基于并行工程的绿色再制造的设计流程。
（一）并行工程的内涵
并行工程（Concurrent Engineering）是集成地、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）的系统化方法。它将传统的串行工作模式尽可能地并行，在产品开发前期就全面考虑后期的各个环节的需求，重视产品的装卸性、可回收性等要求。它运用交叉职能集成的思想，把产品开发的各个活动看成是一个集成过程，并从全局优化角度出发，组织协调各环节有效运行，对集成过程进行管理和控制。
并行工程的集成表现在以下方面：（1）过程集成。采用并行工程进行新产品的开发设计，可以在产品设计的前期就充分考虑产品全生命周期各环节的设计需要，从产品全生命周期的角度设计产品及其相关过程（包括制造过程、再制造过程和支持过程）。（2）人员集成。在对产品开发过程进行优化的同时，并行工程也有助于实现多部门、多领域、多学科专家群体的协同工作。来自设计部门、制造部门、再制造部门、物流部门、营销部门的人员，甚至供应商、销售商和消费者代表，可以形成一个集成的开发团队，增强产品开发的合理性。（3）功能集成。并行工程设计方法强调产品设计环节不仅要考虑制造环节、工程技术环节的需要，重视产品的可拆卸性、易装配性、可再制造性等的设计，还要对用户需求、成本、质量和进度计划等进行综合分析和评价，确保设计方案在各个方面都做到既合理又可行。（4）信息集成。采用并行工程，借助强有力的信息技术，可以在产品设计的各个环节实现双向的信息沟通和数据共享，参与设计的各方人员既能接受信息，又能为他人提供信息，有助于产品设计的成功。 并行工程的并行表现在以下方面：（1）各设计工序可并行进行。传统的串行设计方法是各个设计工序按时间序列有顺序、孤立地开展设计工作，上一工序的全部工作完成后才开展下一个工序的工作，设计流程周期本身较长。而并行工程设计方法是将产品设计周期分解成若干时间段，但各个时间段之间有一部分重叠，即设计过程可以同步进行，从而可以大大缩短产品开发周期。（2）各领域专家设计活动的并行协作。各领域专家的设计活动不是简单的叠加，而是借助先进的计算机网络平台彼此进行信息沟通，实现思想的碰撞和设计活动的并行协作，最大程度地发挥集体的智慧。
（二）基于并行工程的绿色再制造设计流程的具体框架
绿色再制造企业为了提高产品设计的合理性，有效缩短产品开发周期，确保产品及再制造产品市场推广的成功，应将产品设计和工程技术设计同步进行，构建一个基于并行工程的绿色再制造产品设计和工程技术设计流程框架（见图2）。
绿色再制造企业在进行新产品开发时应组织跨部门、跨专业的项目组，将产品设计人员、制造/绿色再制造工程技术人员、新产品/绿色再制造产品的营销人员，甚至供应商、销售商、消费者等一起组成团队小组，依托先进的信息技术平台和消费者数据库等进行充分的信息沟通和并行开发，以提高产品开发的成功率，杜绝不必要的返工浪费。在产品的设计开发期间，应该将概念设计、具体设计、细部设计、最终需求等结合起来，简化组织机构和信息传递，提高系统柔性，降低资源投入和消耗，缩短产品开发时间，保证以最快的速度按要求的质量完成。此外，可利用现代CIM（ Computer Integrated Manufacturing的缩写，指计算机集成制造）技术，在产品的研制与开发阶段，辅助项目进程的并行化。
从图2可以看出，基于并行工程的绿色再制造设计流程框架中既包含横向的并行，也包含纵向的并行。
横向的并行是：产品设计与工程技术设计同步进行，以产品设计为主体，工程技术设计为产品设计提供强有力的技术咨询和支持。另外，营销部门负责的新产品/绿色再制造产品的市场推广设计也可以同步进行，为产品设计和工程技术设计提供咨询和建议。
纵向的并行是：新产品开发的各个阶段同步进行，如概念设计与具体设计同步进行，具体设计与细部设计同步进行。上一个工序还在进行工作时，下一个工序就已开始本工序的准备了。这种做法大大缩短了传统串行设计模式所需的设计周期。
参考文献：
[1] 刘润本.再制造产业化发展趋势[J].再生资源与循环经济，2010，3（3）： 30-33.
[2] 侯贞贞.机电产品的再制造设计方案评价[J].开发与创新，2009，（1）：20-22.
[3] Chung，C.，Wee H.Green-product-design value and information-technology investment on replenishment model with remanufacturing[J].International Journal of Computer Integrated Manufacturing，2010，23（5）： 466-485.
[责任编辑 高惠琦]
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