废旧智能手机拆卸可行性的价值评估模型与方法

尹凤福, 杜泽瑞, 李 林, 王瑞东, 安 瑞, 梁振宁

(青岛科技大学机电工程学院,山东 青岛 266061)

基金项目：国家科技重点研发计划资助项目（2018YFC 1902300）

作者简介：尹凤福( 1969—)，男，教授，博士，主要从事机电产品的绿色设计与制造方面的研究，yinff@qust.edu.cn.

通讯作者：杜泽瑞，男，硕士研究生，1073081050@qq.com.

摘要：为解决废旧智能手机造成的环境污染及资源浪费问题，提出了废旧智能手机拆卸可行性价值评估模型与方法。以“小米3” 智能手机拆卸和回收为例，基于智能手机分层树拆卸模型生成拆卸序列，建立拆卸和回收利润模型。提出价值评估方法，对手动拆卸和自动化拆卸两种拆卸方式下的废旧智能手机拆卸和回收价值进行评估，结果表明，自动化拆卸的回收利润远高于手动拆卸。

关键词：废旧智能手机；拆卸模型；拆卸序列；自动化拆卸；价值评估

中图分类号：TP18；X76      文献标识码：A     文章编号：2095-509X(2021)05-0099-06

随着5G时代的到来，智能手机更新换代的速度日益加快，被淘汰的废旧智能手机不仅导致资源浪费，而且对自然环境造成了严重影响，已成为城市污染的一个重要来源。一些专家学者对此进行分析研究，普遍认为解决问题的根本途径是实行“绿色设计与制造”^［1-2］。绿色设计不仅能减少物质和能源的消耗，减少有害物质的排放，而且使产品及零部件能够方便地分类回收，再生循环或重新利用，其主要内容包括产品的可拆卸性设计和可回收性设计。因此，对大批量的废旧智能手机进行拆卸和回收处理，并寻找一种可行的方法，使废旧智能手机的拆卸和回收利润达到最大化。

近年来，众多国内外学者在产品拆卸和回收领域进行了深入的探索研究并取得了一定的成果。美国东北大学Gupta^［3］团队对产品拆卸建模、产品回收以及环境意识制造方面进行了系统的研究。针对产品拆卸序列的研究，国内外学者从不同角度提出了构建产品拆卸模型的方法。Feng等^［4］提出了产品回收混合拆卸建模和优化方法，以最大程度地提高回收利润和减少对环境的影响；Kuo等^［5］建立了基于Petri网的拆卸信息模型，采用以Petri网为基础的分析方法处理报废产品的回收和拆卸问题；杨得玉等^［6］针对产品故障特征构建了拆卸混合图模型，提出了目标选择性拆卸序列规划方法；聂应军等^［7］针对废旧产品提出利用分解矩阵表达拆卸方案，并综合考虑拆卸过程中不确定因素以获取最大拆卸收益；王喆^［8］针对汽车零部件的拆卸建立了网络图模型，提出了规划拆卸序列方法。

另外，价值回收拆卸研究同样也引起了国内外众多学者的关注。王淑旺等^［9］针对废旧家电产品有效回收利用方面的不足，开展了废旧家电产品回收再利用关键技术的研究，探讨了废旧家电产品有效回收的途径；陶祎芸等^［10］针对废旧电子产品，建立了自动化拆卸评价体系，通过废旧电能表验证了评价模型的有效性；Kwak等^［11］提出了产品在整个生命周期内实现最大利润的模型；Smith等^［12］基于已有法则提出了顺序优化的拆卸方案；Cong等^［13］基于拆卸矩阵提出了机械硬盘的价值回收优化模型以创造最大回收利润。

综上可知，众多国内外学者对该领域的研究越来越深入，对报废汽车、废旧硬盘等产品的拆卸和回收研究，取得了一系列的研究成果。但是，目前针对废旧智能手机拆卸和回收的研究很少，没有形成系统的智能手机拆卸和回收理论。本文提出了废旧智能手机拆卸可行性的价值评估模型与方法，适用于智能手机的完全拆卸，通过“小米3”智能手