《废旧电子产品自动化拆卸可行性的评价模型与方法》

            
陶祎芸,楼佩煌,钱晓明(南京航空航天大学机电学院，江苏 南京〓210016)



作者简介：陶祎芸（1992—），女，硕士研究生，主要研究方向为机械电子工程，nuaatyy@qq.com.

摘要：为建立废旧电子产品自动化拆卸的评价体系，首先分析了国内外用于产品可拆卸性评价的方法，然后基于对废旧电子产品特点及其自动化拆卸技术实现过程的分析，从技术、经济和环境三大方面构建可行性定量评价体系和方法，进而采用层次分析法-熵权法进行评价集结与排序，从而优选出最适合自动化拆卸的产品。通过对多型号废旧电能表自动化拆卸的评价研究，验证了评价模型的有效性，为拆卸厂商进行电子产品自动化拆卸方案评估提供了决策支持。

关键词：产品拆卸；自动化拆卸；多准则决策；废旧电子产品

中图分类号：TP18;X705文献标识码：A文章编号：2095-509X(2019)07-0001-08

  电子产品往往寿命周期较短且含较多毒害性物质，其报废阶段的绿色处理是学术界和工业界日益关注的问题。废旧产品高效拆卸是对其进行绿色处理的前提环节。相比于人工拆卸，自动化拆卸系统具有高效率、低污染、高可靠性等优点，且可有效避免拆卸过程产生的废液、废气、废料对拆卸人员的健康损害，因此在批量拆卸中具有更大优势。然而，自动化拆卸的可行性既取决于产品自身的可拆卸性，又受制于当前自动化拆卸工艺，因此需要综合考虑废旧电子产品的固有特点（如产品结构、智能化程度、状态不确定性等）和自动化拆卸技术实现难度（如产品自动识别、紧固件可靠分离、元器件分拣等），对自动化拆卸可行性进行综合评价。

产品具有可拆卸性是进行自动化拆卸的前提，目前已有许多研究在关注产品可拆卸性的评价问题。Achillas等［1］通过对产品零部件的环境影响、剩余寿命、特殊零件数量、质量以及零部件拆卸便利性进行加权评估得到全局多准则指数，从而找到最值得再生的零部件。Du等［2］通过分析产品的技术、经济和环境指标，利用层次分析法(analytic hierarchy process，AHP)确定各级子指标权重，并通过加权求和得出综合指数来评价产品拆卸的可行性和有效性。Lee等［3］以产品拆卸便捷性为评价指标，利用AHP对废旧产品的选择进行优化。Sabaghi等［4］同时考虑了拆卸可达性、接触面、连接方式、连接数量和种类这5个变量因素，通过专家打分确定权重，使用逼近理想解排序法（technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS）选出最适合回收的废旧产品。陈志伟等［5］考虑了废旧产品零部件的拆卸效率，通过模糊AHP得出各子指标的权重，从而计算出拆卸效率。易建军等［6］利用拆卸时间作为拆卸性的度量单位，对待回收产品进行优选。Jéssica等［7］主要从产品拆卸性和材料回收再用这两个方面对产品的可回收性进行评价。Sawanishi等［8］则是从拆卸的技术可行性以及经济可行性这两个指标得出最优的拆卸产品。张秀芬等［9］通过分析拆卸技术可行性指标对复杂产品可拆卸性进行评价分析；于随然等［10］以拆卸时间为评价指标，对产品的可拆卸性进行评价。薛俊芳等［11］通过定性分析技术、经济、环境这3个指标，采用信息熵法对拆卸序列进行评价优选。田广东等［12］通过定性分析技术、经济、环境这3个指标，采用AHP-灰色关联TOPSIS对拆卸序列进行评价优选。上述产品拆卸评价模型更多从产品结构本身评价拆卸难度，而没有分析探讨产品自动化拆卸实现的难易程度及其效益表现。此外，还有部分研究关注了产品自动化拆卸方案，如Vongbunyong等［13-14］设计了一套基于认知机器人的自动拆卸装置，并研究了其对多种产品的适应性和鲁棒性；Li等［15］提出了一个用于报废汽车自动拆卸方案的优化框架，其以机器人装置成本、操作效率以及材料回收率为优化目标；随后，Li［16］又设计了一套拆卸废旧电动车的自动化拆卸设备，并从技术、经济和环境这3个方面评价不同情景下的拆卸过程；Xiang等［17］则以分离率和再利用率为优化目标得出最优的自动拆卸印刷电路板（printed circuit board，PCB）的方案和拆卸装置。

    综上可知，已有的拆卸评价模型往往缺少对自动化拆卸工艺过程诸多环节和要素的考虑，且主观定性评价指标较多，目前仍缺少一套对电子产品自动化拆卸可行性进行综合评价与优选的模型。本文从技术、经济、环境这3个一级评价准则出发，综合考虑废旧产品的结构特点以及自动化拆卸工艺实现过程，建立层次化的定量综合评价模型，同时采用AHP-熵权法进行评价集结与排序，进而优选出最适合自动化拆卸的产品。


文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）

更多关注，请扫码