授权模式下考虑再制造设计的闭环供应链决策研究

基于一个原始设备制造商(OEM)和一个第三方再制造商(TPR)组成的闭环供应链,在授权模式下考虑OEM的再制造设计,构建了两周期动态博弈模型,分别给出了再制造受回收数量限制和不受回收数量限制下OEM的最优再制造设计策略及TPR开展再制造业务的边界条件,分析了再制造设计对供应链成员的利润影响。研究表明:当再制造不受回收数量限制时,OEM的最优再制造设计策略依赖于再制造设计为两种产品带来的收益之比和再制造成本节约度。此外,当再制造成本节约大于某一阈值时,TPR才会开展再制造业务。当再制造受回收数量限制时,OEM的最优策略是实施再制造设计、TPR总是应该开展再制造业务。无论再制造是否受回收数量限制,适当的再制造设计努力程度可以增加OEM的利润,再制造设计并不总是有利于增加TPR的利润。研究结果为OEM实施再制造设计和TPR进入市场提供了理论依据。

再制造设计的创新理论与方法

再制造设计是提升再制造效益的重要方法途径,是对产品设计和工程设计的创新补充,属于新兴的设计内容。以再制造设计概念与特征分析为基础,提出了面向再制造创新设计的产品梯度寿命设计理论、再制造性设计与评价理论、产品再制造工程设计理论,研究分析了面向再制造的产品材料设计、产品结构设计、再制造产品生产设计等再制造设计的新内容,为再制造设计的理论研究和方法应用提供了借鉴。

再制造设计基础及方法

废旧产品在进行再制造加工前,要进行再制造性评价和再制造工艺设计。而产品的再制造特性主要是由产品设计阶段决定,废旧产品的再制造特性又决定了产品能否进行寿命末端再制造。文中主要探讨了产品再制造设计的影响因素、废旧产品再制造特性评价及再制造加工建模等内容。通过再制造设计的研究,可以为开展科学的再制造提供依据,最大限度地挖掘废旧产品中的蕴含的财富和信息,实现资源的可持续发展战略。

支持再制造设计的产品失效模式信息传递模型

为将产品中具有再制造重用潜能的零部件及报废模式等信息反馈到设计过程以有效支持再制造设计,提出产品层次递阶失效模式传递链及其多色模型。通过分析报废产品的层次结构、失效模式、失效程度、回收决策等信息间的关联,构建了产品层次递阶失效模式传递链模型;为了便于计算机的表达与操作,应用多色集合理论对层次递阶失效模式传递链进行数学描述,形成失效模式信息传递多色模型;通过多色集合的围道布尔矩阵推理原理识别出可再制造零部件和报废模式;给出失效模式信息反馈支持下的再制造设计流程。最后,以发动机中连杆活塞部件为例,验证了所提方法的可行性。

装备再制造设计及其内容体系

装备再制造工程是实现装备资源节约与环境保护的重要手段,科学的装备再制造设计是提高装备再制造效益及提高装备再制造性的关键方法,也是再制造工程的重要研究领域。文中指出装备再制造设计面向装备再制造的全过程,包括面向生产的设计、面向回收物流的设计和面向装备服役的设计3部分内容,提出了再制造设计研究的范围、对象、目的、手段及时域,明确了其任务和目标,构建了包含再制造设计基础、再制造技术与工艺设计、再制造管理设计的装备再制造设计理论与技术体系,并确立了装备再制造设计要采取全系统、全寿命、全费用和绿色化的基本观点,给出了今后发展的装备再制造性设计与评价、再制造生产系统规划设计、再制造逆向物流优化设计、再制造信息管理与应用设计等4个关键领域的研究目标和内容。

主动再制造设计下制造/再制造博弈模型研究

为了分析主动再制造设计对原始制造商与再制造商竞争机理的影响,建立了原始制造商与再制造商博弈模型.模型考虑并对比分析了由原始制造商承担再制造设计费用和由再制造商承担再制造设计费用两种情况下,主动再制造设计对废旧产品边界回收率、两种产品的单位零售价格、销售量及销售利润的影响.研究结果表明:在再制造产品不进入市场时,由原始制造商主动再制造设计能降低单位新产品的零售价格、增加新产品的销售量及销售利润;主动再制造设计为两种产品带来的单位收益之比在某一区间时,无论由原始制造商或由再制造商承担再制造设计费用,原始制造商都会选择进行再制造设计.

外包再制造下再制造设计对制造/再制造影响

为分析外包再制造模式下,再制造设计对制造/再制造供应链竞争的影响,构建制造/再制造博弈模型.基于博弈模型,分析再制造设计费用不同承担方式对再制造设计努力程度、废旧产品回收率、收益和环境等影响.研究结果表明:原始制造商通过外包再制造不仅可以降低再制造商的市场竞争优势,还可以获得再制造带来的收益;再制造设计可以促进再制造商回收废旧产品,提高废旧产品回收率;无论是原始制造商还是再制造商承担再制造设计费用,两者收益分别在再制造设计努力程度的不同点达到最大,而不是再制造设计努力程度越大其收益越大;再制造对环境影响并不总是有利的,当单位再制造产品与新产品对环境造成的影响之比小于某一阀值,同时再制造设计给单位再制造产品带来收益与带给单位新产品收益之比大于某一阀值时,再制造才有利于降低对环境的影响.

基于结构功能衍生系数的主动再制造设计

针对传统产品的关键零部件由于服役时间过长、损伤严重而无法再制造的问题,提出结构功能衍生系数的概念。通过研究不同设计参数组合下零件再制造性的变化,建立结构再制造性与设计参数的映射函数模型。并构建衍生系数矩阵及其导数矩阵,反映设计参数改变对结构再制造性变化及变化趋势的影响,为关键件的参数优化设计提供依据。提出基于结构功能衍生系数的主动再制造设计方法,通过参数优化和预设再制造时机下限,保证产品关键零部件的可再制造性。以6L240型号柴油机曲轴为例,验证该方法的有效性和可行性。

基于知识的废旧机床再制造设计方法研究

运用物元理论和可拓原则构建了一种废旧机床再制造设计方法,对废旧机床再制造设计知识结构进行了研究,表达了废旧机床再制造设计模块物元模型;以机床整机再制造设计为核心,采用基于距相关函数对废旧机床子模块进行检索得到最为相似方案的情况下,应用可拓原则将检索案例变换为满足再设计需求的设计方案。最后以某机床集团废旧车床再制造方案设计为例进行了验证。

基于QFD的变速箱再制造设计要素分析

将QFD技术应用于再制造设计要素分析过程中,以质量屋为工具,通过将顾客质量需求逐步转化为再制造设计要求,得出变速箱再制造设计要素的技术重要度排序,并用专家打分法加以验证,从而保证再制造设计要素提出的正确性,最终得出再制造设计各个要素的重要程度,为后续的再制造设计要素与传统设计要素之间的冲突解决提供支持。

面向顾客满意度的废旧机床再制造设计参数规划方法

基于目前大多数再制造机床仅注重机床本身性能的恢复,从未无法达到预期市场竞争力的问题,结合顾客需求和废旧机床再制造设计,构建了再制造设计参数决策框架,并充分考虑顾客需求与再制造设计参数之间的不确定性,应用模糊非线性回归法分析顾客需求与再制造设计参数之间以及不同再制造设计参数之间的模糊相关关系。同时,针对基于传统模糊非线性回归法的规划方程不具备处理模糊关系的能力,导致规划结果与实际情况偏离的情况,将模糊度融入规划方程,构建基于改进模糊非线性回归法的废旧机床再制造设计参数规划方程。以某机床再制造企业的废旧CAK6163的再制造设计过程为例,应用改进的再制造设计规划方程对其再制造设计参数进行规划。结果表明,由改进的规划方程得到的再制造设计参数,相对于传统规划方程,能够获得更高的顾客满意度,进而有效提升了再制造机床的市场竞争力。

授权再制造视角下再制造设计对制造再制造影响研究

为分析授权再制造下,再制造设计对制造/再制造影响,构建了再制造设计不同承担模式下原始制造商与再制造商博弈模型,对比分析再制造设计费用不同承担模式下,再制造设计对最优纳什均衡解影响。研究主要得到:授权再制造不仅可以改变原始制造商市场竞争不利地位,还可以增加其收益;在授权再制造下,只有再制造设计带给两种单位产品收益之比较大时,两者才愿意承担再制造设计费用;虽然再制造设计可以减少两种产品单位零售价格,但是再制造设计不一定总是增加消费者剩余。

再制造设计在食品机械中的应用

文章分析了影响食品机械再制造设计的诸多关键因素,在再制造设计定义与特点的基础上,通过实地调研,对一些现有结构进行面向再制造改进设计,使其结构更加合理,并运用再制造设计原理对月饼自动刷油扎孔机进行创新设计。面向再制造设计能充分挖掘废旧食品机械所蕴含的资源价值,推动可持续发展战略方针。

面向再制造全过程的再制造设计

面向再制造全过程的再制造设计是开展再制造工程的必要前提,涉及许多新兴学科。文中探讨了再制造设计的内涵、主要内容及前沿研究课题。通过再制造设计的研究,可以为开展科学的再制造提供依据,最大限度地挖掘废旧产品中蕴含的财富和信息,实现资源的可持续发展战略。

基于再制造设计的闭环供应链定价及协调机制研究

为探究再制造设计在闭环供应链中的作用,基于实施再制造设计建立了三阶段博弈模型。同时,分析实施再制造设计单位产品的批发价格、零售价格、进行废旧产品的回收价格、零部件的价格及闭环供应链各成员的利润变化。此外,考虑了闭环供应链在集中决策时,闭环供应链总利润的变化,并用Shapley值法协调闭环供应链。分析得到如下结果:(1)闭环供应链成员的利润与可再制造率及再制造成本的减少相关。(2)制造商实施再制造设计的费用通过提高产品的批发价格部分转嫁给消费者,通过提高零部件的价格部分转嫁给再制造商。(3)分散决策时,供应链成员利润随可再制造率的提高而增加,进而促进单位废旧产品的回收价格增加及单位零部件的价格增加。(4)闭环供应链的总利润在集中决策时与分散决策相比时有所增加。(5)再制造商对整个闭环供应链的贡献最大。

盾构刀盘拆卸结构再制造设计及数值模拟

针对某盾构机拆卸刀盘的修复问题,进行了刀盘再制造工艺分析,通过有限元方法模拟讨论了牛腿支架及钢环加固对Q345B刀盘结构焊后变形和应力的影响,对比分析了空冷、预热加缓冷,厚板焊接坡口角度(焊缝宽度)对刀盘焊后变形与应力的影响规律。研究表明,采用牛腿支架装夹固定并通过钢环辅助固定后,可有效控制盾构机刀盘再制造修复时的焊接变形;刀盘拼焊时的预热加缓冷,对控制刀盘焊后的应力与变形具有显著的技术效果;对厚板焊接,设计合适的坡口角度(焊缝宽度),不仅可显著降低刀盘焊后的应力与变形,而且对减小热输入、提高焊接质量和生产效率具有技术经济价值。

考虑再制造设计的闭环供应链竞合策略

为探究再制造设计背景下闭环供应链中制造商与再制造商的竞合策略问题,在制造商开展再制造设计的情境下,分别建立了制造商与再制造商在专利保护的竞争模式、不具专利保护的竞争模式以及合作模式下的两周期博弈模型。采用逆向归纳和数值仿真比较了3种模式下的产品价格、再制造设计水平、回收率和利润等。研究表明:再制造商只有在制造商拥有专利权时才会选择合作,否则会选择竞争;制造商无论何时都倾向于合作,且当其掌握专利权时并不会主张专利保护来抵制再制造商,而是利用专利权迫使再制造商与其合作,此时制造商也愿意提升再制造品的市场认可度;合作模式下制造商将积极开展再制造设计工作,此时再制造设计水平和制造商利润达到最高,再制造商利润也高于专利保护的竞争模式;渠道总利润在不具专利保护的竞争模式下最低,在合作模式下最高,需避免缺乏专利保护的恶性竞争,并推动协同合作来保障供应链系统稳定发展。

面向再制造设计方案的去主观混合多属性决策方法

面向再制造设计(Design for remanufacturing,DfRem)是将再制造特征考虑到产品设计过程,因设计者缺乏明确定义的再制造知识,面向再制造方案决策受设计者主观偏好、经验等主观因素的影响,导致不合理决策设计方案。为了客观地得到面向再制造最优设计方案,提出一种去主观的混合多属性决策方法克服设计过程主观因素的影响。首先,通过物元理论表征设计特征与需求信息,结合设计准则得到初步设计方案,接着建立考虑技术、经济和环境因素的评价指标体系,采用熵权法和模糊集通过多属性决策得到最优设计方案。最后,以面向再制造的电机拆解机设计为案例验证上述方法的可行性与实践性,结果表明上述方法对面向再制造设计的方案决策有效可行。

机电产品的再制造设计方案评价

在机电产品的设计过程中,综合考虑了产品的可再制造性;由于影响因素的标准不一致,为增加数据之间的相对有效性,采用层次分析法(AHP),建立了可再制造性分析评价模型,并据此得出最优的设计方案。

考虑再制造设计的动力电池回收利用决策研究

在以动力电池生产企业作为退役电池回收主体的闭环供应链中,研究了动力电池生产企业关于退役电池梯次利用和拆解再生的选择决策问题以及动力电池的可再制造水平的设置问题,分析了环境效益以及政府补贴对决策的影响。结论表明:(1)以动力电池的健康状态为选择依据,当退役电池的健康状态高于某阈值时,梯次利用的经济收益高于直接拆解,且阈值的设置与单位退役电池拆解回收的经济价值、退役电池梯次利用和拆解的基础可变成本以及折现率相关;(2)动力电池的可再制造水平与退役电池的回收数量、电池容量衰减率以及退役电池拆解回收的经济价值相关;(3)在鼓励退役电池先梯次利用后拆解再生的背景下,可通过政府补贴达到经济效益与环境效益最优的阈值与可再制造水平,且补贴金额随着电池回收比例的提升以及电池容量衰减率的降低而逐渐减少;(4)动力电池生产企业在提高动力电池循环性能方面进行研发投入可以促进退役电池的梯次利用。