【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 回收，以汽車回收為例，在我國(guó)，車輛的六大件——發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、前橋、后橋、方向機(jī)、車架必須按國(guó)家規(guī)定嚴(yán)格拆卸，按材料形式回收。）最優(yōu)化原理。產(chǎn)品回收強(qiáng)調(diào)“廢物量最小化”，實(shí)質(zhì)上是指在滿足產(chǎn)品特定要求的前提下，使產(chǎn)品的產(chǎn)出率最高，而物料消耗最小。廢物量最小化可以表示為優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)，約束條件包括生產(chǎn)技術(shù)、回收技術(shù)、管理和社會(huì)學(xué)、國(guó)家法律等各個(gè)相關(guān)方面的規(guī)定。）能量守恒原理。產(chǎn)品系統(tǒng)的能量輸入和輸出是相等的。（2）回收利用及處理方式產(chǎn)品回收概念有廣義與狹義之分。廣義上講，產(chǎn)品回收是指對(duì)廢舊產(chǎn)品資源化處理活動(dòng)，包括廢舊產(chǎn)品的收集、拆解、再使用、再制造、再循環(huán)等再生利用環(huán)節(jié)，一般也稱產(chǎn)品回收利用；狹義上講，產(chǎn)品回收是指廢舊產(chǎn)品的收集過程，稱為廢舊產(chǎn)品回收或廢舊產(chǎn)品收集。因此，一般情況下，汽車回收具有廣義性。產(chǎn)品零部件的回收利用方式主要包括：）再使用（Reusing）。 回收的零部件直接應(yīng)用于與設(shè)計(jì)目的完全相同的產(chǎn)品，或?qū)υa(chǎn)品進(jìn)行維護(hù)修理時(shí)零件的更換或其他可以利用的場(chǎng)合。 ）再制造（Remanufacturing）?；厥盏牧悴考僦圃旒庸ず?，用于同一產(chǎn)品或其它產(chǎn)品。）再循環(huán)（Recycling）?；厥盏牧悴考蛔鳛樵偕牧腺Y源利用和和作為能量利用。作為再生材料有兩種回收方式：第一，產(chǎn)品回收時(shí)先分離，即為了獲取較純成分材料，先對(duì)產(chǎn)品拆解并按材料進(jìn)行分類回收。第二，產(chǎn)品回收時(shí)先粉碎，即對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行整體破碎，采用分離技術(shù)進(jìn)行不同材料的分類回收。對(duì)于不能回收利用的部分，作為垃圾進(jìn)行填埋或焚化處理。汽車零部件回收與循環(huán)利用方式，見表21。相應(yīng)的零部件在汽車上的位置，見圖22所示。 汽車零部件回收與循環(huán)利用方式舉例 表21序號(hào)部件名稱回收及循環(huán)利用方式1風(fēng)擋玻璃Window glass碎片，再生玻璃2座椅Seat 用于車輛的隔音材料3車身Body 車身部件或鋼材用于汽車部件和其他產(chǎn)品4行李箱蓋Trunk行李箱蓋或鋼材用于汽車部件和其他產(chǎn)品5線束Wire harness (copper) 銅產(chǎn)品、鑄造鋁發(fā)動(dòng)機(jī)加強(qiáng)劑6發(fā)動(dòng)機(jī)室蓋Hood鋼材用于汽車部件和其他產(chǎn)品7后保險(xiǎn)杠Rear Bumper 后保險(xiǎn)杠、內(nèi)飾件8散熱器Radiator銅、鋁材料9冷卻液Coolant (alcohol)作為鍋爐或焚化爐燃料10發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油Engine oil作為鍋爐或焚化爐燃料11發(fā)動(dòng)機(jī)Engine 發(fā)動(dòng)機(jī)或鋁制品12蓄電池Battery 蓄電池、再生鉛材料13變速器Transmission 鋼、鋁制品14齒輪油Gear oil作為鍋爐或焚化爐燃料15催化器Catalytic converter稀有貴金屬16車門Door 車門、鋼制品17輪胎（內(nèi)胎）Tire橡膠原料或水泥窯燃料18懸架Suspension 鋼、鋁制品19前保險(xiǎn)杠 Front Bumper 前保險(xiǎn)杠、內(nèi)飾件或工具盒等20車輪Wheel車輪、通用鋼、鋁制品21輪胎（外胎）Tire橡膠原料或水泥窯燃料 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 7 8 9 10 11654321圖22 與表21序號(hào)相對(duì)應(yīng)的零部件位置（3）回收對(duì)象和層次對(duì)于拆卸和回收來講，有3種類型的零部件是回收的主要對(duì)象： ）有價(jià)值的零部件——回收利益的主要來源；）含有毒害材料的零件——保護(hù)環(huán)境；）含有不同種材料的零部件——提高材料回收的純度。這些零部件被稱為產(chǎn)品的拆卸與回收對(duì)象。在確定產(chǎn)品的拆卸回收對(duì)象時(shí)，可利用分析評(píng)價(jià)工具計(jì)算各零部件作為拆卸回收利潤(rùn)，通過改變各零部件的回收層次。最終選定具有高回收層次。為了得到這些回收對(duì)象，首先要知道它們所受的約束，然后才能在拆卸的過程中釋放這些約束。這些約束可能是聯(lián)接造成的。產(chǎn)品的回收可分為四個(gè)主要的層次，即產(chǎn)品層、部件層、零件層和材料層，也可以詳細(xì)分解成產(chǎn)品層、部件層、零件層、材料層、能量層和環(huán)保處理層。其中產(chǎn)品層是指產(chǎn)品被不斷地維護(hù)和升級(jí)，得以反復(fù)使用或作為二手貨賣給他人使用、從環(huán)境保護(hù)和節(jié)約資源的角度來看，產(chǎn)品在這個(gè)層次上的回收時(shí)級(jí)別最高的。部件層和零部件層是產(chǎn)品經(jīng)過拆解之后將可以重新使用的部分進(jìn)行翻新和檢測(cè)，用作同類產(chǎn)品的零部件再制造或作為配件進(jìn)入零配件市場(chǎng)。其中部件層回收的級(jí)別比零件層高。對(duì)于那些無(wú)法重用的零部件或產(chǎn)品將作為材料回收，通過材料的分離、分解和再制造而產(chǎn)生回收材料。一部分材料被焚燒進(jìn)行能量回收，其余的殘?jiān)鼘⒈贿M(jìn)行環(huán)保填埋，最終會(huì)自然分解。，物質(zhì)的流動(dòng)有兩個(gè)主要的方向，一是沿著生產(chǎn)制造過程，物質(zhì)從自然界被開采、加工、最后變成產(chǎn)品；另一個(gè)方向是沿著回收的過程，物質(zhì)從產(chǎn)品變成零部件、材料，最后被分解。此外，物質(zhì)也通過產(chǎn)品、零部件和材料的反復(fù)重用而不斷地得到循環(huán)利用。我們知道，物質(zhì)反復(fù)利用率越高、循環(huán)使用中的損失越少，就越節(jié)省資源并更利于環(huán)境保護(hù)。從這種觀點(diǎn)來看，設(shè)計(jì)者對(duì)產(chǎn)品的最初設(shè)計(jì)就基本決定了其物質(zhì)利用率。理想的設(shè)計(jì)應(yīng)使產(chǎn)品具有良好的更新能力，在產(chǎn)品不斷升級(jí)換代的過程中，僅有很少的物質(zhì)被作為材料或能源回收，這一部分被代謝排出的物質(zhì)將通過新的零部件的更新而得到補(bǔ)充。回收策略層次（由高到低）方法名稱方法描述零件級(jí)回收翻新/重用零部件只需經(jīng)過簡(jiǎn)單的清潔、涂覆處理工藝厚就可以重新使用修復(fù)/重用對(duì)零部件故障進(jìn)行修理后，重新使用再制造包括一系列處理工藝過程，如：拆卸、分類、清洗、翻新、替換磨損的零件及有缺陷和陳舊的產(chǎn)品、在裝配、測(cè)試材料級(jí)回收加工坯料作為加工其他類型零件的毛坯使用回爐以原料或配料的形式重新冶煉燃燒作為燃燒材料產(chǎn)生熱能化學(xué)反應(yīng)作為化學(xué)反應(yīng)材料，與其它元素化合，產(chǎn)生化學(xué)能廢棄環(huán)保處理掩埋包括掩埋前的處理，這些前處理僅僅是為了使廢棄物更具有自然可降解性、無(wú)毒害等，其中產(chǎn)生的能量不被回收利用（4）產(chǎn)品回收方式選擇產(chǎn)品回收方式的選擇即產(chǎn)品回收策略的確定，是指產(chǎn)品報(bào)廢時(shí)對(duì)產(chǎn)品整體或零部件采取的回收利用及處理方式。根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用情況，為獲得最大的回收利用效益應(yīng)采用不同的回收策略。無(wú)論是新產(chǎn)品設(shè)計(jì)還是廢舊產(chǎn)品回收，都應(yīng)進(jìn)行回收利用方式分析。當(dāng)然，對(duì)于新設(shè)計(jì)而言，主要是為了提高回收性能；而對(duì)于廢舊產(chǎn)品回收，則主要是為了提高回收利用效益。產(chǎn)品回收利用方法確定時(shí)，應(yīng)考慮的主要影響因素，見表22。影響產(chǎn)品回收利用方式的主要因素 表22編 號(hào)影響因素說 明1使用壽命設(shè)計(jì)壽命和使用條件，如汽車1015年2設(shè)計(jì)周期產(chǎn)品升級(jí)的周期，如汽車24年3技術(shù)更新產(chǎn)品技術(shù)更新的周期、成本4替代產(chǎn)品產(chǎn)品可以被替代的時(shí)間5廢棄原因完全報(bào)廢、主要總成損壞和技術(shù)過時(shí)等6功能層次主要總成與整體功能的關(guān)系7部件尺寸產(chǎn)品零部件的尺寸8材料毒性有毒材料或須單獨(dú)處理的材料9清潔程度產(chǎn)品使用后的清潔程度10材料數(shù)量材料種類的數(shù)量11部件數(shù)量物理上可分離的并能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立功能的部件12零件數(shù)量零件的大致數(shù)量13集成程度產(chǎn)品集成的程度表22中所列因素對(duì)回收策略確定的影響具有一定的關(guān)聯(lián)性和模糊性，同時(shí)各種因素影響的確定也需對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行大量和長(zhǎng)期的跟蹤調(diào)查才能確定。但是，也可以從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、環(huán)境影響和成本估計(jì)三個(gè)方面進(jìn)行綜合的定性分析。）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是決定產(chǎn)品或零部件回收的基本因素。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)確定了產(chǎn)品零部件潛在的回收可能性與方式；其結(jié)構(gòu)直接決定了產(chǎn)品的可拆解性，間接地影響了產(chǎn)品或零部件回收的經(jīng)濟(jì)性。）環(huán)境影響。產(chǎn)品回收過程應(yīng)盡量減小環(huán)境負(fù)荷，因此，產(chǎn)品回收決策應(yīng)考慮環(huán)境影響因素。在不同回收策略中，可能產(chǎn)生環(huán)境負(fù)荷的過程有：運(yùn)輸、拆解、再造、包裝、粉碎、材料分離、再生加工和最終廢棄物處理?；厥者^程可能產(chǎn)生的環(huán)境影響形態(tài)有：能耗、粉塵、氣或液體排放、固體廢棄物和噪聲等。產(chǎn)品的回收即有使產(chǎn)品或材料再生的可能，也會(huì)帶來附加的環(huán)境影響。為了簡(jiǎn)化分析，僅考慮回收過程的環(huán)境負(fù)荷，并用公式21表示。 （21）式中：EI 回收過程的環(huán)境負(fù)荷； EImanuf再制造過程的環(huán)境負(fù)荷； 運(yùn)輸過程的環(huán)境負(fù)荷； EIpackage 包裝產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)荷； EIrecycle 破碎分離產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)荷； EIdisposal 填埋處理產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)荷；EBbonus能夠減少的環(huán)境負(fù)荷（負(fù)值）。環(huán)境負(fù)荷的計(jì)算值僅具備比較意義，而無(wú)絕對(duì)意義。而且采用不同的回收策略，將涉及不同的回收過程。因此，上述環(huán)境負(fù)荷的計(jì)算不一定包括式（21）所列的各項(xiàng)。例如，對(duì)于部件的再使用就不涉及再制造、回收及最終處理等過程。）成本估計(jì)。成本因素是決定是否可進(jìn)行回收利用的關(guān)鍵因素。不同的回收策略，所需的回收成本是不同的，必須在權(quán)衡成本和收益后做出決策，成本的計(jì)算如公式（22）。 (k=1,2,3…j) （22）式中：PLM（k） 第k個(gè)零部件采用某種回收策略的盈虧值； Rvk 第k個(gè)零部件采用某種回收策略的收益值； Cdk 第k個(gè)零部件采用某種回收策略時(shí)的拆解成本； Crk 第k個(gè)零部件采用某種回收策略時(shí)再制造的成本； Cpk 第k個(gè)零部件采用某種回收策略時(shí)回收處理成本； Cbk 第k個(gè)零部件采用某種回收策略時(shí)的獎(jiǎng)勵(lì)值。 可回收性設(shè)計(jì)產(chǎn)品可回收性是其物質(zhì)載體再生利用的關(guān)鍵問題，各種各樣的回收策略都是促使產(chǎn)品的物質(zhì)載體形成可循環(huán)利用狀態(tài)。廢棄產(chǎn)品的回收利用能減輕自然資源的消耗強(qiáng)度，同時(shí)可減少?gòu)U棄物對(duì)環(huán)境的危害。歐盟、美國(guó)和日本等國(guó)先后頒布了有關(guān)產(chǎn)品回收與利用的法律法規(guī)，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。許多學(xué)者和研究人員針對(duì)產(chǎn)品的可回收性提出了各自不同的理論，其中面向回收的設(shè)計(jì)（DFR：Design for Recycling）最具代表性。所謂的面向回收的設(shè)計(jì)是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證產(chǎn)品、零部件的回收率和材料再生利用率，并達(dá)到節(jié)約資源及對(duì)環(huán)境影響最小的目的。廣義上講，產(chǎn)品可回收性設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容：可回收材料的選擇和可回收性標(biāo)識(shí)、可回收產(chǎn)品及零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可回收工藝及方法的確定和可回收經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)等等。面向回收的設(shè)計(jì)思想要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，既要減少對(duì)環(huán)境的影響，又要使資源得到充分利用，同時(shí)還要明顯降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。（1）合理選擇材料圖23 TSOP保險(xiǎn)杠）應(yīng)用新型材料。在汽車上使用的樹脂類材料必須具有足夠的剛度、沖擊韌性和良好的可回收性，并且材料回收再利用時(shí)，性能不能退化。例如，豐田公司采用新的結(jié)晶理論進(jìn)行材料分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，開發(fā)出了商業(yè)化的豐田超級(jí)石蠟聚合物（TSOP：Toyota Super Olefin Polymer）。這是一種熱塑性塑料，它比常規(guī)的增強(qiáng)型復(fù)合聚丙烯（PP，polypropylene）具有更好的回收性?，F(xiàn)在，TSOP已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種新的車型部件制造。應(yīng)用TSOP 分子設(shè)計(jì)方法可以生產(chǎn)20種樹脂。1999年9月以來，豐田公司已經(jīng)在各種車型上開始使用這些改進(jìn)型材料。豐田皇冠采用的TSOP保險(xiǎn)杠，如圖23所示。）少用PVC樹脂材料。用具有良好循環(huán)性的材料代替聚氯乙烯材料(PVC，Polyvinyl Chloride)。例如，用無(wú)鹵素基線束代替具有溴化物防火阻燃層的PVC線束。豐田公司2003年生產(chǎn)的Raum車使用的PVC樹脂材料是以前的1/4，甚至更少。）采用天然材料。使用天然材料作車門的內(nèi)裝飾件。）減少材料種類。例如，汽車儀表臺(tái)采用的材料組合型結(jié)構(gòu)，它由基材、發(fā)泡材料和表面蒙皮組成。采用熱塑性樹脂使三種結(jié)構(gòu)的材料成份統(tǒng)一，可以簡(jiǎn)化材料的回收工藝，即避免復(fù)雜的材料分離，見表23。 材料組合型結(jié)構(gòu)儀表板材料成份 表23組成結(jié)構(gòu)材料成份原材料現(xiàn)材料蒙皮層聚氯乙烯PVC熱塑性石蠟聚合物TPO發(fā)泡層聚亞胺酯PUR聚丙烯PP基材層丙烯腈丁二烯苯乙烯 聚丙烯PP）標(biāo)注統(tǒng)一的材料標(biāo)識(shí)。采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的材料標(biāo)識(shí)，有利于提高材料的回收利用率。 （2）改進(jìn)結(jié)構(gòu)的可拆解性豐田公司在Raum車上采用新的拆解技術(shù)，使車輛的拆解時(shí)間所短了30%，如圖24所示。改進(jìn)主要體現(xiàn)在廢液的排出和大尺寸樹脂部件的拆解方法上，這使拆解效率有較大的提高。 拉膠帶移出方向帶格柵的前保險(xiǎn)杠總成 原來的形式，保險(xiǎn)杠包含三個(gè)部件：前格柵，上保險(xiǎn)杠和下保險(xiǎn)杠。在新形式中這三個(gè)部件被集成為一個(gè)部件，簡(jiǎn)化了拆解過程儀表臺(tái)改進(jìn)形狀便于安裝由于采用有效的V形槽，當(dāng)用力拉儀表臺(tái)時(shí)，便很容易拉下來采用易拆解標(biāo)志在某些點(diǎn)采用易拆解標(biāo)志協(xié)助最初的