刘世伦

第 33 卷 第 3 期 2011 年 3 月 2011,33(3):564-569 Resources Science Vol.33,No.3 Mar.,2011 文 章 编 号 :1007-7588(2011)03-0564-06 面 向 寿 命 周 期 的 装 备 资 源 性 设 计 策 略 研 究 刘 世 伦 1, 倪 明 仿 1, 王 生 凤 1 1,2, 辛 涛 (1. 装 甲 兵 工 程 学 院 技 术 保 障 工 程 系, 北 京 100072;2. 中 国 人 民 解 放 军 95969 部 队, 武 汉 430313) 摘 要 : 装 备 资 源 性 是 装 备 与 资 源 环 境 密 切 相 关 的 一 种 属 性 资 源 性 设 计 是 实 现 装 备 资 源 性 的 根 本 途 径 资 源 性 设 计 要 充 分 考 虑 从 资 源 获 取 到 退 役 报 废 的 装 备 全 寿 命 周 期 过 程, 根 据 不 同 阶 段 的 实 际 特 点 实 施 不 同 的 设 计 策 略 面 向 资 源 选 择 主 要 侧 重 能 源 与 材 料 类 型 的 选 择 ; 面 向 包 装 储 运 主 要 侧 重 绿 色 包 装 性 的 设 计 ; 面 向 使 用 维 修 主 要 侧 重 装 备 能 耗 水 平 和 绿 色 维 修 性 等 设 计 ; 面 向 升 级 改 造 主 要 侧 重 可 扩 展 性 等 设 计 ; 面 向 退 役 报 废 处 理 主 要 侧 重 可 拆 解 性 可 回 收 性 等 设 计 ; 绿 色 环 保 性 设 计 模 块 化 和 标 准 化 设 计 基 本 贯 穿 于 各 个 考 虑 阶 段 中 通 过 细 致 梳 理 面 向 不 同 阶 段 的 资 源 性 设 计 准 则, 为 资 源 性 设 计 实 践 提 供 了 充 分 参 考 借 鉴 装 备 资 源 性 设 计 需 要 综 合 考 虑 寿 命 周 期 各 个 阶 段 的 情 况, 实 施 有 针 对 性 的 设 计 策 略, 才 能 使 装 备 在 后 续 的 寿 命 周 期 过 程 表 现 出 良 好 的 资 源 性 水 平 本 文 重 点 梳 理 了 面 向 不 同 寿 命 周 期 阶 段, 资 源 性 设 计 的 侧 重 点 与 设 计 准 则, 丰 富 了 装 备 资 源 性 的 理 论 内 涵, 为 资 源 性 设 计 从 理 论 向 实 践 转 化 提 供 了 有 力 支 撑 关 键 词 : 资 源 性 ; 资 源 性 设 计 ; 策 略 1 引 言 资 源 性 是 设 计 中 赋 予 装 备 的 一 种 固 有 属 性 装 备 资 源 性 设 计 可 有 效 协 调 装 备 发 展 与 资 源 约 束 之 间 的 矛 盾, 是 促 进 装 备 可 持 续 发 展 的 重 要 途 径 装 备 资 源 性 设 计 要 充 分 考 虑 材 料 获 取 [1] 加 工 制 造 [2] 包 装 储 运 使 用 维 修 拆 卸 回 收 和 再 循 环 等 整 个 寿 命 周 期 过 程, 面 向 不 同 寿 命 周 期 阶 段 有 不 同 的 考 虑 重 点 以 及 相 应 的 设 计 策 略, 将 这 些 策 略 整 合 起 来 即 形 成 了 面 向 寿 命 周 期 的 资 源 性 设 计 策 略 集 ( 如 图 1 所 示 ), 其 中 细 化 分 析 得 出 的 设 计 方 法 准 则 等 内 容 是 设 计 实 施 的 有 力 指 导 2 面 向 资 源 选 择 的 设 计 考 虑 到 装 备 面 临 的 传 统 化 石 能 源 金 属 资 源 环 境 承 载 诸 方 面 的 约 束 形 势, 装 备 资 源 性 设 计 应 首 先 考 虑 的 问 题 即 选 择 何 种 资 源 用 于 制 造 和 保 障 装 备 资 源 选 择 主 要 包 括 材 料 和 能 源 类 型 的 选 择, 尽 量 选 用 那 些 可 持 续 供 给 能 力 强 的, 新 型 先 进 的 绿 色 清 洁 的 材 料 或 能 源 类 型, 能 有 效 降 低 装 备 对 短 缺 资 源 的 依 赖, 提 高 装 备 的 环 境 友 好 性, 改 善 装 备 的 能 耗 结 构 面 向 资 源 选 择 的 分 析 流 程 与 设 计 准 则 分 别 见 图 2 和 表 1 所 示 图 1 面 向 寿 命 周 期 的 装 备 资 源 性 设 计 策 略 集 Fig.1 The strategy aggregate of life-cycle-oriented equipment resource-ability design 收 稿 日 期 :2010-07-21; 修 订 日 期 :2010-11-01 基 金 项 目 : 全 军 装 备 系 统 资 源 节 约 项 目 作 者 简 介 : 刘 世 伦, 男, 河 北 赵 县 人, 博 士, 主 要 研 究 方 向 为 装 备 资 源 管 理 理 论 与 技 术 供 应 链 管 理 E-mail: shilunzgy@163.com 通 讯 作 者 : 郭 小 亮,E-mail: jjxxggll-007@163.com

2011 年 3 月 刘 世 伦 等 : 面 向 寿 命 周 期 的 装 备 资 源 性 设 计 策 略 研 究 565 3 面 向 生 产 制 造 的 设 计 可 制 造 性 是 产 品 设 计 属 性, 它 使 所 设 计 的 产 品, 按 规 定 的 产 量, 经 过 一 系 列 综 合 平 衡 之 后, 能 以 最 少 的 费 用 最 少 的 消 耗 最 短 的 时 间 制 造 出 来, 且 [3] 产 品 符 合 必 须 的 质 量 和 性 能 要 求 据 统 计, 采 用 面 向 生 产 制 造 的 设 计, 可 以 缩 短 产 品 从 设 计 到 投 产 的 周 期 高 达 50%, 减 少 零 部 件 数 量 达 30%~70%, 减 少 装 配 时 间 达 50%~80% [4] 面 向 生 产 制 造 的 设 计 要 考 虑 材 料 的 选 择 和 制 造 方 法 两 个 方 面, 主 要 包 括 : 恰 当 的 材 料 设 计 的 简 化 生 产 方 法 替 换 的 灵 活 性 公 差 要 求 等 相 关 设 计 准 则 其 分 析 思 路 和 设 计 准 则 分 别 如 图 3 和 表 2 所 示 4 面 向 包 装 储 运 的 设 计 装 备 的 物 流 过 程 中 几 乎 都 离 不 开 包 装, 但 由 于 装 备 器 材 种 类 繁 多, 数 量 巨 大, 器 材 包 装 对 资 源 的 消 耗 也 是 巨 大 的 有 些 器 材 由 于 设 计 没 有 很 好 的 考 虑 包 装 问 题, 致 使 难 以 包 装 包 装 资 源 消 耗 量 大 包 装 废 弃 物 对 环 境 危 害 大 包 装 资 源 回 收 性 差 等 诸 多 问 题 的 产 生 索 黎 等 对 影 响 包 装 的 装 备 特 性 进 行 了 系 统 研 究, 提 出 了 包 装 性 的 概 念, 即 : 装 备 设 计 和 制 造 中 赋 予 装 备 一 种 特 性, 使 其 具 有 较 好 的 接 受 包 装 的 能 力 [6] 在 此 基 础 上, 本 文 提 出 绿 色 包 装 性 的 概 念, 即 : 使 图 2 资 源 选 择 的 分 析 流 程 Fig.2 The procedure of resources-choosing analyses 图 3 资 源 性 设 计 中 可 制 造 性 分 析 过 程 Fig.3 The procedure of manufacturability analyses in resource-ability design 表 1 面 向 资 源 选 择 的 设 计 中 资 源 选 择 的 一 般 性 准 则 Table 1 General criterions in resources-choosing oriented design 有 关 可 持 续 供 给 材 料 的 设 计 准 则 有 关 新 型 先 进 材 料 的 设 计 准 则 有 关 绿 色 清 洁 材 料 的 设 计 准 则 有 关 能 耗 结 构 的 设 计 准 则 1) 使 用 较 少 的 材 料 种 类, 简 化 产 品 结 构, 便 于 零 件 的 生 产 管 理 和 材 料 的 标 识 分 类, 便 于 回 收 提 纯 2) 选 用 可 回 收 材 料, 减 少 那 些 回 收 困 难 再 利 用 价 值 低 的 材 料 使 用 3) 使 用 循 环 再 生 来 的 材 料, 经 回 收 再 利 用 的 材 料 减 少 了 矿 物 采 掘 等 流 程, 再 生 材 料 的 生 产 过 程 一 般 能 耗 低 成 本 低, 因 此, 采 用 再 生 循 环 的 材 料 可 有 效 降 低 新 品 制 造 成 本, 提 高 资 源 节 约 效 益 1) 关 注 材 料 技 术 的 前 沿 动 态, 探 索 使 用 新 型 先 进 的 结 构 材 料 功 能 材 料 等, 如 先 进 的 纳 米 材 料 复 合 材 料 陶 瓷 材 料 纤 维 材 料 等, 以 更 少 的 传 统 材 料 消 耗 获 得 更 优 的 装 备 效 能 2) 在 结 构 设 计 中 树 立 小 而 精 的 设 计 思 想, 在 不 影 响 功 能 的 情 况 下, 通 过 产 品 的 轻 量 化 尽 量 节 约 资 源 的 使 用 量, 如 采 用 轻 质 材 料 去 除 多 余 的 功 能 及 减 轻 产 品 质 量 等 1) 选 用 能 自 然 降 解 的 材 料, 少 用 或 不 用 有 毒 有 害 的 原 材 料 2) 零 部 件 由 多 种 材 料 构 成 时, 应 尽 量 选 用 相 容 性 好 的 材 料, 特 别 针 对 塑 料 而 言, 选 择 彼 此 相 容 的 材 料, 即 使 不 同 材 料 构 成 的 零 部 件 被 连 接 在 一 起 无 法 拆 卸, 它 们 也 可 以 一 起 被 再 利 用, 减 少 材 料 分 离 提 纯 的 成 本 1) 着 眼 长 远, 积 极 探 索 使 用 电 能 核 能 新 型 燃 料 等 替 代 传 统 油 料 2) 合 理 规 划 装 备 的 动 力 系 统, 发 展 混 合 动 力 核 动 力 燃 料 电 池 动 力 生 物 质 能 源 动 力 等 不 同 形 式 的 动 力 系 统, 提 高 装 备 使 用 非 化 石 能 源 的 比 重

566 Table 2 表 2 资 源 科 学 [5] 面 向 生 产 制 造 的 一 般 性 设 计 准 则 General criterions in manufacture oriented design 第 33 卷 第 3 期 有 关 材 料 的 可 制 造 性 设 计 准 则 有 关 设 计 简 化 的 可 制 造 性 设 计 准 则 有 关 生 产 方 法 的 可 制 造 性 设 计 准 则 有 关 公 差 方 面 的 可 制 造 性 设 计 准 则 1) 设 计 应 考 虑 多 种 替 代 材 料, 以 便 为 采 用 多 种 制 造 方 法 提 供 更 多 的 可 能, 同 时 允 许 用 资 源 丰 富 的 材 料 和 非 稀 缺 材 料 来 代 替 ; 材 料 的 力 学 物 理 化 学 等 性 能 与 成 其 成 形 性 切 削 性 连 接 和 热 表 处 理 等 因 素 有 密 切 联 系, 故 它 们 对 制 造 方 法 的 选 用 可 能 有 利 也 可 能 产 生 限 制 例 如, 某 些 材 料 在 形 成 需 要 形 状 的 可 能 性 方 面 存 在 严 格 限 制, 如 果 一 个 设 计 规 定 仅 用 一 种 材 料, 就 会 约 束 只 使 用 与 这 种 材 料 相 适 应 的 工 艺 方 法 2) 使 用 适 合 于 工 艺 性 能 的 材 料, 以 降 低 零 件 加 工 的 难 度, 降 低 废 品 率, 节 约 加 工 及 维 修 过 程 能 量 消 耗 1) 设 计 时 要 考 虑 生 产 工 艺 的 简 化, 复 杂 的 结 构 或 功 能 会 增 加 制 造 和 装 配 工 艺 的 复 杂 性, 增 大 资 源 的 消 耗 和 浪 费, 延 长 生 产 周 期, 因 此, 设 计 应 削 减 不 必 要 的 功 能, 简 化 结 构, 充 分 考 虑 制 造 工 艺, 使 得 装 备 零 部 件 能 够 用 简 易 的 工 艺 流 程 进 行 加 工 装 配 2) 简 化 装 配 过 程, 尽 可 能 采 用 易 于 装 配 的 简 单 零 部 件, 并 且 简 化 各 组 件 间 的 连 接 设 计 1) 采 用 常 用 结 构 和 材 料, 避 免 采 用 特 殊 材 料 以 及 需 特 殊 工 艺 加 工 的 零 部 件 或 组 件 2) 利 于 生 产 工 序 的 改 良, 便 于 生 产 中 简 化 产 品 加 工 流 程, 减 少 加 工 工 序, 谋 求 生 产 过 程 的 废 料 最 少 化, 减 少 生 产 过 程 中 的 污 染 物 排 放, 避 免 不 安 全 因 素 3) 减 少 所 需 的 专 用 生 产 工 具 和 专 用 测 试 仪 器 4) 避 免 采 用 重 大 工 艺 项 目 5) 对 生 产 人 员 熟 练 程 度 要 求 低 6) 需 要 采 用 的 低 效 率 工 艺 少 1) 零 件 的 精 度 要 求 应 符 合 实 际 生 产 加 工 能 力, 零 件 的 上 下 偏 差 最 好 取 尺 寸 公 差 的 平 均 值 装 备 具 有 较 好 的 接 受 绿 色 包 装 的 能 力, 能 使 装 备 以 最 少 的 资 源 消 耗 和 环 境 影 响, 满 足 包 装 的 需 求 绿 色 包 装 性 是 对 传 统 包 装 性 涵 义 的 扩 充, 更 强 调 要 考 虑 包 装 资 源 的 消 耗 和 环 境 破 坏 问 题, 使 设 计 的 装 备 更 便 于 进 行 绿 色 包 装, 促 进 包 装 资 源 的 减 量 化 再 利 用 和 无 害 化 资 源 性 设 计 中, 面 向 包 装 储 运 的 设 计 主 要 是 指 绿 色 包 装 性 设 计, 其 一 般 性 的 设 计 准 则 见 表 3 所 示 5 面 向 使 用 维 修 的 设 计 装 备 维 修 保 障 活 动 往 往 伴 随 装 备 的 使 用 管 理 全 过 程, 两 者 关 联 密 切, 不 便 于 从 时 间 上 分 割 成 两 个 单 独 的 阶 段 使 用 管 理 和 维 修 保 障 各 项 活 动 中, 装 备 消 耗 资 源 数 量 大 种 类 多, 是 资 源 性 设 计 要 重 点 考 虑 的 阶 段 面 向 使 用 管 理 和 维 修 保 障 的 设 计 主 要 考 虑 的 因 素 有 : 装 备 能 耗 水 平 的 控 制 与 优 化 结 构 的 简 化 便 于 维 修 操 作 的 可 达 性 测 试 性 防 差 错 性 资 源 的 可 回 收 性 环 境 及 人 员 的 安 全 性 等, 设 计 准 则 如 表 4 所 示 6 面 向 升 级 改 造 的 设 计 面 向 升 级 改 造 的 设 计 是 指 在 设 计 阶 段 就 考 虑 未 来 装 备 系 统 或 零 部 件 的 更 换 加 装 改 造 等 功 能 或 结 构 上 的 拓 展 性 工 作, 从 而 采 取 相 应 的 设 计 措 施, 保 证 升 级 改 造 工 作 的 顺 利 实 施 美 国 国 防 部 1981 年 提 出 的 预 先 筹 划 产 品 改 进 (Pre-Planned Table 3 表 3 面 向 包 装 储 运 的 一 般 性 设 计 准 则 General criterions in packaging and transporting oriented design 绿 色 包 装 性 设 计 的 相 关 准 则 1) 采 用 标 准 化 模 块 化 设 计, 便 于 采 用 标 准 化 的 包 装 容 器 通 用 的 工 具 进 行 包 装, 减 少 专 用 包 装 器 具 的 使 用, 并 使 包 装 可 以 多 次 重 复 使 用 或 便 于 回 收, 且 不 会 产 生 二 次 污 染 2) 设 计 合 理 的 接 口 支 点 挂 钩 等, 使 装 备 器 材 便 于 进 行 包 装, 便 于 包 装 的 拆 除, 便 于 装 备 的 装 卸 起 吊 稳 固 运 输 等 3) 零 部 件 器 材 等 应 易 于 组 合, 便 于 进 行 整 体 包 装, 减 少 过 于 分 散 细 小 的 包 装, 避 免 过 度 包 装 4) 避 免 采 用 在 储 存 期 间 可 能 发 生 致 命 性 故 障 或 污 染 环 境 的 元 器 件 和 材 料 5) 对 易 老 化 变 质 材 料 的 零 部 件 应 进 行 防 护 性 处 理 措 施, 减 少 其 贮 存 期 间 专 门 的 开 封 维 护 次 数, 延 长 期 贮 存 寿 命 6) 对 特 殊 形 状 不 规 则 形 状 等 器 材 零 部 件 进 行 优 化 设 计, 使 其 便 于 采 用 普 通 包 装 手 段 即 可 达 到 包 装 要 求

2011 年 3 月 刘 世 伦 等 : 面 向 寿 命 周 期 的 装 备 资 源 性 设 计 策 略 研 究 567 Product Improvement,P3I) 思 想 核 心 就 是, 在 装 备 研 制 的 开 始 阶 段, 就 要 考 虑 在 全 寿 命 期 内 逐 步 进 行 改 造 的 问 题 对 装 备 进 行 模 块 化 标 准 化 等 设 计 是 实 现 装 备 的 结 构 功 能 可 扩 展 的 主 要 保 证, 其 主 要 的 设 计 准 则 梳 理 如 表 5 所 示 7 面 向 退 役 报 废 处 理 的 设 计 装 备 退 役 报 废 处 理 的 理 想 目 标 是 以 最 小 的 处 理 成 本 实 现 最 大 程 度 的 资 源 再 利 用 图 4 显 示 了 装 备 退 役 报 废 时 应 优 先 选 用 的 处 理 途 径, 以 达 到 最 大 程 度 上 最 优 地 发 挥 装 备 的 资 源 潜 力 装 备 退 役 报 废 后 的 处 理 问 题 应 在 设 计 中 予 以 充 分 的 考 虑, 主 要 是 从 便 于 拆 卸 分 离 易 于 识 别 分 类 利 于 循 环 再 利 用 便 于 无 害 化 处 理 等 方 面 进 行 设 计, 其 一 般 性 设 计 准 则 归 纳 如 表 6 所 示 8 结 束 语 装 备 资 源 性 设 计 需 要 综 合 考 虑 寿 命 周 期 各 个 阶 段 的 情 况, 实 施 有 针 对 性 的 设 计 策 略, 才 能 使 装 备 在 后 续 的 寿 命 周 期 过 程 表 现 出 良 好 的 资 源 性 水 平 本 文 重 点 梳 理 了 面 向 不 同 寿 命 周 期 阶 段, 资 源 性 设 计 的 侧 重 点 与 设 计 准 则, 丰 富 了 装 备 资 源 性 的 理 论 内 涵, 为 资 源 性 设 计 从 理 论 向 实 践 转 化 提 供 了 有 力 支 撑 装 备 资 源 性 设 计 即 是 一 项 意 义 重 大 的 图 4 退 役 报 废 装 备 处 理 途 径 的 优 先 级 示 意 Fig.4 The priority level to dispose retirement and scrapping equipment 表 4 面 向 使 用 维 修 的 一 般 性 设 计 准 则 Table 4 General criterions in using and maintenance oriented design 能 耗 水 平 相 关 设 计 准 则 有 关 结 构 简 化 的 设 计 准 则 有 关 可 达 性 测 试 性 防 差 错 性 等 的 设 计 准 则 有 关 环 境 与 人 员 安 全 性 的 设 计 准 则 有 关 维 修 保 障 中 资 源 回 收 的 设 计 准 则 1) 运 用 先 进 的 能 源 控 制 技 术, 如 变 频 控 制 模 糊 控 制 技 术 来 控 制 动 力 驱 动 部 件, 提 高 能 效, 使 这 些 控 制 技 术 的 应 用 标 准 化, 成 为 标 准 的 功 能 部 件, 利 于 其 广 泛 应 用 2) 充 分 考 虑 装 备 的 加 工 制 造 维 修 拆 卸 回 收 处 理 中 的 能 源 消 耗 等, 估 算 其 能 耗 量, 并 加 以 控 制 和 优 化, 制 定 出 合 理 的 加 工 工 艺 维 修 策 略 拆 卸 路 径 等 建 议 3) 充 分 考 虑 由 于 能 源 消 耗 能 源 保 障 带 来 的 人 员 危 害 及 环 境 污 染 问 题, 并 在 设 计 中 采 取 必 要 措 施 防 止 危 害 产 生, 如, 控 制 尾 气 排 放 中 的 有 害 物 质 的 含 量, 提 高 燃 油 电 解 液 核 燃 料 等 容 器 的 可 靠 性 等 1) 去 除 不 必 要 的 结 构, 可 以 减 少 零 部 件 数 量 等, 从 而 降 低 故 障 概 率, 减 少 资 源 消 耗 2) 采 用 模 块 化 和 标 准 化 结 构 设 计 和 易 于 拆 卸 的 连 结 方 式, 如 榫 螺 钉 按 扣 同 样 尺 寸 的 螺 钉 等, 便 于 使 用 尽 可 少 的 工 具 或 通 用 的 工 具 就 可 以 进 行 拆 卸, 并 尽 量 减 少 锻 焊 胶 粘 等 紧 固 件 数 量 3) 不 同 零 件 有 着 不 同 的 维 护 频 率 维 护 要 求 维 护 时 间 和 维 护 复 杂 性, 按 这 些 要 求 对 零 件 进 行 模 块 划 分, 可 以 更 加 有 效 地 进 行 故 障 分 析 和 维 护, 维 护 时 可 以 直 接 更 换 出 现 故 障 的 模 块 以 节 省 停 工 时 间 1) 产 品 的 检 测 点 测 试 点 检 查 窗 润 滑 点 添 加 口 及 燃 油 液 压 气 动 等 系 统 的 维 修 点, 都 应 布 局 在 便 于 接 近 的 位 置 上 2) 合 理 设 置 故 障 检 测 点, 便 于 进 行 状 态 监 测 和 故 障 诊 断, 测 试 点 应 有 明 确 标 记 3) 在 满 足 测 试 能 力 要 求 的 前 提 下, 尽 量 使 测 试 工 作 能 够 使 用 标 准 化 通 用 化 的 测 试 设 备 及 附 件 来 完 成, 优 先 采 用 现 有 装 备 的 测 试 设 备, 尽 量 减 少 专 用 测 试 设 备 4) 外 形 相 近 而 功 能 不 同 的 零 件 重 要 连 接 部 件 和 安 装 时 容 易 发 生 差 错 的 零 部 件, 应 从 结 构 上 加 以 区 分 或 有 明 显 的 识 别 标 记 1) 提 高 有 潜 在 环 境 危 害 的 零 部 件 的 可 靠 性, 并 进 行 必 要 的 防 范 措 施, 避 免 因 装 备 工 作 或 储 存 中 发 生 的 故 障 或 零 部 件 失 效 导 致 对 环 境 的 危 害 2) 提 高 关 键 零 部 件 的 可 靠 度, 尽 量 实 现 不 维 护 少 维 护, 减 少 维 护 资 源 的 消 耗 3) 设 计 时, 应 考 虑 使 相 关 人 员 不 接 近 高 温 毒 性 化 学 剂 放 射 性 物 质 以 及 其 他 危 险 环 境 中, 必 须 接 近 时, 应 设 计 必 要 的 防 护 装 置, 对 装 备 使 用 中 存 在 重 大 人 员 环 境 危 害 的 部 件, 应 能 对 其 性 能 及 运 行 状 态 进 行 监 控 和 自 动 报 警 1) 装 备 中 的 贵 重 件 稀 有 材 料 制 备 件 部 分 应 尽 量 设 计 成 能 够 通 过 简 便 可 靠 的 调 整 装 置 消 除 因 磨 损 或 漂 移 等 原 因 引 起 的 常 见 故 障 2) 对 容 易 发 生 局 部 耗 损 的 贵 重 件 稀 有 材 料 制 备 件, 应 设 计 成 可 拆 卸 的 组 合 件, 例 如 将 易 损 部 位 制 成 衬 套 衬 板, 以 便 于 局 部 修 复 或 更 换 3) 设 置 一 定 的 环 境 标 识, 以 便 对 于 特 殊 零 部 件 在 维 修 或 报 废 处 理 时 采 取 适 当 的 措 施

568 资 源 科 学 第 33 卷 第 3 期 Table 5 表 5 面 向 升 级 改 造 的 一 般 性 设 计 准 则 General criterions in upgrade and transform oriented design 有 关 模 块 划 分 的 设 计 准 则 有 关 模 块 拓 展 性 的 设 计 准 则 1) 模 块 单 元 要 在 功 能 结 构 上 做 到 独 立 化, 各 模 块 之 间 应 尽 量 减 少 或 者 没 有 功 能 交 叉, 这 样 的 模 块 更 易 于 进 行 制 造 装 配 组 合 等, 形 成 多 种 变 型 产 品 2) 对 结 构 复 杂 的 部 件 可 进 一 步 细 化, 将 部 件 中 的 某 些 组 件 模 块 化 3) 基 础 件 结 构 简 单, 功 能 独 立, 应 作 为 单 独 的 模 块 单 元 考 虑 1) 充 分 考 虑 模 块 的 未 来 植 入 新 技 术 的 可 能 性, 以 及 回 收 再 利 用 的 可 能 性, 在 满 足 功 能 的 前 提 下, 给 模 块 的 修 复 再 制 造 留 有 余 地 ( 加 工 余 量 等 ), 或 在 模 块 中 设 计 适 当 的 冗 余 结 构, 如 多 余 的 装 配 孔 等, 从 而 便 于 模 块 的 直 接 再 利 用 2) 将 未 来 可 能 升 级 的 零 件 放 在 一 个 模 块 中, 在 升 级 时 直 接 更 换 这 个 模 块, 可 以 减 少 开 发 时 间 和 成 本 的 同 时 减 少 对 环 境 的 不 利 影 响 3) 为 实 现 相 同 功 能 而 设 计 的 不 同 模 块, 应 具 有 相 同 的 接 口 方 式, 以 便 于 与 其 它 模 块 进 行 组 合, 若 无 法 做 到, 应 尽 可 能 设 计 出 专 用 的 接 口 模 块 供 联 接 用 提 高 互 换 性 通 用 化 的 相 关 设 计 准 则 1) 不 同 产 品 件 尽 量 采 用 通 用 化 的 零 部 件, 军 用 装 备 零 部 件 及 其 附 件 工 具 应 尽 量 选 用 能 满 足 使 用 要 求 的 民 用 产 品 2) 对 故 障 率 高 容 易 损 坏 关 键 性 的 零 部 件 必 须 具 有 良 好 的 互 换 性 和 必 要 的 通 用 性 3) 具 有 安 装 互 换 性 的 项 目, 必 须 具 有 功 能 的 互 换 性, 产 品 需 要 做 某 些 改 进 时, 尽 量 做 到 新 老 产 品 之 间 能 互 换 Table 6 表 6 面 向 退 役 报 废 处 理 的 一 般 性 设 计 准 则 General criterions in retirement and scrapping oriented design 与 拆 卸 分 离 相 关 的 设 计 准 则 1) 设 计 合 理 的 部 件 结 构, 应 保 证 毫 无 损 伤 地 拆 下 目 标 零 件 ( 要 回 收 的 材 料 及 重 用 的 零 部 件 ), 例 如 可 通 过 选 用 易 于 接 近 并 分 离 的 联 接 结 构 来 实 现 2) 拆 卸 位 置 具 备 良 好 的 可 达 性, 选 择 适 当 的 紧 固 方 法, 减 少 固 定 原 件 的 数 目, 简 化 拆 卸 操 作 的 运 动 方 式, 提 供 易 抓 取 的 拆 卸 件 表 面, 保 证 拆 卸 的 安 全 3) 为 了 便 于 循 环 利 用 或 材 料 提 纯, 应 避 免 使 用 那 些 难 以 分 离 的 材 料, 如 叠 层 材 料 填 充 材 料 阻 燃 材 料 玻 璃 纤 维 等, 相 互 联 结 的 零 部 件 材 料 要 兼 容, 减 少 拆 卸 和 分 离 的 工 作 量, 易 于 一 并 回 收 4) 相 连 接 零 件 材 料 不 兼 容 时, 应 使 它 们 容 易 分 离, 提 高 回 收 材 料 的 质 量 与 回 收 分 类 相 关 的 设 计 准 则 1) 可 重 用 零 件 的 状 态 ( 如 磨 损 腐 蚀 等 ) 应 容 易 明 确 地 识 别, 其 结 构 尺 寸 应 标 准 化, 并 根 据 其 结 构 联 接 尺 寸 及 材 料 给 出 必 要 的 识 别 标 志 2) 在 关 键 零 件 上 要 模 压 出 材 料 代 号 或 用 不 同 的 颜 色 表 明 材 料 的 可 回 收 性 或 注 明 专 门 的 分 类 编 码 代 号 3) 在 塑 料 类 零 件 上 做 出 条 形 码 标 志, 具 有 条 形 码 的 塑 料 零 件 可 采 用 激 光 扫 描 仪 及 机 器 人 进 行 分 类, 提 高 分 类 处 理 工 作 效 率 4) 针 对 回 收 价 值 高 的 材 料 或 有 特 殊 回 收 要 求 的 材 料, 应 标 识 出 材 料 添 加 剂 的 比 例 和 种 类 回 收 注 意 事 项 等 信 息, 便 于 选 用 恰 当 的 回 收 工 艺, 提 高 回 收 效 率 与 再 制 造 处 理 及 循 环 利 用 相 关 的 设 计 准 则 1) 将 再 利 用 可 能 性 较 大 的 零 件 放 在 同 一 模 块 中, 可 方 便 装 备 整 体 废 弃 后 部 分 零 部 件 的 再 利 用 2) 在 回 收 零 部 件 的 性 能 使 用 寿 命 满 足 使 用 要 求 时, 应 尽 可 能 将 其 应 用 于 新 产 品 设 计 中, 或 者 尽 量 选 用 经 过 再 制 造 的 零 部 件, 对 材 料 的 选 择 也 应 尽 量 选 用 经 回 收 处 理 的 材 料, 这 样 能 够 有 效 促 进 资 源 循 环 再 利 用 机 制 的 形 成 3) 适 当 考 虑 零 件 的 异 化 再 使 用 方 法, 即 : 考 虑 零 部 件 的 再 利 用 途 径 时, 不 仅 可 以 考 虑 在 装 备 领 域 循 环 利 用, 还 可 为 其 在 全 社 会 范 围 内 寻 找 再 利 用 的 途 径 与 环 境 保 护 相 关 的 准 则 1) 使 用 可 回 收 的 材 料, 减 少 不 可 回 收 的 废 弃 物 2) 可 再 利 用 零 件 的 布 局 应 考 虑 其 回 收 处 理 工 艺 对 环 境 的 影 响 3) 对 于 当 前 条 件 下 无 法 或 无 必 要 进 行 重 用 和 回 收 的 零 部 件, 按 照 自 然 降 解 焚 烧 掩 埋 等 不 同 的 处 理 方 式 将 零 件 划 分 到 不 同 的 模 块 中, 将 有 利 于 产 品 报 废 后 的 处 理

2011 年 3 月 刘 世 伦 等 : 面 向 寿 命 周 期 的 装 备 资 源 性 设 计 策 略 研 究 569 实 践 活 动, 又 是 一 个 全 新 而 又 复 杂 的 理 论 课 题, 本 文 只 是 进 行 了 拓 荒 性 的 研 究, 对 于 装 备 资 源 性 设 计 的 要 求 与 标 准 实 施 与 管 理 评 价 与 改 进 等, 都 是 值 得 进 一 步 深 入 研 究 的 关 键 问 题 参 考 文 献 (References): [ 1 ] TMMSE. Military considers switch to environmentally friendly ammunition[n]. Da11asMorning News, The (TX), 2001-03-27. [ 2 ] Timothy Gutowski, Cynthia Murphy, David Allen, et al. Environmentally benign manufacturing: Observations from Europe and the United States [J]. Journal of Cleaner Production, 2005, (13): 1-17. [ 3 ] 李 宗 斌, 陈 富 民. 产 品 开 发 的 可 制 造 性 设 计 方 法 [J]. 制 造 业 设 计 技 术,2000,(2):17-19. [ 4 ] 马 铁 利, 付 奇. 面 向 制 造 和 装 配 的 设 计 [J]. 世 界 汽 车,2003,(1): 25-26. [ 5 ] 杨 建 军. 产 品 设 计 可 制 造 性 与 生 产 系 统 [M]. 北 京 : 航 空 工 业 出 版 社,2009. [ 6 ] 索 黎, 张 雷, 纪 红 任. 包 装 性 工 程 [M]. 北 京 : 兵 器 工 业 出 版 社,2008. A Study on Life Cycle-Oriented Equipment Resource-Ability Design Strategy LIU Shilun 1,NI Mingfang 1,WANG Shengfeng 1,XIN Tao 1,2 (1. Department of Technical Support Engineering, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China; 2. Troop No.95969 of Chinese People's Liberation Army, Wuhan 430313, China) Abstract: Resource-ability is an attribute which is closely related to resources and the environment. Resource-ability design is a fundamental way to implement equipment resource-ability. Resource-ability design should fully account for the equipment total life cycle that from resource acquisition to retired or scrap phrase, and implement different layout strategies in terms of the characteristics for different stages. Considering the constraints of traditional fossil energy, metal resources, environmental bearing capacity, and other respects that we are faced with, resource-oriented design tends to select the material and energy type. It enables one to select the type that is of the ability to achieve sustainability and select green clean material or energy type, which can reduce the dependence of equipment on scarce resources, improve the environment-friendly attribute of equipment, and improve the energy consumption structure as well. Manufacture oriented design primarily places particular emphasis on the design for manufacturability in order to produce the equipment with the lowest expenses, consumption and the shortest time, and achieve necessary quality and performance demand. Packaging and transporting-oriented design primarily places particular emphasis on the design for green packageability. Maintenance-support oriented design puts particular emphasis on the design for the level of energy consumption and green maintainability, including the control and optimization of the energy consumption level of equipment, structure simplification, maintaining reachability, testability, prevention against error, resource recycling ability, and environmental and personnel security. Upgrade and transform oriented design puts particular emphasis on the design for extensibility. It is mainly concerned with changing and installing additional and transforming functions of the equipment system in the future during the course of design, so as to take relevant design measures to guarantee successful upgrading and transformation. Retirement and scrapping oriented design puts particular emphasis on the design for dismantlability and recycling ability, easy to dismantle, identify and classify, and beneficial to recycling utilization, and easy to reprocess harmlessly, so as to maximum the potential of resources. Design for environmental protection, modularization, and standardization goes through each stage of the total life cycle. This study offers meaningful reference for the practice of resource-ability design. Key words: Resource-ability; Resource-ability design; Strategy