道路車輛可再利用率_可回收利用率的計算方法與系統(tǒng)研究_高振剛

1、第33卷第11期 2010年11月合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版JO U RN AL O F H EFEI U N IV ERSIT Y OF T ECH N OL O GY收稿日期:2009-12-15基金項目:合肥工業(yè)大學(xué)校企合作資助項目(102433116作者簡介:高振剛(1985-,男,內(nèi)蒙古鄂爾多斯人,合肥工業(yè)大學(xué)碩士生;朱家誠(1959-,男,安徽合肥人,博士,合肥工業(yè)大學(xué)教授,碩士生導(dǎo)師.道路車輛可再利用率、可回收利用率的計算方法與系統(tǒng)研究高振剛, 朱家誠, 李志超(合肥工業(yè)大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院,安徽合肥 230009摘 要:提高汽車產(chǎn)品的可再利用率及可回收利用率是節(jié)約資源、保護

2、環(huán)境的有效手段。文章分析了歐盟及國內(nèi)標準中道路車輛可再利用率、可回收利用率的計算方法,依據(jù)計算方法建立了可再利用率、可回收利用率計算系統(tǒng)框架模型,詳細說明了系統(tǒng)流程及系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和處理流程,并通過實例驗證了系統(tǒng)的可行性。關(guān)鍵詞:可再利用率;可回收利用率;道路車輛中圖分類號:X734.2;T P302 1 文獻標志碼:A 文章編號:1003-5060(201011-1627-04Study of calculation method and system of recyclabilityand recoverability rates of vehiclesGAO Zhen -gang, ZH

3、U Jia -cheng, LI Zh-i chao(S chool of M achin ery and Automobile Engineering,H efei University of Techn ology,H efei 230009,ChinaAbstract:Im pr oving r ecyclability and recoverability rates of automo tiv e products is an effective m eas -ure to econo mize resour ces and pr otect env ir onm ent.T he

4、Eur opean and domestic standards for thecalculation metho d o f r ecyclability and reco ver ability rates are analyzed in this paper,and based on it,a fram e mo del for the calculation system of recyclability and r ecoverability rates is established.T hen the w o rkflow and the pro cedure of the dat

5、a co llectio n and processing of the system ar e ex plained.The feasibility of the sy stem is validated by exam ples.Key words:recyclability rate;recoverability rate;ro ad vehicle0 引 言2006年2月6日,參照歐盟的2000/53/EC 指令1,國家發(fā)展和改革委員會、科學(xué)技術(shù)委員會和國家環(huán)保總局聯(lián)合頒布了 汽車產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策 ,推動了我國汽車產(chǎn)品的設(shè)計、制造和報廢、回收再利用等各項工作。針對M 類和N 類汽車

6、材料的可再利用性、可回收利用性,明確提出3個階段目標: 2010年起,所有國產(chǎn)及進口的M 2類和M 3類、N2類和N3類車輛的可回收利用率要達到85%左右,其中材料的再利用率不低于80%;所有國產(chǎn)及進口的M 1類和N1類車輛的可回收利用率要達到80%,其中材料的再利用率不低于75%; 2012年起,所有國產(chǎn)及進口汽車的可回收利用率要達到90%左右,其中材料的再利用率不低于80%; 2017年起,所有國產(chǎn)及進口汽車的可回收利用率要達到95%左右,其中材料的再利用率不低于85%2。本文依據(jù)國家標準規(guī)定的方法3,分析了道路車輛可再利用率、可回收利用率的計算方法,建立了可再利用率、可回收利用率計算系統(tǒng)

7、框架模型,并開發(fā)了應(yīng)用系統(tǒng),對整車廠建立企業(yè)自身的計算系統(tǒng)具有一定的指導(dǎo)意義。1 可再利用率、可回收利用率計算方法文獻3規(guī)定了用于計算新生產(chǎn)的道路車輛的可再利用率和可回收利用率的方法,并用占車輛質(zhì)量的百分比(質(zhì)量百分數(shù)表示?？稍倮寐适侵感萝囍辛悴考?或材料能被再利用或再使用的部分占車輛質(zhì)量的百分比;可回收利用率是指新車中零部件和/或材料能被回收利用或再使用的部分占車輛質(zhì)量的百分比3,4。對可再利用率和可回收利用率的計算,在新車投放市場前由車輛制造商完成,具體計算分為預(yù)處理階段、拆解階段、金屬分離階段及非金屬殘余物處理階段。各部分的質(zhì)量m P 、m D 、m M 由前3個階段分別決定,m T

8、r 和m Te 則由最后一個階段決定。各階段的質(zhì)量定義5如下:(1預(yù)處理m P 表示所有液體、電池、油液、機油濾清器、液化石油氣、壓縮天然氣、輪胎、催化轉(zhuǎn)化器的總質(zhì)量。(2拆解m D 表示整車廠認為具有可拆解性和可回收利用性的零部件總質(zhì)量,其可拆解性因素包括可接近性、緊固技術(shù)、已獲驗證的拆解技術(shù)、零部件材料成分及已獲驗證的再利用技術(shù)。(3金屬分離m M 表示前2個階段未考慮的金屬總質(zhì)量。(4非金屬殘余物m Tr 與m Te 。m Tr 表示根據(jù)已獲驗證的再利用技術(shù)被認為是可再利用的非金屬殘余物的總質(zhì)量。例如,聚合物、橡膠和其它經(jīng)過改良的有機天然材料可以通過這些技術(shù)進行回收利用。m Te 表示確

9、定了m P 、m D 、m M 和m Tr 后,可以用于能量回收的剩余物的總質(zhì)量。各階段質(zhì)量確定之后,可再利用率R cyc 和可回收利用率R cov 的計算公式3,4為:R cyc =m P +m D +m M +m T r m V100,R cov=m P +m D +m M +m Tr +m Te m V100,其中,m V 為整車質(zhì)量。2 系統(tǒng)框架模型的建立為實現(xiàn)道路車輛的可再利用率及可回收利用 率的計算,需由供應(yīng)商填報零部件材料數(shù)據(jù)的外網(wǎng)系統(tǒng)和由企業(yè)內(nèi)部進行數(shù)據(jù)處理的內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)共同支撐完成。2 1 系統(tǒng)總體框架可再利用率、可回收利用率的計算系統(tǒng)基于企業(yè)外網(wǎng)系統(tǒng)及企業(yè)內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng),系統(tǒng)的總體框

10、架如圖1所示,外網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)自身情況,可選擇IM DS(國際材料數(shù)據(jù)系統(tǒng)或CAMDS(中國汽車材料數(shù)據(jù)系統(tǒng)。內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)由企業(yè)自行開發(fā),可以包含企業(yè)的PDM 系統(tǒng)及企業(yè)自身的材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),可再利用率、可回收利用率的計算系統(tǒng)可以作為企業(yè)內(nèi)部材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的一個子系統(tǒng),也可以作為一個單獨的企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)。外網(wǎng)系統(tǒng)可通過接口程序為內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù),也可將外網(wǎng)數(shù)據(jù)導(dǎo)出后重新導(dǎo)入內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)。圖1 系統(tǒng)總體框架2 2 外網(wǎng)系統(tǒng)功能外網(wǎng)系統(tǒng)通過注冊功能收集各級供應(yīng)商及整車廠基本信息并管理這些基本信息,各級供應(yīng)商依照外網(wǎng)系統(tǒng)的基本準則創(chuàng)建M DS 表單并發(fā)送給上級供應(yīng)商或整車廠,上級供應(yīng)商或整車廠可接收、查看

11、、批準和拒絕M DS 表單。除此之外,外網(wǎng)系統(tǒng)還提供了分析、跟蹤M DS 等功能6,7。2 3 內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)各模塊功能(1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊。主要用于系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(增加、刪除、修改,系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括零部件信息表、供應(yīng)商信息表等。(2BOM 數(shù)據(jù)管理模塊。主要用于維護BOM 樹結(jié)構(gòu)及維護BOM 各層次零部件的基本信息。(3材料數(shù)據(jù)管理模塊。維護由外網(wǎng)IM DS 或CAM DS 導(dǎo)入至系統(tǒng)的數(shù)據(jù),主要為零部件MDS 表單。(4分析、計算模塊。檢查選定車型的BOM 所需數(shù)據(jù)是否完備及計算選定車型的可再利用率、可回收利用率。(5輔助信息管理模塊。管理企業(yè)相關(guān)文檔1628合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版第3

12、3卷及用戶對系統(tǒng)的信息反饋。(6系統(tǒng)管理模塊。管理系統(tǒng)日志、系統(tǒng)用戶及用戶角色與權(quán)限。3 系統(tǒng)流程及數(shù)據(jù)的采集與處理流程(1系統(tǒng)流程。圖2所示為可再利用率、可回收利用率計算系統(tǒng)流程8,系統(tǒng)經(jīng)過4個步驟完成對可再利用率、可回收利用率的計算。首先,上傳整車BOM 樹結(jié)構(gòu)至系統(tǒng)完成新車型注冊;其次,將供應(yīng)商填報的零部件M DS 表單、自制零部件材料信息及所有液體信息等數(shù)據(jù)處理后導(dǎo)入系統(tǒng);然后,設(shè)計人員按照ISO 22628所規(guī)定的方法將零部件的質(zhì)量分為預(yù)處理階段、拆解階段、金屬分離階段及非金屬殘余物處理階段并確定各階段的質(zhì)量;最后,系統(tǒng)檢查BOM 樹結(jié)構(gòu)所需零部件材料、質(zhì)量等信息是否完備,如不完備,

13、則提示某零部件數(shù)據(jù)信息不正確,要求修正數(shù)據(jù),直至BOM 樹結(jié)構(gòu)所需的所有零部件材料、質(zhì)量數(shù)據(jù)信息均正確后,才可進行可再利用率、可 回收利用率的計算。圖2 可再利用率、可回收利用率計算系統(tǒng)流程(2系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理流程。圖3所示為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理流程圖,系統(tǒng)管理員上傳整車BOM 及供應(yīng)商的相關(guān)信息至系統(tǒng)后,系統(tǒng)自動生成供應(yīng)商需填報的零部件M DS 表單后發(fā)送給供應(yīng)商。圖3 數(shù)據(jù)采集與處理流程供應(yīng)商通過IMDS 或CAMDS 填報零部件MDS 表單并發(fā)送給整車廠,設(shè)計人員查看零部件表單是否合格。如合格則批準該零部件表單并導(dǎo)出,如不合格則要求供應(yīng)商重新填報,至所有表單被導(dǎo)出后設(shè)計人員將MD

14、S 表單上傳至系統(tǒng)。設(shè)計人員劃分零部件在拆解過程中所處的階段并確定各階段的質(zhì)量,由于系統(tǒng)設(shè)定零部件件號是零部件的唯一標識,當零部件的材料、質(zhì)量等信息均未發(fā)生變化時,該零部件在拆解過程中各階段的質(zhì)量也不變,在進行多款車型的計算時,大大減輕了設(shè)計人員的填報工作量。計算前需檢查BOM 所需的數(shù)據(jù)是否完備以保證計算結(jié)果的準確性,系統(tǒng)檢查BOM 所需的零部件質(zhì)量是否為按國家標準3進行材料分類的7種材料(金屬、聚合物(不包括橡膠、橡膠、玻璃、液體、經(jīng)過改良的有機天然材料、其它質(zhì)量總和,并檢查零部件質(zhì)量是否為不可回收再利用的質(zhì)量與按標準進行可再利用率、可回收利用率計算的4個階段的質(zhì)量總和。如不相等,則生成對

15、應(yīng)零部件的表單,要求設(shè)計人員進行數(shù)據(jù)修正,至BOM 樹結(jié)構(gòu)所需的所有零部件數(shù)據(jù)均滿足上述要求時,才可進行可再利用率、可回收利用率的計算。4 系統(tǒng)應(yīng)用實例本文參照上述系統(tǒng)框架模型,開發(fā)了可再利用率、可回收利用率計算系統(tǒng),并作為某汽車企業(yè)1629第11期高振剛,等:道路車輛可再利用率、可回收利用率的計算方法與系統(tǒng)研究開發(fā)的汽車材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。圖4所示為與企業(yè)的PDM 系統(tǒng)建立接口后上傳至系統(tǒng)的BOM 結(jié)構(gòu)圖,用戶通過此界面可瀏覽整車BOM 樹結(jié)構(gòu)、查看零部件信息或修改零部件信息。設(shè)計人員在選擇某款車型計算可再利用率、可回收利用率前,首先由系統(tǒng)檢查該款車型的BOM 所需數(shù)據(jù)是否完備,如系統(tǒng)輸出誤差

16、清單,設(shè)計人員根據(jù)誤差清單重新修正數(shù)據(jù),直至BOM 所需零部件數(shù)據(jù)均正確后,再進行可再利用率、可 回收利用率的計算。圖4 BOM 結(jié)構(gòu)圖計算后輸出的表單如圖5所示,表單內(nèi)容涵蓋了文獻3中附錄A 數(shù)據(jù)表需填報的項。圖5 計算表單5 結(jié)束語本文開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)通過2款車型的數(shù)據(jù)測試,能準確地計算車輛的可再利用率和可回收利用率,為整車廠應(yīng)對國內(nèi)外相關(guān)法規(guī)、提高企業(yè)自身產(chǎn)品的可再利用性、可回收利用性提供了依據(jù)。在實踐過程中,為計算道路車輛的可再利用率及可回收利用率,應(yīng)重點解決下列問題:(1產(chǎn)品BOM 一致性。對于各階段的定型產(chǎn)品,系統(tǒng)內(nèi)的BOM 、生成供應(yīng)商需填報材料數(shù)據(jù)的BOM 及設(shè)計人員填報可回收性

17、數(shù)據(jù)的BOM 應(yīng)確保一致。(2數(shù)據(jù)的自動匹配。企業(yè)應(yīng)建立嚴格的零部件編碼規(guī)則,確保外網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)與內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的匹配及內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)與其它企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)匹配。(3數(shù)據(jù)的完備性。檢查系統(tǒng)的材料數(shù)據(jù)及可回收數(shù)據(jù)是否完備,確保計算結(jié)果的準確性。參 考 文 獻1 E uropean Parliamen t an d the Council of the Eu ropean u -nion.Directive 2000/53/EC of the E uropean Parliament and the Cou ncil of 18S eptem ber 2000on End -Life -Vehicles

18、 S .2 國家環(huán)保總局.汽車產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策E B/OL .3 GB/T 19515-2004,道路車輛可再利用性和可回收利用性計算方法S.4 International Organ ization for Stan dardization.Road Veh-icle-Recy clability and Recoverability -Calculation M ethod S .5 Kim Y J,Jaehw an K,J in K.Study of th e calculation methodon recyclability and recoverability rates of vehicles J .J ournal of the Kor ean Society