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产品回收中的拆卸线问题
————Gungor, A., Gupta, S.M
摘要
由于产品会因为经济或者是其他调整的原因而被拆卸，所以在产品回收环境中需要考虑很多问题。拆卸线可能是对大型产品（包括许多部件）和小批量产品的拆卸最合适的设置。本文讨论了拆卸线在产品回收中的重要性。拆卸线的目标是在满足回收零件需求的同时尽可能地利用现有的资源。然而建立有效的拆卸线时还有有许多复杂的问题需要考虑，我们的目标就是讨论这些问题，并更好地理解这些因素对拆卸线问题的影响。我们还演示了如何通过修改现有的装配线平衡概念，来实现拆卸过程中的一些重要问题。
- 背景介绍
在过去十年左右的时间里，主要是通过政府的法规和消费者对环境问题的关注才让产品的回收变成了我们如今的当务之急。从自动生产到最终交付的制造新展品的方法并最终达到合适的最终处理的模式，能够使环境标准和要求得到满足。另一方面，产品回收的目标是将旧产品或过时的产品的零部件和材料从那些产品中回收以减少废物的数量，并通过对这些废弃物进行必要的分类，拆卸，物理或化学分离对产品进行在制造，同时也进行必要的翻新和装配操作，使产品达到预期的质量水平。通过允许选择性分离所需的部件和材料，拆卸已经证明了其在材料和产品回收中的作用（Gupta and Taleb 1994）。 典型的拆卸目标可能包括回收仍然生产的其他产品所共有的有价值的零件或组件（供应短缺），取回停产产品的零件或子组件，以满足这些零件的突然需求，清除危险零件，增加 用于化学回收目的的产品其余部分的纯度，从剩余的生命周期终产品中提取部分，可送到库存供将来使用，减少发送到陆地的残留量 并达到环保制造标准（例如满足使用回收部件和使用新部件的要求比例）。
几乎每天都有新产品进入市场。以电脑为例。平均电脑寿命从90年代初的4plusmn;5年减少到目前的1plusmn;2年。这意味着计算机将比以前更快地进入废物流。据预测，到2005年，仅美国就会每年有近5000万台电脑过时。这导致与PC回收基础设施的可行性相关的问题。世界其他发达国家也会遇到类似现象。其他产品的生命周期也会有类似的命运。所有这些都将对废物管理基础设施产生影响。许多研究人员和行业高管已经开始意识到未来的经济机遇。尽管拆解对于产品回收的成功至关重要，但这是一个昂贵的过程。因此，以成本效益的方式进行拆卸很重要。许多研究人员已经致力于最大限度地减少投入拆解过程的资源。一些专注于拆卸调平问题，其目标是将拆卸级别分解，使产品回收过程的收益率和环境特征保持在期望的水平，而另外一些则专注于生成有效的拆卸排序计划。
尽管一些研究人员已经研究了拆卸系统，只有少数人强调了他们的缺点或者提出了任何改进建议。因此，设计和改进优化资源使用（人力，金钱和时间）的拆卸系统非常重要，值得研究。
在本文中，我们的主要目标是讨论拆卸线在产品回收中的重要性，并解释其固有的复杂性。此外，我们还演示了如何通过修改现有的流水线平衡概念来解决拆卸过程中的一些重要因素，以平衡节奏化拆卸线。该修改基于有助于识别分配给特定工作站的“最佳”任务的优先级功能。
本文的结构如下。 第2节介绍了拆卸线基本情况。 第3节列出了必须考虑的与拆卸线相关的各种问题。
- 拆卸线
到达产品回收设施的产品在其组成部分和材料面临其最终选择之前需要经过几个步骤。这些步骤包括清洁，拆卸和分类。零件进行再制造（再利用，维修或翻新），回收（材料回收）或处置。拆卸退回的产品可以在单个工作站，拆卸单元或拆卸生产线上进行。即使单个工作站或拆卸单元根据数量和质量为零件分类提供了最有利的环境，但拆卸生产线仍可提供最高的生产率。拆卸线设置最适合拆卸大量产品或小批量产品。此外，拆卸生产线是自动拆卸过程的最佳选择，这一功能在未来的拆卸系统中将是必不可少的。布伦南等人指出：在拆卸系统中存在严重的库存问题，更复杂的流程，产品结构和质量的高度不确定性以及与工作站可靠性相关的不确定性因素。
- 有关拆卸线的注意事项
拆卸线充满了许多复杂因素，因此必须给予适当的考虑。设置中的各种注意事项如下。
3.1 产品考虑
在同一条生产线上拆卸的不同产品的数量是拆卸生产线的一个重要特征。该生产线可能只处理一种类型的产品，其原始配置对于每种所接收的产品是相同的，例如，只有基于奔腾的个人电脑有一定的规格。该生产线也可用于拆卸属于同一个家族的产品，即其原始配置略有差异。彼此不存在。例如，我们可能在同一生产线上有不同型号的PC，例如基于奔腾的PC，基于486的PC等。该生产线可能会收到几种类型的产品，部分拆卸的产品和组合件的组成显着或完全不同，互不相连，如个人电脑，打印机，数码相机，主板和显示器。产品特性的改变使生产线上的拆卸操作变得复杂。可以想象，平衡用于拆卸几种产品的拆卸线可能非常复杂。对于一组产品来说，这样一条生产线可能是平衡的，但是当收到新类型的产品时，其状态可能很大程度上或完全不平衡。
3.2 拆卸线考虑
各种拆卸线配置可能是可能的，一些布局可能会受到装配线布局的启发。例如，串联，平行，圆形，U形，蜂窝和双面生产线等布局也可能会进入拆卸生产线的使用范围。即便如此，我们可能还需要新的布局来创建更多有效的拆卸线。
3.3 组成部分考虑
当拆卸系统收到退回的产品时，其条件通常是未知的; 有时它们状态良好，相对较新，而在其他时候，它们是旧的，不起作用的物品。因此，产品及其组成部分的质量存在高度不确定性。在不确定性水平和拆卸线的效率之间存在贸易差额。当不确定性水平提高时，电子措施措施会恶化，特别是如果拆卸线没有设计用于处理不确定性因素。而待拆卸的产品主要包括：可拆卸的有缺陷的部件（A型缺陷），不可拆卸的有缺陷的部件（B型缺陷），有功能缺陷的零件。
另一个复杂因素与传入产品中的零件数量有关。 由于产品在使用过程中升级（或降级），产品中的部件数量可能与其原始配置不符。收到产品时，实际的零件数可能会比预期更多（或更少）。 应该考虑以下内容：第一，产品的需求部分可能不存在或其数量可能少于预期。 这可能需要在计算中提供一个条款来确保满足缺失零件的需求。另一种方法是对产品进行初步评估，以确保在产品被推下拆卸线之前，所有关注部分都存在于产品中。此评估可用于确定拆卸线上产品的路线。第二，需求部分的数量可能会超过预期。 最常见的例子可以从PC拆卸系统中获得。 假设需要旧PC的内存模块。 进一步假设被拆解的PC最初被配置为具有一个32MB的存储器模块。但是，如果PC的拥有者使用另一个32 MB模块将计算机的内存升级到64 MB，则由于PC的反汇编，将会检索到两个32 MB内存模块，这比预期的要多一个。 这种情况会影响内存需求限制和工作站时间（因为拆卸两个内存模块需要比拆除一个更长的时间）。
3.4 操作考虑
3.4.1 拆卸任务时间的可变性
与流水线案例类似，拆卸任务时间可能会因与产品状况和拆卸工作站（或工作人员）状态相关的几个因素而有所不同。任务时间可以被认为是确定性的，随机的和动态的。动态任务时间是可能的，因为学习能力可以在系统中减少拆卸时间。例如，在他们的基于案例推理（CBR）的方法中，Zeid等人证明，通过对过去遇到的类似问题重新使用解决方案，可以帮助产品的拆卸，从而减少拆卸时间。
3.4.2 提早离开工件（EWP）
如果工件的一个或多个（不是全部）任务由于某些缺陷而无法完成，工件可能会提前离开工作站。我们将此现象称为早期工件（EWP）。由于EWP，工作站在导致工件提前离开的任务持续时间内经历了不定期的空闲时间。请注意，非计划空闲时间的成本很高，因为尽管与失败任务相关联的部件的需求没有实现，但失败任务的拆卸成本已经发生。例如，假设在工作站1处拆卸了PC的硬盘和软盘驱动器。取出硬盘后，如果软盘驱动器的固定螺钉卡住或损坏，我们可能不会能够移除软盘。因此，工件（即PC被拆卸）可以早早离开工作站1。发生这种情况时，工作站1在软盘的正常拆卸时间内保持空闲状态。
3.4.3 自跳工件（SSWP）
如果工件的所有任务由于其自身和/或优先关系的某些缺陷而被分配给当前工作站的所有任务都被禁用，工件就会提前离开工作站而无需工作。我们称这种现象为自跳工件（SSWP）。考虑一下上面给出的PC例子的反汇编。假设拆卸硬盘之前必须进行拆卸。如果PC的硬盘由于其固定螺钉损坏而无法移除，则无法完成分配给工作站1的任务（拆卸硬盘和软盘驱动器）。因此，工件可以不经处理就离开工作站，换句话说，它可以自动跳过工作站1。
3.4.4 跳过工件（SWP）
在工作站m，如果工件的一个或多个有缺陷的任务直接或间接地先于工作站m 1的所有任务（即工作站紧接着工作站m），工件“跳过”工作站m 1并移动在工作站m 2上。我们称这种现象为跳过工件（SWP）。工件跳过的工作站数量被称为跳过的强度。如果工件只跳过一个工作站，则它是1-SWP;如果跳过了两个工作站，那么它是一个2-SWP等等。除了计划外的闲置时间外，SSWP和SWP的经验都增加了材料处理的复杂性（例如，如何将工件转移到下游工作站）以及下游工作站的状态（例如，它可能正在忙于其他工件的工作并且可能需要某种布尔分配程序来保存直到机器变得可用为止，跳过的工件）。使用之前给出的PC例子的反汇编，假设拆卸“软盘驱动器”先于移除计划在工作站2执行的RAM模块和PC的声卡。如果“软盘驱动器”不能在工作台1处由于其固定螺钉损坏而被移除，工件1提前离开工作站1并且可能跳过工作站2，因为RAM模块和声卡都不能从工件上移除。在这种情况下，工作站2在其最初计划的任务期间保持空闲状态，即去除RAM模块和声卡。
3.4.5 消失工件（DWP）
如果有缺陷的任务不能完成工件上所有剩余的任务，工件可能会被简单地拿走。在它到达任何下游工作站之前的拆卸线，换句话说，工件消失了！因此，我们称这种现象为消失的工件（DWP）。DWP可能导致后续工作站的匮乏，导致整体空闲时间更长，这在平衡线中是非常不希望的。从某种意义上说，DWP是SWP的一个特例，工件跳过所有后续工作站。 DWP的后果与SWP类似，但仅在更大程度上。例如，假设除了拆卸硬盘和软盘驱动器之外，还要在工作站1拆卸PC的顶盖。如果顶盖由于损坏而无法拆卸，则PC（工件）可以取下来。因为我们无法到达PC内部的任何部分。在某种程度上，它消失了，空闲时间在其余的工作站中传播。
3.4.6 重新审视工件（RWP）
RWP导致以前的工作站之一超载。结果，它可能导致材料处理系统由于反向流动而出现复杂情况，将重新访问的工作站断开连接或引入一个缓冲区以保持重新访问的工件，直到工作站变为可用，显然，这也会产生成本影响。为了举例说明RWP，假设在工作站1处的硬盘和软盘驱动器，工作站2处的RAM模块和声卡以及工作站3处的PC的电源单元被拆卸。现在还假设在卸下“软盘驱动器”或“电源单元”之后可以卸下RAM模块。进一步假设在卸下声卡之前拆卸“软盘驱动器”。如果由于某些损坏无法移除软盘驱动器，则PC会跳过工作站2并前往工作站3，在那里移除电源。由于电源单元已从PC中取出，所以可以取出RAM模块。因此，PC（工件）被送回工作站2以拆卸RAM模块。复杂的RWP也可能退出生产线，使材料处理和控制更加困难。
3.4.7 爆炸工件（EWP）
由于拆卸将工件保持在一起的某些零件，工件在拆卸线上移动时可能会分裂成两个或更多工件（子组件）。这些部件中的每一个都充当拆卸生产线上的独立工件。 我们将这种现象称为爆炸工件（EWP）。EWP使拆卸生产线的机制复杂化。然而，EWP可以提前计划，因为我们知道删除哪一部分会导致EWP。在拆卸线中，当通常导致EWP的部件由于某些缺陷而不能被移除时，会发生并发症。
3.5 需求考虑
需求是拆卸生产线设计和优化中最关键的问题之一，因为我们希望最大限度地利用拆卸生产线，同时满足相关计划阶段对部件的需求。在拆卸时，可能需要以下情况：仅需要一个零件（单个零件拆卸 - 部分拆卸的特殊情况）;对多个部件的需求（部分拆卸）;并要求所有部件（完全拆卸）。具有物理缺陷或功能缺陷的部件可能会影响拆卸线的性能。如果第一部分不是要求的，并且它直接或间接地位于要求的部分j之前，那么在移除部分j之前必须拆卸第i部分。（请注意，当部分a先于部分c的先例时，则部分a被认为是部分b的直接先例和部分c的间接先例。）部分i的去除可能需要额外的时间，因为例如存在缺陷，这可能会延长访问时间。这可能会导致处理时间超过周期时间，这
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