绿色再制造的设计平台及其管理研究

吴小艳

（武汉理工大学管理学院 湖北 武汉 430070）

一、绿色再制造设计平台的基本概念

所谓绿色再制造，是指以废旧产品性能提升为目标，以先进技术和产业化生产为手段，以产品全寿命周期理论为指导，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，来修复、改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称，其重要特征是绿色再制造产品的质量和性能达到甚至超过新品，但成本只是新品的50%，比新品节能60%，节材70%。随着绿色再制造产业的推进和发展，各大率先进行废旧产品回收和绿色再制造的企业在实践中认识到：搭建一个面向主动再制造的产品设计平台，并搞好其管理工作，越来越成为绿色再制造企业的当务之急。

传统制造观念下，很多产品在设计时没有考虑到当其一次生命周期结束后的再制造需要，经常生命周期末端难以再制造或零部件过度使用而无法再制造的被动局面。如果早在新产品的设计阶段就考虑产品使用寿命到期后的回收和绿色再制造阶段的相关要求，融入可再制造性的设计理念，就可以显著地提高绿色再制造的效益，更好地实现资源的可持续发展战略。

绿色再制造设计平台是一个支持复杂信息环境下绿色再制造产品设计应用开发、应用集成和系统运行的软件平台。该平台给用户提供一个应用集成框架、一些应用开发工具和应用程序接口，使得用户在此框架下，利用平台提供的工具和接口，能够方便地将各种应用集成到此平台上来，使产品设计各个阶段、各个过程所需要的功能有机地集成在一起，促进用户之间实时交互、共享平台资源、简化应用集成和设计系统开发的复杂度、提高产品开发速度和能力。从某种程度上说，绿色再制造设计平台既是产品设计的运行系统，又是产品设计的支持系统。搭建一个好的绿色再制造设计平台，并搞好相关管理活动，让来自绿色再制造产品全寿命周期不同环节的内外部人员（包括设计、营销、生产部门的人员和供应商、经销商、用户代表等）共同进行产品设计决策，才能真正实现绿色再制造产品开发效率的最大化和设计方案的最优化。

二、绿色再制造设计平台的构成

绿色再制造的设计平台的构成包括两个部分：绿色再制造设计的组织平台和绿色再制造设计的信息技术平台。这两大平台互为依托，前者为后者提供组织保证，后者为前者提供技术支持，共同为搞好绿色再制造企业的设计管理活动服务。

1、绿色再制造设计的组织平台。在绿色再制造企业传统的串行产品研发、制造、销售、回收、绿色再制造、再销售设计管理模式中，组织结构是一种多层次、多环节、直线职能型结构形式。即人员和工作任务按照职能部门划分，如设计由设计部门的人员负责，制造由制造部门的人员负责，废旧产品回收由物流部门负责，绿色再制造由绿色再制造部门的人员负责，新产品或绿色再制造产品的销售由营销部门负责，等等。这种科层制的、阶段化的、顺序化的、间断式的组织运作管理模式已越来越不适应目前绿色再制造设计管理的需要。

随着并行工程设计理念的引入，绿色再制造企业的设计组织平台也要进行优化和变革。主要优化措施是打破直线职能型的组织结构，将与产品设计开发有关的各部门、各地区、各专业背景的人员有机地组织在一起，成立跨部门、跨地区、跨专业的具有联合设计开发能力的项目小组，尽早考虑产品全寿命周期的需要，快速、高质量地搞好产品设计并保障设计的顺利实施。这实际上是一种矩阵制的组织结构，加强了各职能部门之间的横向联系，克服了各职能部门各自为政的问题。同时，它将传统的金字塔式的多级的设计管理模式，改变成可以快速响应的、责权利统一的两级（总经理、项目组）平面型设计管理模式。这种组织结构机动灵活，将各专业人员集中在一起集思广益地开展设计活动，更容易取得更加合理的、创新性的设计方案。

绿色再制造企业并行工程运行的组织平台应该体现集成、并行的设计管理思想，保证组织平台的开放性和可变性。具体的绿色再制造企业并行工程运行的组织平台设计主要是采取企业内部跨职能部门的人员和企业外部相关人员共同组成项目组的方式来运作的（参见图1）。

图1 绿色再制造企业并行工程运行的组织平台

这种有纵有横的组织结构平台，可以很好地贯彻并行工程的基本思想。其中，纵向部分仍体现了原来的直线职权关系，而并行工程项目组内部则是横向职权关系。这有助于在产品设计阶段就将以后制造、回收、拆卸、绿色再制造等环节的需要考虑进来，同时也把供应商、经销商、用户等反映的问题消除在产品开发阶段，最终实现开发的产品速度快、成本低、用户满意、便于制造、再制造以及运输拆卸等的目的。但矩阵制组织结构往往存在组织稳定性弱、资源管理复杂、责权利关系不明确、双重职权关系等问题，绿色再制造企业选择以此作为组织平台开展并行工程设计活动时还需对其进行再设计。

2、绿色再制造设计的信息技术平台。为了保证绿色再制造企业并行工程设计理念的顺利实现，还需要搭建绿色再制造设计的信息技术平台。以计算机集成为基础的信息技术平台，可以为参与绿色再制造设计工作的各部门、各地区、各专业的专家提供信息沟通和数据共享，使其紧密联系、协同工作，形成高效、协调工作的并行工程项目组，方便他们互相通信，随时了解设计的进展情况。绿色再制造设计的信息技术平台应包括以下内容。

（1）统一的产品模型。绿色再制造企业引入并行工程设计理念后，为了使产品设计一开始就考虑全寿命周期所有因素，必须依托于并行工程项目组各成员的信息交换和相互协作。而统一的产品模型是实行集成的并行工程环境的基础，也是项目组工作的必要条件。它可以保证产品信息的唯一性，使项目组成员用“同一种语言”交流。此外，还要建立绿色再制造企业的统一的知识库。一个绿色再制造企业建立起“统一的产品模型”，即建立起模块化产品模式。模块化的产品系统是绿色再制造企业运用系统工程和模块化方法，对绿色再制造企业的主产品的结构所作出的规划，它包括两个组成部分：产品的系列化的模块和由模块组成的产品系列型谱，这就是轮廓和层次非常清晰的绿色再制造企业的“统一的产品模型”。这种模块化的产品结构，易于被绿色再制造企业各部门所熟知，是项目组讨论技术问题、制造问题、绿色再制造问题、营销问题中的共同的语言。可以说，模块化是实施并行工程的前提条件和必要条件。

（2）分布式环境。绿色再制造企业并行工程项目组的成员在地理位置上较为分散，借助绿色再制造设计的信息技术平台提供的分布式环境，他们可以在各自工作地点的计算机是进行设计、仿真，在计算机网络环境下协同工作。如利用各自的CAD、CAM、CAE系统开展工作，以及通过多媒体会议系统进行实时通信。

（3）计算机模拟仿真。借助绿色再制造设计的信息技术平台提供的计算机模拟仿真技术，项目组成员可以对产品性能、结构、易拆卸性、易装配性、可制造性、可再制造性，以及成本估计等进行计算机动态仿真，并结合仿真结果进行分析和评估。

（4）开放式界面。绿色再制造设计的信息技术平台还应提供良好的开放式的界面，实现CAD、CAM、CAQ、CAT系统的集成，并有管理数据库和知识库，方便绿色再制造企业内外部的人员使用。

三、绿色再制造设计平台的管理

1、绿色再制造设计平台的开放式管理。绿色再制造企业的产品开发设计任务复杂、繁重，需要新产品设计阶段就考虑产品全寿命周期的各种因素，重视产品的可拆卸性、可再制造性和环境友好等设计要求，仅仅依靠绿色再制造企业的设计部门一个部门是难以胜任的。绿色再制造企业并行工程运行的设计平台主要是采取跨职能部门的人员（设计人员、制造人员、物流人员、绿色再制造人员、营销人员、供应商、用户及其他相关人员等）组成项目组的方式进行运作的。当有设计任务时，就组建一个相应的项目组，该设计任务完成后，相应的项目组解散。这种设计机制使得绿色再制造企业既能合众人之力，得到最佳的设计方案，又节省常设某组织所需的经费开支，非常灵活。

但项目组成员都分散在不同的部门、不同的地点，要集中办公则差旅费较高。较为合理的处理办法是：项目组各成员在各自的办公地点，通过绿色再制造设计平台的分布式设计管理模式参与设计任务，项目办公室只集中部分必要人员完成现场的设计任务。可见，绿色再制造设计平台实施分布式设计管理十分必要，既可以集绿色再制造企业内外部全部的设计力量共同完成设计任务，又节省了传统集中办公模式所必须的大量差旅往返所消耗的人力和财力。

2、绿色再制造设计平台的模块化设计管理。所谓模块化设计，就是用积木的概念，对设计任务的总功能进行简化和科学的功能分解，将具有某明确分解功能的零部件作为独立的单元，作为相应的一个个标准的模块。然后利用模块效应，使装配产品可以像拼积木一样随心所欲和方便快捷，即将这些模块根据组合方案图构成产品，该产品可能是整机也可能是部件、零件。

模块化设计管理的优点十分明显。其一，模块设计思想很好地体现了装配设计的指导原则：将零件数量降低到最少；重视零件装卸的简易性；采用最优的连接方式。在产品总装配时，数量巨大的单个零件都被事先装配好在一个个的模块中，现场只需将几个模块连接起来即可，模块之间的连接设计简易且可靠，装配成本大大降低，装配效率显著提高。其二，模块设计面向的不是单个的产品，而是整个产品系列（产品族）。模块化设计主要分为两大步骤：首先，通过对整个产品系统（产品族）进行分解，建立通用的模块系列；然后，选用模块，在此基础上局部改型设计，或增加一些专用模块，组合出多样化的新产品，具体如下式所示：新产品=通用模块（不变化的部分）+改型模块（改型的部分）+专用模块（新设计的部分）。

基于绿色再制造设计平台的模块化设计管理方法是将模块化设计运用于产品的再制造性设计阶段，使产品同时满足易于拆解和装配、易于修复和升级、环境友好性等再制造性的指标和要求。在模块化的设计时，考虑产品的再制造性，让产品在寿命末端回收之后，能容易地拆卸为不同的模块，且尽可能减小各模块内的可再制造性的差异，则可提高产废旧产品回收利用率。这种设计方法是一种顺应时代发展的崭新的设计方法，有助于实现制造业的可持续发展。产品的再制造性与模块化设计密切相关。通过绿色模块的构建，产品比传统产品具有更好的多方面效益，产品的功能属性和环境属性能同时满足，效果十分显著。

[1]陈谦、管聪颖：设计管理理论在客车制造企业的应用研究[J].交通企业管理，2010（6）.

[2]李桂花、孙绍彬：废旧车床再制造的模块化设计研究[J].绿色制造技术，2009（12）.

[3]Casper Gray，Martin Charter.Remanufacturing and product design-designing for the 7th generation.Design，2006.