綠色再制造的設計平臺及其管理研究

吳小艷

（武漢理工大學管理學院 湖北 武漢 430070）

一、綠色再制造設計平臺的基本概念

所謂綠色再制造，是指以廢舊產品性能提升為目標，以先進技術和產業化生產為手段，以產品全壽命周期理論為指導，以優質、高效、節能、節材、環保為準則，來修復、改造廢舊產品的一系列技術措施或工程活動的總稱，其重要特征是綠色再制造產品的質量和性能達到甚至超過新品，但成本只是新品的50%，比新品節能60%，節材70%。隨著綠色再制造產業的推進和發展，各大率先進行廢舊產品回收和綠色再制造的企業在實踐中認識到：搭建一個面向主動再制造的產品設計平臺，并搞好其管理工作，越來越成為綠色再制造企業的當務之急。

傳統制造觀念下，很多產品在設計時沒有考慮到當其一次生命周期結束后的再制造需要，經常生命周期末端難以再制造或零部件過度使用而無法再制造的被動局面。如果早在新產品的設計階段就考慮產品使用壽命到期后的回收和綠色再制造階段的相關要求，融入可再制造性的設計理念，就可以顯著地提高綠色再制造的效益，更好地實現資源的可持續發展戰略。

綠色再制造設計平臺是一個支持復雜信息環境下綠色再制造產品設計應用開發、應用集成和系統運行的軟件平臺。該平臺給用戶提供一個應用集成框架、一些應用開發工具和應用程序接口，使得用戶在此框架下，利用平臺提供的工具和接口，能夠方便地將各種應用集成到此平臺上來，使產品設計各個階段、各個過程所需要的功能有機地集成在一起，促進用戶之間實時交互、共享平臺資源、簡化應用集成和設計系統開發的復雜度、提高產品開發速度和能力。從某種程度上說，綠色再制造設計平臺既是產品設計的運行系統，又是產品設計的支持系統。搭建一個好的綠色再制造設計平臺，并搞好相關管理活動，讓來自綠色再制造產品全壽命周期不同環節的內外部人員（包括設計、營銷、生產部門的人員和供應商、經銷商、用戶代表等）共同進行產品設計決策，才能真正實現綠色再制造產品開發效率的最大化和設計方案的最優化。

二、綠色再制造設計平臺的構成

綠色再制造的設計平臺的構成包括兩個部分：綠色再制造設計的組織平臺和綠色再制造設計的信息技術平臺。這兩大平臺互為依托，前者為后者提供組織保證，后者為前者提供技術支持，共同為搞好綠色再制造企業的設計管理活動服務。

1、綠色再制造設計的組織平臺。在綠色再制造企業傳統的串行產品研發、制造、銷售、回收、綠色再制造、再銷售設計管理模式中，組織結構是一種多層次、多環節、直線職能型結構形式。即人員和工作任務按照職能部門劃分，如設計由設計部門的人員負責，制造由制造部門的人員負責，廢舊產品回收由物流部門負責，綠色再制造由綠色再制造部門的人員負責，新產品或綠色再制造產品的銷售由營銷部門負責，等等。這種科層制的、階段化的、順序化的、間斷式的組織運作管理模式已越來越不適應目前綠色再制造設計管理的需要。

隨著并行工程設計理念的引入，綠色再制造企業的設計組織平臺也要進行優化和變革。主要優化措施是打破直線職能型的組織結構，將與產品設計開發有關的各部門、各地區、各專業背景的人員有機地組織在一起，成立跨部門、跨地區、跨專業的具有聯合設計開發能力的項目小組，盡早考慮產品全壽命周期的需要，快速、高質量地搞好產品設計并保障設計的順利實施。這實際上是一種矩陣制的組織結構，加強了各職能部門之間的橫向聯系，克服了各職能部門各自為政的問題。同時，它將傳統的金字塔式的多級的設計管理模式，改變成可以快速響應的、責權利統一的兩級（總經理、項目組）平面型設計管理模式。這種組織結構機動靈活，將各專業人員集中在一起集思廣益地開展設計活動，更容易取得更加合理的、創新性的設計方案。

綠色再制造企業并行工程運行的組織平臺應該體現集成、并行的設計管理思想，保證組織平臺的開放性和可變性。具體的綠色再制造企業并行工程運行的組織平臺設計主要是采取企業內部跨職能部門的人員和企業外部相關人員共同組成項目組的方式來運作的（參見圖1）。

圖1 綠色再制造企業并行工程運行的組織平臺

這種有縱有橫的組織結構平臺，可以很好地貫徹并行工程的基本思想。其中，縱向部分仍體現了原來的直線職權關系，而并行工程項目組內部則是橫向職權關系。這有助于在產品設計階段就將以后制造、回收、拆卸、綠色再制造等環節的需要考慮進來，同時也把供應商、經銷商、用戶等反映的問題消除在產品開發階段，最終實現開發的產品速度快、成本低、用戶滿意、便于制造、再制造以及運輸拆卸等的目的。但矩陣制組織結構往往存在組織穩定性弱、資源管理復雜、責權利關系不明確、雙重職權關系等問題，綠色再制造企業選擇以此作為組織平臺開展并行工程設計活動時還需對其進行再設計。

2、綠色再制造設計的信息技術平臺。為了保證綠色再制造企業并行工程設計理念的順利實現，還需要搭建綠色再制造設計的信息技術平臺。以計算機集成為基礎的信息技術平臺，可以為參與綠色再制造設計工作的各部門、各地區、各專業的專家提供信息溝通和數據共享，使其緊密聯系、協同工作，形成高效、協調工作的并行工程項目組，方便他們互相通信，隨時了解設計的進展情況。綠色再制造設計的信息技術平臺應包括以下內容。

（1）統一的產品模型。綠色再制造企業引入并行工程設計理念后，為了使產品設計一開始就考慮全壽命周期所有因素，必須依托于并行工程項目組各成員的信息交換和相互協作。而統一的產品模型是實行集成的并行工程環境的基礎，也是項目組工作的必要條件。它可以保證產品信息的唯一性，使項目組成員用“同一種語言”交流。此外，還要建立綠色再制造企業的統一的知識庫。一個綠色再制造企業建立起“統一的產品模型”，即建立起模塊化產品模式。模塊化的產品系統是綠色再制造企業運用系統工程和模塊化方法，對綠色再制造企業的主產品的結構所作出的規劃，它包括兩個組成部分：產品的系列化的模塊和由模塊組成的產品系列型譜，這就是輪廓和層次非常清晰的綠色再制造企業的“統一的產品模型”。這種模塊化的產品結構，易于被綠色再制造企業各部門所熟知，是項目組討論技術問題、制造問題、綠色再制造問題、營銷問題中的共同的語言?？梢哉f，模塊化是實施并行工程的前提條件和必要條件。

（2）分布式環境。綠色再制造企業并行工程項目組的成員在地理位置上較為分散，借助綠色再制造設計的信息技術平臺提供的分布式環境，他們可以在各自工作地點的計算機是進行設計、仿真，在計算機網絡環境下協同工作。如利用各自的CAD、CAM、CAE系統開展工作，以及通過多媒體會議系統進行實時通信。

（3）計算機模擬仿真。借助綠色再制造設計的信息技術平臺提供的計算機模擬仿真技術，項目組成員可以對產品性能、結構、易拆卸性、易裝配性、可制造性、可再制造性，以及成本估計等進行計算機動態仿真，并結合仿真結果進行分析和評估。

（4）開放式界面。綠色再制造設計的信息技術平臺還應提供良好的開放式的界面，實現CAD、CAM、CAQ、CAT系統的集成，并有管理數據庫和知識庫，方便綠色再制造企業內外部的人員使用。

三、綠色再制造設計平臺的管理

1、綠色再制造設計平臺的開放式管理。綠色再制造企業的產品開發設計任務復雜、繁重，需要新產品設計階段就考慮產品全壽命周期的各種因素，重視產品的可拆卸性、可再制造性和環境友好等設計要求，僅僅依靠綠色再制造企業的設計部門一個部門是難以勝任的。綠色再制造企業并行工程運行的設計平臺主要是采取跨職能部門的人員（設計人員、制造人員、物流人員、綠色再制造人員、營銷人員、供應商、用戶及其他相關人員等）組成項目組的方式進行運作的。當有設計任務時，就組建一個相應的項目組，該設計任務完成后，相應的項目組解散。這種設計機制使得綠色再制造企業既能合眾人之力，得到最佳的設計方案，又節省常設某組織所需的經費開支，非常靈活。

但項目組成員都分散在不同的部門、不同的地點，要集中辦公則差旅費較高。較為合理的處理辦法是：項目組各成員在各自的辦公地點，通過綠色再制造設計平臺的分布式設計管理模式參與設計任務，項目辦公室只集中部分必要人員完成現場的設計任務。可見，綠色再制造設計平臺實施分布式設計管理十分必要，既可以集綠色再制造企業內外部全部的設計力量共同完成設計任務，又節省了傳統集中辦公模式所必須的大量差旅往返所消耗的人力和財力。

2、綠色再制造設計平臺的模塊化設計管理。所謂模塊化設計，就是用積木的概念，對設計任務的總功能進行簡化和科學的功能分解，將具有某明確分解功能的零部件作為獨立的單元，作為相應的一個個標準的模塊。然后利用模塊效應，使裝配產品可以像拼積木一樣隨心所欲和方便快捷，即將這些模塊根據組合方案圖構成產品，該產品可能是整機也可能是部件、零件。

模塊化設計管理的優點十分明顯。其一，模塊設計思想很好地體現了裝配設計的指導原則：將零件數量降低到最少；重視零件裝卸的簡易性；采用最優的連接方式。在產品總裝配時，數量巨大的單個零件都被事先裝配好在一個個的模塊中，現場只需將幾個模塊連接起來即可，模塊之間的連接設計簡易且可靠，裝配成本大大降低，裝配效率顯著提高。其二，模塊設計面向的不是單個的產品，而是整個產品系列（產品族）。模塊化設計主要分為兩大步驟：首先，通過對整個產品系統（產品族）進行分解，建立通用的模塊系列；然后，選用模塊，在此基礎上局部改型設計，或增加一些專用模塊，組合出多樣化的新產品，具體如下式所示：新產品=通用模塊（不變化的部分）+改型模塊（改型的部分）+專用模塊（新設計的部分）。

基于綠色再制造設計平臺的模塊化設計管理方法是將模塊化設計運用于產品的再制造性設計階段，使產品同時滿足易于拆解和裝配、易于修復和升級、環境友好性等再制造性的指標和要求。在模塊化的設計時，考慮產品的再制造性，讓產品在壽命末端回收之后，能容易地拆卸為不同的模塊，且盡可能減小各模塊內的可再制造性的差異，則可提高產廢舊產品回收利用率。這種設計方法是一種順應時代發展的嶄新的設計方法，有助于實現制造業的可持續發展。產品的再制造性與模塊化設計密切相關。通過綠色模塊的構建，產品比傳統產品具有更好的多方面效益，產品的功能屬性和環境屬性能同時滿足，效果十分顯著。

[1]陳謙、管聰穎：設計管理理論在客車制造企業的應用研究[J].交通企業管理，2010（6）.

[2]李桂花、孫紹彬：廢舊車床再制造的模塊化設計研究[J].綠色制造技術，2009（12）.

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