再制造在通訊設備上的應用研究

吉世文,韓冰源,2

(1.裝甲兵工程學院 裝備再制造工程系，北京 100072;2.江蘇理工學院 汽車與交通工程學院，江蘇 常州 213001)

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再制造在通訊設備上的應用研究

吉世文1,韓冰源1,2

(1.裝甲兵工程學院 裝備再制造工程系，北京 100072;2.江蘇理工學院 汽車與交通工程學院，江蘇 常州 213001)

摘要：對比了國內(nèi)外手機再制造現(xiàn)狀，對我國手機的再制造失效原因和可行性進行了探討，利用“分層思想”對手機再制造方案進行了三層劃分，構(gòu)建了方案中每一步驟的實現(xiàn)方法與技術(shù)路徑，分析了手機再制造的效益，以期為我國手機再制造提供參考。

關鍵詞：手機再制造；方案設計；效益分析

1引言

隨著手機更新?lián)Q代的頻率加快，人們對于手機的更換頻率的增加，舊手機的數(shù)量也在逐漸增加。當前，我國手機已進入更新?lián)Q代高峰期，但由于技術(shù)和管理等方面存在的一些問題，廢舊手機回收率極低，大量廢棄手機造成的環(huán)境與資源問題日益突出。因此，如何對手機進行回收利用并進行再制造以最大程度解決其對環(huán)境和資源帶來的問題，已成為很重要的研究課題。

目前，我國對手機再制造研究較少，也未見相關報道。而國外電子產(chǎn)品再制造應用較多的主要有相機、打印機、復印機、清潔器、電腦等[1]。這些產(chǎn)品的再制造商主要為原設備提供商，他們主要通過“出租”或“用一次付費一次”的方式對再制造產(chǎn)品進行銷售，而不是零售渠道。而針對手機以及無線耳機、收音機等產(chǎn)品，由于原設備制造商參與較少，所以針對它們再制造應用較少，但也有部分應用比如歐洲的手機供應市場，美國iphone制造商等[2-3]。由于手機再制造成本較低，可滿足低收入人群的通信需求，同時也達到了環(huán)保和資源節(jié)約要求，滿足政府的相關標準，因而對于手機再制造的研究非常重要。

針對手機再制造進行了基本情況、廢棄原因、可行性、方案設計以及效益分析，利用“分層思想”，構(gòu)建了手機再制造的流程并對各層進行了詳細分析，對我國手機再制造研究具有重大的意義。

手機再制造設計[4]是指以手機為對象，根據(jù)手機再制造產(chǎn)品要求，運用科學決策方法和先進技術(shù)，對再制造過程中的廢舊手機產(chǎn)品回收、再制造生產(chǎn)及再制造產(chǎn)品市場營銷等的生產(chǎn)環(huán)節(jié)、技術(shù)單元和資源利用進行全面規(guī)劃，最后形成最優(yōu)化再制造方案的過程。

成功的手機再制造[5]必須面對新手機的價格的持續(xù)下降，手機更新?lián)Q代的頻率加快，由于不友好設計帶來的拆解困難，運輸以及再制造過程中的勞動和機器成本消耗等問題。

2手機再制造研究的基本情況

2.1總體數(shù)量及廢棄情況

歐洲國家手機的平均更新頻率小于18個月，而每年設計的不同型號的新手機就超過100種[1～3]。我國手機更新的頻率同樣也較高，人們更換手機的周期已由過去的3～5年縮短到18個月左右。相對如此高的更新頻率，我國廢舊手機回收率卻僅為1 %[1～3]。

目前，國內(nèi)廢舊手機及電池的回收主要是依靠小商小販在街頭或在二手市場中收購。2008年中國移動曾開展了“綠箱子”環(huán)保計劃，在國內(nèi)約1000家自辦營業(yè)廳、手機供應商、150家銷售中心及維修中心長期設立“綠箱子”，專門收集廢棄手機及配件。中國移動通過“綠箱子”環(huán)保計劃共回收廢舊手機及配件135萬件，其中90 %是手機電池[1～3]。我國已是世界最大的手機生產(chǎn)國和消費國，手機用戶以每年超過10 %的速度增長。大量廢舊手機、電池未能回收利用，既造成了資源的極大浪費，也帶來了嚴重的環(huán)境問題。

2.2資源浪費情況

據(jù)中國電子企業(yè)協(xié)會廢舊手機綜合利用委員會統(tǒng)計[4]，一部手機中鋼鐵占54 %，銅鋁占20 %，塑料占17 %，線路板中還含有貴重的金、銀、鈀等金屬。1 t電路板中，可分離出130 kg銅、20 kg錫、0.45 kg黃金。廢手機電池也含有豐富的黃金、鈷、鎳等稀有金屬。據(jù)統(tǒng)計，我國生產(chǎn)手機電池年用鈷約5600 t，用鎳約3萬t，相當于我國27 %的鈷產(chǎn)量和15 %的鎳產(chǎn)量。

而我國廢舊手機回收利用率非常低，造成了資源上的浪費，同時由于廢舊手機及電池中含有砷、汞等有毒有害物質(zhì)，隨意丟棄和處置也會對環(huán)境造成污染。

3手機廢棄原因分析及再制造可行性分析

3.1主要廢棄原因

造成手機廢棄原因有很多，主要原因可表現(xiàn)為以下幾個方面。

3.1.1觀念的變化

由于人們生活水平的提高，往往追求性能更高的產(chǎn)品，而忽略了產(chǎn)品本身可以滿足的性能。部分人特別是青少年往往存在攀比心理，緊跟電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐，導致舊手機的不斷產(chǎn)生。

3.1.2技術(shù)發(fā)展較快

由于人們高質(zhì)量高品質(zhì)的要求，催生了手機技術(shù)發(fā)展的快速步伐，以蘋果公司生產(chǎn)的iPhone手機為例，iPhone已由起初的iPhone3GS,歷經(jīng)了iPhone4、4S、5、5C、5S、6、6S等系列手機產(chǎn)品，其產(chǎn)品的性能和品質(zhì)越來越高，近年來型號的更新頻率越來越快，而且其內(nèi)部ios安裝系統(tǒng)的更新速度更快。這就導致對手機品質(zhì)要求較高的人進行手機更換，也直接導致舊手機的產(chǎn)生和廢棄。

3.1.3產(chǎn)品損壞或部分缺陷

由于長時間對手機的使用以及使用過程中的一些客觀因素，手機可能會出現(xiàn)軟件運行太慢、緩存太小、產(chǎn)品外觀磨損、部分零件失效等情況，這些原因也會導致舊手機的產(chǎn)生。

3.2再制造可行性分析

對手機再制造可行性進行分析就必須掌握手機的組成，一部典型的智能手機主要由機殼、PCB主板、操作系統(tǒng)、應用軟件、顯示屏、電池、鍵盤(含側(cè)按鍵)、話筒、聽筒、外置耳機、攝像頭、藍牙天線、GPS天線等模塊組成。

而當前手機再制造面臨的一些限制主要表現(xiàn)為總體方案的設計，回收利用環(huán)節(jié)和拆解環(huán)節(jié)的效率問題。只有這些問題得到較好的解決，才能確保手機的再制造的可行性和有效性。

3.2.1回收利用環(huán)節(jié)

有效地回收是手機再制造的基本元素。我國有部分大眾將手機捐獻或者以小收益的方式將手機出售以供生產(chǎn)商回收，然而這遠遠不夠，當前我國廢舊手機的回收率極低，主要原因有以下幾點。

(1)觀念滯后。我國大多數(shù)消費者對電子廢棄物可能造成的環(huán)境危害認識不夠，隨手丟棄現(xiàn)象嚴重，選擇回收處理意識不強。

(2)管理措施滯后，監(jiān)督不到位。一部分廢舊手機、電池經(jīng)翻新流入二手市場，影響了手機市場秩序，并造成不少安全隱患。還有一部分廢舊手機、電池進入土法冶煉貴金屬的非法企業(yè)，往往造成環(huán)境污染。而規(guī)范的拆解回收企業(yè)在處理成本上沒有優(yōu)勢。

(3)手機電池設計規(guī)范和產(chǎn)品標準未能統(tǒng)一造成了手機電池的巨大浪費，目前不僅不同品牌手機電池規(guī)格型號不統(tǒng)一，同一品牌不同型號的手機所用電池也不統(tǒng)一，電池和手機同時淘汰，增加了廢舊電池的數(shù)量。

(4)我國廢舊手機、電池處理技術(shù)也沒有成熟。我國回收的廢舊手機、電池，最后都要送到新其他國家處理。目前國內(nèi)多數(shù)工藝及其設備仍處于實驗室階段，還沒有達到產(chǎn)業(yè)化程度。

另外，回收利用過程中最重要的識別手機的剩余價值的技術(shù)手段與方法也對于舊手機的處理非常重要。解決上述幾個問題，對于手機的有效回收利用有重要意義。

3.2.2拆解環(huán)節(jié)

有效地拆解是手機再制造的根本前提，手機的組成部分很多，如何對各部分進行測試檢查以及進行有效的拆解非常重要。手機的拆解可分為機械拆解、半自動化拆解和全自動化拆解。

機械拆解為純手工拆解、可由專業(yè)技術(shù)人員利用一定的機械工具對手機元器件進行拆解，該方法實施簡單，成本較低，但拆解效率也低。半自動化拆解可通過人工經(jīng)驗結(jié)合一些自動化機器對手機各部分器件進行智能化拆解。自動化拆解利用通用的全自動化設備，通過編制的程序?qū)κ謾C各部分組成進行智能識別判斷和拆解，以達到手機拆解高效率的目的。

3.2.3總體方案設計環(huán)節(jié)

總體方案的設計是手機再制造的核心內(nèi)容，手機再制造的效率和品質(zhì)保證與這一環(huán)節(jié)密切相關。手機再制造主要有回收、檢測評估、翻新、認證、售后服務等環(huán)節(jié)，其流程如圖1所示。

圖1手機再制造簡單流程

其中翻新又包括拆解、清洗、組裝、打磨等環(huán)節(jié)。只有每一環(huán)節(jié)中的關鍵技術(shù)得到很好地解決，手機再制造才能高效地完成。

4再制造技術(shù)方案

4.1總體思路

結(jié)合第3節(jié)手機再制造的可行性分析，利用分層思想對不同程度手機進行了再制造方案的設計規(guī)劃，整個方案設計如圖2所示。

在手機再制造流程中，按照手機的分層思想，將方案設計中手機分為3個階層。

第1階層：此階層的手機是將回收利用的手機，經(jīng)過手機識別和檢測后仍然完好或者通過拆解、清洗、形成恢復件、加入新部件組裝后的手機形成可參與手機包裝的階層。

第2階層：此階層的手機是指將檢測后功能和構(gòu)件完好或重新清洗組裝后的手機進行軟件升級可參與手機包裝的階層。

第3階層：此階層的手機指將軟件更新后的手機經(jīng)過打磨工序后形成的可參與手機包裝的階層。

4.2技術(shù)途徑與實現(xiàn)方法

廢舊手機回收與綜合利用再制造涉及回收、拆解、處理等多個環(huán)節(jié)，需要手機生產(chǎn)商、銷售商、維修商、通信運營商、回收機構(gòu)、拆解處理企業(yè)等共同參與和廣大消費者的支持。按照4.1節(jié)手機再制造的思路，手機再制造涉及到手機的回收、分類檢測、拆解、清新、壞件修復、組裝、軟件更新、打磨等工序、不同階段要求的技術(shù)方法也不相同。針對我國的手機再制造幾個典型環(huán)節(jié)的技術(shù)實現(xiàn)途徑如下。

圖2　手機再制造方案規(guī)劃

4.2.1回收利用的實現(xiàn)方法

(1)建立多元化的回收渠道，讓廣大手機用戶賣手機像買手機一樣方便，從而切實提高廢舊手機回收率。應研究建立手機“以舊換新”回收機制，逐步擴大手機回收規(guī)模。只有當廢舊手機回收量達到較大規(guī)模時，拆解處理與綜合利用在經(jīng)濟上才是合算的。

(2)推進手機再制造工作，建立和規(guī)范二手手機產(chǎn)品認證制度，培育二手手機市場。英國等許多發(fā)達國家有專門的二手手機制造公司，對回收的廢舊手機能用的進行翻新，不能用的進行無害化處理。

(3)制定扶持政策鼓勵正規(guī)企業(yè)提高廢舊手機處理工藝和裝備水平。由于廢舊手機無害化處理成本高，企業(yè)缺少投資積極性。國家政策上應該對舊手機處理提供支持。

(4)抓緊手機電池統(tǒng)一標準的制定工作，從源頭上加強治理，降低電池生產(chǎn)成本，提高手機電池重復利用水平和廢舊電池回收處理效率。此外，有關部門應推進廢舊手機綜合利用試點工作，總結(jié)經(jīng)驗，及早推廣。

手機回收利用主要依據(jù)其剩余價值，而手機的剩余價值分為已知和未知兩部分，如何評定手機的剩余價值便需用到相關的評估技術(shù)或者需培養(yǎng)專門的技術(shù)人員根據(jù)個人經(jīng)驗對手機的剩余價值進行評估，以達到手機手機回收的高效化。

4.2.2分類檢測的實現(xiàn)方法

手機的分類檢測，需要根據(jù)不同種類型號的手機進行，由于手機種類和型號的不同，會導致手機的分類和檢測比較復雜。根據(jù)當前技術(shù)、可對已有的不同種類和型號的手機各項參數(shù)及其組成進行整理放置在數(shù)據(jù)庫中，而檢測利用相應的檢測軟件結(jié)合相關器材通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫中對應手機的相關數(shù)據(jù)信息，可對手機的不同部件進行檢測，最終達到分類和檢測的目的。

4.2.3拆解的實現(xiàn)方法

手機再制造的拆解為全自動化拆解和通用拆解。通用拆解就是傳統(tǒng)的機械拆解。自動化拆解就是利用通用的全自動化設備，通過編制的程序結(jié)合相關拆解器材對手機各部分組成進行智能識別判斷和拆解。

4.2.4壞件修復的實現(xiàn)方法

手機壞損部件的修復可借鑒我國工業(yè)上的一些表面修復技術(shù)以及通信方面檢測修復技術(shù)，對手機損壞的外殼、鍵盤、PCB電路板、話筒、聽筒等組成部分進行修復，實現(xiàn)“壞中修好”。

5效益分析

手機的再制造會為我國手機市場中的資源、經(jīng)濟、社會和環(huán)保方面帶來很大的效益。

(1)資源效益。手機再制造節(jié)約了大量原生資源的開采。據(jù)工業(yè)專家統(tǒng)計，1 t材料用于再制造，就可以節(jié)約5～9 t原材料。同時，制造手機也需要大量能源，而手機再制造可減少大量的能源消耗。

(2)經(jīng)濟效益。手機再制造若大規(guī)模大批量發(fā)展，則可直接為企業(yè)創(chuàng)造利潤、減少企業(yè)的環(huán)保消耗、提升產(chǎn)品品牌和國際競爭力。

(3)社會效益。提高了低收入人員的生活水平，減少了廢棄產(chǎn)品土地占用量和污染引發(fā)的各種疾病、提高人員的生活質(zhì)量。

(4)環(huán)保效益。減少了廢棄產(chǎn)品的掩埋量和污染排放量，減少了有害氣體的排放，改善環(huán)境質(zhì)量。

6結(jié)語

手機再制造作為再制造產(chǎn)業(yè)的一個重要分支，在我國卻沒有得到很好的開展，合理分析我國手機再制造現(xiàn)狀，利用“分層思想”對手機再制造進行規(guī)劃，并對各個環(huán)節(jié)的實現(xiàn)方法及技術(shù)路徑進行明確，對于實現(xiàn)我國手機再制造效益最大化最有重要意義。

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收稿日期：2016-04-21

作者簡介：吉世文(1978—)，男，裝甲兵工程學院裝備再制造工程系碩士研究生。

中圖分類號：

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944(2016)12-0243-03

Analysis on Application of Remanufacturing on Communication Equipment

Ji Shiwen1, Han Bingyuan1,2

(1.DepartmentofMaintenanceandRemanufacture，AcademyofArmoredForceEngineering,Beijing100072,China;2.SchoolofAutomotiveandTrafficEngineering,JiangsuUniversityofTechnology,Changzhou213001,China)

Abstract:The Remanufacturing status of mobile phone athome and abroad were compared and analyzed, and the reason of failure in mobile phone remanufacturing and its feasibility were analyzed. The mobile phone remanufacturing plan was taken into three tiers by “delamination thought”, and the method and technical route of every step was definitized, and its benefit was also analyzed, which has some guide significance for our mobile phone remanufacturing.

Key words:mobile phone remanufacturing;project design;benefit analysis