空调拆卸工艺路线的优化选择

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随着人类生活水平的提高，家电产品已经得到了广泛应用。

家电产品都有-定的使用寿命，它们服役到-定的时间都必须要进行更新换代；而且，科技的迅猛发展拉动了其更新的速度。

而空调的生产也在快速度的发展，1981年人国产量仅为 1.28万台，1990年为24万台，2004年空调器产量达到6500万台，截止到2011年12月份，我国空调的产量达 1.39亿台，同比增长24.59%。因此，报废空调产品的拆卸处理将会成为-个重大的问题。

拆卸是空调回收的前提，拆卸序列的生成是拆卸难易程度、拆卸效率以及拆卸成本重要保证。拆卸序列的生成只是拆卸过程中的-步，而采用何种拆卸工艺路线却是拆卸的基矗合理的选择拆卸工艺路线将会减少拆卸过程中对环境和经济等其他因素的影响。王韶辉 等人对汽车拆卸序列的产生作了研究，基金项目： 十二五”国家科技支撑计划 制冷类家电易拆解及新材料代替技术” (2011BAF11B04)36 2013年 O1月 日用电器得到了最短的拆卸序列的产生方法；陈鹏 嘲等人对机电产品的回手工艺路径进行了综合评价，在不同的回收工艺路线中得到了最优的回收工艺路径；侯贞贞 针对变速箱的再制造拆卸工艺进行了评价分析，得到了面向再制造拆卸特性的优化设计模型；浙江大学的柴登峰 等人提出了前 N条最短路径问题的计算方法；合肥工业大学的刘志峰 等人对空调回收的关键技术进行了详细的研究工作。

以上文献中虽然得到了所需的最佳拆卸工艺，但是都是从某-个方面 (拆卸路线或综合评价 )单独的来获取最优的拆卸路线。而本文从拆卸工艺路线的选择方面对空调拆卸过程进行优化，运用图论法求出某个指标因素下的前 N条拆卸工艺路线 ，再用层次分析法对所求的 N条工艺路线进行综合指标评价，从两个角度综合得出最优拆卸工艺路线。

1空调拆卸工艺目前空调拆卸回收时会根据报废程度来确定拆卸方式，主要分为：整体破碎式和完全拆分式。

1)整体破碎式：首先，将不容易破碎的、对环境有破坏作用的和对后续lT序有害的零部件进行拆卸；然后，对手工拆卸后的剩余部分进行整体破碎 ；最后，采用风力分鸭术、磁力分鸭术等固体颗粒分离技术分离不同成分的材料。其缺点是工艺复杂，回收材料的纯度有待提高。

2)完全拆分式即遵循空调的拆卸原则，按照空调的制造工艺进行有序拆除，同时考虑有些部件、材料的直接循环使用性。

该过程采用 人工 专用手动工具 专用设备”对废旧空调进行分解，然后对各个拈进行集 中处理。而国内废旧空调回收处理工艺系统采用完全拆分更加有利于回收企业的发展。

在空调的拆卸过程中，零部件每-步拆卸都可能会涉及很多不同的拆卸工艺，选择不同的拆卸工艺就会产生不同的拆卸效果，同时就会产生不同的拆卸工艺路线。

2空调拆卸工艺路线优化方法空调的拆卸工艺路线的选择主要是对拆卸过程中的拆卸工艺的选择。图论法可产生拆卸工艺路线有向序列图，然而有向图-般只是求出最短的有向序列 ，对于次短序列并不作考虑。

技术创新 ·日用电器然而在实际生产过程中，在-种指标下是最优的有向序列 ，在另外-种指标下就不-定是最优的。因此，综合考虑各种指标 ，进行分析选择是十分重要的。

2.1拆卸工艺路线生成有序的三元组 G(V，E)称为-个图，其中：Vfv。，v ，v --vn为有向图的非空顶点集，其中的元素称为顶点；Ee ，e：，e，，，e 为有向图的边集，其中的元素称为边。

假若为有向图G的每条边赋-数值，则称 G为赋权图。对于赋权图 G：(V，E)，Vv ，v ，v，，，v )，其邻接矩阵A(ai ) ，其中[1：w ， 若 (vi，vj)EE且 W 是它的权；0，若 ij； (1)a。，若(vi，vj)CE可设 P(v。，v.)为 v，到v 在赋权图 G中的路，将每条边的权值相加即可得这条路的权值，而权值最小的路称为最短路径。这里的权值可以是拆卸的时间、费用或者环境影响等指标值。最短路径可以很容易求出，将最短路径中的-条与其他路径无关的边删除后，会得到新的赋权图 (如图 1(b)所示 )，求出该图的最短路径就可得到原赋权图的次短路径 ，依次可求出所有的路径权值并排序，这样就增加了拆卸工艺路线的可选择性。

在解决实际问题时，-般选择主要的几个指标属性求出路径 ，指标数不超过 5为最佳。

对于如图 la和图 1b中所示的赋权有向图，其中v.(I0，1，，4)和 ei(i0，1， ，4)分别表示有向图的顶点和边 ，数字为边权值。

容 易 得 出 v0至 V4之 间 的 最 短 路 径 为 v0- e0- vl-图 1赋权有向图Electrical Appliances Jan.2013 37技术创新 ·Technology and Innovatione - v - e6 - v， 路径总权值为 70；当去除-条边后，得到赋权图的次短路径为v0- e5- v3- e2- v2- e6- v4，路径总权值为 80；依次可求得 v0 e4 v4，v0 e5 v3 e3'v4，路径总权值分别为 100和 l10。

拆卸时也应注意避免首先拆卸有毒害、易污染、易爆以及可重利用的零部件，综合考虑，寻找最佳的拆卸起始点，这样可避免很多不必要的拆卸工艺路线的计算。

2.2基于层次分析的拆卸工艺路线选择方法2.2.1拆卸工艺的层次分析模型层析分析法分为目标层、指标层和方案层j方面∩建立如图2所示的空调拆卸工艺路线模型。

2.2.2构造判断矩阵构造判断矩阵就是层次分析模型中的任意两个指标 b ，bj相对于综合效益的重要程度，依据 1-9的比例标度来赋值使思维从定性走向定量化。-般用同样重要、稍微重要、明显重要、强烈重要、极端重要 田，并在两者之间插入折中的说法来满足模型的需求，如表 1所示。

目标层指标层方案层报废空调回收工艺路线综合选择判断J J经济性指标 环境性指标 资源再利用指标J J拆 人 磊 曩 拆 拆 卸温 水 体土造 可 蒂 卸 卸 场 室 体 健 壤弓 /鉴 地 效 康 行 费应 影染》 田 用 口 龠 响n q 至方案1 I方案2 I方案。 l方案HI图2 拆卸工艺层次分析模型表 1 评价指标相对重要度标度说明序号 标度值 含义描述1 1 相对于综合效益而言，bi，bj同等重要2 3 相对于综合效益而言，bi比bj稍微重要3 5 相对于综合效益而言，bi比bj明显重要4 7 相对于综合效益而言，bi比bj强烈重要5 9 相对于综合效益而言，bi比bj极端重要6 2、4、6、8 介于两个判断指标之间注：相反情况取倒数38 2013年 O1月 日用电器2.2.3相对权重的计算权重的计算方法有很多，本文采用方根法计算权重 ：fM兀 。‰w ： (2)IWiw ，∑ .Wi其中：M为判断矩阵 B每行元素相乘之积； 为 M.的 m次方根；W.为各指标的权重值。

2.2.4-致性检验对判断矩阵进行-致性检验可以减少在实际问题中出现违反常识的情况的产生。

A： ∑ m 1 (3) - 、JJCR ： CRlI其中： 为判断矩阵B的最大特征根；CI为判断矩阵的- 致性指标；CR为随机-致性比率，若 CR

表 2 平均随机-致性指标3实例某空调的拆卸连接爆炸视图如图 3所示。

图 3中 v。为空调的底盘，可以看出从 v 开始拆卸是最佳的拆卸起始点，则拆卸赋权图如图4所示。图中ei(il 2-，12)为拆卸过程中某-步拆卸工艺所对应的指标值，例如 e.代表拆卸收益指标值为 30，拆卸成本指标值为25，温室效应指标值为15等指标值。

可得拆卸邻接矩阵 B为：B ∞ ∞ ∞00 ∞ 。O∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ O∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞∞ ∞∞ ∞ o∞ ∞ ∞ ∞ ∞∞ ∞ o ∞∞∞ ∞∞ ∞ o ∞ ∞∞∞ ∞ ∞。8 ∞ ∞∞∞ ∞ ∞O 88 ∞ ∞∞ ∞ O 88 ∞∞ ∞ ∞∞ O ∞O ∞ ∞∞ ∞∞6 技术创新 ·日用电器左侧板；2-冷凝器；3 项盖；4 电机支架；5 隔板；6-电器安装板；7-右围板；8-大把手；9-接水盘；l0 底盘；11压缩机12-电机；l3-轴流风叶；14-前面板；l5-出风网罩图 3 某空调拆卸连接爆炸视图 。

若路径的权值为图4 拆卸赋权图依据拆卸收益、拆卸成本、温室效应、人体降影响以及再制造利用率五个重要的指标，可求得拆卸工艺路线排序分别办 路线 I：v1÷e1v2 e2v3矗e5÷v7÷e9 v8 e1÷ ÷el2 vl0 and V4 e6÷v5，路线 1I：vl el'v2 e3 v4 e6 v5路 线 Ⅲ：v1 e1 v2 e2 v3÷e5 v7 ÷vlo andv4 e6 v5- elfl÷v8 el1 v9；路线 Ⅱ 路线 I÷路线Ⅲ；路线 I-路线 Ⅲ-路线 I；路线 I-路线 Ⅲ-路线 Ⅱ；路线I-路线 Ⅲ-路线Ⅱ。拆卸工艺路线各指标权值如表 3所示。

本文用层次分析法对三条路线进行分析，对拆卸工艺路线中的指标两两比较判断，可得出判断矩阵B的标度值，如表4所示。

得 W-5.0106，2.7651，1.3068，1.8949，0.7159，0.4792，O.2594，0.9755，0.3794 ， 权 重 W.(0.3634，O.2006，0.0948，表 3 拆卸工艺路线各指标权值表权值 A B C D E F G H I路线 I 88 164 139 146 133 17O 281 l12 209路线II ll3 16O 129 160 l61 236 329 137 269路线ⅡI 117 168 115 15O 125 l92 248 12O 202表 4 判断矩阵 B的标度值B A B C D E F G H IA l 6 6 4 6 6 8 6 8B 1/6 1 3 3 6 5 7 5 6C i/6 1/3 1 1/3 3 5 5 2 4D 1/4 1/3 3 1 3 5 7 2 6E i/6 i/6 1/3 1/3 1 2 4 1/3 2F 1/6 1/5 1/5 1/5 1/2 1 2 1/2 2G 1/8 1/7 1/5 1/7 1/4 1/2 l 1/4 1/3H 1/6 1/5 1/2 l/2 3 2 4 l 4I i/8 I/6 1/4 i/6 1/2 1/2 3 1/4 lElectrical Appliances Jan.2013 39钉 乱n 弱 拈拍 的"坞 ；皂 技"n坞弱：8 M帖拍∞嚣埔 ∞的 鸵鲫 ：2蚺 7弘n M坞n弘M m勰∞巧n 8趵6埔 地如9勰 的∞ 8的∞柏6∞ ∞弘加∞∞∞9 7”己 如n 8以 以 却哪 IlII技术创新 ·Technology and Innovion表 5 拆卸工艺路线三条路线综合效益得分值路线 I 路线II 路线II指标 权重X w ×X X w ×X X w ×X拆卸收益 (A) 0.3634 75 27.2550 97 35.2498 10O 36.3400拆卸成本 (B) 0.2006 98 19.6588 1O0 20.0600 95 19.0570拆卸场地费用 (C) 0.0948 83 7.8684 89 8.4372 100 9.4800温室效应 (D) 0.1374 100 13.7400 91 12.5034 97 13.3278水体污染 (E) 0.O519 94 4.8786 78 4.0482 100 5.1900人体降影响 (F) 0.0348 100 3.4800 72 2.5056 89 3.0972土壤污染 (G) 0.0188 88 1.6544 75 1.4100 100 1.8800再制造利用率 (H) 0.0708 82 5.8056 100 7.0800 88 6.2304直接可重用率 (I) 0.0275 78 2.1450 100 2.7500 75 2.0625总分∑w ×x 86.4858 94.0442 96.66490.1374，0.0519，0.0348，0.0188，0.0708，0.0275 。 即 A-I总共九个指标对空调拆卸工艺路线综合效益的影响权重分别为0.3634 0.2006 0.0948 0.1374 0.0519、0.0348 0.0188、0.0708、0.0275。

Bw[4.0008，2.0938，0.9433，1.3474，0.4467，0.3359O.1887，0.6981，0.27041 ； 9.9104；CI( -9)/(9-1)0.1138；CR雨C10.1138/1.45O.0785

对于拆卸而言，有些指标越大越有利 ，例如拆卸收益等，而有些指标越小越好，例如拆卸成本等。-般情况下，层次分析法中是通过多个专家评分取平均值来给指标评分，难免会有人为的主观因素，并不能真实的反映指标对方案的影响程度。

本文用各指标总权值的相对优劣的百分比作为评分标准，即如式 6所示：指标分数(x。)指标权值/最优指标权值 x 100%，当指标值越大越好时；指标分数 (x。)最优指标权值 /指标权值 ×100%，当指标值越小越好时。

(41由表 5的计算结果可得 ，I、Ⅱ、Ⅲ三条拆卸工艺路线的综合得分分别为 86.4858，94.0442，96.6649。由此可以判断出最佳的拆卸工艺路线为路线Ⅲ，即采用第Ⅲ条拆卸工艺路线的综合效益最好。

40 2013年 01月 日用电器4总结家电产品的拆卸1二艺路线的优化选择是当今拆卸企业所面临的重要问题之-，选取-个合理的拆卸T艺路线可以为家电产品在拆卸时提供依据。利用图论法可以求出有向图最短的序列，层次分析法可以很好的对多个因素进行综合评价分析。本文用赋权有向图结合层次分析法，生成拆卸工艺路线序列并对其综合分析判断，最终得出合理的拆卸工艺路线，为空调拆卸提供了重要的依据。