现代设备管理的理论与实践——维修与可持续发展

  仪器信息网 ·  2009-05-20 21:40  ·  26619 次点击
可持续发展即在发展经济的同时减少对资源的消耗,保持生态的平衡,使人类社会得以健康、持续地发展。
可持续发展战略的基点就是使经济发展的速度与自然界的再生能力相适应。在可持续发展的前提下,必须通过现代维修工程技术使产品得以再利用,从而延长其使用寿命,以达到最大限度地利用资源、保护资源及维持生态平衡的目的。
传统维修的概念:维持和恢复设备的额定状态及确定和评估其实际状态的措施。
1、维修与可持续发展的关系
工业化进程的加速使得人类面临越来越严重的资源与环境问题。60~70年代西方工业化国家采取鼓励消费与投资的政策以刺激经济的发展,产品的更新周期越来越短。二次大战前,工业化国家的产品更新周期约为40年,60年代中期缩短为20年到70年代又缩短为10年,目前仅为3~5年甚至更短。为了增加固定资产更新的资金来源,工业化国家普遍采用固定资产加速折旧的政策,不断缩短固定资产的使用年限。以美国为例,60年代初将设备的折旧年限由15~20年缩短为12年,70年代初则缩短为10年左右,80年代中期又进一步缩短为3~10年。其它工业化国家的设备折旧年限大体为7年左右。
更新周期的加快意味着产品寿命的缩短,而产品寿命的缩短则意味着更多的资源需求。据统计,造成全球环境污染的排放物中有70%来自制造业,每年产生的无害及有害废物分别达到数十亿吨和数亿吨,仅报废的汽车就达数千万辆。无节制地发展使得地球上的资源迅速枯竭,生态急剧恶化,人类社会的发展面临前所未有的挑战。
我国的GDP大约占世界总量的4%,但是却消耗了世界石油的7.4%,钢材的27%,水泥的40%,氧化铝的20%。每创造一美元的GDP,我国消耗的煤、电等能源是美国的4.3倍、德国和法国的7.7倍、日本的11.5倍;我国万元GDP用水量是美国的近10倍、日本的24倍。发展过程中对环境的影响,要消耗所创造GDP的7%。而我国人均耕地、淡水、森林、石油和天然气分别只有世界平均水平的1/3、1/4、1/5、1/10和1/22。
2003年8月由2000多位科学家参加的国家2020年中长期经济发展规划得出的结论是:改革开放20年,我国用能源消耗翻一番支撑了GDP翻两番。到2020年,要实现GDP再翻两番的目标,如继续依靠能源消耗翻一番来支撑,我国的能源将消耗殆尽。因此,能源与资源不足将成为制约我国经济健康发展的根本因素。
2、现代维修的内涵:现代维修由检查、预防维修和改善维修构成。
1)改善维修:改善维修具有以下特征:
(1)改变原有的产品设计模式,以适应产品改型(再制造)及改进(现代化改装)的需要;实现产品的多功能化;注重产品的可靠性、维修性设计。工业化国家在产品设计时已开始注意其再利用性及零部件的再制造性,认为设计产品时仅考虑一次性使用是不够的。这里所谓的再利用性,就是指产品在其初次制造之后产生的得以继续利用的潜在能力,是通过改善维修及再制造工程加以保证的。
(2)利用现代科学技术,如机电一体化技术、计算机科学技术、材料科学、可靠性工程技术、系统工程学等方面的最新研究成果,对产品进行现代化改装,使其在技术进步、节能、节材的前提下达到减少环境污染、延长使用寿命的目的。
目前欧盟国家已着手制订新的、统一的维修标准,改善维修就是其重要的内容。
2)再制造工程:
再制造工程是利用以再制造表面工程技术及其它先进的成型技术为代表的再制造成型技术对原有设备零部件进行再制造,形成再制造产品。这种再制造产品可以重新用于新的机器设备,经再制造制备的零部件性能优于原零部件本体材料性能,不但可以使原有零部件的尺寸、形状得以恢复,而且可以通过再制造技术使其可靠性、耐用寿命及其它一些性能得到提高。现代维修工程的目标是在费用优化的基础上达到最大限度地提高资源利用率,减少废物的产生及对环境的污染。这种对产品的再利用与传统的循环利用的差别在于:
前者是对旧设备及零部件通过高新技术进行现代化改装或再制造以形成新的产品,耗能、耗材极少且极少产生新的废料,不仅可以延长其使用寿命,而且可以影响产品的设计,提高其技术性能;后者(如废旧设备及零部件的回炉冶炼)则是在消耗大量资源并污染环境的条件下重新利用原有的材料,其产品也仅仅是需进一步加工的初级原材料而已。
可持续发展的理念就是在发展经济的同时减少对资源的消耗,保持生态的平衡,使人类社会得以健康、持续地发展。可持续发展战略的基点就是使经济发展的速度与自然界的再生能力相适应。在可持续发展的前提下,必须通过现代维修工程技术使产品得以再利用,从而延长其使用寿命,以达到最大限度地利用资源、保护资源及维持生态平衡的目的。这一系列举措又被称为“绿色系统工程”。
我国社会经济发展模式今后将以科学发展观为指导,以优化资源利用为核心,以提高资源生产率和降低废弃物排放为目标,以技术创新和制度创新为动力,逐步建立与我国基本国情相适应的发展循环经济的宏观调控体系和运行机制。
所谓循环经济就是以资源的高效利用和循环利用为核心,建立以“减量化、再利用、再循环、再制造”为特征的“4R(Reduce,Reuse,Recycle,Remanufacture)”发展战略。
在减量化方面,汽车工业提供了很好的范例,在追求安全、舒适性的同时,也开始减少汽油消耗和尾气排放。日本推行的减量化,预计到2010年,汽油使用效率可提高22.8%,排放降低20%。
在再利用方面,美国利用废钢铁生产的钢已近60%,我国目前废钢利用仅占20%左右,据测算,废钢利用与铁矿石炼铁再炼钢相比,可减少能耗60%,减少CO2排放60%,节水50%以上。
对于再循环来说,废纸、废塑料、废渣的再循环已较成功。将废塑料再循环后可用作煤炭并将显著减少有毒气体的产生;钢渣可处理成矿渣水泥,使水泥和钢铁行业形成废物循环的生态链。
再制造技术以废旧设备和零部件为毛坯,采用最先进的快速成形技术和功能覆层技术,按在工业化生产模式生产出质量不低于新品的产品再次利用可以大大减少材料消耗和能源消耗,生产周期大大缩短,价格也具有很大优势。再制造技术是以寿命周期理论为指导,以废旧机电产品实现跨越式提升为目标,以优质、高效、节能、节材、环保为准则,以先进技术和产业化生产为手段,进行修复、改造废旧机电产品的一系列技术措施或工程活动的总称。再制造工程是废旧产品高科技维修的产业化。
再制造的重要特征是在制造产品质量和性能达到或超过新品,成本仅是新品的50%、节能60%、节材70%,对环境的不良影响显著降低。
传统的产品寿命周期是“研制—使用—报废”,其物流是一个开环系统;再制造产品的寿命周期是“研制—使用—再生”,其物流是一个闭环系统。
再制造与传统维修之间的区别:
传统维修是维护与恢复产品额定技术状态的措施,常具有随机性、原位性、应急性的特征。再制造则是将废旧产品拆卸后,按零部件的类型进行收集与检测,将其中具有再制造价值的作为再制造毛坯,利用高新技术对其进行批量化修复及性能升级,所获得的再制造产品在技术性能上可达到甚至超过新品。
再制造与再循环的差别:
再循环通过回炉冶炼等加工方式,得到的是低品位的原材料,回收过程中还将消耗大量的能源,对环境造成较大的负面影响,再制造所获得的产品具有高附加值,消耗的能源较少,最大限度地利用了废旧零部件中所蕴含的附加值,成本也远低于新品。
再制造工程具有巨大的社会、经济效益。据美国政府预计,2005年美国在制造业将雇用员工100万,年销售额达1000亿美元,75%的再制造公司通过ISO认证;到2010年100%的再制造产品性能将达到或超过原产品,到2020年,美国在制造业将基本实现零浪费并确保产品的质量与服务。
在我国,以年再制造一万台斯太尔发动机为例,可以为用户节约投资2.9亿元,回收附加值3.59亿元,金属的再利用为0.85万吨,提供就业岗位330个,上交利税0.34亿元,节约电能1600万千瓦时。
3、构建循环经济的途径
目前,发达国家已在以下四个层面上对循环经济加以构建:
企业内循环:通过企业内部各不同工艺之间的物料循环,减少使用量,达到减量排放的目的;
工业园区内循环:在工业园内将不同的企业联结起来,某一企业所产生的废弃物在自身循环利用的同时,也成为另一企业的能源与原料;
社会内循环:全社会致力于提高资源投入产出率、资源循环利用率以及废弃物最终处置率;
全球范围内循环:将发达国家现存的废旧物资引入发展中国家,使之成为再生资源。不仅可以补充发展中国家原生资源的不足,而且有利于国际大循环。
20世纪90年代,美国就从工业发展的角度提出带有循环经济色彩的“3R(Reuse,Recycle,Remanufacture)”体系。日本则从环境保护的角度建立了废旧资源再利用的“3R(Reduce,Reuse,Recycle”发展战略。在德国的设备综合管理(IntegrierteAnlagenwirtschaft)中,设备寿命周期最后的环节被称之为“退役与再利用”而不是通常意义上的“报废”。这种利用可以根据不同情况在企业内部或外部进行。内部再利用可以是经修理、改造或改装后的再利用;也可以是对退役后的设备进行拆卸并将原有零部件用表面技术及其他加工技术进行再制造后加以使用,即所谓“同型装配”。退役设备的外部再利用可以是经改造或改装后通过市场转让给需用的企业;也可以直接交原制造厂家以优惠条件购得新设备;极端情况下则作为废钢铁加以处理。据最新资料,欧盟国家规定,从2006年1月起,废旧电子产品、通信产品及家电产品的回收再生率和再利用率将分别达到60%~80%和50%~75%。
4、可持续发展战略对维修提出的要求
作为可持续发展战略中的的关键性措施,现代维修工程所起的的作用表现在:
在产品寿命周期的不同环节采取措施以延长其使用寿命;
在产品的使用、维修阶段通过加强管理以提高其利用率;
通过现代化改装、再制造技术对废旧产品加以再利用。
根据现代维修工程所具有的功能,实现上述目标的途径可以是:
延缓和弥补产品在使用过程中的磨损及消耗。产品一旦形成,由于使用及时间所造成的磨损和消耗就是一种固有的、不可逆转的过程。通过改进对产品的规划、设计,可以改善和提高产品的可靠性、维修性;在使用及维修阶段通过维修工程中的维护、检查(状态监测)、薄弱环节分析乃至修理等一系列措施就可以延缓和弥补这种磨损及消耗,提高产品的使用寿命。
对于维修作业来说,其产出就是产品的可利用时间。在某种意义上可以说使用时间就是产品,通过高质量的维修管理延长产品的利用率也就相当于延长其使用寿命,同样可以达到减少资源消耗的目的。改善维修避免了因恢复性维修的重复进行所导致的产品陈旧老化及报废所产生的资源消耗。在技术进步条件下强化了对产品的再利用,使产品的功能得以扩展,性能得以提高,相当于技术装备水平的提高。

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