基于回收元的回收设计方法研究

摘要

回收设计是绿色设计的一个重要组成部分,它在设计阶段充分考虑产品在使用寿命结束后的处理问题,以提高产品回收利用效率,实现产品物料流的闭环循环为目标,通过设计手段提高产品资源利用率,降低产品带来的环境影响.在资源短缺严重和生态环境日益恶化的今天,回收设计正越来越受到人们的重视.本文在总结目前回收设计方法研究现状的基础上,对回收设计方法、产品回收应用信息模型、产品回收工艺规划和产品回收性能评估等问题进行了较深入的研究.产品回收应用信息模型是研究回收设计与对产品进行回收分析的基础.本文在课题组研究工作的基础上,针对产品回收应用的特点,提出了回收元的概念,作为产品回收设计与产品回收分析的基础;在给出回收元的信息模型的基础上给出了基于回收元的产品回收应用信息模型,为产品回收设计与回收分析奠定了基础.根据产品回收设计的目标和回收元的概念,提出了基于回收元的产品回收设计方法.基于产品的初步设计方案,给出了基本回收元的设计方法,包括基本回收元的形成、材料选择和基本回收元的回收级别设计;基于提出的回收相容性的概念,给出了组合回收元的设计方法,进一步扩大回收元的粒度;以降低拆卸难度为目标,分析了回收元的接口设计问题;设计的结果是基于回收元的产品设计方案集.产品回收工艺分析为产品设计方案的评估提供信息,并且具有很大的现实意义.在基于回收元的产品回收应用信息模型的基础上,对产品回收过程中的拆卸问题和混合回收元处理问题进行了分析.重点是混合回收元的处理技术的研究,基于特征理论和Agent思想提出了混合回收元的回收工艺规划方法,在给出回收工艺评估指标体系的基础上,选用TOPSIS方法实现混合回收元回收工艺的优选.提出了产品回收方案树模型来表示产品的回收过程.为了实现产品回收设计方案的优选,提出了具有动态意义的产品回收性能概念,该概念涵盖了产品回收的经济效益和环境效益,并充分考虑了不确定性因素的影响.根据产品回收性能的概念,给出了产品回收性能的评估模型,基于产品的回收应用信息模型和产品回收方案树的信息实现了产品回收设计方案的优选.论文最后介绍了课题组基于上述思想开发的回收设计支持系统DFRS,并以电热水壶的设计为例进行了验证.

目录

文摘

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致谢

第一章绪论

1.1回收设计提出的背景

1.1.1生态环境的恶化

1.1.2法律法规

1.1.3市场竞争

1.2回收设计及相关技术综述

1.2.1绿色设计

1.2.2产品的回收技术研究

1.3本文的研究内容与组织

1.3.1论文的选题

1.3.2论文的研究内容

1.3.3论文的组织

第二章基于回收元的产品回收应用信息模型

2.1集成模型与应用模型

2.1.1集成模型

2.1.2应用模型

2.1.3映射机制

2.2回收应用信息需求分析

2.2.1产品回收应用

2.2.2回收应用信息需求

2.3回收元

2.3.1回收元的定义

2.3.2回收元的分类

2.3.3回收元的信息模型

2.4基于回收元的产品回收应用信息模型

2.4.1基于集合的产品回收应用信息模型

2.4.2基于IDEF1X的产品回收应用信息模型

2.4.3模型的结构

2.4.4模型的信息获取

本章小节

第三章基于回收元的回收设计

3.1基于回收元的回收设计过程

3.1.1设计方案的表示

3.1.2设计约束

3.1.3设计过程

3.2基本回收元设计

3.2.1基本回收元的形成

3.2.2材料选择

3.2.3回收级别设计

3.3组合回收元设计

3.3.1回收相容性

3.3.2组合回收元的形成

3.4接口设计

3.4.1接口的可拆卸性设计原则

3.4.2常见联接结构的比较

本章小节

第四章产品回收方案分析

4.1产品回收过程分析

4.1.1产品回收的一般过程

4.1.2基于回收元的产品回收过程

4.2产品拆卸分析

4.2.1产品拆卸应用模型

4.2.2拆卸工艺生成算法

4.2.3基于回收元的产品拆卸

4.3混合回收元处理工艺分析

4.3.1基于特征的工艺选择方法

4.3.2基于Agent的材料回收工艺规划(MRPP)

4.3.3材料回收工艺优选

4.4产品回收方案

4.4.1产品回收方案的定义

4.4.2产品回收方案树

本章小节

第五章产品回收性能评估

5.1产品的回收性能

5.2产品回收性能评估模型的建立

5.2.1产品的回收性能分析

5.2.2产品回收的不确定性分析

5.2.3产品回收性能评估模型

5.3产品回收设计方案优选

本章小节

第六章回收设计支持系统研究

6.1 DFRS系统概述

6.1.1 DFRS的体系结构

6.2.2 DFRS的功能简介

6.2 DFRS系统开发关键技术

6.2.1信息获取与管理

6.2.2数据库设计

6.2.3设计管理

本章小结

第七章电热水壶回收设计实例

7.1电热水壶的初步设计方案

7.1.1电热水壶设计要求

7.1.2电热水壶结构设计

7.1.3电热水壶的材料清单

7.2电热水壶的回收设计

7.2.1基本回收元设计

7.2.2组合回收元设计

7.2.3回收元接口设计

7.3电热水壶的回收过程分析

7.4电热水壶设计方案回收性能评估与优选

7.4.1方案回收性能数据计算

7.4.2不确定性影响因子计算

7.4.3方案优选

第八章总结与展望

参考文献

攻读博士学位期间参与的科研项目

攻读博士学位期间发表的学术论文