2023年12月2日发(作者：和夏璇)

2021年5月50 5机械设计与制造工程Machine

Design

and

Manufacturing

EngineeringMay.

2021Vci.

50

Nc.

5DOI

：

10.

3969/j.

issn. 2095

-

509X.

2021.05.021废旧智能手机拆卸可行性的价值评估模型与方法尹凤福，杜泽瑞，李林,王瑞东，安瑞，梁振宁

（青岛科技大学机电工程学院，山东青岛266061）摘要：为解决废旧智能手机造成的环境污染及资源浪费问题,提出了废旧智能手机拆卸可行性价

值评估模型与方法。以“小米3”智能手机拆卸和回收为例，基于智能手机分层树拆卸模型生成

拆卸序列，建立拆卸和回收利润模型。提出价值评估方法，对手动拆卸和自动化拆卸两种拆卸方

式下的废旧智能手机拆卸和回收价值进行评估，结果表明，自动化拆卸的回收利润远高于手动拆

卸。关键词：废旧智能手机;拆卸模型；拆卸序列；自动化拆卸;价值评估中图分类号:TP18

；X76

文献标识码:A

文章编号：2095

-509X（2021）05

-0099

-06随着5G时代的到来，智能手机更新换代的速

合图模型，提出了目标选择性拆卸序列规划方法;

聂应军等［7］针对废旧产品提出利用分解矩阵表达

度日益加快，被淘汰的废旧智能手机不仅导致资源

浪费，而且对自然环境造成了严重影响，已成为城

市污染的一个重要来源（一些专家学者对此进行

分析研究，普遍认为解决问题的根本途径是实行

拆卸方案，并综合考虑拆卸过程中不确定因素以获

取最大拆卸收益；王詰［8］针对汽车零部件的拆卸

建立了网络图模型，提出了规划拆卸序列方法。“绿色设计与制造”&1-2'。绿色设计不仅能减少物

质和能源的消耗,减少有害物质的排放，而且使产

另外，价值回收拆卸研究同样也引起了国内外

众多学者的关注。王淑旺等⑼针对废旧家电产品

有效回收利用方面的不足，开展了废旧家电产品回

品及零部件能够方便地分类回收，再生循环或重新

利用，其主要内容包括产品的可拆卸性设计和可回

收性设计。因此，对大批量的废旧智能手机进行拆

收再利用关键技术的研究，探讨了废旧家电产品有

卸和回收处理，并寻找一种可行的方法，使废旧智

能手机的拆卸和回收利润达到最大化（近年来，众多国内外学者在产品拆卸和回收领

效回收的途径；陶祎芸等［10］针对废旧电子产品，建

立了自动化拆卸评价体系，通过废旧电能表验证了

评价模型的有效性;Kwak等&11'提出了产品在整个

生命周期内实现最大利润的模型；Smith等&12'基于

域进行了深入的探索研究并取得了一定的成果。

美国东北大学Gupta［3］团队对产品拆卸建模、产品

已有法则提出了顺序优化的拆卸方案；Cong等&13'

基于拆卸矩阵提出了机械硬盘的价值回收优化模

回收以及环境意识制造方面进行了系统的研究。

针对产品拆卸序列的研究，国内外学者从不同角度

提出了构建产品拆卸模型的方法（Feng等⑷提出

型以创造最大回收利润。综上可知,众多国内外学者对该领域的研究越

来越深入，对报废汽车、废旧硬盘等产品的拆卸和

回收研究，取得了一系列的研究成果。但是，目前

了产品回收混合拆卸建模和优化方法，以最大程度

地提高回收利润和减少对环境的影响;Kuo等［5］建

针对废旧智能手机拆卸和回收的研究很少，没有形

成系统的智能手机拆卸和回收理论。本文提出了智能

机拆

可行

的价

，

立了基于PetU网的拆卸信息模型,采用以PetU网

为基础的分析方法处理报废产品的回收和拆卸问

题;杨得玉等［6］针对产品故障特征构建了拆卸混

收稿日期2019-10-22基金项目：国家科技重点研发计划资助项目（2018YFC

1902300）

适用于智能手机的完全拆卸，通过“小米3

”智能手::通讯作者:杜泽瑞，男，硕士研究生,1073081050@

qq.

cm.作者简介尹凤福（1969—）,男，教授，博士，主要从事机电产品

,yinff@

qust.

edu.

cn.・99・2021年第50卷机械设计与制造工程机拆卸实例,对智能手机拆卸和回收流程进行分

析，并

2

是

能手机部件

品拆卸是体现

的收价值的基础，拆

智能手机的拆卸和回收

。式品零

收方式和回收 的重要因拆卸和目1

能手机的

模型智能手机的拆卸和回收，本文采用分&⑷进行研究，分层

状拆

：型时，引入智能手机的模块化拆，品拆

拆卸。式可分为完全拆卸、

针

层树状拆

本文主要

智能手机的完全拆卸进行研能够

地

智能手机中零

空

合

。究。智能手机的完全拆卸是将智能手机中的全部

在构建拆

零件进行拆卸，拆过程中零

之

在优先约

束

，本文采用优先约束矩阵&15'

达此

，主体零

的优先约束矩阵，进行叠加

拆先约束是指在空间上的一种约束

，合理地进行模块

，

一个零

：作为基础件,有助于提高拆

工）是他零

。基础（由人他零

:配的基础，是

联最多的零件，

拆

的基础件优先

，

后，该约础件。本文以“

3

”智能手机的拆卸为例。图1束的存在

（

3

”智能手机的零件，包括

一个约束的释放，但不具有相互智能手机经层

在的优先约束

块

后，零

之为“

、后盖、可用优先约束矩

达。盖板、电、

总、主板、前像头、后摄像头、

筒、震动马达、按总成、尾

排线、若干

钉等。

零

板、中框、

、先约束矩阵为C=[=]，中8/二1，2，3，

…，零

，对零

/•的优先约束

，取值为1或0。

零

8尤先于零

收价值及智能手机3

”智/•拆卸,拆

构

因素考虑,本文只针对“

=8

二

1，否则二0

,

i

UJ,则=8

二0。能手机的主

进行拆

块

，不考虑排■=C1=2

°-C

-C2c、钉连接件。

层状拆

为4个块，

，将是外0

3”智能手机整

=1C22…•-

壳H、主控模块L、管理模块P、中框M。4个模块包含不同的零

，外壳包括

C和后盖

B；主控模块包括盖板U、主板A、前摄像头F、后摄

像头R、听筒T、震动马达V、按键总成K、屏幕S；

管理模块包括电池E、喇叭总成I、尾

板N。l_C

d

%

…口结合图20小米3

”智能手机分层树状拆卸模

,

品主体零件的优先约束矩阵，

3

rzKo图1

“小米3”智能手机零件图图2是''小米3

”智能手机分层树状拆卸模型,

M为基础件。（小米智能手机）3''小米3

”智能手机的完全拆卸序列生成后,基

图2

“小米3”智能手机分层树状拆卸模型于分层树状拆

，结合主体零件的优先约束矩

-100

-2021年第5期尹凤福:废旧智能手机拆卸可行性的价值评估模型与方法阵(图3),由优先关系推理可得第一层节点的拆卸

序列为H-P-L-M或H-L-P-M；同理可得到

C/

+a-

k.

Cl)

-

Ch

h

hm(1"Sk+kVi(

)

+节点L的拆卸序列为U—A

—

F

—

R—

T—

V

—

K

—

S、U-A-R-F-T-V-K-S

等共

6!种;得到节

点P的拆卸序列为E-I-N或I-E-N。通过各

装配体子节点的拆卸序列，可叠加得出“小米31智

能手机的完全拆卸序列，符合实际拆卸顺序(式中：Cy

=

(a1S/

h

.

,C

m

=

ah

.

/m为机器对产品的拆除率，如自动化拆卸时，“

=100

%,/为手

动拆卸率，部/h,/m为机器拆卸率，部/h。3拆卸和回收价值评估3)运输成本C-是指运输手机的卡车费用，其

为确定废旧智能手机的拆卸和回收方案是否

有利可图，能否解决资源浪费问题,本节进行废旧

智能手机拆卸和回收的价值评估。结合废旧智能

机的拆

和拆

的

，

拆收

，

确

智能

机拆

和

收的价估方案。此模型主要针对废旧智能手机进行非破

坏性完全拆卸，使智能手机的拆卸回收利润最大

化。拆卸回收利润模型包括总成本C和回收收入

E,其中，总成本C又包括废旧产品的购买成本Cp、

拆卸成本c=_、运输成本C-、库存成本Ch以及设施

成本$；收入E包括零件回收和材料回收的总收

入。拆

和

收

的

:1)

购买成本是指购买废旧智能手机的费用，

智能手机的购买成本函数表达式为：CP

=Cp

•

S

⑴式中：Cp为单位购买成本，元;S为智能手机数量,

部。2)

拆卸成本是指拆卸智能手机时所需要的费

用。手机拆卸考虑使用两种拆卸方式，即手动拆卸

和自动化拆卸。手动拆卸成本Cd1主要包括拆卸

工具的折旧成本和人工成本；自动化拆卸成本C也

主要包括拆卸机器折旧成本、电费成本和机器操作

者的人工成本。动拆

本

Cd1

函数

达式为：Cd1

=

(ah

+

Cy

+

ah

-

Cy)

-

Cy

(2)式中：a为每年工作时间，h；ki为拆卸工具的折旧

费，元;C]h为拆卸工时费,元;Cy为人工数量，人。自动化拆卸成本C也函数表达式为：Cd2

=

(

Ci

+

ah

-

kh

+

ah

-

kh

-

C；h

)

-

Cm

(3)式中：k为每年拆卸机器的折旧费，元；Cp为每小

时电费，元；％为每台机器需要人工数量，人;Cm为

机器数量，台。拆卸成本_dk函数表达式：Cdk

=

(ah

-

k

+

ah

-

kh)

-

Cih

+

(k

+

ah

-函数

达式为：式中：k为卡车费用，元/辆;h为质量,kg；

_为路

线数量，条;C为车量的负载,kg°4)

库存成本Ch是指库存持有成本和维护成本

总和，

函数

达式为：Ch

=

"0

*

Ca

*

S

(5)式中："0为平均库存水平;Cy为库存成本，元/

(部•年)。5)

设施成本Cf主要包括使用拆除系统所需空

的

本，

函数

达式为：Cf

=kp・(

Sy

Cy

+SmCm)

=

kp

+

S

+

a—

+h

*

/lWh

■

Vm式中：kp为空间成本，元/(

m3

+年);s为工人所

占空间,m2

;

sm为机器所占空间,m3。综上述,拆卸总成本C为：C

=

Cp

+

Cdk

+

C-

+

Ch

+

Cf

=

Cp• q+(1

.

S(

Ci

+

Cy) +

(

a

+

Cp

+

Cy

.

Cy-

a—+WhCt

•

S

•

H

a

*

S+kp

*

S

* [

Sy(1—(k・cp+"

0Ca+h

*

/JJL

・

S(7)Wh

'耳

m拆卸回收的总利润B为:B

=E_

C

=E_

Cp

_Cdk

_

C-

_

Ch

_ Cf

(8)

单位智能手机的拆卸回收利润Bf为：Bf

=

B/@

(9)根据拆卸回收利润模型，运用CPLEX12.6软

件进行计算分析,确定拆卸方案(表1是拆卸回收利润模型中定量参数表，提供

了拆卸“小米3

”智能手机时计算利润的定量参

数

&16'。1012021年第50卷表1定量参数表机械设计与制造工程2是“

数3

”智能手机各零件拆卸和回收3

”智能手机在不同拆Cp/（元•部-1）ah

/hc-/（元• h-）数定义数据，列出“

购买成本每年工作时间302

080850.8式下的拆卸时间、拆

本以及零件的质量和回收拆卸工时费拆卸工具

每年拆

机

每小时电费价值。其中，“

收

验求取平均

3

”智能手机拆

本由拆卸回c-/（元•

h-1

）费k

/元Ceh/（元•

h-）费算可得;拆

时

的多部“

；重复多次拆卸实57

000141待定待定待定3

”智能手机零件的质量3

”智能手机,称重求Ch/（人•台-$ClhCm每台机

要工人数拆 同

人工数量取平均

零

。收收入根据二

机回收网机器数量机器对产品的拆除率/m/（部•

h_1

$/-

/（部•

h"）A站已完成的交

机器拆卸率83利用CPLEX

12.6软件对拆卸和回收利润模

动拆卸率量250.145300进行计算分析，

及零

“

3

”智能手机的实际拆h

/kg收

因素考虑，

品进行完k/（元・-1

）条车费用路线数量101

000全拆卸，按

品装配的逆顺序为拆卸顺序，即以cp

/kg车负载平均库

库

C、B、U、A、F、R、T、V、K、S、E、I、N、M

的拆卸顺序进

Cy/（元•（部•年）-）Csp/（元•

（

m3

•年）-）$m /m3"0平本本空间0.511

000行拆卸。对“小米3”智能手机的A、S、F、R进行回

空

机

收再利用,其他零件进行

“

收。

4、图5

算，得出式（2743

”智能手机在手动和自动化两种拆

，

Uh

/m3工人 空下的成本和

表2

智能机零卡托后盖%小米3”智能手机拆卸的相关数据动

成本/套0.080.31质量成回收价格动拆

时套4.0动拆

时套动

成本/套再利用/元材料回收/元0.012.08.00.090.7112.8512 500

jE/t10 000

jE/t11

000jE/t32.027.00.770.130.0525.0盖板主板前摄像头后摄像头听筒6.53.51.51.51.00.650.310.060.060.250.260.060.064.6313.3813.025.0元/部2.52.51.50.171.0

tt1.00.670.301.5

12 000

85

000

1.50.040.090.060.04tttttttt20.00.01震动马达按键总成屏幕3.52.01.50.080.061.190.100.022.522.00.4536.9412 000

6.03.00.530.170.230.

120.

1920.0

25

000 电总尾插小板中框7.048.214.461.641.210.050.020.2014.04.05.01.01.00.330.0912 000

0.040.0413

000

11

000

2.00.0515.84尺

_

由图4可以看出，手动拆卸总成本是3.30元,

3.2O亠手动拆卸自动化拆卸

2.66自动化拆卸总成本是1.

82

，手动拆卸总成本几.5

是自动化拆卸总成本的2倍，

动化拆L.5O动拆卸。5为单位时间内“小米3

”智能手机拆卸回

O.

来二、羅

状图，

可知，自动化拆

为

410

，

为位时1

2

3

4 5

6

7

8

9

10

11

12

13

14拆卸步骤1

400

，

，

动拆

动

拆

收

析

因可知，拆

“

动拆

收图4

单部“小米3”智能手机拆卸成本（

3

”智能手机-102

-2021年第5期尹凤福:废旧智能手机拆卸可行性的价值评估模型与方法賦_喫慝呈回fewa手动拆卸

自动化拆卸拆卸类型图5

单位时间“小米3”智能手机拆卸回收利润手动拆卸时间为137.5

s,而自动化拆卸时间为

43.5

s,

位时间内拆卸智能手机数量

较大，

智能手机的拆卸时间是

两种拆

法收

的主要因素。智能手机拆卸时间是影响回收利润的重

要因素，对两种拆

式的拆卸时间进行研究分析。定义手动拆卸时间为K，引入影响因子由

方程式(10)&16'定义此影响因子K

二

©

+

K

(10)式中：K为一定程度的自动化拆卸时间,s(动化程度不仅对拆卸时间有所影响，还关联

着回收利润，因此在CPLEX

12.6软件中引入不同

的©值进行计算,可得手动拆卸因子©对回收利润

的影响

，

6

(15.8

01-

----0.2----- 0.4-

----0.6-

----0.8-

----1.0手动拆卸因子卩图6

手动拆卸因子©影响回收利润变化由图可知，随着手动拆卸因子卩由0.2增加到

1.0,0

3”智能手机的拆

收

17.3元减少到15.9元，表明拆

的自动化程度对拆卸回

收利润有一定的影响。综上

，当

智能手机完全拆卸时，优先选择在非破坏拆

下进行自动化拆卸，同时要更多关注零

收再利用的深度拆卸,以

拆卸收

，

智能手机带来的环境和

浪费

。4结束语针

智能手机带来的日益严重的环境污染和

浪费

，本文提出

智能手机拆卸可行性的价

。该

通过智能手机拆

，引入模块化拆

，生成拆，

拆

收

，

智

能

机的

拆收进行价

析。分析结

，拆

收是一种处理

机的有

，除了能

解决环境

和

浪费

，还能够

可观的

。在拆

收的过程中

，

要

先

动

拆式，并

多地关注零

收再利用的深度拆卸,以使智能手机的拆

收利润最大化。参考文献：&

1

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Y,

GAO

Y,

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process

planning

andend-of-life

decision-making

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product

recovera

optimization

based

on

hybrid

disassembly

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profit

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S#：SU

L Y,

SMITH

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Partial

disassembly

sequence

planning

based

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cost-benefit

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,2016,139

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Pete, ngthe

value

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permanent

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at

end-of-lii

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-

evalcation

model

and

method for

the

disassembly

feasibility

of

waste

smaUphoneYin

Fengfu,

Du

Zerui,

Li

Lin,

Wang

Ruigong,

An

Rui,

Liang

Zhenning(Colle/e

of

Electromechanical

Engineering,

Qingdao

University

of

Science

and

Technoloay,

Shandong

Qingdao,

266061,

China)Abstract:

In

order

to

solve

the

environmental

pollution

and

resource

waste

caused

by

waste

smaCphono,

a

feasi­bility

veluo

evvluation

model

and

method

for

waste

smaCphono

disassembly

is

proposed.

Taking

the

disassembly

and

recycling

of

11

Mi

3"

smaCphonas

as

an

example,

a

disassembly

sequence

is

generated

based

on

the

disassem­bly

model

of

the

smaCphona

hierarchical

tree,

and

a

profit

model

of

disassembly

and

recycling

is

established.

A

vvlua

evvluation

method

is

proposed

to

evvluato

the

disassembly

and

recycling

veluo

of

waste

smaCphono

under

two

disassembly

methods

:

manual

disassembly

and

automatic

disassembly.

The

results

show

that

the

recycling

profit

of

automatic

disassembly

is

much

higher

than

manual

worUs:

waste

smaCphono

；

disassembly

model;

disassembly

sequence;

automatic

disassembly;

veluo

evvlua-

tion・104・

2023年12月2日发(作者：和夏璇)

2021年5月50 5机械设计与制造工程Machine

Design

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2021Vci.

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2021.05.021废旧智能手机拆卸可行性的价值评估模型与方法尹凤福，杜泽瑞，李林,王瑞东，安瑞，梁振宁

（青岛科技大学机电工程学院，山东青岛266061）摘要：为解决废旧智能手机造成的环境污染及资源浪费问题,提出了废旧智能手机拆卸可行性价

值评估模型与方法。以“小米3”智能手机拆卸和回收为例，基于智能手机分层树拆卸模型生成

拆卸序列，建立拆卸和回收利润模型。提出价值评估方法，对手动拆卸和自动化拆卸两种拆卸方

式下的废旧智能手机拆卸和回收价值进行评估，结果表明，自动化拆卸的回收利润远高于手动拆

卸。关键词：废旧智能手机;拆卸模型；拆卸序列；自动化拆卸;价值评估中图分类号:TP18

；X76

文献标识码:A

文章编号：2095

-509X（2021）05

-0099

-06随着5G时代的到来，智能手机更新换代的速

合图模型，提出了目标选择性拆卸序列规划方法;

聂应军等［7］针对废旧产品提出利用分解矩阵表达

度日益加快，被淘汰的废旧智能手机不仅导致资源

浪费，而且对自然环境造成了严重影响，已成为城

市污染的一个重要来源（一些专家学者对此进行

分析研究，普遍认为解决问题的根本途径是实行

拆卸方案，并综合考虑拆卸过程中不确定因素以获

取最大拆卸收益；王詰［8］针对汽车零部件的拆卸

建立了网络图模型，提出了规划拆卸序列方法。“绿色设计与制造”&1-2'。绿色设计不仅能减少物

质和能源的消耗,减少有害物质的排放，而且使产

另外，价值回收拆卸研究同样也引起了国内外

众多学者的关注。王淑旺等⑼针对废旧家电产品

有效回收利用方面的不足，开展了废旧家电产品回

品及零部件能够方便地分类回收，再生循环或重新

利用，其主要内容包括产品的可拆卸性设计和可回

收性设计。因此，对大批量的废旧智能手机进行拆

收再利用关键技术的研究，探讨了废旧家电产品有

卸和回收处理，并寻找一种可行的方法，使废旧智

能手机的拆卸和回收利润达到最大化（近年来，众多国内外学者在产品拆卸和回收领

效回收的途径；陶祎芸等［10］针对废旧电子产品，建

立了自动化拆卸评价体系，通过废旧电能表验证了

评价模型的有效性;Kwak等&11'提出了产品在整个

生命周期内实现最大利润的模型；Smith等&12'基于

域进行了深入的探索研究并取得了一定的成果。

美国东北大学Gupta［3］团队对产品拆卸建模、产品

已有法则提出了顺序优化的拆卸方案；Cong等&13'

基于拆卸矩阵提出了机械硬盘的价值回收优化模

回收以及环境意识制造方面进行了系统的研究。

针对产品拆卸序列的研究，国内外学者从不同角度

提出了构建产品拆卸模型的方法（Feng等⑷提出

型以创造最大回收利润。综上可知,众多国内外学者对该领域的研究越

来越深入，对报废汽车、废旧硬盘等产品的拆卸和

回收研究，取得了一系列的研究成果。但是，目前

了产品回收混合拆卸建模和优化方法，以最大程度

地提高回收利润和减少对环境的影响;Kuo等［5］建

针对废旧智能手机拆卸和回收的研究很少，没有形

成系统的智能手机拆卸和回收理论。本文提出了智能

机拆

可行

的价

，

立了基于PetU网的拆卸信息模型,采用以PetU网

为基础的分析方法处理报废产品的回收和拆卸问

题;杨得玉等［6］针对产品故障特征构建了拆卸混

收稿日期2019-10-22基金项目：国家科技重点研发计划资助项目（2018YFC

1902300）

适用于智能手机的完全拆卸，通过“小米3

”智能手::通讯作者:杜泽瑞，男，硕士研究生,1073081050@

qq.

cm.作者简介尹凤福（1969—）,男，教授，博士，主要从事机电产品

,yinff@

qust.

edu.

cn.・99・2021年第50卷机械设计与制造工程机拆卸实例,对智能手机拆卸和回收流程进行分

析，并

2

是

能手机部件

品拆卸是体现

的收价值的基础，拆

智能手机的拆卸和回收

。式品零

收方式和回收 的重要因拆卸和目1

能手机的

模型智能手机的拆卸和回收，本文采用分&⑷进行研究，分层

状拆

：型时，引入智能手机的模块化拆，品拆

拆卸。式可分为完全拆卸、

针

层树状拆

本文主要

智能手机的完全拆卸进行研能够

地

智能手机中零

空

合

。究。智能手机的完全拆卸是将智能手机中的全部

在构建拆

零件进行拆卸，拆过程中零

之

在优先约

束

，本文采用优先约束矩阵&15'

达此

，主体零

的优先约束矩阵，进行叠加

拆先约束是指在空间上的一种约束

，合理地进行模块

，

一个零

：作为基础件,有助于提高拆

工）是他零

。基础（由人他零

:配的基础，是

联最多的零件，

拆

的基础件优先

，

后，该约础件。本文以“

3

”智能手机的拆卸为例。图1束的存在

（

3

”智能手机的零件，包括

一个约束的释放，但不具有相互智能手机经层

在的优先约束

块

后，零

之为“

、后盖、可用优先约束矩

达。盖板、电、

总、主板、前像头、后摄像头、

筒、震动马达、按总成、尾

排线、若干

钉等。

零

板、中框、

、先约束矩阵为C=[=]，中8/二1，2，3，

…，零

，对零

/•的优先约束

，取值为1或0。

零

8尤先于零

收价值及智能手机3

”智/•拆卸,拆

构

因素考虑,本文只针对“

=8

二

1，否则二0

,

i

UJ,则=8

二0。能手机的主

进行拆

块

，不考虑排■=C1=2

°-C

-C2c、钉连接件。

层状拆

为4个块，

，将是外0

3”智能手机整

=1C22…•-

壳H、主控模块L、管理模块P、中框M。4个模块包含不同的零

，外壳包括

C和后盖

B；主控模块包括盖板U、主板A、前摄像头F、后摄

像头R、听筒T、震动马达V、按键总成K、屏幕S；

管理模块包括电池E、喇叭总成I、尾

板N。l_C

d

%

…口结合图20小米3

”智能手机分层树状拆卸模

,

品主体零件的优先约束矩阵，

3

rzKo图1

“小米3”智能手机零件图图2是''小米3

”智能手机分层树状拆卸模型,

M为基础件。（小米智能手机）3''小米3

”智能手机的完全拆卸序列生成后,基

图2

“小米3”智能手机分层树状拆卸模型于分层树状拆

，结合主体零件的优先约束矩

-100

-2021年第5期尹凤福:废旧智能手机拆卸可行性的价值评估模型与方法阵(图3),由优先关系推理可得第一层节点的拆卸

序列为H-P-L-M或H-L-P-M；同理可得到

C/

+a-

k.

Cl)

-

Ch

h

hm(1"Sk+kVi(

)

+节点L的拆卸序列为U—A

—

F

—

R—

T—

V

—

K

—

S、U-A-R-F-T-V-K-S

等共

6!种;得到节

点P的拆卸序列为E-I-N或I-E-N。通过各

装配体子节点的拆卸序列，可叠加得出“小米31智

能手机的完全拆卸序列，符合实际拆卸顺序(式中：Cy

=

(a1S/

h

.

,C

m

=

ah

.

/m为机器对产品的拆除率，如自动化拆卸时，“

=100

%,/为手

动拆卸率，部/h,/m为机器拆卸率，部/h。3拆卸和回收价值评估3)运输成本C-是指运输手机的卡车费用，其

为确定废旧智能手机的拆卸和回收方案是否

有利可图，能否解决资源浪费问题,本节进行废旧

智能手机拆卸和回收的价值评估。结合废旧智能

机的拆

和拆

的

，

拆收

，

确

智能

机拆

和

收的价估方案。此模型主要针对废旧智能手机进行非破

坏性完全拆卸，使智能手机的拆卸回收利润最大

化。拆卸回收利润模型包括总成本C和回收收入

E,其中，总成本C又包括废旧产品的购买成本Cp、

拆卸成本c=_、运输成本C-、库存成本Ch以及设施

成本$；收入E包括零件回收和材料回收的总收

入。拆

和

收

的

:1)

购买成本是指购买废旧智能手机的费用，

智能手机的购买成本函数表达式为：CP

=Cp

•

S

⑴式中：Cp为单位购买成本，元;S为智能手机数量,

部。2)

拆卸成本是指拆卸智能手机时所需要的费

用。手机拆卸考虑使用两种拆卸方式，即手动拆卸

和自动化拆卸。手动拆卸成本Cd1主要包括拆卸

工具的折旧成本和人工成本；自动化拆卸成本C也

主要包括拆卸机器折旧成本、电费成本和机器操作

者的人工成本。动拆

本

Cd1

函数

达式为：Cd1

=

(ah

+

Cy

+

ah

-

Cy)

-

Cy

(2)式中：a为每年工作时间，h；ki为拆卸工具的折旧

费，元;C]h为拆卸工时费,元;Cy为人工数量，人。自动化拆卸成本C也函数表达式为：Cd2

=

(

Ci

+

ah

-

kh

+

ah

-

kh

-

C；h

)

-

Cm

(3)式中：k为每年拆卸机器的折旧费，元；Cp为每小

时电费，元；％为每台机器需要人工数量，人;Cm为

机器数量，台。拆卸成本_dk函数表达式：Cdk

=

(ah

-

k

+

ah

-

kh)

-

Cih

+

(k

+

ah

-函数

达式为：式中：k为卡车费用，元/辆;h为质量,kg；

_为路

线数量，条;C为车量的负载,kg°4)

库存成本Ch是指库存持有成本和维护成本

总和，

函数

达式为：Ch

=

"0

*

Ca

*

S

(5)式中："0为平均库存水平;Cy为库存成本，元/

(部•年)。5)

设施成本Cf主要包括使用拆除系统所需空

的

本，

函数

达式为：Cf

=kp・(

Sy

Cy

+SmCm)

=

kp

+

S

+

a—

+h

*

/lWh

■

Vm式中：kp为空间成本，元/(

m3

+年);s为工人所

占空间,m2

;

sm为机器所占空间,m3。综上述,拆卸总成本C为：C

=

Cp

+

Cdk

+

C-

+

Ch

+

Cf

=

Cp• q+(1

.

S(

Ci

+

Cy) +

(

a

+

Cp

+

Cy

.

Cy-

a—+WhCt

•

S

•

H

a

*

S+kp

*

S

* [

Sy(1—(k・cp+"

0Ca+h

*

/JJL

・

S(7)Wh

'耳

m拆卸回收的总利润B为:B

=E_

C

=E_

Cp

_Cdk

_

C-

_

Ch

_ Cf

(8)

单位智能手机的拆卸回收利润Bf为：Bf

=

B/@

(9)根据拆卸回收利润模型，运用CPLEX12.6软

件进行计算分析,确定拆卸方案(表1是拆卸回收利润模型中定量参数表，提供

了拆卸“小米3

”智能手机时计算利润的定量参

数

&16'。1012021年第50卷表1定量参数表机械设计与制造工程2是“

数3

”智能手机各零件拆卸和回收3

”智能手机在不同拆Cp/（元•部-1）ah

/hc-/（元• h-）数定义数据，列出“

购买成本每年工作时间302

080850.8式下的拆卸时间、拆

本以及零件的质量和回收拆卸工时费拆卸工具

每年拆

机

每小时电费价值。其中，“

收

验求取平均

3

”智能手机拆

本由拆卸回c-/（元•

h-1

）费k

/元Ceh/（元•

h-）费算可得;拆

时

的多部“

；重复多次拆卸实57

000141待定待定待定3

”智能手机零件的质量3

”智能手机,称重求Ch/（人•台-$ClhCm每台机

要工人数拆 同

人工数量取平均

零

。收收入根据二

机回收网机器数量机器对产品的拆除率/m/（部•

h_1

$/-

/（部•

h"）A站已完成的交

机器拆卸率83利用CPLEX

12.6软件对拆卸和回收利润模

动拆卸率量250.145300进行计算分析，

及零

“

3

”智能手机的实际拆h

/kg收

因素考虑，

品进行完k/（元・-1

）条车费用路线数量101

000全拆卸，按

品装配的逆顺序为拆卸顺序，即以cp

/kg车负载平均库

库

C、B、U、A、F、R、T、V、K、S、E、I、N、M

的拆卸顺序进

Cy/（元•（部•年）-）Csp/（元•

（

m3

•年）-）$m /m3"0平本本空间0.511

000行拆卸。对“小米3”智能手机的A、S、F、R进行回

空

机

收再利用,其他零件进行

“

收。

4、图5

算，得出式（2743

”智能手机在手动和自动化两种拆

，

Uh

/m3工人 空下的成本和

表2

智能机零卡托后盖%小米3”智能手机拆卸的相关数据动

成本/套0.080.31质量成回收价格动拆

时套4.0动拆

时套动

成本/套再利用/元材料回收/元0.012.08.00.090.7112.8512 500

jE/t10 000

jE/t11

000jE/t32.027.00.770.130.0525.0盖板主板前摄像头后摄像头听筒6.53.51.51.51.00.650.310.060.060.250.260.060.064.6313.3813.025.0元/部2.52.51.50.171.0

tt1.00.670.301.5

12 000

85

000

1.50.040.090.060.04tttttttt20.00.01震动马达按键总成屏幕3.52.01.50.080.061.190.100.022.522.00.4536.9412 000

6.03.00.530.170.230.

120.

1920.0

25

000 电总尾插小板中框7.048.214.461.641.210.050.020.2014.04.05.01.01.00.330.0912 000

0.040.0413

000

11

000

2.00.0515.84尺

_

由图4可以看出，手动拆卸总成本是3.30元,

3.2O亠手动拆卸自动化拆卸

2.66自动化拆卸总成本是1.

82

，手动拆卸总成本几.5

是自动化拆卸总成本的2倍，

动化拆L.5O动拆卸。5为单位时间内“小米3

”智能手机拆卸回

O.

来二、羅

状图，

可知，自动化拆

为

410

，

为位时1

2

3

4 5

6

7

8

9

10

11

12

13

14拆卸步骤1

400

，

，

动拆

动

拆

收

析

因可知，拆

“

动拆

收图4

单部“小米3”智能手机拆卸成本（

3

”智能手机-102

-2021年第5期尹凤福:废旧智能手机拆卸可行性的价值评估模型与方法賦_喫慝呈回fewa手动拆卸

自动化拆卸拆卸类型图5

单位时间“小米3”智能手机拆卸回收利润手动拆卸时间为137.5

s,而自动化拆卸时间为

43.5

s,

位时间内拆卸智能手机数量

较大，

智能手机的拆卸时间是

两种拆

法收

的主要因素。智能手机拆卸时间是影响回收利润的重

要因素，对两种拆

式的拆卸时间进行研究分析。定义手动拆卸时间为K，引入影响因子由

方程式(10)&16'定义此影响因子K

二

©

+

K

(10)式中：K为一定程度的自动化拆卸时间,s(动化程度不仅对拆卸时间有所影响，还关联

着回收利润，因此在CPLEX

12.6软件中引入不同

的©值进行计算,可得手动拆卸因子©对回收利润

的影响

，

6

(15.8

01-

----0.2----- 0.4-

----0.6-

----0.8-

----1.0手动拆卸因子卩图6

手动拆卸因子©影响回收利润变化由图可知，随着手动拆卸因子卩由0.2增加到

1.0,0

3”智能手机的拆

收

17.3元减少到15.9元，表明拆

的自动化程度对拆卸回

收利润有一定的影响。综上

，当

智能手机完全拆卸时，优先选择在非破坏拆

下进行自动化拆卸，同时要更多关注零

收再利用的深度拆卸,以

拆卸收

，

智能手机带来的环境和

浪费

。4结束语针

智能手机带来的日益严重的环境污染和

浪费

，本文提出

智能手机拆卸可行性的价

。该

通过智能手机拆

，引入模块化拆

，生成拆，

拆

收

，

智

能

机的

拆收进行价

析。分析结

，拆

收是一种处理

机的有

，除了能

解决环境

和

浪费

，还能够

可观的

。在拆

收的过程中

，

要

先

动

拆式，并

多地关注零

收再利用的深度拆卸,以使智能手机的拆

收利润最大化。参考文献：&

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evalcation

model

and

method for

the

disassembly

feasibility

of

waste

smaUphoneYin

Fengfu,

Du

Zerui,

Li

Lin,

Wang

Ruigong,

An

Rui,

Liang

Zhenning(Colle/e

of

Electromechanical

Engineering,

Qingdao

University

of

Science

and

Technoloay,

Shandong

Qingdao,

266061,

China)Abstract:

In

order

to

solve

the

environmental

pollution

and

resource

waste

caused

by

waste

smaCphono,

a

feasi­bility

veluo

evvluation

model

and

method

for

waste

smaCphono

disassembly

is

proposed.

Taking

the

disassembly

and

recycling

of

11

Mi

3"

smaCphonas

as

an

example,

a

disassembly

sequence

is

generated

based

on

the

disassem­bly

model

of

the

smaCphona

hierarchical

tree,

and

a

profit

model

of

disassembly

and

recycling

is

established.

A

vvlua

evvluation

method

is

proposed

to

evvluato

the

disassembly

and

recycling

veluo

of

waste

smaCphono

under

two

disassembly

methods

:

manual

disassembly

and

automatic

disassembly.

The

results

show

that

the

recycling

profit

of

automatic

disassembly

is

much

higher

than

manual

worUs:

waste

smaCphono

；

disassembly

model;

disassembly

sequence;

automatic

disassembly;

veluo

evvlua-

tion・104・