Obiectivele proiectării produselor pentru refabricare sunt atenuarea problemelor care pot apărea în timpul operațiunilor de refabricare și îmbunătățirea eficienței și eficacității refabricării produsului. Au fost propuse diverse instrumente și metodologii de proiectare pentru a facilita proiectarea produsului pentru refabricare. Pe baza abordărilor lor, aceste instrumente și metodologii au fost clasificate în cinci categorii (Fig. 2). Fiecare dintre ele va fi discutată în secțiunile următoare.
The goals of product design for remanufacturing are to alleviate the problems which may occur during remanufacturing operations and improve the efficiency and effectiveness of product remanufacturing. Various design tools and methodologies have been proposed to facilitate product design for remanufacturing. Based on their approaches, these tools and methodologies have been classified into five categories (Fig. 2). Each of them will be discussed in the following sections.

Ghid pentru DfRem

Cea mai frecvent utilizată și eficientă abordare pentru a facilita proiectarea produsului pentru refabricare este prin furnizarea de linii directoare de proiectare pentru a orienta un proiect către o refabricare mai mare. Se observă că liniile directoare de proiectare propuse din diverse lucrări și articole de cercetare au prezentat o perspectivă complementară, dar uneori suprapusă. Prin urmare, este realizată o prezentare generală a liniilor directoare de proiectare pentru refabricarea cu succes a produselor. Orientările de proiectare adunate vor fi prezentate într-o manieră generică și generală și clasificate în funcție de cei șase pași care constituie procesul de remanufactură, și anume, colectarea core, dezasamblarea, inspecția și sortarea, curățarea, recondiționarea și reasamblarea și testarea. Rezultatele pot fi folosite pentru a identifica oportunitățile de îmbunătățire a proiectului de refabricare, stabilirea obiectivelor, și măsurarea progresului. Tabelul 2 rezumă sursele de literatură extrase pentru alcătuirea acestor ghiduri.
The most commonly used and effective approach to facilitate product design for remanufacturing is through providing design guidelines to steer a design toward higher remanufacturability. It is noted that the design guidelines proposed from various literature and research articles have presented a complementary but sometimes overlapping insight. An overview of the design guidelines for successful product remanufacturing is therefore conducted. The collated design guidelines will be presented in a generic and general manner and categorized according to the six steps that constitute the remanufacturing process, namely, core collection, disassembly, inspection and sorting, cleaning, refurbishment, and reassembly and testing. The results can be used to identify the opportunities for enhancing remanufacturing design, setting goals, and measuring progress. Table 2 summarizes the literature sources drawn for composing these guidelines.

Proiectare pentru logistică inversă

Produsele scoase din uz trebuie, de obicei, returnate la fabrica de refabricare specifică pentru ca refabricarea să aibă loc. Dacă acest proces nu este bine gestionat, ar putea apărea o barieră mare de cost:
End-of-life products usually need to be returned to the specific remanufacturing factory in order for remanufacturing to take place. If this process is not well dealt with, a large cost barrier could occur:
• Structura produsului. Pentru a facilita colectarea core, structura trebuie proiectată astfel încât să minimizeze apariția deteriorărilor în timpul tranzitului. Pentru produsele a căror mișcare necesită utilizarea stivuitoarelor, trebuie să se asigure suficient spațiu liber și suport la bază. În plus, structurile care ies în afara unui volum geometric obișnuit ar trebui evitate, deoarece sunt predispuse să se deterioreze în timpul transportului și pot, de asemenea, împiedica stivuirea în timpul depozitării (Shu și Flowers 1999).
• Descriere produs. Etichetele, comunicarea grafică și forma produsului trebuie plasate pe suprafața exterioară sau interioară a produsului pentru a comunica informațiile despre produs. De exemplu, identificarea prin radiofrecvență (RFID) este adesea privită ca o formă de etichetă care permite păstrarea unei game vaste de informații (Charter și Gray 2008).
• Product structure. To facilitate core collection, the structure should be designed in such a way so as to minimize the occurrence of damage during transit. For products which movement requires the use of forklifts, sufficient clearance and support at the base should be provided. In addition, structures that protrude outside a regular geometric volume should be avoided, since they are prone to become damaged during the transportation and may also hinder stacking during storage (Shu and Flowers 1999).
• Product description. Labels, graphical communication, and the form of the product should be placed on the exterior or interior surface of the product to communicate the information of the product. For example, radio-frequency identification (RFID) is frequently regarded as a form of label to allow a vast array of information to be held (Charter and Gray 2008).

Proiectare pentru dezasamblare

Dezasamblarea nu este o simplă inversare a asamblării. Multe tehnici permanente care au fost dezvoltate pentru realizarea și fixarea procesului de asamblare, cum ar fi introducerea, presarea, formarea, sudarea sonică și aderența, pot cauza probleme în procesul de dezasamblare (Mabee et al. 1999). Practic, există patru domenii care necesită o atenție specială în proiectare pentru dezasamblare:
Disassembly is not a simple reversal of assembly. Many permanent techniques which have been developed to realize and fasten the assembly process, such as plugging, pressing, forming, sonic welding, and adhesive, can cause problems for the disassembly process (Mabee et al. 1999). Basically, there are four areas that need special attention in design for disassembly:
• Selecția îmbinării. Selectarea tipurilor de îmbinări ar afecta în mod critic eficiența procesului de dezasamblare. Îmbinările nepermanente sunt în general preferate, deoarece sunt ușor de slăbit (Mabee și colab. 1999), de exemplu, îmbinările cu șuruburi sunt de obicei preferate față de adezivi.
• Joint selection. The selection of the types of joints would critically affect the efficiency of the disassembly process. Nonpermanent joints are generally preferred since they are simple to loosen (Mabee et al. 1999), e.g., bolt joints are usually preferred over adhesives.
• Plan de dezasamblare nedistructivă. Dezasamblarea nu trebuie să fie distructivă (Bras și McIntosh 1999). După dezasamblare, componentele sunt de așteptat să fie separate fără a fi deteriorate sau să provoace deteriorarea altor părți ale produsului. În plus, este de dorit ca elementele de fixare să fie reutilizate.
• Plan for nondestructive disassembly. Disassembly should not be destructive (Bras and McIntosh 1999). After the disassembly, the components are expected to be separated without being damaged or cause damage to other parts of the product. In addition, it is desirable for the fasteners to be reused.
• Preveniți coroziunea/rugina. Coroziunea și rugina sunt cel mai mare obstacol raportat într-un studiu al industriei auto (Charter și Gray 2008). Prevenirea coroziunii și a ruginii va duce la o mai bună izolare a pieselor de elemente, folosind materiale mai puține sau necorozive sau trecerea la alte mecanisme de prindere.
• Prevent corrosion/rust. Corrosion and rust are the greatest hindrance reported in an automotive industry survey (Charter and Gray 2008). Prevention of corrosion and rust will lead to better isolation of parts from the elements, using the less or non-corrosive materials or switching to other fastening mechanisms.
• Instrucțiuni clare pentru etapele de demontare. Instrucțiunile de dezasamblare ar trebui să fie afișate corect pe produsul returnat pentru a facilita procesul de dezasamblare. Acest lucru este deosebit de important pentru producătorii terți, care nu au specificații detaliate ale produselor.
• Clear instructions for disassembly steps. The disassembly instructions should be properly displayed on the returned core to facilitate the disassembly process. This is particularly important for third-party remanufacturers, who do not have detailed specifications of the products.

Proiectare pentru sortare și inspecție

În funcție de diferitele rezultate ale inspecției, piesele sunt sortate în trei clase și anume, reutilizabile fără recondiționare, reutilizabile după recondiționare și nereutilizabile. Orientările de proiectare pentru a facilita sortarea și inspecția includ:
Depending on the various inspection results, parts are sorted into three classes, namely, reusable without reconditioning, reusable after reconditioning, and not reusable. Design guidelines to facilitate sorting and inspection include:
• Caracteristici pentru o identificare ușoară. Piesele care îndeplinesc aceeași funcție ar trebui să aibă caracteristici identice sau distincte. De exemplu, pentru a diferenția angrenajele care îndeplinesc diferite funcții, angrenajele ar putea fi făcute din diferite sisteme de codare a culorilor sau să aibă un număr specific pe ele pentru a le identifica cu ușurință (Mabee et al. 1999).
• Features for easy identification. Parts fulfilling the same function should have identical or distinctly dissimilar features. For example, to differentiate the gears that fulfill different functions, gears could be made of different color-coding systems or have a specific number on them to easily identify them (Mabee et al. 1999).
• Caracteristici pentru evaluare ușoară. Sundin și Bras (2005) au afirmat că determinarea și accesarea punctului de testare ar trebui să fie ușoară și că timpul necesar pentru inspecția pieselor ar trebui redus la minimum. Caracteristicile de proiectare, cum ar fi părțile de sacrificiu pentru indicarea stării componentei în timp, ar trebui încurajate. Senzorii pot fi, de asemenea, încorporați pentru a înregistra datele utile și pentru a comunica informațiile în timp (Mehmet și Surendra 2010).
• Features for easy assessment. Sundin and Bras (2005) stated that determining and accessing the point for testing should be made easy and the time required for the inspection of the parts should be minimized. Design features such as the sacrificial parts for indicating the component’s condition over time should be encouraged. Sensors can also be embedded to record the useful data and communicate the information over time (Mehmet and Surendra 2010).

Proiectare pentru curățare

Curățarea este procesul de refabricare care consumă cel mai mult energie și forță de muncă (Gonzalez 1983). Prin urmare, este important să luați în considerare procesul de curățare în timpul proiectării; în caz contrar, o operațiune simplă de curățare poate deveni prea laborioasă, costisitoare sau chiar imposibilă:
Cleaning is the most energy- and labor-intensive process in remanufacturing (Gonzalez 1983). Therefore, it is important to take the cleaning process into consideration during design; otherwise, a simple cleaning operation can become too laborious, expensive, or even impossible:
• Selectarea texturii și a elementelor geometrice. Sunt încurajate textura și elementele geometrice care facilitează curățarea ușoară, cum ar fi o suprafață relativ plană, care are o tendință mai mică de a capta murdăria sau de a colecta reziduurile din curățare (Amezquita et al. 1995).
• Selection of texture and geometrics. Texture and geometrics that facilitate easy cleaning are encouraged, such as a relatively flat surface which has a lower tendency to trap dirt or collect residue from cleaning (Amezquita et al. 1995).
• Minimizarea metodelor de curățare. Structurile care necesită mai puține variații ale metodelor de curățare sunt întotdeauna preferate. În acest fel, procesul de curățare poate fi simplificat. Materialul produsului care necesită metode speciale de curățare trebuie evitat pe cât posibil, astfel încât să se minimizeze costurile de curățare precum și generarea de deșeuri (Shu și Flowers 1999).
• Minimization of cleaning methods. Structures that require fewer variation of cleaning methods are always preferred. In this way, the cleaning process can be simplified. The material of the product that requires special cleaning methods should be avoided as much as possible, so as to minimize the cleaning cost as well as waste generation (Shu and Flowers 1999).
• Etichete care pot rezista proceselor de curățare. În timpul procesului de curățare, etichetele și instrucțiunile care conțin informațiile despre produs pe componentă trebuie evitate să fie spălate, deoarece acest lucru poate cauza probleme în procesele ulterioare de recondiționare și reasamblare (Sundin și Bras 2005).
• Labels that can withstand cleaning processes. During the cleaning process, labels and instructions which carry the product information on the component should be prevented from being washed away, since this may cause problems in subsequent refurbishment and reassembly processes (Sundin and Bras 2005).

Proiectare pentru recondiționare

În timpul procesului de renovare, piesele vor fi restaurate geometric și proprietățile vor fi restaurate cu tratament de suprafață. Pentru acele piese care nu pot fi refolosite, acestea vor fi înlocuite cu piese de schimb noi. Următoarele aspecte ar trebui urmărite în timpul proiectării pentru renovare:
During the refurbishment process, parts will be restored geometrically and properties to be restored with surface treatment. For those parts which cannot be reused, they will be replaced by new spare parts. The following aspects should be focused while designing for refurbishment:
• Proiectare de durabilitate. Componentele voluminoase și ușor supraproiectate sunt preferate decât produsele cu material subțire și mai puțin, deoarece primele ar putea oferi mai multă marjă de materiale pentru a fi prelucrate în timpul recondiționării componentelor (Shu și Flowers 1999). Suprafețele ar trebui, de asemenea, proiectate astfel încât să aibă o rezistență puternică la uzură, deoarece este posibil ca produsul să treacă prin mai multe cicluri de utilizare. Mai mult decât atât, este adecvat să se mărească dimensiunile pentru a maximiza ciclurile de utilizare, deoarece toleranța la uzura părților și îndepărtarea materialului trebuie luate în considerare în aceste domenii (Mabee et al. 1999).
• Durability design. Bulky and slightly overdesigned components are preferred than products with thin and less material, as the former could provide more margin of materials to be worked on with during refurbishment of components (Shu and Flowers 1999). Surfaces should also be designed in such a way that they have strong wear resistance, since the product may need to go through several use cycles. Moreover, it is appropriate to increase the dimensions to maximize usage cycles since part wear tolerance and material removal must be considered in these areas (Mabee et al. 1999).
• Minimizați impactul uzurii și defecțiunilor. Defecțiunile și uzura trebuie izolate în piese mici, cum ar fi inserțiile, ori de câte ori este posibil. Este de dorit ca uzura și defecțiunea să se concentreze în părți detașabile, consumabile, pentru a evita cheltuielile nejustificate (Shu și Flowers 1999).
• Minimize the impact of wear and failure. Failure and wear are to be isolated in small parts such as inserts wherever possible. It is desirable that wear and failure can be concentrated in detachable, consumable parts to avoid undue expense (Shu and Flowers 1999).
• Proiectare platformă și modularitate. Proiectarea platformei este utilizată pentru a grupa componentele în funcție de durata tehnică și de utilizare; importanța componentelor, tendințele tehnologiei, modificările preferințelor estetice; sau posibilitatea de a nu funcționa îndelung, ceea ce va permite eliminarea aspectelor nefuncționabile, păstrând în același timp aspectele utile ale produsului. Mai mult, pot fi create și platforme astfel încât produsul de generație următoare să poată utiliza aceste platforme. Prin urmare, interfața și piesa ar trebui să fie standardizate (Charter și Gray 2008).
• Platform and modularity design. Platform design is used to cluster the components based on the technical and use life; the importance of the components, technology trends, changes in aesthetic preference; or the possibility of being defunct, which will allow the defunct aspects to be removed while retaining the useful aspects of the product. Moreover, platforms may also be created such that the next-generation product can use these platforms. Therefore, the interface and the part should be standardized (Charter and Gray 2008).

Proiectare pentru reasamblare și testare

Proiectarea produselor pentru reasamblare și testare finală poate fi îmbunătățită din următoarele două aspecte:

• Ajustări. În timpul reasamblării, numărul de ajustări trebuie menținut scăzut, ajustările fiind ușor de făcut și independente unele de altele.
• Capacitate de actualizare. Proiectul ar trebui să fie suficient de flexibil pentru a se putea adapta la viitoarea migrare a tehnologiei, precum și pentru a se adapta la noile configurații ale piesei.
Designing products for reassembly and final testing can be improved from the following two aspects:

• Adjustments. During reassembly, the number of the adjustments should be kept low, with adjustments being easy to make and are independent from each other.
• Upgradability. The design should be flexible enough to be able to adapt to future technology migration as well as accommodate new configurations of the part.

Discuţie

Listele de linii directoare de proiectare au oferit o înțelegere a barierelor care pot fi întâlnite în timpul proceselor de refabricare, precum și direcții pentru a spori eficiența refabricării produselor. Tabelul 3 oferă cerințe de refabricare mai detaliate, iar criteriile de proiectare aferente acestora sunt rezumate. Cerințele de refabricare sunt colectate din feedback-ul producătorilor cu privire la îmbunătățirea eficienței procesului de refabricare. Criteriile de proiectare sunt interpretate și „traduse” din cerințele de refabricare, aducând cerințe abstracte la specificații de proiectare concrete. Tabelul 3 își propune să ofere proiectanților de produse cele mai cuprinzătoare îndrumări pentru a îmbunătăți proiectul produsului pentru refabricare. Insă, proiectanții ar putea avea nevoie totuși să facă o judecată adecvată în timpul proiectării fiecărui produs individual.
The lists of design guidelines have provided an understanding of the barriers that may be encountered during remanufacturing processes, as well as directions to enhance the efficiency of product remanufacturing. Table 3 provides more detailed remanufacturing requirements, and their related design criteria are summarized. Remanufacturing requirements are gathered from the feedback of remanufacturers with respect to improving the efficiency of the remanufacturing process. The design criteria are interpreted and “translated” from the remanufacturing requirements, bringing abstract requirements to concrete design specifications. Table 3 aims to provide the product designers with the most comprehensive guidelines to enhance product design for remanufacturing. However, the designers may still need to make proper judgment during the design of each individual product.

Deși simplă și cuprinzătoare, abordarea liniilor directoare de proiectare pentru DfRem a fost criticată ca fiind excesiv de descurajantă, deoarece este imposibil pentru proiectanți să ia în considerare toate aceste criterii simultan și unele dintre cerințele de proiectare de refabricare sunt intruzive pentru proiectul tradițional (Zwolinski et al. 2006) . În plus, există și alte probleme pe care ghidurile de proiectare nu le abordează pe deplin, cum ar fi subiectivitatea și personalizarea ghidurilor (Hatcher et al. 2011).
Though straightforward and comprehensive, the approach of design guidelines for DfRem has been criticized as overly daunting, since it is impossible for designers to consider all these criteria simultaneously and some of the remanufacturing design requirements are intrusive on traditional design (Zwolinski et al. 2006). In addition, there are other issues that the design guidelines do not fully address, such as the subjectivity and customization guidelines (Hatcher et al. 2011).

Instrumente de evaluare cantitativă și calitativă pentru DfRem

S-a raportat multă muncă privind dezvoltarea de noi instrumente de evaluare cantitativă și calitativă pentru a evalua proprietățile produsului legate de refabricare și pentru a oferi feedback de proiectare echipei de dezvoltare a produsului.
Much work has been reported on developing new quantitative and qualitative assessment tools to evaluate the remanufacturability-related product properties and provide design feedback to the product development team.

Bras și Hammond (1996) au dezvoltat o serie de matrici, incluzând matrici de asamblare și dezasamblare, matrici de testare și inspecție, matrici de curățare și matrici de recondiționare și înlocuire a pieselor, pentru a evalua proprietățile proiectării unui produs spre refabricabilitate. Indicii acestor matrici au fost combinați strategic într-un singur indice de evaluare a refabricării pentru a oferi feedback cu privire la proiectanții de produse cu privire la refabricabilitatea produsului. Au fost efectuate diverse studii de caz, de la electronice casnice până la produse pentru automobile, pentru a valida eficacitatea și eficiența modelului de evaluare propus.
Bras and Hammond (1996) have developed a number of matrices, including assembly and disassembly matrices, testing and inspection matrices, cleaning matrices, and part refurbishing and replacement matrices, to evaluate the properties of a product design toward remanufacturability. The indices of these matrices were strategically combined into a single remanufacturability assessment index to provide feedback with respect to product designers on the remanufacturability of the product. Various case studies have been conducted, ranging from customer electronics to automotive products, to validate the effectiveness and efficiency of the proposed assessment model.

Shu și Flowers (1998) au propus un model de analiză a fiabilității pentru compararea diferitelor alternative de proiectare pentru refabricarea produselor. Modelul de fiabilitate propus este capabil să prezică defecțiunea sistemului cu condiția ca piesele defecte să fie înlocuite cu componente de același tip sau tipuri diferite și caracteristicile de defecțiune ale părților constitutive în serie. În plus, a fost realizată o integrare a acestui model de fiabilitate cu optimizarea costurilor ciclului de viață pentru a demonstra efectele specificațiilor componentelor asupra performanței ciclului de viață al produsului și utilizarea acestor informații pentru a permite ca refabricarea să fie mai rentabilă și mai viabilă.
Shu and Flowers (1998) proposed a reliability analysis model for comparing different design alternatives for product remanufacturing. The proposed reliability model is capable of predicting system failure under the condition that failed parts are replaced with components of the same type or different types and the failure characteristics of the constituent parts in the series. Furthermore, an integration of this reliability model with life cycle cost optimization has been achieved to demonstrate the effects of component specifications on product life cycle performance and the use of this information to enable remanufacturing to be more cost-effective and viable.

„Matricea RemPro” propusă de Sundin (2004) a identificat cu succes corelația dintre atributele produsului și etapele specifice de refabricare. Această matrice sugerează că proiectanții de produse noi ar trebui să abordeze proprietățile produsului, cum ar fi „accesibilitatea”, „rezistența la uzură”, „capacitatea de a dezasambla”, precum și „controlabilitatea” printr-un proiect adecvat al produsului. De asemenea, matricea sugerează că prioritizarea proprietăților produsului ar diferi în funcție de nevoile de proces ale produsului.
The “RemPro Matrix” proposed by Sundin (2004) has successfully identified the correlation between product attributes and the specific remanufacturing steps. This matrix suggests that designers of new products should address product properties, such as “accessibility,” “wear resistance,” “ability to disassemble,” as well as “controllability” through appropriate product design. The matrix also suggests that the prioritization of the product properties would differ depending on the process needs of the product.

Zwolinski şi colab. (2006) au construit un profil de produs refabricabil (RPP) care încapsulează cunoașterea atât a contextului de refabricare, cât și a proprietăților produsului refabricat. O evaluare cantitativă a proprietăților produsului ar fi făcută pentru a ghida proiectanții de produse către un profil de produs existent, care proprietăți sunt bine adaptate la refabricare. Informațiile specifice pentru îmbunătățirea designului intern al produsului pot fi furnizate și de RPP.
Zwolinski et al. (2006) have built a remanufacturable product profile (RPP) which encapsulates the knowledge of both remanufacturing context and remanufactured product properties. A quantitative assessment of the product properties would be made to guide the product designers toward an existing product profile which properties are well adapted to remanufacturing. The specific information to improve the internal design of the product can also be provided by RPP.

Du şi colab. (2012) au dezvoltat un model integrativ care include matrici pentru evaluarea fezabilității tehnologiei, a beneficiului de mediu și a beneficiului economic. Fezabilitatea tehnologiei este evaluată pe baza tuturor proceselor de refabricare. Beneficiul economic este evaluat sub aspectul costului de refabricare. Economisirea energiei, economisirea materialelor și reducerea poluării sunt utilizate pentru a evalua beneficiul pentru mediu. O mașină-unealtă este utilizată ca studiu de caz pentru a ilustra fezabilitatea și validitatea metodologiei propuse. Rezultatul obținut din modelul propus îl poate ajuta pe decident să decidă dacă produsul ar trebui refabricat și servește drept feedback pentru proiectanții de produse pentru a îmbunătăți punctele slabe care au fost identificate.
Du et al. (2012) have developed an integrative model that includes matrices for assessing the technology feasibility, environmental benefit, and economic benefit. The technology feasibility is evaluated based on all the remanufacturing processes. The economic benefit is assessed from the aspect of remanufacturing cost. Energy saving, material saving, and pollution reduction are used to evaluate the environmental benefit. A machine tool is used as a case study to illustrate the feasibility and validity of the proposed methodology. The result obtained from the proposed model can assist the decision maker to decide whether the core should be remanufactured, and serves as a feedback for product designers to improve the weak points that have been identified.

În timp ce tendința de utilizare a instrumentelor de evaluare cantitativă sau calitativă pentru îmbunătățirea design-ului produselor pentru refabricare a primit o atenție din ce în ce mai mare în cercetare, majoritatea acestor modele și instrumente rămân în domeniul academic și au fost cu greu utilizate în industrie astăzi. Unele dintre motive, așa cum au indicat Hatcher și colab. (2011), sunt că aceste instrumente de proiectare sunt destul de complexe și sunt aplicabile doar în faza târzie de proiectare, când majoritatea deciziilor au fost deja luate. Mai mult, gândirea holistică a ciclului de viață este adesea ignorată în aceste metode, sau instrumentele de proiectare pot duce la o situație de suboptimizare. De exemplu, o inserție cu șurub este favorizată în proiectarea produsului de refabricat. Însă, introducerea unui nou material, cum ar fi o piesă metalică în materialul original, cum ar fi plasticul, poate contracara eforturile de reciclare (Shu și Flowers 1999).
While the trend of using quantitative or qualitative assessment tools for improving product design for remanufacturing has received increasing research attention, most of these models and tools remain within the academic realm and have hardly been utilized in the industry today. Some of the reasons, as indicated by Hatcher et al. (2011), are that these design tools are quite complex and are only applicable at the late design stage when most of the decisions have already been made. Moreover, the holistic life cycle thinking is often ignored in these methods, or the design tools may lead to a suboptimization situation. For example, a screw insert is favored in remanufacturing product design. However, introducing a new material, such as a metal part into the original material like plastics, may counter the recycling efforts (Shu and Flowers 1999).

Gândirea ciclului de viață pentru DfRem

Gândirea ciclului de viață pentru proiectarea produsului este un concept de abordare a problemelor dintr-o perspectivă sistematică sau holistică a ciclului de viață. În acest concept, proiectarea produsului este realizată cu scopul de a reduce impactul nedorit pe parcursul ciclului său de viață. Opțiunile EOL, cum ar fi eliminarea, reciclarea, reutilizarea și refabricarea, sunt abordate pe deplin în gândirea ciclului de viață, în plus față de etapele de fabricație și utilizare (Fava 1993). Dintre metodologiile care au fost utilizate pentru a cuantifica impactul ciclului de viață al unui proiect de produs, analiza ciclului de viață (LCA) și analiza costului ciclului de viață (LCCA) sunt cele mai frecvent adoptate.
Life cycle thinking for product design is a concept of addressing problems from a systematic or holistic life cycle perspective. In this concept, product design is conducted with a goal of reducing the undesirable impact throughout its life cycle. The EOL options, such as disposal, recycling, reuse, and remanufacturing, are fully addressed in life cycle thinking, in addition to the manufacturing and usage stages (Fava 1993). Among the methodologies that have been used to quantify the life cycle impact of a product design, life cycle analysis (LCA) and life cycle cost (LCCA) analysis are the most commonly adopted ones.

LCA a fost utilizată pe scară largă pentru a evalua beneficiile ecologice ale refabricării în comparație cu producția inițială. Un studiu cuprinzător de refabricare LCA realizat de Smith și Keoleian (2004) arată că un motor refabricat ar putea fi produs cu 68% până la 83% mai puțină energie și cu 73% până la 87% mai puține emisii de dioxid de carbon, în comparație cu fabricarea inițială. Studiul de refabricare LCA realizat de Kerr și Ryan (2001) a constatat că refabricarea ar putea reduce consumul de resurse și generarea de deșeuri pe durata ciclului de viață al unui fotocopiator cu până la un factor de trei și ar putea fi realizate reduceri mai mari dacă un produs este proiectat pentru refabricare. Între timp, beneficiul monetar al refabricării a fost raportat prin utilizarea analizei LCC, de exemplu, alternatoare refabricate (Erwin et al. 2012) și refabricarea motoarelor (Sahni et al. 2010).
LCA has been widely used to assess the environmental benefits of remanufacturing as compared with original manufacturing. A comprehensive LCA remanufacturing study conducted by Smith and Keoleian (2004) shows that a remanufactured engine could be produced with 68 % to 83 % less energy and 73 % to 87 % fewer carbon dioxide emission, as compared to original manufacturing. The LCA remanufacturing study by Kerr and Ryan (2001) found that remanufacturing could reduce resource consumption and waste generation over the life cycle of a photocopier by up to a factor of three and greater reductions could be achieved if a product is designed for remanufacturing. Meanwhile, the monetary benefit of remanufacturing has been reported through the use of LCC analysis, e.g., remanufactured alternators (Erwin et al. 2012) and engine remanufacturing (Sahni et al. 2010).

Pe lângă faptul că este folosit pentru a demonstra beneficiul refabricării, gândirea ciclului de viață a fost, de asemenea, propusă pentru a evalua și selecta diferite alternative de proiectare. Shu și Flowers (1999) au propus un cadru DfRem pentru selectarea metodelor de fixare și îmbinare a produselor prin utilizarea analizei LCC. Impactul selecției de îmbinare asupra etapei de refabricare în comparație cu alte etape ale ciclului de viață a fost estimat în cost, ceea ce oferă un feedback cantitativ și simplu pentru proiectanții de produse.
Besides being used to demonstrate the benefit of remanufacturing, life cycle thinking has also been proposed to evaluate and select different design alternatives. Shu and Flowers (1999) have proposed a DfRem framework for the selection of product fastening and joining methods by using the LCC analysis. The impact of joint selection on the remanufacturing stage relative to other life cycle stages was estimated in cost, which provides a quantitative and straightforward feedback to the product designers.

Odată cu apariția dezvoltării durabile, unele produse sunt concepute pentru a fi utilizate pentru mai multe cicluri de viață înainte de a fi retrase definitiv din utilizare. Acest lucru a condus la schimbarea gândirii ciclului de viață de la un model de ciclu de viață liniar la un model de ciclu de viață multiplu. Sutherland et al. (2008) au propus o metodologie pentru estimarea energiei de fabricare/refabricare încorporată pe mai multe cicluri de utilizare. Acest model a demonstrat potențialele beneficii energetice atinse prin refabricarea produselor în comparație cu producția nouă, pe parcursul mai multor cicluri de viață ale produsului. În plus, a fost folosit pentru a analiza și compara impactul diferitelor modele de cap de motor pe mai multe cicluri de viață.
With the emergence of sustainable development, some products are designed to be used for several life cycles before being finally retired from use. This has led to the change of life cycle thinking from a linear life cycle model to a multiple life cycle model. Sutherland et al. (2008) proposed a methodology to estimate the embodied manufacturing/remanufacturing energy across multiple use cycles. This model has demonstrated the potential energy benefits achievable through product remanufacturing as compared with new manufacturing, throughout multiple product life cycles. In addition, it has been used to analyze and compare the impact of different engine head designs over multiple life cycles.

Trebuie remarcat faptul că DfRem este doar unul dintre factorii care determină designul unui produs. Îmbunătățirile de design, interpretate din punct de vedere al refabricării, pot avea impacturi diferite asupra altor etape de viață ale unui produs. Prin urmare, este necesară o evaluare adecvată a impactului pe întregul ciclu de viață în timpul proiectării produsului pentru refabricare. De exemplu, dacă îmbunătățirea refabricării unei reproiectări a făcut ca un produs să fie mai dificil de fabricat, reproiectarea nu ar trebui adoptată deoarece considerentele comerciale nu ar permite să fie produs în primul rând. Însă, analiza ciclului de viață a fost adesea criticată ca fiind foarte detaliată, costisitoare și consumatoare de timp. În plus, în timpul etapei inițiale de proiectare, informațiile despre produs sunt încă incomplete, ceea ce face dificilă efectuarea analizei ciclului de viață.
It should be noted that DfRem is only one of the factors that determines a product design. Design improvements interpreted from the remanufacturing point of view may have different impacts on other life stages of a product. Therefore, a proper assessment of the impact over the entire life cycle is necessary during product design for remanufacturing. For example, if the remanufacturing enhancement of a redesign has made a product more difficult to manufacturing, the redesign should not be adopted because commercial considerations would not allow it to be produced in the first place. However, life cycle analysis has frequently been criticized to be very detailed, expensive, and time consuming. In addition, during the initial design stage, the product information is still incomplete, and this makes life cycle analysis difficult to be conducted.

DfRem prin planificarea strategiei de dezasamblare

Dezasamblarea, care permite separarea componentelor reutilizabile și nereutilizabile pentru procesarea ulterioară, este strâns legată de determinarea strategiei EOL și este considerată o nouă frontieră a proiectării de produs pentru refabricare. Mulți cercetători au propus diferite metodologii pentru a măsura capacitatea de dezasamblare a unui produs și pentru a genera o secvență optimă de dezasamblare. De exemplu, Gungor și Gupta (1997) au propus o euristică de generare a secvenței de dezasamblare care ar putea genera secvența optimă de dezasamblare pentru un produs. Turowski și Tang (2005) au dezvoltat un model Fuzzy Petri Net (FPN) pentru a reprezenta managementul incertitudinii matematice și factorul uman în dezasamblare. Modelul ar putea estima dinamic impactul acestor factori asupra procesului de dezasamblare și ar putea găsi o cale optimă de dezasamblare cu cea mai mare valoare economică.
Disassembly, which allows the separation of the reusable and nonreusable components for further processing, is closely related to EOL strategy determination and regarded as a new frontier of product design for remanufacturing. Many researchers have proposed different methodologies to measure the disassembability of a product and generate an optimum disassembly sequence. For example, Gungor and Gupta (1997) have proposed a disassembly sequence generation heuristic which could generate the optimum disassembly sequence for a product. Turowski and Tang (2005) have developed a Fuzzy Petri Net (FPN) model to represent mathematical uncertainty management and human factor in disassembly. The model could dynamically estimate the impact of these factors on the disassembly process and find an optimum disassembly path with the highest economic value.

Factorii care afectează strategia EOL includ secvența de dezasamblare, timpul de dezasamblare, costul dezasamblării și beneficiile din reutilizarea și reciclarea componentelor (Jun et al. 2007). Există, așadar, o cantitate tot mai mare de lucrări de cercetare privind propunerea de metode de generare a „planurilor de recuperare”, care încearcă să echilibreze valoarea pieselor recuperate cu costul de demontare. Gonzalez și Adenso-Diaz (2005) au introdus un model care ar putea determina strategia EOL optimă pentru fiecare componentă și strategia ulterioară de dezasamblare care a condus la cele mai mari profituri. Rezultatul metodei propuse ar putea fi folosit pentru a îmbunătăți proiectarea EOL încă din stadiul incipient al dezvoltării produsului.
The factors that affect the EOL strategy include the disassembly sequence, the disassembly time, the disassembly cost, and the benefits from reusing and recycling the components (Jun et al. 2007). There is, therefore, a growing amount of research work on proposing methods for generating “recovery plans,” which attempts to balance the value of the reclaimed parts with the disassembly cost. Gonzalez and Adenso-Diaz (2005) have introduced a model which could determine the optimal EOL strategy for each component and the subsequent disassembly strategy that led to the highest profits. The result from the proposed method could be used to enhance the EOL design from the early stage of product development.

Pe lângă profiturile economice, alte lucrări au inclus beneficiul de mediu ca criteriu de evaluare a strategiei EOL. Lee şi colab. (2010) au dezvoltat un model de decizie EOL pentru opțiunile de remanufactură. Maximizarea valorii economice și a beneficiului de mediu a fost realizată în acest model printr-o abordare integrativă. Posibilele modificări de proiectare ar putea fi interpretate din modelul de decizie EOL.
Besides economic profits, other works have included the environmental benefit as a criterion for assessing the EOL strategy. Lee et al. (2010) have developed an EOL decision model for remanufacturing options. The maximization of the economic value and environmental benefit has been achieved in this model through an integrative approach. Possible design changes could be interpreted from the EOL decision model.

Calitatea produsului/componentului returnat, care este un aspect esențial pentru determinarea strategiei EOL, a fost luată în considerare în modelul propus de Krikke și colab. (1998) pentru a genera o strategie de recuperare și dezasamblare dependentă de calitate. Optimizarea strategiei de dezasamblare a fost realizată prin maximizarea profitului net global folosind un algoritm de programare dinamică în două faze.
The returned product/component quality, which is an essential consideration for EOL strategy determination, has been taken into account in the model proposed by Krikke et al. (1998) to generate a quality-dependent recovery and disassembly strategy. The optimization of the disassembly strategy was achieved through maximizing the overall net profit using a two-phase dynamic programming algorithm.

În plus, modelul activ de dezasamblare a fost propus de Chiodo și Ijomah (2012) pentru a permite auto-dezasamblarea rapidă și nedistructivă a produselor în stadiul EOL. Potențiala fuziune a dezasamblării active și DfRem este discutată pentru a aborda obiectivul producției durabile. Aplicabilitatea metodei propuse a fost verificată utilizând ca studiu de caz o unitate de control electronic auto.
In addition, active disassembly design has been proposed by Chiodo and Ijomah (2012) to enable rapid, nondestructive self-disassembly of products at the EOL stage. The potential fusing of active disassembly and DfRem is discussed to address the goal of sustainable manufacturing. The applicability of the proposed method has been verified using an automotive electronic control unit as a case study.

Rezultatele obținute din planificarea strategiei de dezasamblare pot servi drept feedback pentru a îmbunătăți proiectarea produsului pentru refabricare. De exemplu, dacă două componente ușor de refabricat sunt eliminate, reproiectarea ar trebui luată în considerare dacă există un cost mare de dezasamblare pentru a le separa. Însă, trebuie remarcat faptul că DfRem prin planificarea dezasamblării este doar o abordare în trepte. Pentru a fi mai cuprinzătoare, integrarea cu gândirea ciclului de viață al produsului poate fi o posibilă direcție viitoare de cercetare.
The results obtained from disassembly strategy planning can serve as a feedback to enhance product design for remanufacturing. For example, if two easily remanufactured components are disposed of, redesign should be considered if there is a high disassembly cost to separate them. However, it should be noted that DfRem through disassembly planning is only a stepwise approach. To be more comprehensive, integration with product life cycling thinking can be a possible future research direction.

Integrarea DfRem cu instrumentele de proiectare a produselor existente

Unii cercetători au folosit instrumentele de proiectare existente pentru a îmbunătăți refabricabilitatea produselor. King și Burgess (2006) au adaptat modelul platformei pentru produsele refabricate. Modelul platformei este „arhitectura strategică a componentelor comune și parametrice care formează baza unei familii de produse”. Pentru a aplica acest concept la proiectarea de refabricare, potențialele componente de viață multiplă vor fi considerate componente comune care formează platforma de bază, în timp ce componentele de viață unică vor forma componentele parametrice, care cresc variabilitatea proiectului produsului.
Some researchers have used existing design tools to improve the remanufacturability of products. King and Burgess (2006) have adapted platform design for remanufactured products. Platform design is “the strategic architecture of common and parametric components that forms the basis for a product family.” To apply this concept to remanufacturing design, potential multiple life components will be regarded as common components which form the base platform, while single life components will form the parametric components, which increase product design variability.

Analiza modului de defecțiune și a efectelor (FMEA) a fost modificată pentru a facilita proiectarea produsului pentru refabricare (Sherwood și Shu 2000). Datele din analiza fluxului de deșeuri ale refabricării de automobile sunt utilizate pentru a obține valori ale indicilor de apariție, detectabilitate și reparabilitate. Aceste valori sunt utilizate ca intrare pentru FMEA. Rezultatele sunt prioritățile factorilor care împiedică reutilizarea pieselor, oferind astfel proiectantului o perspectivă asupra modului de îmbunătățire a designului produsului pentru refabricare.
The Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) has been modified to facilitate product design for remanufacturing (Sherwood and Shu 2000). The data from the waste-stream analysis of automotive remanufacture are used to derive values of the indices of occurrence, detectability, and repairability. These values are used as the input for FEMA. The outputs are the priorities of the factors that impede the reuse of parts, thus providing the designer with the insight on how to improve product design for remanufacturing.

QFD este o metodologie dovedită pentru a transpune cerințele consumatorilor în caracteristici și specificații tehnice adecvate pentru dezvoltarea și producția de produse. Yang şi colab. (2013) au propus un model QFD pentru refabricare bazat pe trei modificări cheie la QFD tradițional. Prima modificare extinde domeniul convențional al „clienților” pentru a include refabricanții, preocupările legate de mediu, factorii de cost, precum și utilizatorii de produse. A doua modificare implică o structurare ierarhică a cerințelor de inginerie și calcularea ponderilor acestora. A treia modificare folosește teoria mulțimii fuzzy pentru a depăși neclaritatea și imprecizia implicate în procesul de luare a deciziilor QFD. Prin această abordare QFD fuzzy, cerințele de refabricare ar fi mapate la cerințele de inginerie pe care proiectanții trebuie să se concentreze pentru a îmbunătăți refabricabilitatea produsului. Pentru a ilustra aplicabilitatea metodologiei propuse a fost folosit un studiu de caz pentru industria de refabricare de automobile.
QFD is a proven methodology for translating consumer demands into appropriate technical characteristics and specifications for product development and production. Yang et al. (2013) proposed a QFD model for remanufacturing based on three key modifications to the traditional QFD. The first modification expands the conventional scope of the “customers” to include the remanufacturers, environment concerns, cost factors, as well as product users. The second modification involves a hierarchical structuring of the engineering requirements and computing their weights. The third modification uses the fuzzy set theory to overcome the vagueness and impreciseness involved in the QFD decision-making process. Through this fuzzy QFD approach, the remanufacturing requirements would be mapped to the engineering requirements that the designers need to focus on in order to improve product remanufacturability. A case study for the automobile remanufacturing industry was used to illustrate the applicability of the proposed methodology.

Tendința DfRem a trecut de la dezvoltarea de soluții abstracte, de exemplu, matricea DfRem (Bras și Hammond 1996), la utilizarea instrumentelor de proiectare existente pentru DfRem pentru a oferi sugestii detaliate, de exemplu, proiectarea platformei (King și Burgess 2006). Aceste probleme asociate cu integrarea instrumentelor de proiectare existente cu DfRem, deoarece majoritatea dintre ele nu sunt dezvoltate în scopuri DfRem, iar utilizarea acestor instrumente ca ghid pentru realizarea DfRem va trebui explorată în continuare (Hatcher et al. 2011). Analiza instrumentelor de proiectare a indicat că DfRem este cel mai eficient în faza incipientă de proiectare, când au fost luate puține decizii de proiectare și sunt disponibile mai puține date tehnice (Amezquita et al. 1995; Zwolinski et al. 2006).
The DfRem trend has moved from developing abstract solutions, e.g., the DfRem matrix (Bras and Hammond 1996), to using the existing design tools for DfRem to provide detailed suggestions, e.g., platform design (King and Burgess 2006). These problems associated with the integration of existing design tools with DfRem as most of them are not developed for DfRem purposes and the use of these tools as a guide to carry out DfRem will need to be further explored (Hatcher et al. 2011). The review of the design tools has indicated that DfRem is most effective in the early design stage when few design decisions have been made and less technical data is available (Amezquita et al. 1995; Zwolinski et al. 2006).