再制造在通讯设备上的应用研究

摘要：对比了国内外手机再制造现状，对我国手机的再制造失效原因和可行性进行了探讨，利用“分层思想”对手机再制造方案进行了三层划分，构建了方案中每一步骤的实现方法与技术路径，分析了手机再制造的效益，以期为我国手机再制造提供参考。

关键词：手机再制造；方案设计；效益分析

中图分类号：

文献标识码：A文章编号：16749944（2016）12024303

1引言

随着手机更新换代的频率加快，人们对于手机的更换频率的增加，旧手机的数量也在逐渐增加。当前，我国手机已进入更新换代高峰期，但由于技术和管理等方面存在的一些问题，废旧手机回收率极低，大量废弃手机造成的环境与资源问题日益突出。因此，如何对手机进行回收利用并进行再制造以最大程度解决其对环境和资源带来的问题，已成为很重要的研究课题。

目前，我国对手机再制造研究较少，也未见相关报道。而国外电子产品再制造应用较多的主要有相机、打印机、复印机、清洁器、电脑等[1]。这些产品的再制造商主要为原设备提供商，他们主要通过“出租”或“用一次付费一次”的方式对再制造产品进行销售，而不是零售渠道。而针对手机以及无线耳机、收音机等产品，由于原设备制造商参与较少，所以针对它们再制造应用较少，但也有部分应用比如欧洲的手机供应市场，美国iphone制造商等[2-3]。由于手机再制造成本较低，可满足低收入人群的通信需求，同时也达到了环保和资源节约要求，满足政府的相关标准，因而对于手机再制造的研究非常重要。

针对手机再制造进行了基本情况、废弃原因、可行性、方案设计以及效益分析，利用“分层思想”，构建了手机再制造的流程并对各层进行了详细分析，对我国手机再制造研究具有重大的意义。

手机再制造设计[4]是指以手机为对象，根据手机再制造产品要求，运用科学决策方法和先进技术，对再制造过程中的废旧手机产品回收、再制造生产及再制造产品市场营销等的生产环节、技术单元和资源利用进行全面规划，最后形成最优化再制造方案的过程。

成功的手机再制造[5]必须面对新手机的价格的持续下降，手机更新换代的频率加快，由于不友好设计带来的拆解困难，运输以及再制造过程中的劳动和机器成本消耗等问题。

2手机再制造研究的基本情况

2.1总体数量及废弃情况

欧洲国家手机的平均更新频率小于18个月，而每年设计的不同型号的新手机就超过100种[1～3]。我国手机更新的频率同样也较高，人们更换手机的周期已由过去的3～5年缩短到18个月左右。相对如此高的更新频率，我国废旧手机回收率却仅为1 %[1～3]。

目前，国内废旧手机及电池的回收主要是依靠小商小贩在街头或在二手市场中收购。2008年中国移动曾开展了“绿箱子”环保计划，在国内约1000家自办营业厅、手机供应商、150家销售中心及维修中心长期设立“绿箱子”，专门收集废弃手机及配件。中国移动通过“绿箱子”环保计划共回收废旧手机及配件135万件，其中90 %是手机电池[1～3]。我国已是世界最大的手机生产国和消费国，手机用户以每年超过10 %的速度增长。大量废旧手机、电池未能回收利用，既造成了资源的极大浪费，也带来了严重的环境问题。

2.2资源浪费情况

据中国电子企业协会废旧手机综合利用委员会统计[4]，一部手机中钢铁占54 %，铜铝占20 %，塑料占17 %，线路板中还含有贵重的金、银、钯等金属。1 t电路板中，可分离出130 kg铜、20 kg锡、0.45 kg黄金。废手机电池也含有丰富的黄金、钴、镍等稀有金属。据统计，我国生产手机电池年用钴约5600 t，用镍约3万t，相当于我国27 %的钴产量和15 %的镍产量。

而我国废旧手机回收利用率非常低，造成了资源上的浪费，同时由于废旧手机及电池中含有砷、汞等有毒有害物质，随意丢弃和处置也会对环境造成污染。

3手机废弃原因分析及再制造可行性分析

3.1主要废弃原因

造成手机废弃原因有很多，主要原因可表现为以下几个方面。

3.1.1观念的变化

由于人们生活水平的提高，往往追求性能更高的产品，而忽略了产品本身可以满足的性能。部分人特别是青少年往往存在攀比心理，紧跟电子产品更新换代的步伐，导致旧手机的不断产生。

3.1.2技术发展较快

由于人们高质量高品质的要求，催生了手机技术发展的快速步伐，以苹果公司生产的iPhone手机为例，iPhone已由起初的iPhone3GS，历经了iPhone4、4S、5、5C、5S、6、6S等系列手机产品，其产品的性能和品质越来越高，近年来型号的更新频率越来越快，而且其内部ios安装系统的更新速度更快。这就导致对手机品质要求较高的人进行手机更换，也直接导致旧手机的产生和废弃。

3.1.3产品损坏或部分缺陷

由于长时间对手机的使用以及使用过程中的一些客观因素，手机可能会出现软件运行太慢、缓存太小、产品外观磨损、部分零件失效等情况，这些原因也会导致旧手机的产生。

3.2再制造可行性分析

对手机再制造可行性进行分析就必须掌握手机的组成，一部典型的智能手机主要由机壳、PCB主板、操作系统、应用软件、显示屏、电池、键盘（含侧按键）、话筒、听筒、外置耳机、摄像头、蓝牙天线、GPS天线等模块组成。

而当前手机再制造面临的一些限制主要表现为总体方案的设计，回收利用环节和拆解环节的效率问题。只有这些问题得到较好的解决，才能确保手机的再制造的可行性和有效性。

3.2.1回收利用环节

有效地回收是手机再制造的基本元素。我国有部分大众将手机捐献或者以小收益的方式将手机出售以供生产商回收，然而这远远不够，当前我国废旧手机的回收率极低，主要原因有以下几点。

（1）观念滞后。我国大多数消费者对电子废弃物可能造成的环境危害认识不够，随手丢弃现象严重，选择回收处理意识不强。

（2）管理措施滞后，监督不到位。一部分废旧手机、电池经翻新流入二手市场，影响了手机市场秩序，并造成不少安全隐患。还有一部分废旧手机、电池进入土法冶炼贵金属的非法企业，往往造成环境污染。而规范的拆解回收企业在处理成本上没有优势。

（3）手机电池设计规范和产品标准未能统一造成了手机电池的巨大浪费，目前不仅不同品牌手机电池规格型号不统一，同一品牌不同型号的手机所用电池也不统一，电池和手机同时淘汰，增加了废旧电池的数量。

（4）我国废旧手机、电池处理技术也没有成熟。我国回收的废旧手机、电池，最后都要送到新其他国家处理。目前国内多数工艺及其设备仍处于实验室阶段，还没有达到产业化程度。

另外，回收利用过程中最重要的识别手机的剩余价值的技术手段与方法也对于旧手机的处理非常重要。解决上述几个问题，对于手机的有效回收利用有重要意义。

3.2.2拆解环节

有效地拆解是手机再制造的根本前提，手机的组成部分很多，如何对各部分进行测试检查以及进行有效的拆解非常重要。手机的拆解可分为机械拆解、半自动化拆解和全自动化拆解。

机械拆解为纯手工拆解、可由专业技术人员利用一定的机械工具对手机元器件进行拆解，该方法实施简单，成本较低，但拆解效率也低。半自动化拆解可通过人工经验结合一些自动化机器对手机各部分器件进行智能化拆解。自动化拆解利用通用的全自动化设备，通过编制的程序对手机各部分组成进行智能识别判断和拆解，以达到手机拆解高效率的目的。

3.2.3总体方案设计环节

总体方案的设计是手机再制造的核心内容，手机再制造的效率和品质保证与这一环节密切相关。手机再制造主要有回收、检测评估、翻新、认证、售后服务等环节，其流程如图1所示。

4再制造技术方案

4.1总体思路

结合第3节手机再制造的可行性分析，利用分层思想对不同程度手机进行了再制造方案的设计规划，整个方案设计如图2所示。

在手机再制造流程中，按照手机的分层思想，将方案设计中手机分为3个阶层。

第1阶层：此阶层的手机是将回收利用的手机，经过手机识别和检测后仍然完好或者通过拆解、清洗、形成恢复件、加入新部件组装后的手机形成可参与手机包装的阶层。

第2阶层：此阶层的手机是指将检测后功能和构件完好或重新清洗组装后的手机进行软件升级可参与手机包装的阶层。

第3阶层：此阶层的手机指将软件更新后的手机经过打磨工序后形成的可参与手机包装的阶层。

4.2技术途径与实现方法

废旧手机回收与综合利用再制造涉及回收、拆解、处理等多个环节，需要手机生产商、销售商、维修商、通信运营商、回收机构、拆解处理企业等共同参与和广大消费者的支持。按照4.1节手机再制造的思路，手机再制造涉及到手机的回收、分类检测、拆解、清新、坏件修复、组装、软件更新、打磨等工序、不同阶段要求的技术方法也不相同。针对我国的手机再制造几个典型环节的技术实现途径如下。

4.2.1回收利用的实现方法

（1）建立多元化的回收渠道，让广大手机用户卖手机像买手机一样方便，从而切实提高废旧手机回收率。应研究建立手机“以旧换新”回收机制，逐步扩大手机回收规模。只有当废旧手机回收量达到较大规模时，拆解处理与综合利用在经济上才是合算的。

（2）推进手机再制造工作，建立和规范二手手机产品认证制度，培育二手手机市场。英国等许多发达国家有专门的二手手机制造公司，对回收的废旧手机能用的进行翻新，不能用的进行无害化处理。

（3）制定扶持政策鼓励正规企业提高废旧手机处理工艺和装备水平。由于废旧手机无害化处理成本高，企业缺少投资积极性。国家政策上应该对旧手机处理提供支持。

（4）抓紧手机电池统一标准的制定工作，从源头上加强治理，降低电池生产成本，提高手机电池重复利用水平和废旧电池回收处理效率。此外，有关部门应推进废旧手机综合利用试点工作，总结经验，及早推广。

手机回收利用主要依据其剩余价值，而手机的剩余价值分为已知和未知两部分，如何评定手机的剩余价值便需用到相关的评估技术或者需培养专门的技术人员根据个人经验对手机的剩余价值进行评估，以达到手机手机回收的高效化。

4.2.2分类检测的实现方法

手机的分类检测，需要根据不同种类型号的手机进行，由于手机种类和型号的不同，会导致手机的分类和检测比较复杂。根据当前技术、可对已有的不同种类和型号的手机各项参数及其组成进行整理放置在数据库中，而检测利用相应的检测软件结合相关器材通过调用数据库中对应手机的相关数据信息，可对手机的不同部件进行检测，最终达到分类和检测的目的。

4.2.3拆解的实现方法

手机再制造的拆解为全自动化拆解和通用拆解。通用拆解就是传统的机械拆解。自动化拆解就是利用通用的全自动化设备，通过编制的程序结合相关拆解器材对手机各部分组成进行智能识别判断和拆解。

4.2.4坏件修复的实现方法

手机坏损部件的修复可借鉴我国工业上的一些表面修复技术以及通信方面检测修复技术，对手机损坏的外壳、键盘、PCB电路板、话筒、听筒等组成部分进行修复，实现“坏中修好”。

5效益分析

手机的再制造会为我国手机市场中的资源、经济、社会和环保方面带来很大的效益。

（1）资源效益。手机再制造节约了大量原生资源的开采。据工业专家统计，1 t材料用于再制造，就可以节约5～9 t原材料。同时，制造手机也需要大量能源，而手机再制造可减少大量的能源消耗。

（2）经济效益。手机再制造若大规模大批量发展，则可直接为企业创造利润、减少企业的环保消耗、提升产品品牌和国际竞争力。

（3）社会效益。提高了低收入人员的生活水平，减少了废弃产品土地占用量和污染引发的各种疾病、提高人员的生活质量。

（4）环保效益。减少了废弃产品的掩埋量和污染排放量，减少了有害气体的排放，改善环境质量。

6结语

手机再制造作为再制造产业的一个重要分支，在我国却没有得到很好的开展，合理分析我国手机再制造现状，利用“分层思想”对手机再制造进行规划，并对各个环节的实现方法及技术路径进行明确，对于实现我国手机再制造效益最大化最有重要意义。

参考文献：

[1]

Fleischmann M. Quantitative models for reverse logistics[J]. Springer Verlag， 2001（6）：11～5.

[2]Badere B， Chan K， Morrow R， Prasitnarit A， Seliger G， Skerlos S. Economic and environmental characteristics of global cellular telephone remanufacturing[C]. Proceedings of the IEEE international symposium on electronics &environment， 2003.

[3]Seliger G， Ba dere B， Ciupek M， Franke C. Remanufacturing of cellular phones[J]. CIRP Seminar on Life Cycle Engineering， 2003（8）.

[4]朱胜，姚巨坤.再制造设计理论及应用[M].北京：机械工业出版社，2009.

[5]C. Franke，B. Basdere，M. Ciupek，S. Seliger.Remanufacturing of mobile phones-capacity，program and facility adaptation planning[J].OMEGA，2005：562～570

Abstract： The Remanufacturing status of mobile phone athome and abroad were compared and analyzed， and the reason of failure in mobile phone remanufacturing and its feasibility were analyzed. The mobile phone remanufacturing plan was taken into three tiers by “delamination thought”， and the method and technical route of every step was definitized， and its benefit was also analyzed， which has some guide significance for our mobile phone remanufacturing.

Key words： mobile phone remanufacturing；project design；benefit analysis