Mathematical Modeling of Industrial Products for Longer Physical Lifetime toward Eco-Design

工业产品的数学建模,延长物理寿命,实现生态设计

基本信息

  • 批准号:
    16560716
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.98万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2004 至 2006
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Remanufacturing is a new trend in the field of environmentally friendly products toward eco-design. A product undergoes functional failure or physical failure in a remanufacturing environment. A unit intended for reuse should be designed to be durable for a period equal to at least two functional lives through remanufacturing. Usage of excess materials can improve the strength of a reusable unit and give more than two physical lives ; however, such a method may increase the environmental impact due to the obsolescence of the reusable unit, which is an important factor to consider. This study aims to construct a mathematical model, which enables to evaluate environmental impact, and derive the optimal physical lifespan distribution of a reusable unit. In the first year, a mathematical model of a remanufacturing system has been constructed considering physical and functional failures. The incurred total environmental impact per unit time for a reusable unit is formulated as a minimization problem, by which the optimal design parameters of a reusable unit and the maximum number of times of reuse have been determined. In the second year, a mathematical model with consideration of the time series behavior of the value and demand of reusable units and sustainable products including reusable units has been developed. A discrete-event simulation model has been made for its purpose and statistical characteristics of the optimal physical life span distribution have been derived under various environmental conditions. In the last year, a method for setting the optimal physical life span of a reusable part has been proposed on the basis of the result obtained with life cycle simulation of environmentally-conscious products circulation and a nonlinear mathematical programming problem. The effectiveness of the proposed method has been examined by some numerical examples of actual mechanical element examples.
再制造是环保产品朝着生态设计领域的新趋势。在再制造环境中,产品会发生功能故障或身体故障。一个旨在重复使用的单位应设计为耐用的一段时间,以等于至少两个功能性生活。过量材料的使用可以提高可重复使用的单位的强度,并赋予两种以上的身体生活;但是,这种方法可能会增加由于可重复使用单元过时而引起的环境影响,这是要考虑的重要因素。这项研究旨在构建一个数学模型,该模型能够评估环境影响,并得出可重复使用单元的最佳物理寿命分布。在第一年,考虑到物理和功能失败,已经构建了再制造系统的数学模型。可重复使用单元的每单位时间时间的总环境影响为最小化问题,通过该问题确定了可重复使用单元的最佳设计参数,并确定了重复使用的最大时间。在第二年,已经开发了一个数学模型,并考虑了可重复使用的单元和可持续产品(包括可重复使用单元)的价值和需求的时间序列行为。为其目的而制作了一个离散的事件模拟模型,在各种环境条件下,已得出了最佳物理寿命分布的统计特征。在过去的一年中,已经提出了一种可重复使用部分的最佳物理寿命的方法,该方法是根据对环境意识的产物循环和非线性数学编程问题的生命周期仿真获得的结果所获得的。通过实际机械元素示例的一些数值示例,已经检查了所提出方法的有效性。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Determination of Inspection Schedules of Equipment by Variational Method
变分法确定设备检验计划
Physical Life Design of Reusable Unit with Consideration of Time Series Behavior of Its Value and Demand
考虑其价值和需求的时间序列行为的可重复使用单元的物理寿命设计
Parameter Design Considering Statistical Characteristics of Quality Loss Function (in Japanese)
考虑质量损失函数统计特性的参数设计(日语)
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S.Nagata;ほか;S.Nagata et al.;S.Nagata ほか;奥村 進;奥村 進;Susumu Okumura;Susumu Okumura;奥村 進;奥村 進;Susumu Okumura;Susumu Okumura;K.Inai;Susumu Okumura;K.Ohya;Susumu Okumura;S.Ebisu;奥村 進;K.Ohya;奥村 進;K.Inai;Susumu Okumura;K.Inai;Susumu Okumura;K.Ohya;Susumu Okumura;S.Ebisu;K.Inai;Susumu Okumura;K.Ohya;Susumu Okumura
  • 通讯作者:
    Susumu Okumura
リユース対象ユニットの価値および需要の時系列変化を考慮した物理寿命設計
考虑价值的时间序列变化和重复使用单元的需求的物理寿命设计
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S.Nagata;ほか;S.Nagata et al.;S.Nagata ほか;奥村 進;奥村 進;Susumu Okumura;Susumu Okumura;奥村 進;奥村 進;Susumu Okumura;Susumu Okumura;K.Inai;Susumu Okumura;K.Ohya;Susumu Okumura;S.Ebisu;奥村 進
  • 通讯作者:
    奥村 進
Stochastic Nature and Environmental Impact of a Reusable Unit in a Remanufacturing Environment
再制造环境中可重复使用单元的随机性和环境影响
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