在资源消耗与环境污染日益严峻的今天,传统的“获取-制造-废弃”线性经济模式已难以为继。向循环经济转型,即通过共享、租赁、再利用、修复、再制造和回收来尽可能延长产品及其材料的生命周期,已成为全球产业界的共识。在这一转型浪潮中,可再制造 作为将旧产品恢复到“如新品一样”性能水平的关键过程,扮演着至关重要的角色。
然而,实现高效、经济的可再制造,其核心并非始于产品生命周期的终点,而是源于设计的起点。全球领先的工业软件提供商达索系统,正凭借其覆盖全生命周期的3DEXPERIENCE平台,为企业提供了一套从“愿景”到“闭环”的完整数字化解决思路。
核心理念:设计决定命运
传统设计主要关注功能、成本和上市时间,而产品的报废、拆解、回收或再利用往往被忽视。这导致了大量产品在设计阶段就注定了其“一次性”的命运——难以拆解、无法修复、材料混合难以分离。
达索系统的方案将循环经济理念前置到产品设计的最早期阶段。通过虚拟孪生技术,设计师和工程师可以在数字世界中预见产品在整个生命周期内的表现,从而从一开始就为可再制造性、可拆解性和材料可回收性进行优化设计。
达索系统的全生命周期解决思路
达索系统的3DEXPERIENCE平台整合了CAD、CAE、PLM、仿真和数据分析等强大工具,构建了一个支撑循环经济的完整闭环。
1. 始于“摇篮”的循环设计
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为拆解而设计: 利用CATIA等设计软件,工程师可以模拟产品的装配和拆解过程。通过分析,优化连接方式(如优先使用卡扣而非胶粘,标准化紧固件),确保在报废时能够快速、无损地拆解核心部件。
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为再制造而设计: 设计师可以识别出最可能磨损或需要升级的关键模块,并将其设计为易于独立更换的标准化单元。这大大降低了再制造的复杂度和成本。
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材料科学驱动: 借助BIOVIA解决方案,企业可以研究和选择更环保、更易回收或本身就含有再生材料的物质,并在数字孪生中验证其性能,确保产品在生命周期结束时,材料能够高效地回归“材料库”。
2. 虚拟验证与仿真优化
在产品被物理制造出来之前,达索系统的SIMULIA应用提供了强大的仿真能力:
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耐久性与寿命预测: 模拟产品在长期使用中的磨损、疲劳情况,精准预测哪些部件会在何时达到寿命终点,为再制造周期规划提供数据支持。
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拆解过程仿真: 在虚拟环境中反复验证拆解流程的可行性与效率,识别潜在的瓶颈和风险,确保再制造流程的经济性。
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再制造工艺仿真: 对修复工艺(如激光熔覆、再加工)进行仿真,确保再制造后的部件性能达到甚至超过新件标准。
3. 生产与运营的精准管理
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数字化工厂(DELMIA): 规划和优化再制造生产线,实现新品制造与旧品再制造流程的协同,提高资源利用效率。
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产品生命周期管理(ENOVIA): 为每一个实体产品创建并管理其“数字孪生”。这个数字孪生记录了产品从原材料、制造历史、使用数据到维修记录的完整信息。当产品返回再制造时,这些数据是评估其剩余价值、制定最佳再制造方案的宝贵依据。
4. 循环的闭环与服务化转型
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逆向物流与追踪: 平台帮助企业优化废旧产品的回收、运输和仓储网络,确保核心资产能够顺利“回家”。
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即服务模式的支持: 越来越多的企业从“卖产品”转向“卖服务”(如“动力即服务”、“照明即服务”)。达索系统的平台完美支持这种商业模式转型,帮助企业管理者基于产品数字孪生,统筹管理其资产群,主动规划维护、升级和再制造活动,最大化资产的全生命周期价值。
行业实践:从愿景到现实
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航空航天: 飞机发动机巨头们利用达索系统的解决方案,对发动机进行全生命周期管理。通过精准的寿命预测和部件追踪,实现发动机叶片、风扇等高价部件的多次再制造,大幅降低了客户的运营成本,并减少了原材料消耗和碳排放。
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汽车工业: 在电动汽车领域,电池的梯次利用和回收是关键挑战。车企可以利用平台设计更易拆解的电池包,并通过数字孪生追踪每个电池包的健康状态,精确评估其剩余价值,决定是用于整车再制造、转为储能设备(梯次利用)还是进行材料回收。
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高端装备: 大型工业设备制造商通过在其产品中嵌入传感器,并将数据实时同步至3DEXPERIENCE平台,实现对设备状态的预测性维护,并在设备大修时,高效地执行再制造流程,延长设备服役年限。
结语
循环经济并非仅仅是废品回收,而是一场从线性思维向系统思维转变的深刻革命。达索系统的全生命周期解决方案,为企业提供了这场革命所需的“数字大脑”和“操作平台”。它让企业有能力在虚拟世界中预演并优化整个产品循环,将可再制造与循环经济的理念,从一句口号转化为可执行、可衡量、可盈利的商业模式。
通过拥抱这一转型,企业不仅能履行环境责任,更能开创全新的增长源泉,在资源受限的未来建立强大的核心竞争力。从“摇篮到坟墓”到“摇篮到再生摇篮”,达索系统正与全球产业伙伴一道,用数字化的力量,绘制着一幅可持续发展的新蓝图。





