[[alternative]]Cost-benefit assessments of product disassembling and recycling cut-off point planning to construct easy disassembling product design : using abondended refrigerator as an example

碩士[[abstract]]國內科技業發展迅速，使消費性電子產品市場逐漸擴大，但也使電子廢棄物的快速產生，國內的掩埋場已無法負荷，因此電子產品丟棄前需拆除有毒物質、取出可再利用之零件，並回收有用原料，進而達到廢棄物減量的目標並符合國際法規 （如 WEEE, RoHS 等） 的要求。電子廢棄物回收前進行拆解的需求也促使「產品易拆解創新」的概念形成，但式設計者依經驗與易拆解設計的原則提出再設計產品的作法，卻無法得知何者對改善易拆解性最有幫助。因此本研究的目的在發展一個可提供「最佳拆解粉碎點」的方法，以做為易拆解創新概念的參考。 本研究針對廢家電拆解處理廠，建構績效指標進行分析，以廢家電拆解處理廠為出發點，首先對廢冰箱產品各群組之零組件進行利潤評估，並藉由廢冰箱產品之特性分析，求出模擬估算的方法，並判別冰箱各子群組之回收方式，來決定此子群組拆解與否，從總成本效益曲線中，針對零件子群組做拆解順序的調整，求出廢電冰箱產品回收之最佳化程序。 我們也以TRIZ的創新研發理論，希望藉由該理論具結構性的系統化分析過程，探討易拆解產品所存在之衝突與限制，包括拆解螺絲時效率的提升，卡榫熱安定性及強度的改善，主要在探討發展一套產品回收之啟發式求解法及提出易拆解創新概念，使其廢棄產品回收策略能兼顧經濟效益與環境保護。[[abstract]]As the technical industry in the country develops rapidly, the consumer electronics market has expanded increasingly. However, this has also led to the fast production of electronic wastes, causing overloads in domestic landfills. Therefore, hazardous substances must be removed, renewable parts be extracted and usable materials be recycled before discarding electronic products to achieve the goal of waste reduction and conform to the requirement of international standards (e.g. WEEE, RoHS, etc.). The need to deconstruct electronic waste has also given rise to the concept of “easy-to-disassemble”, which states that improvement of easy deconstructing must set about important matters. Designers proposed product redesigning based on experience and principle of easy-to-disassemble but are unable to determine which is most beneficial to its improvement. Thus, the purpose of this study is to develop an approach of “optimal balance point between disassembling and smashing” as a reference for concept of easy-to-disassemble innovation. This study focuses on waste appliance disassembling and treatment plants and analyzes the construction performance index. The components of each group of waste refrigeration products are first assessed for their profits, and by analyzing their features, a calculation simulation approach is acquired. Also, through differentiation of recycling methods of each refrigerator sub-group, whether to disassemble the sub-group or not is determined. The disassembling sequence of component sub-groups is adjusted according to the total cost benefit curve to determine the optimal process for recycling waste refrigeration products. We also adopt TRIZ in anticipation to use its structural systematic analysis for discussion on the conflicts and limitations of easy-to-disassemble products, including the improvement in heat stability and intensity of tenons and increase in efficiency when disassembling screws. The focus of this study is primarily on discussing and developing a heuristic solution for product recycling and proposing a new concept of easy-to-disassemble innovation so that waste product recycling strategies can take both economic efficiency and environmental protection into consideration.[[tableofcontents]]目次 目次 VI 表目錄 VIII 圖目錄 IX 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究問題與目的 2 1.3 研究範圍與限制 2 1.4 研究流程 3 第二章 文獻探討 6 2.1 逆物流 6 2.2 資源回收 9 2.2.1 資源回收的介紹與定義 9 2.2.2 國內廢四機的資源回收 9 2.2.3 廢冰箱回收方式 11 2.2.4 廢冰箱處理技術 13 2.2.5 廢棄物品回收清除處理補貼費率 15 2.3 拆解理論 16 2.3.1 產品拆解與順序 16 2.3.2 產品回收效益評估 18 2.3.3 產品最佳回收策略 19 2.4 易組裝 (拆卸) 設計 20 2.5 TRIZ理論 22 2.5.1 TRIZ理論的起源與發展 22 2.5.2 TRIZ的理論架構 24 2.5.3 TRIZ矛盾矩陣表及四十創新法則 26 第三章 研究方法 32 3.1 問題概述與假設 32 3.2 產品拆解成本效益評估 32 3.2.1 拆解、粉碎及處置之詳細成本／利潤估算模式 32 3.2.2 不同拆解及材料粉碎回收分界點之利潤估算模式 40 3.2.3 最佳拆解及材料回收分界點之程序 42 3.3 以TRIZ理論產生產品創新概念 47 3.4 應用TRIZ方法與產品最佳化程序之流程 48 第四章 案例研究 50 4.1 產品基本資料 50 4.2 基本假設與成本效益參數 58 4.3 廢冰箱相關拆卸技術 60 4.3.1 廢冰箱拆卸技術與流程 60 4.3.2 廢冰箱破碎與分選技術流程 62 4.4 案例分析 64 4.5 創新易拆解產品概念設計 68 4.6 應用TRIZ之解決原則進行構思提案 76 4.6.1 「拆解效率」與「材質的屬性」矛盾問題之解決方案 76 4.6.2 「熱安定性」與「結合線強度」矛盾問題之解決方案 78 第五章 結論 80 5.1 結論 81 5.2 管理意涵 81 5.3 後續研究建議 82 5.4 研究貢獻 82 參考文獻 83 附錄 廢冰箱總成本效益相關數據 88 表目錄 表2.1 目前已成立廢家電處理工廠 9 表2.2 環保署公告應回收項目 11 表2.3 表應回收廢棄物品回收清除處理補貼費率表 16 表2.4 綠色產品設計原則 20 表2.5 綠色拆解設計原則 21 表2.6 創新五層次、三發現與四必備條件 24 表2.7 近代48項工程參數 26 表2.8 TRIZ矛盾矩陣簡表 28 表2.9 40個創新法則 28 表3.1材料收益計算參數表 35 表3.2 拆解成本計算參數表 37 表3.3 處理成本計算參數表 38 表3.4 處置成本計算參數表 39 表4.1 電器部分產品零件表 51 表4.2 內門部分產品零件表 53 表4.3 外門部分產品零件表 54 表4.4 附件部分產品零件表 55 表4.5 本體部分產品零件表 57 表4.6 系統部分產品零件表 58 表4.7 電冰箱拆解之設備工具 59 表4.8 電冰箱處理之設備工具 59 表4.9 研判子群組成本變動情形所需相關資訊結果 66 表4.10 判別各子群組回收方式所需相關資訊與結果 67 表4.11 螺絲初步創新方案 70 表4.12 26-時間的耗費與37-安全性之解決原則 73 表4.13 卡榫初步創新方案 73 表4.14 21-物體的穩定性與20-強度之解決原則 76 表4.15 具有形狀記憶效應的鐵系合金 77 圖目錄 圖1.1 研究架構 5 圖2.1 產業面臨的困難與挑戰 7 圖2.2 產品設計與回收分解流程 7 圖2.3 逆物流流程 8 圖2.4 導入RFID系統資訊流架構圖 10 圖2.5 廢電冰箱之拆解、材料分類 (或資源回收) 流程 12 圖2.6 回收處理流程 13 圖2.7 廢電冰箱、冷氣機及洗衣機處理流程圖 14 圖2.8 含氟氯碳化物類家電處理流程圖 15 圖2.9 REM 評估範圍 17 圖2.10 最適經濟考量下之產品壽命結束策略概念圖 19 圖2.11 主動式拆卸─形狀記憶合金/塑膠概念圖 21 圖2.12 TRIZ 技法演化過程圖 23 圖2.13 解決矛盾問題之流程圖 26 圖2.14 利用矛盾矩陣表之流程 31 圖3.1 廢冰箱拆解與回收總成本效益 34 圖3.2 材料收益計算架構圖 36 圖3.3 拆解成本計算架構圖 37 圖3.4 處理成本計算架構圖 38 圖3.5 處置成本計算架構圖 40 圖3.6 電冰箱產品基本組成架構 41 圖3.7 正效益示意圖 44 圖3.8 負效益示意圖 44 圖3.9 震盪示意圖 45 圖3.10 最佳拆解順序求解法流程圖 46 圖3.11 TRIZ的概念產生流程 47 圖3.12 應用TRIZ與產品最佳化程序之流程圖 49 圖4.1 惠而浦WRN580RGM產品外觀圖 50 圖4.2 電器部分拆解圖 52 圖4.3 內門部分拆解圖 53 圖4.4 外門部分拆解圖 54 圖4.5 附件部分拆解圖 55 圖4.6 本體部分拆解圖 56 圖4.7 系統部分拆解圖 57 圖4.8 案例產品拆解順序圖 60 圖4.9 人工拆解廢電冰箱流程 61 圖4.10 粉碎分選廢電冰箱流程圖 63 圖4.11 目前拆解順序之群組分界方式 65 圖4.12 總成本效益曲線 68 圖4.13形狀記憶方式圖 71 圖4.14 拆解效率與材質的屬性之矛盾示意圖 72 圖4.15 26-時間的耗費與37-安全性 72 圖4.16 LCP液晶高分子複合塑膠卡榫示意圖 74 圖4.17熱安定性與結合線強度之矛盾示意圖 74 圖4.18 21-物體的穩定性與20-強度 75 圖4.19 形狀記憶效應與超彈性範圍 77 圖4.20 複層金屬板構成組件 78 圖5.1 研究流程與結果示意 80[[note]]學號: 699620455, 學年度: 10