Problemy komputerowego wspomagania demontażu urządzeń elektronicznych
Właściwa informacja dotycząca produktu wycofywanego z użytkowania ma zasadnicze znaczenie dla dalszego z nim postępowania. Istnieje wiele możliwych czynności związanych z wycofywanym produktem, takich jak – naprawa, modernizacja, demontaż urządzenia i ponowne użycie podzespołów, wyekstrahowanie materiałów dla celów recyklingu itp. Wybór jednej z takich możliwości wymaga informacji o właściwościach produktu, w tym wiedzy o zastosowanych wartościowych podzespołach i materiałach. Cenna jest również informacja dotycząca serwisu urządzeń, zalecanych technologii ich montażu i demontażu, procedur testowania, zapotrzebowania rynku na ewentualnie odzyskiwane podzespoły i materiały, ich ceny itd.
Celem tworzenia rozległych internetowych sieci komputerowych związanych z gospodarką odpadami jest m.in. optymalizacja decyzji dotyczących demontażu urządzeń i recyklingu materiałów. Optymalizacja może wykorzystywać rozproszoną informację, udostępnianą przez internet przez firmy związane z projektowaniem, produkcją, sprzedażą, użytkowaniem i odzyskiwaniem określonych produktów i materiałów (rys. 1).
Implementowane są również lokalne komputerowe systemy planowania procesów demontażu, działające w oparciu o własne bazy danych firmy, realizującej ten proces. Używane zbiory danych zawierają w tym przypadku charakterystyki demontowanych produktów oraz parametry stosowanych procesów i narzędzi demontażu. Jeden z prezentowanych systemów – DEROBOPLAN – powstał przez odpowiednie zaadoptowanie systemu informatycznego ROBOPLAN wspomagającego montaż urządzeń elektronicznych4. Zawiera on 4 bazy danych: produktu, symboli, komponentów oraz demontażu. Użyte w systemie dane obejmują odpowiednio:
Rys. 2 przedstawia schemat podejmowania decyzji odnośnie postępowania z urządzeniem i jego podzespołami na podstawie wyników kontroli jakości urządzenia/podzespołu/elementu oraz wyników wnioskowania z zastosowaniem bazy reguł demontażu. Po demontażu kolejnego podzespołu urządzenie i wymontowany podzespół są ponownie poddawane kontroli i podejmowane są decyzje dotyczące dalszego demontażu aż do całkowitego zdemontowania urządzenia.
Systemy komputerowe są również wykorzystywane do bezpośredniego sterowania procesem demontażu, co ułatwia ten proces i zwiększa jego efektywność (rys. 3). Systemy komputerowego sterowania demontażem płytek drukowanych obejmują zarówno bazy danych, jak i podsystemy rozpoznawania i analizy obrazów.
W wyniku akwizycji i analizy obrazów demontowanego pakietu następuje identyfikacja cennych do ponownego wykorzystania podzespołów oraz podzespołów zawierających materiały toksyczne. Identyfikacja następuje w wyniku porównywania kształtów i oznaczeń podzespołów z odpowiednimi elementami bazy danych stosowanych podzespołów. Podzespoły zidentyfikowane jako nadające się do powtórnego użycia oraz podzespoły zawierające materiały toksyczne są wymontowywane z pakietu. Do wymontowywania stosuje się niekiedy specjalne laserowe techniki wylutowywania oraz mechanizmy chwytakowe. Minimalizują one stresy termiczne i mechaniczne podzespołów wymontowywanych dla powtórnego użycia. Tym niemniej zdarza się, że po wymontowaniu podzespołów stosuje się jeszcze kontrolę ich jakości, także z zastosowaniem analizy obrazów (rys. 4).
Na przykładzie zadań związanych z planowaniem i wykonywaniem procesów demontażu przedstawiono istotną rolę technik informatycznych w zapewnianiu właściwej efektywności tych procesów. W procesach planowania niezbędne jest wykorzystywanie systemów baz danych, baz wiedzy i odpowiednich algorytmów dla optymalizowania ścieżek (sekwencji) kolejnych kroków demontażu. W zadaniach związanych z wykonywaniem demontażu, prócz odpowiednich systemów baz danych, bardzo istotną rolę w identyfikowaniu elementów odgrywają komputerowe systemy rozpoznawania i analizy obrazów. Z uwagi na coraz większą dostępność komputerów osobistych oraz cyfrowych urządzeń akwizycji obrazów wysokiej klasy, projektowanie współczesnych linii demontażu urządzeń elektronicznych powinno w jak największym stopniu uwzględniać wykorzystywanie przedstawionych w referacie technik informacyjnych.
Celem tworzenia rozległych internetowych sieci komputerowych związanych z gospodarką odpadami jest m.in. optymalizacja decyzji dotyczących demontażu urządzeń i recyklingu materiałów. Optymalizacja może wykorzystywać rozproszoną informację, udostępnianą przez internet przez firmy związane z projektowaniem, produkcją, sprzedażą, użytkowaniem i odzyskiwaniem określonych produktów i materiałów (rys. 1).
Lokalne systemy planowania demontażu
Implementowane są również lokalne komputerowe systemy planowania procesów demontażu, działające w oparciu o własne bazy danych firmy, realizującej ten proces. Używane zbiory danych zawierają w tym przypadku charakterystyki demontowanych produktów oraz parametry stosowanych procesów i narzędzi demontażu. Jeden z prezentowanych systemów – DEROBOPLAN – powstał przez odpowiednie zaadoptowanie systemu informatycznego ROBOPLAN wspomagającego montaż urządzeń elektronicznych4. Zawiera on 4 bazy danych: produktu, symboli, komponentów oraz demontażu. Użyte w systemie dane obejmują odpowiednio:
- charakterystyki urządzeń przeznaczonych do demontażu,
- symbole różnych czynności demontażu z ich charakterystykami,
- charakterystyki stosowanych stanowisk technologicznych i narzędzi demontażu,
- wyniki planowania w postaci opisu różnych sekwencji demontażu.
Rys. 2 przedstawia schemat podejmowania decyzji odnośnie postępowania z urządzeniem i jego podzespołami na podstawie wyników kontroli jakości urządzenia/podzespołu/elementu oraz wyników wnioskowania z zastosowaniem bazy reguł demontażu. Po demontażu kolejnego podzespołu urządzenie i wymontowany podzespół są ponownie poddawane kontroli i podejmowane są decyzje dotyczące dalszego demontażu aż do całkowitego zdemontowania urządzenia.
Systemy informacyjne wspomagające wykonywanie demontażu
Systemy komputerowe są również wykorzystywane do bezpośredniego sterowania procesem demontażu, co ułatwia ten proces i zwiększa jego efektywność (rys. 3). Systemy komputerowego sterowania demontażem płytek drukowanych obejmują zarówno bazy danych, jak i podsystemy rozpoznawania i analizy obrazów.
W wyniku akwizycji i analizy obrazów demontowanego pakietu następuje identyfikacja cennych do ponownego wykorzystania podzespołów oraz podzespołów zawierających materiały toksyczne. Identyfikacja następuje w wyniku porównywania kształtów i oznaczeń podzespołów z odpowiednimi elementami bazy danych stosowanych podzespołów. Podzespoły zidentyfikowane jako nadające się do powtórnego użycia oraz podzespoły zawierające materiały toksyczne są wymontowywane z pakietu. Do wymontowywania stosuje się niekiedy specjalne laserowe techniki wylutowywania oraz mechanizmy chwytakowe. Minimalizują one stresy termiczne i mechaniczne podzespołów wymontowywanych dla powtórnego użycia. Tym niemniej zdarza się, że po wymontowaniu podzespołów stosuje się jeszcze kontrolę ich jakości, także z zastosowaniem analizy obrazów (rys. 4).
Wnioski
Na przykładzie zadań związanych z planowaniem i wykonywaniem procesów demontażu przedstawiono istotną rolę technik informatycznych w zapewnianiu właściwej efektywności tych procesów. W procesach planowania niezbędne jest wykorzystywanie systemów baz danych, baz wiedzy i odpowiednich algorytmów dla optymalizowania ścieżek (sekwencji) kolejnych kroków demontażu. W zadaniach związanych z wykonywaniem demontażu, prócz odpowiednich systemów baz danych, bardzo istotną rolę w identyfikowaniu elementów odgrywają komputerowe systemy rozpoznawania i analizy obrazów. Z uwagi na coraz większą dostępność komputerów osobistych oraz cyfrowych urządzeń akwizycji obrazów wysokiej klasy, projektowanie współczesnych linii demontażu urządzeń elektronicznych powinno w jak największym stopniu uwzględniać wykorzystywanie przedstawionych w referacie technik informacyjnych.
- Źródła
- Bailey-Van Kuren M.: Automated Demanufacturing Studies in Detecting and Destroying Threaded Connections for Processing Electronic Waste. IEEE International Symposium Electronics & the Environment 2002. May 6-9 2002. San Francisco. s. 295-298.
- Das S, Mani V, Caudill R, Limaye K.: Strategis and Economics in the Disassembly of Personal Computers – A Case Study., IEEE International Symposium Electronics & the Environment 2002. May 6-9 2002. San Francisco. s. 257-262.
- Gao M, Zhou: Fuzzy Reasoning Petri Nets for Demanufacturing Process Decision. IEEE International Symposium Electronics & the Environment 2001. May 7-9 2001. Denver. s. 167-178.
- Knoth R., Hoffman M., Kopacek B., Kopacek P.: Intelligent Disassembly of Electronic Equipment with Flexible Semi-automatic Disassembly Cell. Electronics Goes Green 2000+. September 11-17 2000. Berlin. s. 423-426.
- Ranky P.G., Caudill R.J., Limaye K., Alli N.: A Web-Enabled Virtual Dissassembly Manager (Web-VDM) for Electronic Product/Process Designers, Disassembly Line Managers and Operators, and UML Model and Tools. IEEE International Symposium Electronics & the Environment 2002. May 6-9 2002. San Francisco. s. 69-73.
- Stobbe I., Griese H., Potter H., Reichl H, Stobbe L.: Quality Assured Disassembly of Electronic Components for Reuse. IEEE International Symposium Electronics & the Environment 2002. May 6-9 2002. San Francisco. s. 299-305.
- Uno M.: Inverse Manufacturing Technologies at Hitachi, Care Innovation ’98 Proceedings. November 16-19 1998. Wiedeń. s. 353-360.
Jerzy Kern
Przemysłowy Instytut Elektroniki, Warszawa
Przemysłowy Instytut Elektroniki, Warszawa
