“Tái sản xuất” nghĩa là gì?
Tái sản xuất là một quá trình tân trang lại các sản phẩm đã qua sử dụng nhưng thường không bị lỗi để khôi phục chúng về tiêu chuẩn chất lượng của một sản phẩm mới. Để đạt được mục đích này, trong hầu hết các trường hợp, sản phẩm được tháo rời một phần hoặc toàn bộ để kiểm tra các bộ phận và/hoặc cụm lắp ráp phụ. Sản phẩm có thể được nâng cấp về mặt công nghệ nếu các bộ phận bị lỗi cần được thay thế. Theo quy định, tái sản xuất được sử dụng để kéo dài tuổi thọ sử dụng, ví dụ như trong tuabin gió. Tái sản xuất khác với sửa chữa, tái sử dụng hoặc tân trang:
- Điểm bắt đầu của việc sửa chữa là một sản phẩm bị lỗi, được khôi phục lại tình trạng chức năng.
- Việc tái sử dụng sản phẩm tuân theo nguyên tắc tránh quá trình thải bỏ bằng cách sử dụng sản phẩm hoặc vật phẩm ở nơi khác và nếu cần thiết cho mục đích khác.
- Tân trang đề cập đến việc sửa chữa các sản phẩm được đảm bảo chất lượng với mục đích tái sử dụng và thường diễn ra sớm hơn nhiều trong vòng đời so với tái sản xuất. Điều này thường được thực hiện với các sản phẩm không bị lỗi. Ví dụ: các sản phẩm được trả lại sau 14 ngày có quyền hủy, trong hầu hết các trường hợp đều được kiểm tra và sau đó được bán dưới dạng “tân trang”. Quá trình này đặc biệt phổ biến trong trường hợp CNTT và thiết bị văn phòng.
Điểm chung của tất cả các chiến lược là chúng giúp ngăn ngừa lãng phí và bảo tồn các nguồn tài nguyên sơ cấp.
Lợi ích và giá trị gia tăng cho khách hàng và nhà sản xuất
Tái sản xuất mang lại lợi ích và gia tăng giá trị cho cả phía khách hàng và nhà sản xuất.
Hình 1: Tổng quan về giá trị gia tăng cho khách hàng và nhà sản xuất thông qua tái sản xuất
Tiềm năng của nhà sản xuất:
- chi phí sản xuất thấp hơn so với một sản phẩm mới
- nguồn doanh thu mới từ hoạt động sau bán hàng
- chất lượng sản phẩm tái chế tốt hơn nhờ cải tiến phụ tùng thay thế
- giảm tiêu thụ năng lượng, giảm tiêu thụ tài nguyên
Tiềm năng cho khách hàng:
- vượt qua rào cản giá thấp hơn
- chất lượng tốt hơn của các sản phẩm tái sản xuất
- dịch vụ hậu mãi tốt hơn
- tăng tính bền vững
- sử dụng các công nghệ tiên tiến
Các điều kiện tiên quyết để thiết lập thành công hoạt động tái sản xuất trong một công ty được giải thích dưới đây.
Điều kiện tiên quyết để sử dụng thành công tái sản xuất
Tái sản xuất hiệu quả dựa trên ba yếu tố chính:
- Sản phẩm : Các khía cạnh tái sản xuất phải được tính đến, ngay cả trong giai đoạn đầu phát triển sản phẩm. Điều này ảnh hưởng đến các vật liệu được lựa chọn hoặc phương pháp thiết kế được sử dụng. Việc thiết kế và xây dựng các sản phẩm đóng một vai trò quan trọng liên quan đến việc tháo rời và tân trang các bộ phận. Khía cạnh này được tóm tắt dưới từ khóa “thiết kế để tái sản xuất”.
- Chuỗi cung ứng ngược : Điểm khởi đầu và đầu vào quan trọng nhất của quá trình tái sản xuất là việc thu hồi các sản phẩm đã qua sử dụng. Quan hệ đối tác chiến lược có thể được hình thành để đưa sản phẩm trở lại chuỗi cung ứng, chẳng hạn như với những người chơi ở cuối chuỗi giá trị.
- Mô hình kinh doanh : Mô hình kinh doanh đằng sau tái sản xuất phải đóng góp vào chiến lược tổng thể của công ty. Các ví dụ đáng được đề cập ở đây bao gồm cải thiện tỷ suất lợi nhuận, tối ưu hóa chi phí và tăng tính bền vững trong công ty hoặc giảm lượng khí thải CO2
Để triển khai thành công ba yếu tố chính được mô tả, mỗi thành phần hoặc sản phẩm tiềm năng phải được xem xét trong bối cảnh cụ thể của nó. Điều này có nghĩa là: Phải đặc biệt xem xét nguyên liệu, thông số kỹ thuật, phương pháp sản xuất, thị trường, vòng đời, chuỗi cung ứng và yêu cầu của khách hàng cũng như nền tảng kỹ thuật. Dựa trên kết quả này, có thể đưa ra chiến lược và lộ trình tái sản xuất cho các sản phẩm phù hợp.
Thông thường sẽ rất hữu ích nếu xác định hiện trạng làm cơ sở để so sánh với mục tiêu nhận thức. Điều này có thể đạt được bằng cách phân tích mức độ trưởng thành trong tái sản xuất như trong Hình 2. Phân tích mức độ trưởng thành được chia thành giai đoạn thông tin và giai đoạn đánh giá.
Trong giai đoạn đầu tiên, đầu vào cho đánh giá được thu thập thông qua các cuộc phỏng vấn, phân tích và xử lý dữ liệu hiệu suất. Sau đó, phân tích đa chiều đánh giá mức độ trưởng thành của công ty đối với quá trình tái sản xuất. Quy trình sản xuất, nội bộ hậu cần, hệ thống CNTT cần thiết và quy trình lập kế hoạch chuỗi cung ứng là một trong những khía cạnh phải được đánh giá. Tất cả các khía cạnh đều được tính vào các yếu tố chính nêu trên (sản phẩm, chuỗi cung ứng ngược và mô hình kinh doanh).
Hình 2: Phương pháp CAMELOT xác định thời điểm đáo hạn tái sản xuất
Tái sản xuất pin xe điện như một mô hình kinh doanh hấp dẫn
Pin xe điện rất phù hợp để xem xét trong bối cảnh tái sản xuất vì nhu cầu về loại pin này sẽ tiếp tục tăng trong những năm tới do số lượng nguyên liệu thô hạn chế và giá nguyên liệu thô tăng cao. Ngoài ra, khối lượng pin đã qua sử dụng sẽ tăng lên, cung cấp thêm đầu vào cho quá trình tái sản xuất. Các khoản trợ cấp, chẳng hạn như phí mua xe điện được gia hạn gần đây ở Đức nhằm củng cố hơn nữa xu hướng này. Hình 3 minh họa các yêu cầu và lợi nhuận kỳ vọng.
Hình 3:
Nhu cầu toàn cầu dự kiến về pin xe điện [GWh] [1];
B: Lợi nhuận dự kiến của pin xe điện [triệu kg] [3]
Việc mở rộng tái sản xuất ắc quy xe điện sẽ kéo theo giá thành sản xuất mỗi KWh cho ắc quy giảm xuống. Đối với những người hoạt động trong lĩnh vực tái sản xuất pin, điều này sẽ mang lại lợi nhuận ngày càng tăng hoặc cơ hội tạo thị phần nhờ giá thấp hơn.
Những thiết kế pin phổ biến nhất
Để đánh giá tiềm năng tái sản xuất của pin và để có thể thiết kế quy trình cần thiết một cách phù hợp, người ta cần hiểu nguyên tắc cấu tạo của các loại pin xe phổ biến nhất:
- gói mô-đun di động
- di động để đóng gói
- cell đến khung gầm
Phần lớn xe điện hiện nay đều được trang bị pin có chứa một bộ pin gồm nhiều mô-đun pin; được gọi là gói mô-đun di động. Bản thân các mô-đun pin được lắp ráp từ nhiều ô pin được nối nối tiếp (xem hình 4 hàng trên cùng, gói mô-đun ô). Việc kết hợp chúng vào các mô-đun pin mang lại độ an toàn cao cho pin. Đây là lý do tại sao thiết kế này hiện được sử dụng làm tiêu chuẩn, ngay cả khi mật độ năng lượng có thể thấp hơn so với các mẫu tòa nhà khác.
Với nguyên tắc xây dựng được thảo luận thứ hai, công nghệ cell-to-pack, các ô riêng lẻ lớn được sử dụng, được kết nối trực tiếp với nhau để tạo thành một bộ pin (xem hình 4, hàng giữa). Ưu điểm của thiết kế vẫn còn khá mới này là mật độ năng lượng có thể tăng từ 10 đến 15%.
Để đạt được mật độ năng lượng cao hơn nữa, công nghệ cell -khung hoàn toàn mới hiện đang được quảng bá (xem Hình 4, hàng dưới cùng). Tại đây, bộ pin được tích hợp trực tiếp vào khung xe. Về mặt tái sản xuất, chúng tôi cho rằng thiết kế này sẽ làm tăng những thách thức liên quan đến việc tháo gỡ.
Hình 4 minh họa các phương pháp xây dựng được mô tả ở trên bằng sơ đồ.
Hình 4: Phương pháp thi công ắc quy xe điện
Sau đây, chúng tôi tập trung vào các quy trình tái sản xuất cho hai biến thể đầu tiên. Cơ sở lý luận: Hiện tại, thiết kế từ ngăn đến khung vẫn chưa đạt đến mức sản xuất hàng loạt và thiết kế tiêu chuẩn cũng như chiến lược từ ngăn đến gói chiếm khoảng 99% thị trường.
Quy trình tái sản xuất ắc quy xe điện: yếu tố cốt lõi
Đối với cả hai phương pháp xây dựng đang được xem xét, quy trình tái sản xuất có thể được chia thành sáu bước chính.
- Chẩn đoán pin : Các thuật toán được sử dụng để kiểm tra và phân loại các cell pin được giao, ví dụ: thành các loại sau:
a) hết tuổi thọ,
b) Tuổi thọ thứ hai có thể tái sử dụng làm nơi lưu trữ tại nhà,
c) tái sản xuất và tái sử dụng làm pin xe điện .
Audi đã khởi động dự án “BattMAN“ 4 với mục đích này. - Tháo rời: Ở bước thứ hai, các bộ pin được tháo rời, có thể có bước trung gian là tháo rời các mô-đun pin hoặc trực tiếp ở cấp độ tháo rời cell , tùy thuộc vào thiết kế.
- Kiểm tra cell : Tiếp theo, các cell được kiểm tra chi tiết.
- Thay thế ô/mô-đun: Các ô không còn cung cấp hiệu suất mong muốn sẽ được thay thế.
- Lắp ráp pin: Các cell đã thử nghiệm và các cell mới được lắp ráp lại để tạo thành ắc quy xe điện đã được tân trang lại.
- Kiểm soát chất lượng cuối cùng: Kiểm tra chất lượng cuối cùng đảm bảo rằng ắc quy xe điện được tân trang đáp ứng yêu cầu của khách hàng.
Quá trình được mô tả được minh họa dưới dạng sơ đồ trong Hình 5:
Hình 5: Sơ đồ quy trình tái sản xuất pin dựa trên [2]
Kiến thức và cơ sở hạ tầng cần thiết để tái sản xuất ắc quy xe điện
Quá trình này dựa trên các điều kiện tiên quyết nhất định để thực hiện thành công. Những điều này liên quan đến bí quyết cần thiết trong công ty (tổng thể công ty và nhân sự) cũng như cơ sở hạ tầng cần thiết để phân phối, lưu trữ, thử nghiệm và tái sản xuất.
Chuyên gia
Bí quyết có thể được chia thành hai loại phụ:
- Bí quyết liên quan đến quy trình tái sản xuất: Một mặt, nhân viên trong quy trình tái sản xuất phải được đào tạo cách xử lý pin điện áp cao để có thể tháo rời các cell pin. Ngoài ra, họ nên làm quen với các phương pháp thi công và thông số kỹ thuật của sản phẩm để đảm bảo việc tháo dỡ hiệu quả.
- Bí quyết hóa học : Ngoài kiến thức cơ bản về công nghệ sản xuất, cần có đội ngũ nhân viên lành nghề được đào tạo về xử lý các hóa chất được sử dụng, đặc biệt là chất điện phân lỏng, vật liệu cực dương và cực âm và thiết bị phân tách.
Cơ sở hạ tầng
Ngoài việc xây dựng bí quyết, các yêu cầu về cơ sở hạ tầng phải được tạo ra để xử lý các cell và đảm bảo quá trình tái sản xuất liền mạch. Bao gồm các:
- cơ sở hạ tầng hậu cần cho việc vận chuyển pin,
- cần có khu vực lưu trữ / xử lý (tùy thuộc vào thông lượng) vì pin mới đến thường phải trải qua thời gian cách ly để loại trừ việc vận chuyển hoặc hư hỏng khác cần không gian,
- Phải đáp ứng yêu cầu lưu trữ đối với các mô-đun và gói pin bị hỏng và không bị hư hỏng – tốt nhất là không ở xa khách hàng,
- tiếp cận các cơ sở xử lý chất thải hóa học , và
- quyền truy cập vào nước xử lý và nitơ phải được cung cấp, và
- Cần có cơ sở hạ tầng hậu cần rộng rãi cho các hóa chất vô cơ và dung dịch điện giải.
Những điều kiện tiên quyết này là những yêu cầu cốt lõi.
Tóm tắt
Bài báo giải thích quy trình tái sản xuất sản phẩm kỹ thuật sử dụng ví dụ về ắc quy xe điện. Để đạt được mục tiêu này, chúng tôi đã đưa ra một bản phác thảo về giá trị gia tăng cho khách hàng và nhà sản xuất, thảo luận về quy trình tái sản xuất cốt lõi và mô tả các điều kiện tiên quyết cần thiết về mặt bí quyết và cơ sở hạ tầng. Dựa trên nội dung được trình bày, các bên quan tâm có thể thực hiện các bước ban đầu để xác định tiềm năng tái sản xuất tại công ty (ví dụ: xác định các sản phẩm liên quan).
Trong bài đăng tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét quyền sở hữu pin điện và các mô hình kinh doanh dựa trên dữ liệu dành cho các nhà sản xuất/tái sản xuất.
Nguồn :
[1] Zhao et al. 2021 – A Review on Battery Market Trends, Second-Life, Reuse and Recycling
[2] Kampker et al. 2020 – Battery pack remanufacturing process up to cell level with sorting and repurposing of battery cells
[3] Statista
[4] Second life or recycling? BattMAN rescues batteries from a needlessly short lifespan
[5] Steinhilper & Weiland 2015 – Exploring New Horizons for Remanufacturing – An up-to-date Overview of Industries, Products and Technologies
Circular Economy: A Detailed Look at Remanufacturing of Automotive Battery Cells
