长途货车的寿命终结管理：拆卸分析、物料流动以及对循环经济的启示

《Cleaner Production Letters》：End-of-life management of long-haul trucks: Disassembly analysis, material flows, and insights for a circular economy

　　卡罗琳·埃舍里希（Carolin Escherich）、特蕾莎·冯·德·霍斯特（Teresa von der Horst）、迈克尔·利德（Michael Lieder）、约翰内斯·福特纳（Johannes Fottner）
慕尼黑工业大学工程与设计学院，物料处理、物料流动与物流系主任
地址：德国巴尔兹曼大街15号（Boltzmannstra?e 15），加兴比慕尼黑（Garching bei München），85748

**摘要**
循环经济已成为减少各行业资源消耗和环境影响的关键策略，而理解产品的寿终阶段流程在此转型过程中至关重要。在欧洲重型车辆领域，产品具有高度的资源密集性且使用寿命长，通常在不同所有者手中经历多个使用阶段，并且在达到寿命终结前经常被出口。这种分散的生命周期限制了制造商对其产品最终去向及其报废后处理方式的了解。欧盟委员会提出的新《报废车辆指令》要求重型车辆制造商建立报废车辆回收体系并确保其得到妥善处理。为了满足这些新要求，有必要详细了解重型车辆是如何被拆解的，以及其组件和材料在报废时是如何管理的。因此，本研究对一款长途卡车进行了拆解分析，并对其组件和材料进行了研究。拆解工作在一个原始设备制造商的工作场所完成，同时采访了机械师和车辆设计专家。通过绘制和评估物料及组件的流动路径，发现了再利用、再制造和回收的机会。研究结果表明，58%的车辆质量可以直接再利用或进行再制造，而33%的可回收。研究结果彰显了循环经济策略在该领域的适用性，但也揭示了技术可行性、产品开发过程中的生命周期考量以及经济可行性方面的重大挑战。

**1. 引言**
重型车辆（HDV）行业对欧洲具有重要的经济和环境意义，它是欧洲贸易的支柱，占公路货运运输量的约77%（ACEA，2023年）。然而，重型车辆制造业的特点是资源密集度高，并且由于气候变化、资源可用性风险以及欧盟循环经济框架下日益严格的法规而面临日益严峻的挑战（欧盟委员会，2023年、2024年）。随着重型车辆制造商努力遵循循环经济原则，人们对重型车辆生命周期及其报废阶段的了解还存在显著不足。这一差距在长途卡车上尤为明显，这类车辆通常在大约三到五年后出口到欧盟以外市场。因此，原始设备制造商（OEM）对其产品在第一生命周期结束后的去向及报废后的处理情况缺乏控制。深入理解报废过程对于开发循环经济型车辆至关重要。此外，更新的《报废车辆指令》（欧盟委员会，2023年）对重型车辆制造商提出了更严格的要求，包括出口限制、提供拆解信息以及建立报废车辆回收体系。因此，了解和管理重型车辆的报废过程对OEM来说越来越重要。

为了获得这些见解，本研究与一家德国重型车辆OEM合作，对一款长途卡车进行了拆解分析。基于记录的报废路径，对拆解后的卡车零部件及其材料分布进行了分析，以识别再利用、再制造和回收的潜力。结果显示，58%的车辆质量可以直接再利用或进行再制造，33%可回收。研究结果表明循环经济策略在重型车辆领域具有很高的适用性，但也暴露出技术可行性、产品开发过程中的生命周期考量以及经济可行性方面的挑战。

**2. 文献综述**
在扩展生产者责任制的框架下，制造企业越来越需要对其产品的整个生命周期负责（欧盟委员会，2008年；Hotta等，2016年；Lewis，2022年）。为此，报废管理为企业提供了一种主动塑造产品生命周期末端、确保资源价值并减少环境影响的手段（Ramani等，2010年）。产品报废后的处理方式有多种选择。在循环经济的背景下，图1所示的9R框架提供了应对产品生命周期不同阶段的策略概览。

- R0至R2策略旨在通过创新的产品概念和制造工艺降低资源利用；
- R3至R6策略侧重于延长产品及其组件的经济周期，从而延长使用寿命或实现进一步利用；
- 最后R7至R9策略是在排除所有其他选项的情况下，实现组件的再利用和材料或能源回收（Potting等，2017年）。

报废策略描述了产品生命周期结束时应采取的措施，很大程度上取决于产品在其报废时的状态（Ng和Song，2013年）。目标是在尽量减少环境影响的同时，保持或恢复产品的经济价值（Wang等，2020年）。产品报废阶段的物料流动分析对于资源消耗和资源效率问题具有核心意义（Mathieux和Brissaud，2010年；Parchomenko等，2021年）。其在报废管理中的应用涵盖了多个领域，如回收率的计算、物料的可追溯性或重要报废流程的识别。这种分析有助于更好地了解下游物料流动情况（Diener和Tillman，2015年），从而量化并评估现状（例如生态影响或未开发的潜力）。

产品拆解是报废处理的关键环节（Herrmann，2010年）。现有的车辆领域拆解研究主要集中在乘用车上（Tarrar等，2021年），近年来则重点关注电池拆解（Hertel等，2024年）。针对重型车辆的拆解研究相对较少（Tarrar等，2021年）。Meng和Okwara（2024年）研究了尼日利亚重型机械报废的障碍，而Kang等（2020年）研究了地铁列车的拆解与组装模型（Kang等，2020年；Meng和Okwara，2024年）。Saidani等（2020年）开展了一项关于重型商用车辆拆解、翻新和回收的综合性研究，具体以叉车为例（Saidani等，2020年）。报废产品及其后续处理（如再制造或回收）存在诸多挑战（Guide，2000年）。由于缺乏指导准则，产品拆解需要高水平的专业知识，且往往复杂耗时（Casper和Sundin，2018年；Toffel，2004年）。对于卡车而言，现有的拆解指南详细程度较低（Scania，2010年；Volvo Truck Corporation，2005年）。此外，车辆类型和型号的多样性以及磨损情况也使拆解过程更加复杂（Seliger，2018年）。鉴于本文聚焦于车辆设计的改进潜力，“为……而设计”（Design for X）原则被用作指导原则，该原则涵盖了产品开发过程中需考虑的多个设计要求（Bocken等，2016年）。随着环境要求的提高和向循环经济的转型，新的“为……而设计”类别应运而生。本文特别关注“为拆解而设计”类别，旨在简化拆解过程，从而显著促进后续的报废活动。理想情况下，在设计新车辆时应预先考虑后续的拆解和报废策略，通过设计易于拆卸且不受损坏的组件（Cappelletti等，2022年）。接下来是“为维修、再制造和再利用而设计”的范畴，对于频繁需要维修、更换或适合再利用/再制造的组件，设计应尽可能支持其再次使用（He等，2021年）。最后，“为回收而设计”在材料层面也很重要，旨在使车辆能够高效回收，实现功能性回收而非降级回收（Gagunov等，2019年；He等，2021年；Tian和Chen，2014年）。尽管有很多关于提高产品循环性的设计研究，但针对重型车辆的特定指导准则较为匮乏。

尽管拆解过程是实施再利用、维修、再制造或回收等后续报废策略的前提，但对长途卡车报废过程的分析却鲜有关注。鉴于提高重型车辆循环性和资源效率的迫切需求，有必要记录拆解过程并分析其组件的可能报废路径。因此，本研究旨在回答以下研究问题：
- 长途卡车的拆解过程是怎样的？
- 拆解后的卡车零部件和材料的当前报废路径有哪些？
- 在重型车辆的报废管理中存在哪些挑战？
- 如何通过车辆设计解决这些挑战？

**3. 方法论**
为回答这些问题，本研究分为四个部分：
- （1）初步文献综述；
- （2）拆解研究，记录卡车的拆解步骤和报废路径；
- （3）报废组件和物料流动分析（以下简称“报废分析”），评估组件和材料流向不同报废路径的情况；
- （4）与OEM合作伙伴各部门专家的访谈。最后，基于拆解研究和专家访谈的结果，结合同类研究的建议，提出应对挑战的方案。

**3.1. 文献综述**
为了评估报废管理和拆解过程的研究现状，进行了文献搜索，使用的语言为英语，查询数据库包括Science Direct、Web of Science和Google Scholar。根据两个重点领域，使用多种组合方式查找相关文献：
- **重点领域一**：报废、产品回收、生命周期、回收、重型车辆、卡车、车辆管理、决策、框架、影响、物料流动分析、物质流动分析和设计指南；
- **重点领域二**：拆解、拆卸、重型车辆、卡车、车辆和汽车。搜索范围包括论文标题、摘要和关键词，主要关注标题（因文献数量众多）。同时限定了搜索范围，仅包括2010年至2024年间的综述文章、研究论文、书籍章节和社论，涵盖工程学、环境科学、决策科学和材料科学领域。所获取的科学文献还通过滚雪球抽样方法进行了补充，即参考了搜索引擎推荐的论文、文献来源及引用列表（Wohlin等，2022年）。所有已识别的论文都通过标题和摘要进行了筛选，根据其对EoL车辆操控的相关性选出了最相关的论文。本研究引用的只是最相关论文中的一小部分，因为关于其他类型重型车辆或机械的研究非常有限。

3.2. 拆解数据收集
一辆长途卡车由一名有经验的机械师和一名学徒共同进行了解体。这辆卡车属于MAN Truck and Bus SE公司的研发部门，行驶里程约为21万公里，代表了常见的欧洲卡车型号。文档记录使用了Microsoft Excel，并配以图片和视频资料。整个拆卸过程都被拍摄下来，每个拆卸步骤和分离出的部件也都进行了拍照。此外，还描述了拆卸过程中的各个步骤，并记录了所需工具和连接元件（如螺丝、夹子）的相关信息。同时，机械师们还对其中的挑战点和改进潜力提出了意见。

3.3. 材料和组件的寿命终结（EoL）分析
对这辆被拆解的卡车进行了EoL分析，以量化其各个组件和材料在寿命终结路径中的数量。卡车的物料清单（BOM）与该组件的具体材质组成进行了关联。这些BOM和材质组成信息来自原始设备制造商（OEM）的内部数据库。此外，还根据VDA推荐231-106（VDA汽车工业协会，2021年）中的材料分类标准进行了分组。这些EoL路径的确定是基于机械师们确定的各组件的常规处理方式。

3.4. 专家访谈
最后进行了半结构化的专家访谈，目的有两个：首先，验证从拆卸数据收集和EoL分析中得出的结果；其次，了解重型车辆（HDVs）在寿命终结管理方面的挑战。基于拆卸研究和专家访谈的见解，提出了可能的解决方案，并结合了类似研究的建议。总共与合作伙伴OEM的不同部门进行了九次访谈，并在拆卸过程中记录了机械师的反馈（详见补充材料）。

4. 结果
4.1. 拆解研究
与OEM服务车间合作，对一辆长途卡车进行了拆解。虽然特定部件被送回研发部门进行进一步测试，但未受损的系列部件可以作为二手部件重新销售。所研究的车辆行驶里程低于典型的报废车辆，这对研究目的来说并不重要。具体车辆信息和车间详情见图2。

在拆卸过程中，所有主要部件都被移除，不论其状态或价值如何。总共记录了128个拆卸步骤。表1提供了每天的主要拆卸步骤概览，其中还包括了视觉印象。拆卸过程是手工完成的，重点是无损地回收部件，除了较小的部件如小紧固件、夹子、电线以及液体和空气软管。此外，在拆卸过程中遵循了安全关键的固定顺序，例如电池拆卸、安全气囊拆卸或液体排放等。总体顺序由机械师决定，取决于可用工具（如起重机用于提升重部件）或其他机械师协助处理复杂步骤（如将发动机从变速箱上分离）。

4.2. 材料和组件的寿命终结（EoL）分析
EoL分析分为四个步骤：产品分析、过程分析、EoL路径的量化以及验证。目标是识别出关键的卡车EoL活动，并通过至少映射95%的车辆质量来量化拆卸部件的材料流动，以获得有意义的结果。

4.2.1. 产品分析
产品分析包括对车辆的简要描述及其主要组件组的划分，以及其材质组成的概述。为了分析组件和材料数据，结合了两组不同的数据。第一组数据来自OEM内部软件程序，该程序允许用户查看特定车辆中安装的所有部件。所有部件被分为主要组件组，如图3所示。第二组数据包含每个组件的材质组成信息，包括其个别部件的质量。通过将每个组件与其特定的材质组成进行匹配，从而确定了车辆的总质量（共计7036.094公斤）。因此，也可以计算出每个组件组在整个车辆中的质量占比。图3详细显示了各组件的比例，表明底盘、发动机和车身共同占据了总质量的最大部分。车辆中使用的材料按照VDA推荐231-106“车辆构造中的材料分类”（VDA汽车工业协会，2021年）进行了分类和分析，这些信息见补充材料。图4按质量百分比降序展示了车辆的材质组成。可以看出，几乎一半的总质量来自钢铁部件。铸铁占比第二高，超过23%，其次是铝，占比超过7%。其次是各种聚合物材料，如热塑性和弹性体。总体而言，前六组材料占据了车辆总质量的约90%，其余材料每组的占比都低于1%。

4.2.2. 过程分析
过程分析界定了分析的范围，确保从车辆到达拆卸车间开始就分析EoL活动。上游活动（如使用阶段和逆向物流）不在考虑范围内。拆卸范围决定了车辆部件的EoL路径。过程分析以确定各个EoL路径为目标，但不涉及后续处理活动，如再制造或回收。原型要么返回OEM的研发部门进行测试，要么被报废以保护知识产权。还需要处理因安全原因无法重复使用的部件，例如车身。作为二手部件的部件存储在二手部件交换仓库中。OEM也会对某些部件进行再制造，主要是发动机和变速箱。所有剩余部件都被报废。报废过程从初步检查开始，主要包括目视检查、试驾和读取错误日志。哪些测试车辆部件适合作为二手部件使用由二手部件交换管理部门决定，这取决于拆卸的总成本和时间。优先选择拆除大型、有价值的部件，因为这样做是值得的。转售价格基于一个粗略的计算，考虑了原始价格和之前的使用情况。此外，仓库中的现有库存水平和市场需求也是相关因素。当前系列车辆的部件可以很容易地出售和再利用，而较旧型号则较难出售。所有无法盈利地拆除或再销售的部件都被报废。图5提供了已识别EoL路径的流程图。

4.2.3. EoL路径的量化
EoL路径的量化是通过将每个组件及其材料分配到之前确定的路径中来实现的。质量小于200克的组件被忽略。这些主要包括螺丝、螺母、垫圈和小零件，如夹子、扎带或密封件，它们在拆卸过程中成为废料。总体而言，研究中能够解释的车辆质量占96.3%，而大约3%无法被考虑在内。分配和量化结果在图6的Sankey图中进行了总结。

4.3. 综合结果
大约58%的车辆质量可以再利用，33%可以回收，4%可以回收利用，2%被处置。由于该车辆的行驶里程较短，不需要再制造即可直接出售，因此没有任何组件被送往再制造环节。转向齿轮被送回研发部门进行测试和报废，这也是为什么这条路径在质量流中所占比例较小的原因。关于报废部件，后续的回收过程不在本研究范围内。假设回收、回收利用和处置的分配基于《报废车辆指令》（欧盟，2000年）对具有类似EoL过程和相似材料的乘用车的要求（我们考虑的分配比例为85%回收、10%回收利用、5%处置）（欧盟，2000年；Umweltbundesamt，2023年）。图7总结了再利用和报废组件的详细情况。

4.4. 结论
可再利用和再制造的部件被送往仓库，而收集的废料目前被分为三类：回收、回收利用和处置。金属废料和塑料废料分开处理。金属废料包括车身部件以及连接到车身的各种附加部件，如线束。目前，只有较大的铝部件被单独打包并报废，因为它们价值较高。电子废料也单独处理。根据R策略，出现了以下不同的EoL路径：再利用、再制造、回收利用和处置。在回收过程中，材料被加工以获取相同质量的材料（功能性回收）或更低质量的材料（降级回收）。在回收利用过程中，材料被燃烧以获取其能量价值（Kirchherr等人，2017年）；在处置过程中，材料通过填埋方式处理。

总的来说，大部分车辆质量得到了妥善处理。适合再利用和再制造的部件被送往仓库，而收集到的废料目前被分类为回收、回收利用和处置三个类别。在回收过程中，材料被加工以恢复相同质量（功能性回收）或更低质量（降级回收）；在回收利用过程中，材料被燃烧以获取其能量价值；在处置过程中，材料通过填埋方式处理。此外，由于储存空间有限，装有刹车的轴被报废了，这体现在主要组件组三和五中。材料流动情况如图8所示。报废的材料主要由金属构成，占总组成的大约90%。这主要是由于报废了框架和轴等重型部件。此外，其中还含有相当比例的有毒铅，这些铅主要存在于需要特殊处理（回收）的启动电池中。另外，报废的铜的比例也相对较高，这些铜来自各种线束。几乎没有任何塑料被报废，因为它们要么安装在驾驶室内，要么由于车辆状况良好，可以作为备件重新出售，例如挡泥板。所有轮胎也占了弹性体的很大比例，并且可以再利用。

4.2.4. 验证
最终，通过对原始设备制造商（OEM）的几位专家进行的9次访谈（E1-9），对材料流动分析进行了验证，具体信息见补充材料。访谈表明，当前的报废处理方式是现实的，并且对于所研究的卡车来说，评估是全面的（E1, E3）。然而，由于报废分析基于的是试验车的数据，因此无法直接将其推广到实际客户车辆（E1, E2, E3, E4, E8）。对于已经运行了10到20年的卡车，其报废路径会有所不同，因为由于磨损较大，可以直接再利用的部件较少。总体而言，再利用和报废部件的比例因车辆而异，具体取决于其使用情况、使用寿命和车辆的整体状况（E1）。对于报废的客户车辆，坚固且有价值的部件（如发动机）特别适合再利用或翻新（E3）。其他部件，如驾驶室或附加部件，可能会因磨损而大部分被报废（E1, E2, E8）。大多数客户车辆在初次使用大约三到五年后会被出口（E1, E2, E4）。因此，在德国实际上只有很少的报废车辆，例如事故车辆或有特殊车体的车辆（E2）。因此，关于大多数车辆的报废处理方式几乎没有信息，尽管可以假设一旦它们不再能用就会被报废，只有个别部件可能会被用作备件（E4）。

4.3. 高吨位货车（HDVs）报废处理中的挑战
在报废分析过程中出现了一些挑战，这些挑战可以分为三个领域：（1）技术可行性；（2）产品开发中的生命周期考虑；（3）经济可行性。

4.3.1. 技术可行性
拆卸过程的复杂性和所需的大量工作带来了重大挑战（E1, E2）。这在很大程度上归因于 vehicle 设计，这种设计注重高效组装，而没有特别考虑便于拆卸的功能（E4, E7）。这主要体现在连接件（如螺丝和夹子）的选择和布置上。虽然焊接仅用于框架，所有其他主要部件都通过螺丝和夹子连接，但螺丝和夹子的类型及其可访问性对于高效拆卸至关重要。对高组装效率的重视是基于目前大多数安装的部件在使用过程中并不会被移除的事实（E2, E4）。如果设计决策只考虑快速简便的安装而忽略了维护或拆卸，那么在后续拆卸和后续过程中就会遇到问题（E1, E2）。这包括部件的设计和材料的选择。在开发过程中，有时会制定拆卸规范，以便在卡车生产过程中更换个别部件（E4）。然而，这通常需要非常高的工艺知识，而且许多部件只能由专家在不会造成损坏的情况下才能移除（E1, E4）。此外，不断增加的车型变体也增加了拆卸、准备和备件供应的复杂性（E3, E5）。为快速安装而优化的大型部件在拆卸时会造成困难，因为这使得无法单独修复子部件（E2）。一个例子是线束，它需要穿过框架的许多开口，并且必须适应可用的安装空间，这使得拆卸或修复既耗时又昂贵（E1, E2, E7）。除了某些部件的尺寸和复杂性外，连接件的作用也很重要。难以接触的螺丝或一次性使用的夹子会严重妨碍拆卸（E1, E2）。在内部装饰中，现在几乎完全使用夹子代替螺丝，以获得光滑的表面并加快安装速度（E4）。然而，由于这些夹子需要精确固定以防止行驶时的晃动和噪音，通常只能用特殊工具和专业知识才能移除，因此它们在拆卸时常会断裂，需要更换或者部件本身也会受损而无法继续使用（E1）。尽管有可重复使用的夹子连接方式，但由于成本较高，它们很少被采用（E1, E2）。

除了拆卸本身的挑战外，各种报废策略也存在技术限制。例如，材料的老化以及部件的污染和变形使得拆卸更加困难（E1）。此外，缺乏根据使用历史评估部件状况的方法，因为在本研究中，原始设备制造商没有监测车辆在运行过程中的应力或使用区域（E2, E4, E5, E7）。通常无法保证长期的功能性和安全性，因此部件会因预期的故障风险而被报废。这表明在评估部件剩余使用寿命方面存在知识空白。塑料的老化也意味着即使回收后也无法恢复原有的性能（E4, E8）。当转向更新、更环保的材料时，也很难达到与前一种材料相同的质量和价值。特别是内部部件表面的变化很容易被客户视为劣质。因此，必须在可持续材料的使用、工艺技术和客户满意度之间找到平衡（E4）。

4.3.2. 产品开发中的生命周期考虑
卡车通常不止有一个所有者，在其生命周期中会多次更换主人，并且可以使用大约二十年。虽然这种较长的使用寿命总体上是有利的，但这也带来了关于最终报废和进一步回收的挑战。一方面，认为德国的报废车辆很少。这主要是由于二手卡车被标准化地出口到二级和三级市场。尤其是长途卡车，在第一生命周期（大约三到五年）和行驶里程（约45万至70万公里）后会被出口到国外（E2）。因此，只有少数车辆会在原产国报废。因此，对于最常见的损坏原因、报废流程和报废实践的了解有限（E2, E4, E7）。由于车辆从初始销售市场消失，原始设备制造商对报废阶段的关注很少（E4, E7）。

另一方面，在车辆生命周期过程中会不断出现各种技术进步。结果是，较旧的部件和材料难以再利用或回收。即使某些部件在大约20年后仍然可以使用，但由于技术可能已经过时，实际上几乎没有直接的应用场景（E1, E4, E8）。在较新的车型中，组件或设计会不断进化，因此只适用于特定的车型。此外，随着时间的推移，组件在能效、功能或安全性方面有了显著改进。例如，传统的侧后视镜正逐渐被基于摄像头的后视镜系统取代，这减少了了对旧部件的需求。此外，所使用的材料也在不断更新。例如，20年前广泛使用的塑料已被更现代的材料取代，而且一些旧塑料部件中的添加剂现在因法规而被禁止使用（E4, E8）。这些发现表明，在设计过程中缺乏生命周期思维，以及对整个车辆生命周期的了解不足。因此，规格要求主要受到功能和成本目标的支配，目的是确保卡车在初始使用期间的高质量和低故障率（E3, E6, E7）。虽然有一些指南限制了某些材料的使用，例如避免使用复合材料、涂漆表面或稀土金属，但这些指南只是建议而非强制性规定（E4, E5）。组件功能和成本优先于报废考虑，这导致使用了更难以回收的材料组合或涂层。为了更好地将报废考虑纳入组件开发，必须制定具体的要求或目标（E4, E5, E6, E7）。这些要求必须在公司内部或通过法规措施来明确，以创造必要的动力和行动压力。

4.3.3. 拆卸的经济可行性
由于开发和HDV相关法规压力较小，实施循环经济措施的选择有限（E7, E8）。因此，转向可持续材料或重新定位商业模式主要是通过产品成本优化或战略原因推动的（E3, E5, E7, E8）。一个战略原因是确保原材料的供应（E3, E8）。然而，使用回收材料往往伴随着更高的成本，因此并不总是可行的。此外，根据材料类型的不同，供应也受到限制，特别是在对功能和质量要求较高的后工业回收材料领域。在某些特殊情况下，技术替代方案可以同时带来生态和成本优势，因此更有可能实现。例如，将仪表板改为聚丙烯单一材料就是这样的一个例子（E4, E8）。

到目前为止，经济原因是推动在车辆和组件报废阶段采取行动的主要动力（E1, E3）。总体而言，车辆拆卸比新车组装更为耗时且复杂，因为所有的拆卸工作都是手动完成的，这使得像德国这样劳动力成本较高的国家处于不利地位，一个机械师的每小时费用为130到140欧元（E1, E2）。因此，只有那些从拆卸到市场销售的整个过程在经济上可行的报废部件才会被移除和出售（E1）。此外，每辆车的盈利能力需要单独评估，因为很难对出售二手部件的利润进行 Generalized 预测，因为不同部件的价格差异很大。价格取决于里程、磨损情况、当前需求、现有库存水平和客户需求的紧迫性。例如，二手催化转化器的价格可能在1500到3000欧元之间，而二手变速箱的价格可能在4000欧元到12000欧元之间（E1）。在翻新领域，重点在于发动机等有价值的部件。相比之下，成本较低的部件（如塑料部件）则不被考虑在内，因为翻新成本相对于新生产来说过高。与其他翻新公司的竞争构成了进一步的挑战，而那些容易翻新的组件在网上可以以显著更低的价格找到（E3.5）。讨论：拆卸研究和随后的报废分析提供了定量数据基础，并对报废重型车辆（HDVs）的拆卸过程和相关挑战提供了宝贵的见解。所研究的卡车可以无损地拆解为其主要组件，该车辆的低里程和良好状态使得大量零件适合重新使用。然而，在这项工作中也观察到了先前研究中提到的几个挑战。以下将从现有文献的角度讨论本研究中确定的挑战，特别是关于“为拆卸而设计”、“为再利用和再制造而设计”以及“为回收而设计”的建议。此外，我们还将批判性地回顾我们的研究方法。

5.1. 结果讨论
5.1.1. 为拆卸而设计
在开发新车辆时，与服务专家和拆卸专家的密切合作有助于识别重要的技术方面，并共同确定相关组件和单个零件的最佳报废路径（Lindkvist Haziri和Sundin，2020）。Bocken等人（2016）强调了在产品开发早期就需要考虑拆卸因素的重要性，但在本案例研究中，这一做法仍然不够充分：与文献建议相反，所研究的车辆没有提供拆卸说明，拆卸顺序由机械师决定，没有遵循标准化程序（E9，Casper和Sundin，2018；Toffel，2004）。如前所述，由于未监控使用数据（E2，E4，E5，E7），原始设备制造商（OEM）目前无法根据使用历史来评估组件的状况。Davis等人（2024）指出，了解产品的使用历史对于报废处理是一个重要因素。为车辆配备特定传感器可以允许在使用过程中对其进行监控，并为改进的报废处理和更高效的再利用及再制造提供数据（Davis等人，2024）。文献进一步建议设计用于再利用、再制造或回收的组件群组（Bauer等人，2017；Bovea和Pérez-Belis，2018；Sabaghi等人，2016）。实际上，许多组件都考虑了这一点。例如，发动机、变速箱和排气系统可以作为整体组件从车辆上拆下。使用易于拆卸的连接方式（如螺丝而不是夹子、粘合剂或焊接）可以显著提高拆卸效率（Bauer等人，2017；Bovea和Pérez-Belis，2018；Sabaghi等人，2016）。在所研究的车辆中，大多数组件都考虑了这一点。然而，塑料部件（如扰流板或车厢内的部件）是用夹子固定的，这些夹子难以拆卸。此外，文献中提到的可访问性问题（Bovea和Pérez-Belis，2018；Gagunov等人，2019；Sabaghi等人，2016）也被观察到，例如在车厢内，由于视觉原因，连接处通常被隐藏起来。模块化组件、标准化以及减少变体数量也被认为是高效拆卸及其后重新利用、再制造或回收的关键因素（Bauer等人，2017；Bovea和Pérez-Belis，2018；Cappelletti等人，2022；He等人，2021）。例如，线束是为特定车型定制生产的，缺乏标准化使得在其他车辆中重复使用线束的可能性非常小（E2，E7；Seliger，2018）。

5.1.2. 为再利用和再制造而设计
对于为再利用和再制造而设计，应识别需要定期维修或维护的组件，从而使它们更易于修理（Bovea和Pérez-Belis，2018）。在本研究中，线束在这方面尤为突出，因为即使是很小的损坏通常也需要更换整个线束，因为很难检测到损坏区域（E2，E7）。再制造的实践也可以扩展到不仅仅是高价值组件。为了进一步促进再制造和再利用，为选定组件创建与旧车型兼容性并能够在必要时进行升级是有利的（Bauer等人，2017；Bovea和Pérez-Belis，2018；Lindkvist Haziri和Sundin，2020）。对于所研究的车辆，并不总是能够与旧车型兼容。特别是控制单元，如变速箱或发动机控制单元，通常会被报废，因为服务部门无法重新编程它们，且它们包含敏感数据（E2）。实现不同车型之间的可升级性和互换性需要在整个车辆生命周期内管理标准化接口以确保兼容性。特别关注使用周期较长的车辆组件，如定制的车身。本案例研究中一个积极的例子是前大灯和尾灯，它们的设计是标准化的，因此可以在大多数车型之间互换（E6）。使用坚固的材料也有利于组件的处理，这对维修便利性和再利用及再制造的适用性都有积极影响（Bauer等人，2017；Lindkvist Haziri和Sundin，2020）。这可以提高再利用和再制造率，同时增加经济高效高质量备件的可用性。

5.1.3. 为回收而设计
根据物料流动分析的结果，大约33%的报废车辆会被回收，因为零件要么磨损了，要么不再需要作为备件。为了更好地利用所使用的资源，应在组件开发阶段就考虑回收（Bovea和Pérez-Belis，2018；Gagunov等人，2018，2019）。这包括增加单材料的使用和减少材料中的污染物（Gagunov等人，2018；He等人，2021；Mayyas等人，2012；Tian和Chen，2014）。例如，避免使用妨碍回收的粘合剂、油漆或有毒物质。本案例中的一个负面例子是前大灯，它们由许多不同材料组成并粘合在一起作为一个单独的组件。此外，个别元件（如透明盖子）经过涂层处理以防止黄变等问题。焊点也含有少量铅，因为铅提供了更大的弹性（E6）。还应提到转向完全可回收的单一塑料类型组件。就模块化而言，组件设计应适应于在回收过程中“批量”处理，而无需拆卸每个单独的部件（Mayyas等人，2012）。例如，可以通过使用相同的塑料来制造组件的所有部分，或者选择具有不同特性的材料，以便在回收过程中能够适当分离（He等人，2021；Tian和Chen，2014）。在本研究中研究的卡车上，仪表板的顶部等各种组件使用了不同的塑料和涂层。相比之下，未来的车型计划使用纯聚丙烯，以便组件可以作为单材料生产（E4，E8）。最后，材料的标记也起着重要作用，因为它可以帮助拆卸和回收公司有效收集、分类和处理材料。在本研究的卡车中，所有塑料部件都进行了标记。所有关于改进报废管理的建议都在补充材料中总结。

5.2. 方法讨论
批判性地回顾这项研究，分析仅限于对一辆长途卡车的拆卸和评估。这意味着当前的报废路径量化仅适用于这辆特定的车辆，只能在不同程度上进行概括。所研究的车辆是一辆测试车辆，其里程数和状态都优于那些里程数是其五倍的卡车。因此，在每种报废路径的质量份额方面，其代表性是有限的。尽管如此，物料流动分析提供了有关所研究车辆报废路径和资源效率的详细清晰展示，因此可以认为这些报废路径总体上代表了报废车辆的情况，尽管在使用过程中它们的分布可能会发生变化。九位受访专家拥有多年经验和社会特定知识，他们的独立陈述在很大程度上是一致的，这证明了它们的有效性，并使其可以被推广。访谈是在线性商业思维的背景下进行的，这种思维在过去几十年中主要集中在低成本生产和原始材料采购上，这影响了投资决策。这也在建议中得到了体现：虽然提出的改进车辆设计的建议与现有文献一致，但也表明学术界和工业界都存在改进的可能性，但这些可能性尚未实现。尽管缺乏专门的报废设计、报废流程和循环经济方法，但从机会主义的角度来看，经济可行性可以得到证明（例如通过再利用或再制造的发动机）。潜在的解释可能是缺乏意识、需要改变思维方式以及未能将循环实践整合到OEM生态系统中。这使讨论超出了车辆设计的范围，转向了对商业和战略视角的调查。

6. 结论
本文提供了关于长途卡车拆卸过程的见解，包括对其组件和材料的报废路径的分析。研究了重型车辆拆卸的当前过程和挑战，并提出了面向循环设计的建议。该方法分为三个步骤：车辆拆卸研究、产品及过程分析以及基于专家访谈的报废设计建议。结果表明，大约58%的车辆质量可以再利用或再制造，33%可以回收，4%可以回收利用，2%可以处置。尽管在循环性方面具有这样的潜力，但在技术可行性、产品开发期间的生命周期考虑以及经济可行性方面仍存在重大挑战。拆卸过程主要是手动的，需要专家知识和高劳动时间，而且报废路径主要受经济因素而非循环经济原则的支配。由于二手市场需求不足，具有再利用潜力的大量组件目前被报废。缺乏易于拆卸的设计和组件标准化阻碍了高效拆卸和再利用。此外，高昂的劳动力成本、不充分的财务激励措施和不足的监管压力限制了循环经济原则的采用，使得向循环报废过程的过渡更加困难。为了解决这些挑战，提出了基于“为拆卸而设计”、“为再利用和再制造而设计”以及“为回收而设计”原则的设计改进。这些改进不仅将提高对未来法规的合规性，还能通过减少资源依赖性和促进新的循环商业模式来开启新的经济机会。未来的研究应集中在对不同使用条件和地理市场中重型车辆的报废过程进行比较研究。进一步研究自动化拆卸技术的经济可行性以降低劳动力成本也将是有益的。此外，探索重型车辆领域内循环经济战略的商业潜力也能为循环商业模式提供宝贵见解。

作者贡献声明：
Carolin Escherich：概念化、数据整理、调查、方法论、项目管理、可视化、撰写——初稿。
Teresa von der Horst：形式分析、调查、方法论、撰写——初稿。
Michael Lieder：监督、验证、撰写——审阅与编辑。
Johannes Fottner：资金获取、资源协调、监督。