Circular Economy in Manufacturing: Reduce, Reuse, Remanufacture

How manufacturers can adopt circular economy principles including remanufacturing, take-back programs, material recovery, and design for disassembly.

E
ECOSIRE Research and Development Team
|15 مارس 202610 دقائق قراءة2.3k كلمات|

جزء من سلسلة Manufacturing in the AI Era

اقرأ الدليل الكامل

الاقتصاد الدائري في التصنيع: التخفيض، إعادة الاستخدام، إعادة التصنيع

لقد أصبح نموذج التصنيع الخطي "الأخذ والصنع والتخلص" غير قابل للاستمرار. ارتفعت تكاليف المواد الخام بنسبة 30-50% عبر المدخلات الصناعية الرئيسية منذ عام 2020. وقد كشفت اضطرابات سلسلة التوريد عن هشاشة الاعتماد على المواد الخام التي يتم الحصول عليها من مناطق جغرافية مركزة. والأطر التنظيمية - من خطة عمل الاقتصاد الدائري للاتحاد الأوروبي إلى قوانين مسؤولية المنتج الممتدة (EPR) المنتشرة عبر أمريكا الشمالية وآسيا - تجعل الشركات المصنعة مسؤولة مالياً عن نهاية عمر منتجاتها.

يقدم الاقتصاد الدائري نموذجا مختلفا: نموذج حيث يتم تداول المنتجات والمواد بأعلى قيمة لأطول فترة ممكنة. بالنسبة للمصنعين، هذا ليس مجرد مثال بيئي. إنها استراتيجية تشغيلية تعمل على تقليل تكاليف المواد، وتخفيف مخاطر العرض، وإنشاء تدفقات إيرادات جديدة، وبناء ولاء العملاء.

الوجبات الرئيسية

  • يمكن أن تؤدي إعادة التصنيع إلى خفض تكاليف الإنتاج بنسبة 40-65% مقارنة بالتصنيع من المواد الخام مع تقديم جودة مماثلة
  • تعمل برامج الاسترداد على إنشاء إمدادات خاضعة للرقابة من المنتجات المستخدمة التي تغذي عمليات إعادة التصنيع واسترداد المواد
  • التصميم للتفكيك هو أهم عامل تمكين للتصنيع الدائري --- يجب تصميم المنتجات بحيث يمكن تفكيكها بكفاءة
  • تعد أنظمة تخطيط موارد المؤسسات (ERP) ذات الإمكانات اللوجستية العكسية وتتبع المواد ضرورية لإدارة التدفقات الدائرية على نطاق واسع

التصنيع الخطي مقابل التصنيع الدائري

النموذج الخطي

يتم استخراج المواد الخام وتصنيعها إلى منتجات وبيعها للعملاء واستخدامها والتخلص منها. يتم إنشاء القيمة مرة واحدة ويتم تدميرها في نهاية الحياة. تتطلب كل دورة إنتاج استخراج المواد الخام الطازجة.

النموذج الدائري

يتم الاحتفاظ بالمنتجات والمواد قيد الاستخدام من خلال استراتيجيات متعددة:

استراتيجيةالوصفالاحتفاظ بالقيمة
صيانة واصلاحإطالة عمر المنتج من خلال الخدمة90--95% من القيمة الأصلية
إعادة الاستخدام وإعادة التوزيعبيع المنتجات المستعملة أو التبرع بها للمستخدمين الجدد70--90% من القيمة الأصلية
تجديدإعادة المنتجات إلى حالتها المقبولة مع إجراء إصلاحات تجميلية أو وظيفية طفيفة50--70% من القيمة الأصلية
إعادة التصنيعتفكيك المنتجات، وإعادة المكونات إلى حالتها الجديدة، وإعادة التجميع مع الضمانتوفير 40-65% من تكاليف التصنيع
حصاد المكوناتاستخلاص المكونات الوظيفية من المنتجات المنتهية الصلاحية لاستخدامها في المنتجات الجديدة30-60% من قيمة المكون
إعادة تدوير الموادإسترجاع المواد الخام (المعادن، البلاستيك، الزجاج) لاستخدامها في الصناعات التحويلية الجديدة10--30% من قيمة المنتج الأصلي
استعادة الطاقةحرق المواد غير القابلة للتدوير لتوليد الطاقة5--10% من الطاقة المدمجة

يقوم النموذج الدائري بتجميع هذه الاستراتيجيات حسب ترتيب الاحتفاظ بالقيمة --- مفضلاً الاستراتيجيات التي تحافظ على القيمة الأكثر تضمينًا (العمالة والطاقة والتعقيد) في المنتجات والمكونات.


إعادة التصنيع: جوهر التصنيع الدائري

إعادة التصنيع هي العملية الصناعية لاستعادة المنتجات المستخدمة إلى مواصفات الأداء الأصلية على الأقل. على عكس الإصلاح أو التجديد، تحمل المنتجات المعاد تصنيعها نفس الضمانات وضمانات الأداء مثل المنتجات الجديدة.

الصناعات الرائدة في إعادة التصنيع

صناعةالمنتجاتحجم السوق (تقديريًا)
سياراتمحركات، ناقلات حركة، مولدات، مشغلات100 مليار دولار + عالميًا
معدات ثقيلةكاتربيلر، جون ديري --- إعادة بناء الآلة بالكامل30 مليار دولار + عالميًا
الفضاءالمحركات النفاثة، معدات الهبوط، إلكترونيات الطيران15 مليار دولار + عالميًا
تكنولوجيا المعلومات والإلكترونياتخوادم، معدات الشبكات، الأجهزة الطبية10 مليار دولار + عالميًا
معدات صناعيةمحركات كهربائية، ضواغط، مضخات، صمامات8 مليار دولار + عالميًا
معدات مكتبيةطابعات وناسخات وخراطيش الحبر5 مليار دولار + عالميًا

عملية إعادة التصنيع

  1. التجميع --- تلقي المنتجات المستخدمة (التي تسمى "الأساسيات") من خلال برامج الاسترداد، أو شبكات الوكلاء، أو الوسطاء الأساسيين
  2. الفحص والفرز --- تقييم كل نواة من حيث قابلية إعادة التصنيع، وحالة الدرجة، وتحديد التدخلات المطلوبة
  3. التفكيك --- قم بتفكيك المنتجات بشكل منهجي إلى مكونات فردية
  4. التنظيف --- إزالة الأوساخ والتآكل والطلاءات والرواسب باستخدام الطرق المناسبة (الموجات فوق الصوتية والكيميائية والمواد الكاشطة)
  5. الفحص والاختبار --- قياس المكونات وفقًا للمواصفات الأصلية وتحديد التآكل أو التلف أو الإرهاق
  6. الترميم --- إصلاح أو استبدال المكونات التي لا تستوفي المواصفات (التصنيع، واللحام، والطلاء، والطلاء)
  7. إعادة التجميع --- أعد بناء المنتج باستخدام المكونات المستعادة والجديدة
  8. الاختبار --- تأكد من أن المنتج المُعاد تصنيعه يلبي مواصفات الأداء الأصلية أو يتجاوزها
  9. الضمان --- إصدار ضمان يعادل المنتج الجديد

اقتصاديات إعادة التصنيع

المزايا الاقتصادية مقنعة:

  • توفير تكاليف المواد: 40-65% مقارنة بالتصنيع الجديد (يوفر الجزء الأساسي غالبية المواد)
  • توفير الطاقة: طاقة أقل بنسبة 80-90% من التصنيع من المواد الخام
  • كثافة اليد العاملة: ارتفاع معدل العمالة لكل وحدة مقارنةً بالتصنيع الجديد، ولكن التكلفة الإجمالية أقل بسبب توفير المواد
  • السعر: تُباع المنتجات المُعاد تصنيعها عادةً بسعر يتراوح بين 45 و75% من سعر المنتج الجديد
  • الهوامش: غالبًا ما تتجاوز الهوامش الإجمالية للمنتجات المُعاد تصنيعها هوامش المنتجات الجديدة لأن تكاليف المدخلات أقل بكثير

برامج الاسترداد واللوجستيات العكسية

يعد الإمداد الموثوق بالمنتجات المستخدمة أمرًا ضروريًا للتصنيع الدائري. تعمل برامج الاسترداد على إنشاء سلسلة التوريد هذه في الاتجاه المعاكس.

نماذج برامج الاسترداد

إرجاع الوديعة: يدفع العميل وديعة عند الشراء، ويستردها عند إرجاع المنتج في نهاية عمره الافتراضي. فعال للمنتجات القياسية (البطاريات والحاويات والإلكترونيات).

رصيد الاستبدال: يحصل العميل على رصيد مقابل عملية شراء جديدة عند إرجاع منتج قديم. شائع في الإلكترونيات (Apple وSamsung) والسيارات (تجارة الوكلاء).

عقود الخدمة: يتم بيع المنتج بموجب اتفاقية خدمة تتضمن الإرجاع في نهاية العمر الافتراضي. شائع في معدات B2B (كاتربيلر، زيروكس).

الامتثال لـ EPR: تتطلب لوائح مسؤولية المنتج الموسعة من الشركات المصنعة تحمل المسؤولية عن نهاية عمر منتجاتها. شائع بشكل متزايد في الإلكترونيات والتغليف والمنسوجات.

البنية التحتية اللوجستية العكسية

تعد الخدمات اللوجستية العكسية أكثر تعقيدًا من الخدمات اللوجستية الأمامية لأن المنتجات المرتجعة تصل في حالة وأحجام وتوقيت لا يمكن التنبؤ به:

  • نقاط التجميع --- متاجر البيع بالتجزئة، ومراكز الخدمة، ومواقع التسليم، وبرامج إعادة البريد
  • مراكز التجميع --- العوائد الإجمالية من نقاط التجميع المتعددة للنقل الفعال إلى مرافق المعالجة
  • التصنيف والفرز --- تقييم الحالة والتوجيه إلى المعالجة المناسبة: إعادة التصنيع أو التجديد أو إعادة التدوير أو التخلص
  • مرافق المعالجة --- عمليات التفكيك والتنظيف وإعادة التصنيع
  • إدارة المخزون --- تتبع النوى والمكونات والمنتجات المُعاد تصنيعها من خلال سلسلة التوريد العكسية

تتيح أنظمة تخطيط موارد المؤسسات (ERP) المزودة بوحدات لوجستية عكسية للمصنعين إمكانية تتبع المنتجات بدءًا من البيع وحتى الإرجاع والمعالجة وإعادة الدخول إلى سلسلة التوريد الأمامية. تعد هذه الرؤية أمرًا بالغ الأهمية لإدارة المخزون الأساسي وتخطيط الإنتاج ومحاسبة التكاليف.


تصميم للتفكيك والدائرية

القرار الأكثر أهمية في التصنيع الدائري يحدث في مرحلة التصميم. تتيح المنتجات المصممة لسهولة التفكيك وتوحيد المكونات وفصل المواد عمليات دائرية فعالة. المنتجات المصممة دون هذه الاعتبارات تجعل المعالجة الدائرية باهظة الثمن وفي بعض الأحيان مستحيلة.

مبادئ التصميم للتعميم

الهندسة المعمارية المعيارية --- تصميم المنتجات على هيئة مجموعات من وحدات منفصلة وقابلة للفصل. يتيح ذلك الاستبدال الانتقائي للوحدات البالية مع الاحتفاظ بالوحدات الوظيفية.

مثبتات موحدة --- استخدم طرق تثبيت متسقة وسهلة الوصول (البراغي بدلاً من المواد اللاصقة، والمثبتات بدلاً من اللحامات). تقليل عدد أنواع أدوات التثبيت المختلفة لكل منتج.

تحديد المواد --- قم بتمييز جميع المكونات بنوع المادة من أجل الفرز الفعال أثناء التفكيك. استخدم جوازات سفر المواد أو التوائم الرقمية لتتبع تكوين المواد.

تصميم أحادي المادة --- استخدم، حيثما أمكن، نوع مادة واحدة لكل مكون للتخلص من الحاجة إلى فصل المواد أثناء إعادة التدوير.

تجنب التوصيل الدائم --- قلل من عمليات اللحام والربط اللاصق والقولبة الزائدة التي تمنع التفكيك غير المدمر.

توحيد المكونات --- استخدم المكونات المشتركة عبر عائلات المنتجات لزيادة مجموعة إعادة الاستخدام وتبسيط إدارة المخزون.

تصميم قائمة التحقق الدائرية

قرار التصميمالنهج الخطيالنهج الدائري
الربطمواد لاصقة ومسامير ولحاماتبراغي، مشابك، مشابك
الموادمختلط، مركب، متعدد الطبقاتمادة أحادية، مميزة، قابلة للفصل
العمارةمتكاملة وصغيرة الحجموحدات، يمكن الوصول إليها
تشطيب السطحالطلاء والطلاء (يصعب إزالته)أنودة، طبقة مسحوقية (قابلة للإزالة)
إلكترونياتجزءا لا يتجزأ من، ملحوم للإسكانوحدات قابلة للإزالة، موصلات
التوثيقدليل المستخدم فقطدليل التفكيك، جواز السفر المادي

استعادة المواد وإعادة التدوير

عندما لا يمكن إعادة تصنيع المنتجات أو إعادة استخدام المكونات، فإن استرداد المواد يضمن إعادة دخول المواد الخام إلى دورة التصنيع.

استعادة المواد ذات القيمة العالية

المعادن هي أكثر مواد التصنيع المعاد تدويرها كفاءة. تستخدم إعادة تدوير الألومنيوم طاقة أقل بنسبة 95% من الإنتاج الأولي. تستخدم إعادة تدوير الفولاذ طاقة أقل بنسبة 74%. لقد أنشأ كل من النحاس والزنك والمعادن الثمينة بنية تحتية أساسية للاسترداد والتكرير.

تعد عملية إعادة تدوير البلاستيك أكثر صعوبة بسبب تنوع البوليمر والتلوث والتدهور أثناء إعادة التدوير. تعمل إعادة التدوير الميكانيكية بشكل جيد بالنسبة للبوليمرات النظيفة والمفرزة (PET، HDPE، PP). تتوسع عملية إعادة التدوير الكيميائي (الانحلال الحراري وإزالة البلمرة) لتشمل المواد البلاستيكية المختلطة والملوثة.

يتم استخلاص العناصر الأرضية النادرة المستخدمة في الإلكترونيات والمحركات والبطاريات بشكل متزايد من خلال العمليات التعدينية المائية المتخصصة. أصبح التعدين الحضري للنفايات الإلكترونية تنافسيًا اقتصاديًا مع الاستخراج الأولي للعديد من المعادن المهمة.

التعايش الصناعي

يربط التعايش الصناعي بين الشركات بحيث تصبح نفايات إحدى الشركات مادة خام لشركة أخرى:

  • الحرارة المهدرة الناتجة عن عمليات التصنيع تزود المنشآت المجاورة بالطاقة
  • الخردة المعدنية الناتجة عن عمليات التصنيع تغذي المسابك المحلية
  • مخلفات البلاستيك من إحدى الشركات المصنعة تصبح مادة خام لشركة أخرى
  • المنتجات الكيميائية الثانوية الناتجة عن إحدى العمليات تكون بمثابة مدخلات لعملية أخرى

ويعد تكافل كالوندبورج في الدنمارك المثال الأكثر شهرة، حيث تقوم محطة توليد الطاقة، ومصفاة النفط، وشركة الأدوية، والشركة المصنعة لألواح الجدران بتبادل المواد والطاقة، مما يوفر بشكل جماعي ملايين الدولارات وآلاف الأطنان من ثاني أكسيد الكربون سنويا.


الاقتصاد الدائري وأنظمة تخطيط موارد المؤسسات

تتطلب إدارة تدفقات المواد الدائرية إمكانات تخطيط موارد المؤسسات (ERP) تتجاوز إدارة سلسلة التوريد التقليدية الأمامية فقط.

قدرات تخطيط موارد المؤسسات (ERP) المطلوبة

  • ** التتبع اللوجستي العكسي ** --- إدارة تدفق المنتجات المستخدمة بدءًا من إرجاع العميل وحتى المعالجة وحتى إعادة الدخول
  • إدارة المخزون الأساسية --- تتبع المنتجات والمكونات المستخدمة بشكل منفصل عن المخزون الجديد، مع تصنيف الحالة
  • تخطيط الإنتاج لإعادة التصنيع --- جدولة عمليات التفكيك والترميم وإعادة التجميع مع ظروف إدخال متغيرة
  • ** إمكانية تتبع المواد ** --- تتبع المواد من خلال دورات حياة المنتج المتعددة، والحفاظ على بيانات التكوين والتاريخ
  • محاسبة تكاليف المنتجات الدائرية --- هياكل تكلفة منفصلة للمنتجات المعاد تصنيعها مقابل المنتجات الجديدة، بما في ذلك تكاليف الاستحواذ الأساسية والمعالجة وتكاليف المكونات الجديدة
  • تتبع الضمان ودورة الحياة --- إدارة الضمانات عبر دورات حياة المنتج، وتتبع إجمالي تاريخ خدمة المنتج

للحصول على السياق الأوسع حول كيفية دعم أنظمة تخطيط موارد المؤسسات (ERP) لعمليات الاستدامة، راجع دليلنا الأساسي حول عمليات الأعمال المستدامة: إعداد تقارير ESG وتتبع الكربون وتخطيط موارد المؤسسات الأخضر.


قياس أداء الاقتصاد الدائري

تتبع هذه المقاييس لقياس نضج الاقتصاد الدائري:

متريالتعريفاتجاه الهدف
معدل التعميمنسبة المواد من المصادر المعاد تدويرها أو المعاد تصنيعهاالأعلى أفضل
معدل إرجاع المنتجنسبة المنتجات المباعة التي تم إرجاعها للمعالجة الدائريةالأعلى أفضل
إعادة التصنيع العائدالنسبة المئوية للنوى المرتجعة التي تم إعادة تصنيعها بنجاحالأعلى أفضل
معدل استرداد الموادالنسبة المئوية لوزن المنتج في نهاية العمر المسترد كموادالأعلى أفضل
التبعية المادية العذراءنسبة مدخلات الإنتاج من الاستخراج الأوليالدنيا أفضل
معدل النفايات إلى مكب النفاياتنسبة النفايات التشغيلية المرسلة إلى مكب النفاياتالدنيا أفضل
تمديد عمر المنتجمتوسط ​​الزيادة في العمر الإنتاجي للمنتج من خلال الاستراتيجيات الدائريةالأعلى أفضل

وتكمل هذه المقاييس حساب الكربون التقليدي. للحصول على دليل تفصيلي لقياس الانبعاثات، راجع تتبع البصمة الكربونية للمصنعين: انبعاثات النطاق 1 و2 و3.


الأسئلة المتداولة

هل المعاد تصنيعه هو نفسه المجدد؟

لا. التجديد يعيد المنتج إلى حالة عمل مقبولة، غالبًا مع تحسينات تجميلية. إعادة التصنيع هي عملية صناعية أكثر صرامة تعمل على تفكيك المنتج بالكامل، وإعادة كل مكون إلى المواصفات الأصلية، وإعادة تجميعه مع الاختبار والضمان المعادل لمنتج جديد. يجب أن تلبي المنتجات المُعاد تصنيعها مواصفات الأداء الأصلية أو تتجاوزها؛ المنتجات المجددة قد لا.

كيف يمكنني إقناع العملاء بقبول المنتجات المعاد تصنيعها؟

المفتاح هو تكافؤ الضمان. عندما تحمل المنتجات المُعاد تصنيعها نفس الضمان الذي تتمتع به المنتجات الجديدة، فإن قبول العملاء يزداد بشكل كبير. يعد برنامج Cat Reman من Caterpillar مثالاً على أفضل الممارسات: تأتي المكونات المُعاد تصنيعها مع نفس الضمان للمكونات الجديدة، ويتم تسعيرها بنسبة 40-60% من المكونات الجديدة، ويتم تسويقها كخيار استدامة متميز بدلاً من خيار الميزانية.

ما هي اللوائح التي تتطلب ممارسات الاقتصاد الدائري؟

تتضمن خطة عمل الاقتصاد الدائري للاتحاد الأوروبي لوائح تنظيمية بشأن التصميم البيئي (الذي يتطلب المتانة، وقابلية الإصلاح، وقابلية إعادة التدوير في تصميم المنتج)، والحق في الإصلاح (مطالبة الشركات المصنعة بتوفير قطع الغيار ومعلومات الإصلاح)، وجوازات سفر المنتجات الرقمية (تتبع تكوين المنتج ودورة حياته)، ومسؤولية المنتج الموسعة (جعل الشركات المصنعة مسؤولة ماليا عن إدارة نهاية العمر). وتنشأ تشريعات مماثلة في أسواق الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وآسيا.


ما هو التالي

إن الاقتصاد الدائري ليس مفهومًا مستقبليًا --- بل هو حقيقة تشغيلية للمصنعين الذين يرغبون في تقليل تكاليف المواد، والامتثال للوائح المتطورة، وتلبية توقعات استدامة العملاء، وبناء سلاسل توريد مرنة أقل اعتمادًا على أسواق المواد الخام المتقلبة.

ابدأ بتقييم منتجاتك ذات القيمة الأعلى من حيث إمكانية إعادة التصنيع، وتصميم منتجات جديدة مع وضع التفكيك في الاعتبار، وبناء البنية التحتية اللوجستية العكسية لالتقاط المنتجات المنتهية الصلاحية. تعد أنظمة تخطيط موارد المؤسسات (ERP) التي تتعامل مع تدفقات المواد الأمامية والخلفية ضرورية لإدارة العمليات الدائرية على نطاق واسع.

تساعد ECOSIRE الشركات المصنعة على تنفيذ حلول تخطيط موارد المؤسسات (ERP) التي تدعم عمليات الاقتصاد الدائري --- بدءًا من الخدمات اللوجستية العكسية وإدارة المخزون الأساسي وحتى إعادة تخطيط الإنتاج وتتبع المواد. يمكن لـ فريقنا الاستشاري في Odoo تصميم نظام يدير سلاسل التوريد الخطية والدائرية لديك.

اتصل بنا لاستكشاف كيف يمكن للتصنيع الدائري أن يقلل من تكاليفك وتأثيرك على البيئة في وقت واحد.


تم النشر بواسطة ECOSIRE --- مساعدة الشركات على التوسع باستخدام الحلول المدعومة بالذكاء الاصطناعي عبر Odoo ERP، وShopify eCommerce، وOpenClaw AI.

E

بقلم

ECOSIRE Research and Development Team

بناء منتجات رقمية بمستوى المؤسسات في ECOSIRE. مشاركة رؤى حول تكاملات Odoo وأتمتة التجارة الإلكترونية وحلول الأعمال المدعومة بالذكاء الاصطناعي.

الدردشة على الواتساب