DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2026.05.298
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Zhenyun Du وآخرون
الموضوع الرئيسي: إدارة سلسلة التوريد المستدامة
نظرة عامة
يتناول القسم أهمية هندسة المنتجات الدائرية كوسيلة لفصل النمو الاقتصادي عن استهلاك الموارد مع ضمان القدرة التنافسية. يتطلب الانتقال من هندسة المنتجات الخطية إلى الدائرية في الأنظمة الميكاترونية تحقيق توازن بين إغلاق دورات المواد الصناعية والحفاظ على إمكانات الابتكار العالية عبر أجيال النظام المختلفة. لا تعالج منهجيات التطوير الحالية بشكل كافٍ كيف تؤثر الاختلافات بين أجيال النظام على إمكانات الدائرية.
لمعالجة هذه الفجوة، يقدم البحث نموذج وصف موسع مستمد من إطار عمل هندسة أجيال النظام (SGE)، والذي يوضح الاختلافات بين أجيال الأنظمة الميكاترونية. يعزز هذا النموذج مشغلات الاختلاف الحالية من خلال دمج العوامل الأساسية التي تميز هذه الاختلافات. ويعمل كأساس منهجي لتحليل الاختلافات عبر الأجيال بشكل منهجي، مما يسهل التخطيط المستقبلي للتطوير الدائري واستراتيجيات الاحتفاظ بالقيمة. توضح دراسة حالة تتعلق بالتفكيك والتحليل المنهجي لثلاثة أجيال من آلات الطحن الزاوي التطبيق العملي للنموذج وفعاليته في تحديد أنماط الاختلاف ذات الصلة بالدائرية. تؤسس هذه العمل في النهاية أساسًا منهجيًا لتطوير المنتجات الاستراتيجية التي تركز على الدائرية والاحتفاظ بالقيمة.
الطرق
تستخدم البحث منهجية بحث التصميم (DRM) كما هو موضح من قبل بليسينغ وتشاكرا بارتي، والتي توفر إطار عمل منظم للتحقيق. يتم تمثيل المنهجية بصريًا في الشكل 1، الذي يوضح سير العمل للدراسة إلى المراحل المختلفة للـ DRM. تسهل هذه الطريقة استكشافًا منهجيًا للأسئلة البحثية المطروحة، مما يضمن أن الدراسة تستند إلى أساس منهجي قوي. يبرز التوافق مع الـ DRM التزام البحث بعمليات التصميم الدقيقة والتطوير التكراري.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على الحاجة الملحة للانتقال من تطوير المنتجات الخطية إلى الدائرية، خاصة في ضوء انخفاض استخدام المواد الثانوية وزيادة توقعات استهلاك الموارد. يجادل المؤلفون بأن تطوير المنتجات الدائرية أمر حيوي لفصل النمو الاقتصادي عن استخدام الموارد مع الحفاظ على القدرة التنافسية. على الرغم من الإمكانات المعترف بها للمواد الثانوية، لا تزال الممارسات الحالية تفاعلية إلى حد كبير وجذورها في النماذج الخطية، ويرجع ذلك أساسًا إلى مقاومة السوق والمخاوف من تقويض الأسواق الأولية. يؤكد البحث على ضرورة وجود نهج منهجي لتحليل والتخطيط للدائرية عبر أجيال المنتجات، مقترحًا توسيع نموذج هندسة أجيال النظام (SGE) لتسهيل هذا الانتقال.
يهدف نموذج SGE الموسع إلى توفير إطار عمل منظم لتقييم إمكانات الدائرية من خلال تحليل الاختلافات عبر أجيال المنتجات. يحدد العوامل الأساسية مثل الهندسة، المادة، والسطح، والتي تعتبر ضرورية لتقييم الخصائص ذات الصلة بالدائرية. توضح دراسة حالة حول آلات الطحن الزاوي التطبيق العملي للنموذج، مما يظهر كيف تؤثر أنواع مختلفة من الاختلافات—الاستمرارية، السمة، والمبدأ—على مسارات الدائرية والاحتفاظ بالقيمة. تشير النتائج إلى أنه بينما قد تعيق الاختلافات عبر الأجيال إمكانات الدائرية الفورية، إلا أنها يمكن أن تؤدي أيضًا إلى تحسين نتائج الاستدامة في الأجيال المستقبلية. يعترف المؤلفون بالقيود في نطاق النموذج ويؤكدون على الحاجة إلى مزيد من البحث لدمج المقاييس الكمية وتعزيز قابليته للتطبيق عبر مجالات المنتجات المختلفة.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2026.05.298
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Zhenyun Du et al.
Primary Topic: Sustainable Supply Chain Management
Overview
The section discusses the significance of circular product engineering as a means to decouple economic growth from resource consumption while ensuring competitiveness. The transition from linear to circular product engineering in mechatronic systems necessitates a balance between closing industrial material cycles and sustaining high innovation potential across different system generations. Current development methodologies inadequately address how variations among system generations influence circularity potential.
To address this gap, the paper introduces an extended description model derived from the System Generation Engineering (SGE) framework, which formalizes variations between generations of mechatronic systems. This model enhances the existing variation operators by incorporating core factors that characterize these variations. It serves as a methodological foundation for systematically analyzing cross-generational variations, thereby facilitating the prospective planning of circular development and value-retention strategies. A case study involving the systematic dismantling and analysis of three generations of angle grinders illustrates the model’s practical applicability and its effectiveness in identifying circularity-relevant variation patterns. This work ultimately establishes a methodological basis for strategic product development focused on circularity and value retention.
Methods
The research employs the Design Research Methodology (DRM) as outlined by Blessing and Chakrabarti, which provides a structured framework for the investigation. The methodology is visually represented in Figure 1, which maps the study’s workflow to the various stages of the DRM. This approach facilitates a systematic exploration of the research questions posed, ensuring that the study is grounded in a robust methodological foundation. The alignment with DRM underscores the research’s commitment to rigorous design processes and iterative development.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the urgent need for transitioning from linear to circular product development, particularly in light of declining utilization of secondary materials and increasing resource consumption projections. The authors argue that circular product development is crucial for decoupling economic growth from resource use while maintaining competitiveness. Despite the recognized potential of secondary materials, current practices remain largely reactive and rooted in linear models, primarily due to market resistance and concerns over cannibalizing primary markets. The paper emphasizes the necessity for systematic approaches to analyze and plan for circularity across product generations, proposing an extension of the System Generation Engineering (SGE) model to facilitate this transition.
The extended SGE model aims to provide a structured framework for assessing circularity potentials by analyzing variations across product generations. It identifies core factors such as geometry, material, and surface, which are essential for evaluating circularity-relevant properties. A case study on angle grinders illustrates the practical application of the model, demonstrating how different types of variations—carryover, attribute, and principle—impact circularity and value retention paths. The findings suggest that while cross-generational variations may hinder immediate circularity potential, they can also lead to improved sustainability outcomes in future generations. The authors acknowledge limitations in the model’s scope and emphasize the need for further research to integrate quantitative metrics and enhance its applicability across various product domains.