目前，人類(lèi)的生存環(huán)境正面臨著(zhù)廢舊機電產(chǎn)品日益增長(cháng)、資源能源日益短缺的巨大壓力。廢舊機電產(chǎn)品造成了大量的“汽車(chē)垃圾”、“機械垃圾”、“電子垃圾”等社會(huì )公害。作為節能環(huán)保產(chǎn)業(yè)資源循環(huán)利用領(lǐng)域的重要方面，人們提出了再制造工程的概念，用以充分利用大量產(chǎn)生的廢舊資源、實(shí)現廢舊機電產(chǎn)品資源化。
再制造的最初雛形早在20世紀30年代美國的汽車(chē)維修行業(yè)中就已出現，至20世紀80年代，美國正式提出“再制造”的概念。為了緩解有限資源和過(guò)度消耗之間的矛盾，最大限度地利用廢舊產(chǎn)品的剩余價(jià)值，20世紀90年代，美國從產(chǎn)業(yè)角度建立了3R體系（再利用Reuse、再循環(huán)Recycle、再制造Remanufacture）；日本從環(huán)境保護的角度也建立了3R 體系（減量化Reduce、再利用Reuse、再循環(huán)Recycle）。中國在總結世界各國經(jīng)驗的基礎上，創(chuàng )造性地提出具有中國特色的4R體系（減量化Reduce、再利用Reuse、再循環(huán)Recycle、再制造Remanufacture），目前4R已成為我國發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要支撐要素。
一、再制造的內涵、研究范圍及意義
再制造是指以裝備全壽命周期理論為指導，以實(shí)現廢舊裝備性能提升為目標，以?xún)?yōu)質(zhì)、高效、節能、節材、環(huán)保為準則，以先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為手段，進(jìn)行修復、改造廢舊裝備的一系列技術(shù)措施或工程活動(dòng)的總稱(chēng)。簡(jiǎn)言之，再制造是廢舊裝備高技術(shù)修復、改造的產(chǎn)業(yè)化。再制造的重要特征是：再制造后的產(chǎn)品質(zhì)量和性能不低于新品，有些還超過(guò)新品，成本只是新品的50%，節能60%，節材70%，對環(huán)境的不良影響顯著(zhù)降低，有力促進(jìn)資源節約型、環(huán)境友好型社會(huì )的建設。
從廣義上看，再制造的研究?jì)热莘浅V泛，貫穿產(chǎn)品的全壽命周期，體現著(zhù)深刻的基礎性和科學(xué)性。在產(chǎn)品設計階段，要考慮產(chǎn)品的再制造性設計；在產(chǎn)品的服役至報廢階段，要考慮產(chǎn)品的全壽命周期信息跟蹤；在產(chǎn)品的報廢階段，要考慮產(chǎn)品的非破壞性拆解、低排放式物理清洗，要進(jìn)行零部件的失效分析及剩余壽命演變規律的探索，要完成零部件失效部位的具有高結合強度和良好摩擦學(xué)性能的表面涂層的設計、制備與加工，以及對表面涂層和零部件尺寸超差部位的機械平整加工及質(zhì)量控制等。目前，狹義上的再制造主要包括再制造加工和再制造升級改造兩方面內容：（1）再制造加工——將有剩余壽命的廢舊零部件作為再制造毛坯，采用先進(jìn)表面技術(shù)、快速成形技術(shù)和修復熱處理等加工技術(shù)，使其恢復或超過(guò)新品技術(shù)性能和應用價(jià)值；（2）再制造升級改造——主要針對已達到技術(shù)壽命的產(chǎn)品，或是不符合可持續發(fā)展要求的產(chǎn)品，通過(guò)技術(shù)改造、更新，特別是通過(guò)使用新材料、新技術(shù)和新工藝等，改善提升產(chǎn)品的技術(shù)及信息化性能，延長(cháng)產(chǎn)品的使用壽命和減少環(huán)境污染。
傳統的裝備全壽命周期是“研制――使用――報廢”，其物流是一個(gè)開(kāi)環(huán)系統；而再制造裝備的全壽命周期是“研制――使用――報廢――再生”，其物流是一個(gè)閉環(huán)系統（見(jiàn)圖1）。這是對全壽命周期理論的深化和發(fā)展。再制造的出現，完善了全壽命周期的內涵，使得產(chǎn)品在全壽命周期的末端，即報廢階段，不再成為固體垃圾。再制造不僅可使廢舊產(chǎn)品起死回生，還可很好地解決資源節約和環(huán)境污染問(wèn)題。因此，再制造是對產(chǎn)品全壽命周期的延伸和拓展，再次賦予廢舊產(chǎn)品新的壽命周期，形成了產(chǎn)品的多壽命周期循環(huán)。這是面向循環(huán)經(jīng)濟的再制造的重要理論成果。
圖1 再制造裝備的全壽命周期圖
再制造解決了許多復雜的理論與技術(shù)難題，使它既具有節能節材的“節約型”特色，又具有保護環(huán)境的“友好型”特色。再制造的“節約型”特色體現在：1）節約材料與加工能耗；2）節省機械運行維護費用。再制造的“友好型”特色體現在：1）減少對環(huán)境的污染；2）減少固體垃圾、提高裝備的綠色環(huán)保水平。
二、國內外再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展概況
（一）國外再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況
在國外，再制造經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，已形成了巨大的產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)成為循環(huán)經(jīng)濟的重要組成部分。美國于20世紀90年代初建立了國家再制造與資源恢復國家中心（NC3R）以及再制造研究所、再制造工業(yè)協(xié)會(huì )。目標是為工業(yè)界提供綠色、有效或經(jīng)濟的再制造產(chǎn)品。美國《2010年及其以后的國防制造工業(yè)執行提要》中已明確將新的再制造技術(shù)列入其優(yōu)先發(fā)展的國防制造工業(yè)的新重點(diǎn)。歐洲也通過(guò)了支持再制造的相關(guān)法律法規，并且正在德國建設歐洲再制造技術(shù)中心。
目前，國外再制造研究?jì)热葜饕性谝韵挛宸矫妫海?）全壽命周期內，產(chǎn)品部件老化或物理、機械性能變化分析，通過(guò)這些信息成功恢復或再制造報廢產(chǎn)品；（2）通過(guò)有限元分析、失效分析、幾何尺寸恢復、結構和材料分析判斷和評估產(chǎn)品老化機制，獲得科學(xué)正確的再制造方法；（3）研究并開(kāi)發(fā)經(jīng)濟性好、環(huán)境可靠的再制造先進(jìn)技術(shù)、表面清洗技術(shù)和廢物最小化技術(shù)；（4）研究用于定量測量評估部件、配件健康程度的工具和裝備，通過(guò)使用先進(jìn)的診斷技術(shù)和工具測量再制造產(chǎn)品的性能或老化特性，用于預測產(chǎn)品的剩余壽命；（5）再制造可持續設計研究。工業(yè)發(fā)達國家通過(guò)這些基礎研究工作積累，為再制造產(chǎn)業(yè)的可持續發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎。
國外再制造產(chǎn)品涉及汽車(chē)及其配件、工業(yè)設備、航空航天及國防裝備、電子產(chǎn)品等十幾個(gè)領(lǐng)域，其中，汽車(chē)和工程機械領(lǐng)域再制造所占比例最大。以美國為例，1996年，美國專(zhuān)業(yè)化再制造公司達73000家，年銷(xiāo)售額530億美元，雇員約48萬(wàn)人；2005年，美國再制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)800億美元，雇員超過(guò)100萬(wàn)人，其中汽車(chē)和工程機械再制造產(chǎn)值約500億美元，占再制造產(chǎn)值的2/3以上。國際工程機械巨頭――美國卡特彼勒公司于1973年開(kāi)始再制造業(yè)務(wù)，在經(jīng)歷了30多年的摸索發(fā)展期后，在近10年不斷發(fā)展壯大，成為了全球最大、技術(shù)實(shí)力最強的再制造巨頭，再制造業(yè)務(wù)成為了卡特彼勒的核心競爭優(yōu)勢之一?？ㄌ乇死彰磕暄h(huán)利用超過(guò)1億磅的報廢鐵，主要用于再制造發(fā)動(dòng)機、變速箱和液壓零部件。近年來(lái)，日本加強了對工程機械的再制造，至2008年，再制造的工程機械中，58%由日本國內用戶(hù)使用，34%出口到國外，其余的8%拆解后作為配件出售。至2004年，德國大眾汽車(chē)公司已再制造汽車(chē)發(fā)動(dòng)機748萬(wàn)臺，變速器240萬(wàn)臺，公司銷(xiāo)售的再制造發(fā)動(dòng)機及其配件和新機的比例達到9:1。
歐美國家的再制造，在再制造設計方面，主要結合具體產(chǎn)品，針對再制造過(guò)程中的重要設計要素如拆卸性能、零件的材料種類(lèi)、設計結構與緊固方式等進(jìn)行研究；在再制造加工方面，對于機械產(chǎn)品，主要通過(guò)換件修理法和尺寸修理法來(lái)恢復零部件的尺寸，如英國Lister-Petter再制造公司，他們每年為英、美軍方再制造3000多臺廢舊發(fā)動(dòng)機，再制造時(shí)，對于磨損超差的缸套、凸輪軸等關(guān)鍵零件都予以更換新件，并不修復。對于電子產(chǎn)品，再制造的內涵就是對仍具有使用價(jià)值的零部件予以直接的再利用。
就國外從事再制造的企業(yè)類(lèi)型來(lái)看，主要有三種。一是原始設備制造商進(jìn)行再制造，而且一般只進(jìn)行自己產(chǎn)品的回收再制造。例如，世界著(zhù)名的汽車(chē)制造企業(yè)——大眾、寶馬、通用等公司都有自己的再制造公司。通用再制造公司每年銷(xiāo)售大約250萬(wàn)件再制造零部件。二是專(zhuān)職從事再制造業(yè)務(wù)的公司，這類(lèi)公司具備開(kāi)展各種產(chǎn)品再制造的能力。如卡特彼勒全球有專(zhuān)業(yè)的再制造公司14家，為不同產(chǎn)品提供再制造服務(wù)，年處理再制造產(chǎn)品220萬(wàn)件。三是從提供服務(wù)和維修開(kāi)始，然后逐漸過(guò)渡到開(kāi)展再制造業(yè)務(wù)。這類(lèi)企業(yè)主要是電子產(chǎn)品再制造公司。如日本施樂(lè )公司在全國建立了50個(gè)廢棄舊復印機回收點(diǎn)，對回收后的零件進(jìn)行再制造后再次投入使用，到2000年該公司已將廢舊復印機的零件循環(huán)利用率提高到50%以上,擁有舊零部件的復印機產(chǎn)量達到總產(chǎn)量的25%。
（二）國內再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況
我國再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖晚，但發(fā)展勢頭很好，目前已成為世界上最重要的再制造中心之一，而且在基礎理論研究與技術(shù)應用開(kāi)發(fā)方面走在了世界前列。
1999年6月，徐濱士院士在西安召開(kāi)的“先進(jìn)制造技術(shù)國際會(huì )議”上作了《表面工程與再制造技術(shù)》的特邀報告，在中國率先提出“再制造”的概念。2000年，“再制造工程技術(shù)及理論研究”被國家自然科學(xué)基金委機械學(xué)科列為“十五”優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域，標志著(zhù)再制造的基礎研究已經(jīng)得到了國家的重視和認可；2005年，“資源循環(huán)型制造與再制造”又被國家自然科學(xué)基金委機械學(xué)科列為“十一五”優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域，再制造的學(xué)術(shù)地位得到進(jìn)一步鞏固。2005年國家科技部發(fā)布的《國家中長(cháng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃綱要（2006-2020）》中，再制造成為制造領(lǐng)域的優(yōu)先發(fā)展主題和關(guān)鍵技術(shù)之一。 2005年7月，國務(wù)院頒布的21、22號文件明確表示國家將“支持廢舊機電產(chǎn)品再制造”，并把“綠色再制造技術(shù)”列為“國務(wù)院有關(guān)部門(mén)和地方政府加大經(jīng)費支持力度的關(guān)鍵、共性項目之一”；11月，國家發(fā)改委等6部委聯(lián)合公布了國家首批循環(huán)經(jīng)濟示范試點(diǎn)領(lǐng)域及企業(yè)名單，再制造成為4個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域之一，發(fā)動(dòng)機再制造企業(yè)――濟南復強動(dòng)力有限公司被列為再制造重點(diǎn)領(lǐng)域的試點(diǎn)單位。2006年4月，時(shí)任國務(wù)院副總理曾培炎在國家發(fā)改委上報的《關(guān)于汽車(chē)零部件再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展及有關(guān)對策措施建議的報告》上批示：“同意以汽車(chē)零部件為再制造產(chǎn)業(yè)試點(diǎn)，探索經(jīng)驗，研發(fā)技術(shù)。同時(shí)要考慮定時(shí)修訂有關(guān)法律法規”。2008年3月，國家發(fā)改委批準全國14家企業(yè)作為新一輪“汽車(chē)零部件再制造產(chǎn)業(yè)試點(diǎn)企業(yè)”，其中包括一汽、東風(fēng)、上汽、重汽、奇瑞等整車(chē)制造企業(yè)和濰柴、玉柴等發(fā)動(dòng)機制造企業(yè)。2009年1月，《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟促進(jìn)法》正式生效。該法指出：“國家支持企業(yè)開(kāi)展機動(dòng)車(chē)零部件、工程機械、機床等產(chǎn)品的再制造”；并規定“銷(xiāo)售的再制造產(chǎn)品的質(zhì)量必須符合國家規定的標準，并在顯著(zhù)位置標識為再制造產(chǎn)品”。2010年5月31日，國家發(fā)改委、科技部、工信部、公安部、財政部、商務(wù)部等11個(gè)部委聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于推進(jìn)再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見(jiàn)》，提出了近期中國再制造業(yè)的發(fā)展目標。希望通過(guò)深化汽車(chē)零部件再制造試點(diǎn)，推動(dòng)工程機械、機床等再制造，指導全國加快再制造的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并將再制造產(chǎn)業(yè)作為國家新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)予以培育。2010年6月11日在北京舉辦的再制造技術(shù)與經(jīng)驗現場(chǎng)交流會(huì )上，國家發(fā)展改革委副主任解振華表示，將利用中央預算內投資支持再制造重點(diǎn)項目等多種措施，壯大再制造產(chǎn)業(yè)規模。
目前，我國再制造基礎理論和技術(shù)研究?jì)热葜饕性谝韵?個(gè)方面：①裝備再制造工程設計基礎。主要包括：裝備再制造毛坯（典型零部件）剩余壽命評估、預測方法和理論，裝備再制造循環(huán)壽命周期理論，裝備再制造性，廢舊產(chǎn)品部件或總成的應力和疲勞分析、剩余壽命評估和模擬仿真研究。②裝備再制造質(zhì)量控制技術(shù)。主要包括：裝備再制造毛坯質(zhì)量預先檢測技術(shù)及基礎，裝備再制造工藝自動(dòng)監控技術(shù)及基礎，裝備再制造虛擬檢測技術(shù)及基礎，裝備再制造材料微納結構與性能分析檢測，再制造過(guò)程虛擬實(shí)現，再制造零部件形狀精密測量與加工技術(shù)。③再制造關(guān)鍵技術(shù)與應用基礎研究。主要包括：裝備再制造材料設計與開(kāi)發(fā),裝備再制造微納米表面工程技術(shù)，裝備再制造成形技術(shù)。④裝備應急維修技術(shù)。主要包括：裝備備件數字化快速成形再制造移動(dòng)平臺技術(shù)及基礎，裝備原位智能自修復、自愈合技術(shù)及基礎，裝備原位搶修技術(shù)與材料應用基礎，裝備腐蝕模擬環(huán)境實(shí)驗研究，裝備損傷虛擬維修與仿真技術(shù)。
在再制造的基礎理論研究方面，我國沒(méi)有完全遵循國外的再制造模式，即通過(guò)換件修理法和尺寸修理法來(lái)恢復零部件的尺寸，而是以先進(jìn)的壽命評估理論為主導，以先進(jìn)的表面工程技術(shù)為支撐，開(kāi)展了有中國特色的再制造關(guān)鍵技術(shù)群研究（在傳統表面工程技術(shù)基礎上，開(kāi)發(fā)了性能更優(yōu)異的納米表面工程技術(shù)和自動(dòng)化表面工程技術(shù)），拓展了再制造的內涵，提升了再制造產(chǎn)品的性能，充分體現了節能、節材和保護環(huán)境的思想和要求。我國開(kāi)發(fā)的一系列再制造關(guān)鍵技術(shù)已受到國外關(guān)注和認可，國外再制造公司和研究機構也已按照我國再制造的先進(jìn)理念開(kāi)始引進(jìn)并開(kāi)展相關(guān)再制造技術(shù)的研發(fā)工作。
我國目前已初步形成一批具有自主知識產(chǎn)權的再制造技術(shù)成果，并開(kāi)始在再制造企業(yè)進(jìn)行示范試點(diǎn)應用。其中，國內第一家發(fā)動(dòng)機再制造企業(yè)——濟南復強動(dòng)力有限公司成立于1994年，當時(shí)主要采用英國再制造生產(chǎn)模式，專(zhuān)門(mén)從事斯太爾、桑塔納、三菱、康明斯等各類(lèi)型號發(fā)動(dòng)機再制造。目前，該公司通過(guò)與裝備再制造技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗室合作，已將最新研發(fā)的裝備再制造技術(shù)成果成功用于發(fā)動(dòng)機再制造，顯著(zhù)提升了廢舊發(fā)動(dòng)機再制造水平和再制造率，目前已達到年產(chǎn)再制造發(fā)動(dòng)機2.5萬(wàn)臺的能力。廣州市花都全球自動(dòng)變速箱有限公司是國內形成規模的專(zhuān)業(yè)變速箱再制造企業(yè)，專(zhuān)門(mén)從事各類(lèi)型號自動(dòng)變速箱再制造，目前年再制造變速箱4500臺。和國外再制造產(chǎn)業(yè)相比，我國再制造產(chǎn)業(yè)尚未形成一定規模。但可喜的是，我國現在有越來(lái)越多的專(zhuān)業(yè)化再制造企業(yè)不斷出現。僅2008年一年，在機械產(chǎn)品領(lǐng)域，就有近30家再制造企業(yè)掛牌，如二汽康明斯發(fā)動(dòng)機再制造公司、廣西玉柴發(fā)動(dòng)機再制造公司等。
主要參考文獻
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