一、前言
    再制造工程运用先进技术和产业化生产，能够使废旧机电产品得以高质量地再生。它是解决资源浪费、环境污染的一种有效方法和途径，是符合国家促进循环经济发展，建设资源节约型和环境友好型城市，实现经济、社会和环境的全面协调可持续发展战略的一项绿色革命。
    再制造工程技术属绿色先进制造技术，是对先进制造技术的补充和发展。报废产品的再制造是其产品全寿命周期管理的延伸和创新，是实现可持续发展的重要技术途径，再制造产业是可带来新的经济增长点的新兴产业。
    目前，国内外对再制造工程的研究越来越多，再制造产业也正在迅速发展。美国已经形成价值超过530亿美元的再制造产业，美国国防工业制造委员会已经把再制造工程列为2010年国防制造工业的重点发展项目之一。我国对再制造工程的研究应用尚处于起步阶段。在徐滨士院士等一批院士和专家的积极倡导下，再制造工程已经受到了我国政府有关部门的重视，再制造工程已经展现了广阔的应用和发展前景，它在我国也将成为21世纪的重要产业之一。
    由徐滨士等12位院士和12位专家参加研究的中国工程院设立的咨询项目《绿色再制造工程及其在我国应用的前景》，在2000年12月形成，已经引起了国务院，国家发改委，科技部，国防科工委等部门的重视。2005年《国务院关于加快发展循环经济的若干意见》（国发〔2005〕22号）中，把“再生资源产生环节要大力回收和循环利用各种废旧资源，支持废旧机电产品再制造”做为发展循环经济的重要举措之一，同时在加快循环经济技术开发和标准体系建设中提出组织开发绿色再制造技术，提高循环经济技术支撑能力和创新能力。作为全国循环经济示范城市之一的深圳市于2006年3月颁布了《深圳经济特区循环经济促进条例》，以此推进深圳循环经济的发展，促进资源有效利用和经济社会可持续发展。
     深圳市华伦投资有限公司今亦非常关注“再制造工程”的研究和发展，2006年4月我们一行四人拜访了国内再制造工程的倡导人徐滨士院士。徐院士向我们较详细地讲解了再制造工程的概念，地位、作用及影响，介绍了国内外研究和应用的现状，指出了再制造工程在我国应用的现状和前景。在徐院士的指导下，我们对深圳发展再制造工程进行探索。
    二、再制造工程的概念、地位和作用及其影
    2.1 什么是再制造工程
    再制造工程是一个以产品全寿命周期设计和管理为指导，以优质、高效、节能、节材、环保为目标，以先进技术和产业化生产为手段，来修复或改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。其中再制造的对象“产品”是广义的。它既可以是设备、系统、设施，也可以是其零部件，既包括硬件，也包括软件。再制造工程包括以下的内容：
     （1）再制造加工－主要是指对达到物理寿命和经济寿命而报废的产品，在失效分析和寿命评估的基础上，把有剩余寿命的失效、报废零部件作为再制造毛坯，采用先进表面技术、快速成形技术、修复热处理等加工技术，使其迅速恢复或超过原技术性能和应用价值，形成再制造新产品的工艺过程（如图1）。

    （2）过时产品的性能升级－主要对已达到技术寿命的产品，或是不符合可持续发展要求的产品，通过技术改造、更新，特别是通过使用新材料、新技术、新工艺等，改善产品的技术性能、延长产品的使用寿命、减少环境污染、节约能源和资源的技术提升。
    图1为再制造工程在产品全寿命周期中的位置示意图。可以看出产品的全寿命周期包括论证设计、制造、使用、维修、报废五个环节。再制造是产品维修、报废阶段的一种再生处理。对于报废的产品，经过分解、检测之后，其零部件可以分为四类。第一类是性能符合要求的，可继续使用；第二类是有损伤或技术落后，或经济性较差的，可通过再制造加工或改造，使性能得以恢复或升级：第三类是在目前的技术条件下无法再制造或经济上已无再制造价值的，通过再循环回收其原材料；第四类是只能作环保处理的产品。再制造的目标是改变这四部分的比例，使可再利用、可再制造的比例尽量增多，使再循环利用和环保处理的比例尽量减少。使报废产品对环境的负影响最小、资源利用率最高。
    2.2 再制造工程的地位、作用及其影响
    （1）再制造工程是对先进制造技术的补充和发展
    再制造工程是在报废的或过时的产品上进行的一系列修复或改造活动，要恢复、保持、甚至提高产品的技术性能，有很大的技术难度和特殊的约束条件。这就要求在再制造过程中必须采用比原始产品制造更先进的高新技术。实际上，再制造工程的关键技术，如再制造毛坯快速成形技术、各种先进表面技术、纳米复升合及原位自愈合生长技术、修复热处理技术、应急维修技术、过时产品的性能级技术等，都属于高新技术范畴。再者，一些重要的产品从论证设计到制造定型，直到投入使用，其周期往往需要十几年甚至几十年的时间，在这个过程中原有技术会不断改进，新材料、新技术和新工艺会不断出现。再制造产业能够在很短的周期内将这些新成果应用到再制造产品上，从而提高再制造产品质量、降低成本和能耗、减小环境污染，同时也可将这些新技术的应用信息及时地反馈到设计和制造中，大幅度提高产品的 设计和制造水平。可见，再制造工程在应用最先进的设计和制造技术对报废产品进行修复和改造的同时，又能够促进先进设计和制造技术的发展，为新产品的设计和制造提供新观念、新理论、新技术和新方法，加快新产品的研制周期。再制造工程扩大了先进制造技术的内涵，是先进制造技术的重要补充和发展。
    （2）再制造工程是全寿命周期管理工作的延伸
    目前，国内外越来越重视产品的全寿命周期管理。传统的产品寿命周期从设计开始，到报废结束。全寿命周期管理要求不仅要考虑产品的论证、设计、制造的前期阶段，而且还要考虑产品的使用、维修直至报废品处理的后期阶段。其目标是在产品的全寿命周期内，使资源的综合利用率最高，对环境的负影响最小，费用最低。再制造工程在综合考虑环境和资源效率问题的前提下，在产品报废后，能够高质量地提高产品或零部件的重新使用次数和重新使用率，从而使产品的寿命周期成倍延长，甚至形成产品的多寿命周期。因此，再制造工程是产品全寿命周期管理的延伸。
    （3）再制造工程是实现机电产业可持续发展的重要技术支撑
    保护地球环境、实现可持续发展，已成为世界各国共同关心的问题。
    可持续发展包括以下重要原则：
    ①发展的持续性，即现代的发展不能影响、损坏未来的发展能力，不能以牺牲资源为代价。
    ②发展的整体性和协调性，即人的繁衍、物质的生产、自然界对于人类生活资源和生产资源的产出等几方面构成一个巨型系统，任何一方面不畅通都会危害世界的持续和发展。
再制造工程在生态环境保护和可持续发展中的作用，主要体现在以下几个方面：
    ①通过再制造性设计，在设计阶段就赋予产品减少环境污染和利于可持续发展的结构、性能特征；
    ②再制造过程本身不产生或产生很少的环境污染；
    ③再制造产品比制造同样的新产品消耗更少的资源和能源。
   （4）再制造工程将成为一个新的经济增长点
    据发达国家统计，每年因腐蚀、磨损、疲劳等原因造成的损失约占国民经济总产值的3-5％，我国每年因腐蚀造成的直接经济损失达200亿元。我国有几万亿元的设备资产，每年因磨损和腐蚀而使设备停产、报废所造成的损失愈千亿元。面对如此大量设备的维修和报废后的回收，如何尽量减少材料和能源浪费、减少环境污染，最大限度地重新利用资源，已经成为亟待解决的问题。
    再制造工程不仅能够延长现役设备的使用寿命，最大限度发挥设备的作用，也能够对报废或即将报废的设备进行高技术改造、整体翻新，赋予旧设备更多的高新技术含量，使其赶上时代前进的步伐；它是以最少的投入而获得最大的效益的回收再利用方法。同时，发展再制造产业，也能够为专业技术人员和工人创造更多的就业机会，减轻下岗人员对社会的压力。再制造工程在21世纪将为国民经济的发展带来巨大的效益，可望成为新世纪新的经济增长点。
    三、再制造工程的国内外研究和发展现状
    3.1 国外研究和发展现状
    早在1984年美国《技术评论》就开始提倡旧品翻新或再生，并称之为“再制造”。日本也已经提出“再生工厂技术”的概念。
    汽车零部件的再制造是研究最早的领域，并已经形成了规模相当大的产业。美国汽车工程师协会(SAE)多次举办以“全寿命周期管理”和“再制造”为主题的学术会议；并对一些具体零部件(如启动器线圈、转子、离合器、发动机、转向器、水泵、变速箱等)的再制造制定了标准。美国汽车发动机产品再制造协会(PERA)每月都出版关于再制造产品市场、销售、生产和管理的快报，并主办《汽车再制造杂志》。其中Lucas和Jasper是专门从事再制造的最大的两家公司。
    1996年波士顿大学制造工程学教授Robe～TLund领导下的一个研究小组，对美国的再制造业进行了深入的调查（如表1）。调查结果显示：美国专业化再制造公司数量超过73000个，每年的销售额超过530亿美元，直接雇员48万人，生产46种主要再制造产品。再制造业已经成为美国经济中的支柱产业之一。
    有报道，福特汽车公司正在建立的一个旧部件交流中心，从环保出发，充分利用回收再制造的部件，一年将实现10亿美元的营业额。1993年，美国福特、通用、克莱斯勒等大汽车公司结成回收联盟，在密西根建立汽车拆卸中心，专门研究开发汽车零部件的拆卸、再制造和再循环利用。
    德国奔驰汽车公司在汽车的整个生命周期(包括设计、制造、使用、维修和报废)都体现回收利用的概念，从设计开始就注重汽车的可回收性，到报废时再拆卸回收利用。大众汽车公司已将可回收设计法应用于新一代汽车开发。日本丰田、本田、马自达等大汽车公司也都积极开展了汽车的可回收性设计，开发回收利用新技术。
    美军从再制造工程获益的典型实例是B-52H型轰炸机，该机1948年开始设计，1961-1962年生产，到1999年已有37年。该机1980年、1996年两次进行技术改造和再制造，到1997年平均自然寿命还有13000飞行小时，预计可延长到2030年，美军有66架B-52H飞机至少可用到2014年，较一般飞机20-30年服役期增长1倍以上。
    3.2 国内研究和发展现状
    国内有许多单位正在进行再制造领域的研究。全军装备维修表面工程研究中心、西安交通大学等单位使用表面工程技术进行设备零部件的再制造研究和应用；空军第一研究所、装甲兵工程学院和海军工程学院对军用飞机、装甲车辆、舰艇的延寿作了大量的试验和研究工作。90年代初以来，国内一些部门对修复热处理已经作了尝试工作，如对长期服役过的发电设备上的某些重要零件进行修复处理。
    以徐滨士院士为主任的全军装备维修表面工程研究中心在海军猎潜舰上推广新型电弧喷涂防腐技术，可使猎潜艇钢结构的防腐寿命从5年提高到15年。应用等离子喷涂技术对重载坦克车辆零件进行再制造修复与改进，实车考核证明经再制造的零部件比新品的相对耐磨性提高1.9-8.3倍，寿命提高2-3倍。对首钢从比利时购进的二手连铸设备中的三百多件大轴承座和轧辊，经再制造修复和表面强化，已正常使用了数年。
    目前一些高校和企业正在开展有关绿色设计制造、面向3R(Reuse，Remanufacture，Recycle)的设计、产品多生命周期工程等研究，并瞄准了轿车、摩托车、电冰箱、计算机、空调等产品的回收再制造。清华大学加大了对绿色工程技术领域研究的支持力度，并已经和美国TexasTechUniversity先进制造实验室建立了关于绿色设计技术研究的国际合作关系。上海交大与美国通用、福特 汽车公司合作开展了轿车的回收再制造研究。机械科学研究院正在进行清洁生产及车辆的拆卸和回收技术的研究。大庆油化焊接研究所对储油罐的腐蚀问题进行了大量深入地研究，开发出“碳钢罐薄壁不锈钢衬里及其制造方法”等多项专门技术，实现了金属、非金属储油罐的再制造修复，比更换新罐节约资金40%-60%。
    目前，国内已经开展了再制造工程的建设工作。济南复强动力公司承担的退役发动机再制造研究取得重大突破，过去只能报废处理的退役发动机获得了新生,价值利用系数由5%提高到80%以上；上海“大众”联合发展有限公司对桑塔纳轿车发动机进行了再制造，其研发、生产与销售都已初具规模；沈阳“大路”激光再制造公司对大型轧辊与涡轮叶片进行了再制造，解决了堆焊等传统工艺无法解决的维修难题，年产值5000多万元。
    四、再制造工程的关键技术
    报废产品的再制造是通过各种高新技术来实现的。在这些再制造技术中，有很多是及时吸收最新科学技术成果的关键技术，如先进表面技术、再制造毛坯快速成形技术、纳米涂层及纳米减摩自修复材料和技术、修复热处理技术、应急快速维修技术、过时产品的性能升级技术等。
    4.1 先进表面技术
    运用单一表面技术在某些苛刻工况下很难满足要求，往往需要与其它表面技术加以复合，形成具有不同功能性的多元多层复合涂覆层，以提高再制造产品的性能和功能。
    4.2 再制造毛坯快速成形技术
    再制造毛坯快速成形技术，是利用原有报废的零件作为再制造零件毛坯，根据离散／堆积成形原理，利用CAD零件模型所确定的几何信息，采用积分的原理和激光同轴扫描技术进行金属的熔融堆积，快速成形。
    4.3 纳米涂层及纳米减摩自修复材料和技
    纳米涂层及纳米表面自修复材料和技术是以纳米材料为基础，通过特定的工艺手段，对固体的表面进行强化、改性，或者赋予表面新功能，或者对损伤的表面进行自修复。
    4.4 修复热处理技术
    修复热处理技术是解决长期运转的大型设备零部件内部损伤问题的再制造技术之一。有些重要零部件（如汽轮机叶片、锅炉过热管、各种转子、发动机曲轴等）制造过程耗资巨大，价格昂贵，在其失效后往往只是用作炼钢废料回收，浪费严重。修复热处理技术是通过恢复内部显微组织结构宋恢复零部件整体使用性能，如采用重新奥氏体化并辅以适当的冷却使显微组织得以恢复，采用合理的重新回火使绝大部分已有微裂纹被碳化物颗粒通过“搭桥”而自愈合等等。修复热处理技术也是再制造工程的关键技术之一。
    4.5 再制造工程的质量控制及技术标
    再制造工程的质量控制，包括再制造毛坯的性能和形状等质量检测、再制造加工过程的优化控制和在线监控、再制造成品的无损检测和破坏性抽检等。它是一种既包括生产技术，又包括生产质量管理的系统工程。
    在再制造质量控制的整个过程中，只有重视生产技术和管理的每一个环节，才能充分保证获得质量优良的再制造产品。从再制造毛坯到生产过程中的严格控制，尤其是产品质量的在线控制，可以把废次品消除在再制造过程中。
    制定相关的技术规范和标准及产品标记，以保护再制造产品技术知识产权，防止假冒劣次产品上市。
    五、再制造工程的应用前景
    我国每年都有大量的成套设备、重大设备以及电子产品、计算机、汽车、摩托车、空调、电冰箱等淘汰、报废。这就形成了一个潜在的、巨大的再制造产业的市场。再制造工程在以下工业领域的机电产品显示其良好的应用前景。
    能源工业领域：如火力发电设备的汽轮机缸盖、吸排风机叶轮、磨煤机零部件、锅炉“四管”；水力发电设备的水轮机叶轮；风力发电机、燃油发电机、太阳能发电机零部件；煤炭矿井的井筒、柱塞、防爆罩等。
    冶金工业领域：如高炉渣口、风口、轧辊、连铸机轧辊、炉底辊、热轧工具、水压机油压柱塞等。
    石油化工领域：如各种柱塞、套筒、泵、轴：钻井设备的零部件；高温高压反应容器；临氢设备：裂解炉管；储油罐等。
    机电工业领域：如机械设备的阀门、各种轴类、电机转子等；汽车摩托车的启动器、离合器、发动机零部件、转向器、变速箱、水泵、轮胎等；港口机械的零部件等；计算机的芯片；复印机、打印机的硒鼓等零部件；工业机器人；空调、电冰箱零部件等。
    纺织工业领域：如各类倍捻机锭环、加捻器、摩擦盘、导丝器、卷绕槽筒等。
    其他工业领域：如铁路的钢轨、内燃机车零部件等；工程机械零部件；工具、模具等。
    上述领域机电产品的再制造，将形成庞大的再制造工程产业，对节省能源，材料及自然资源的开发再利用，发展循环经济，建设节约型国家，促进经济社会的可持续性发展具深远的影响，意义重大。
    六、再制造工程在深圳的应用及产业化生产
    为了推进深圳循环经济的发展，促进资源有效利用和经济社会可持续发展，使深圳成为全国循环经济的示范城市，解决深圳目前在经济和社会发展中存在的产业结构有待进一步优化、进一步发展面临的资源环境压力较大的问题，着力提高深圳装备工业，发展知识技术密集型自主创新的高新技术产业，及时将我国再制造工程的科研成果转化及时将我国再制造工程的科研成果转化及其产业化生产，将是深圳保障可持续发展后劲的重要举措。
    6.1 节约能源，具强大生命力
    再制造工程制造的产品比现行传统的机电产品制造节省资金30%、能耗50%、原材料70%，具有强大的生命力，是强力的经济新增长点。深圳拥有再制造工程启动发展的有利条件，可争取成为国家再制造工程科研成果应用和产业化的示范城市。
    6.2 成果转化，及产业化生产
    系统开展再制造的成果转化工作。结合深圳产业的结构的调整和保持高新技术产业的发展势头，建议深圳与国家有关再制造工程技术研究开发中心加强联系、密切合作，对产品的再制造性的设计、设计标准及产品质量控制等方面进行研究，并及时进行成果转化和产业化生产。
    6.3 建立研究院及实验室
    建立再制造工程研究院和国家再制造工程实验室，争取在相关专家的牵头及支持下进行研产结合，使成果及时转化和产业化，为再制造工程的发展和示范作出贡献。
    6.4 加强人才培养
    加强再制造工程人才的培养。在深圳大专院校的相关专业中开设再制造方面的课程，培养再制造方面的研究人才；在深职院、深圳高级技工学校等增设再制造方面的专业，为深圳的再制造工程培养高级技能人才；普及有关再制造方面的基本知识，对企业的相关工程技术人员进行再制造专业的培训等。
    6.5 办好应用及产业化示范基
    办好再制造工程的应用示范基地。再制造是实现可持续发展最有效的途径之一，应该把再制造作为一种新兴产业和新的经济增长点来培育。根据目前深圳的行业特点，可考虑在汽车的零部件、工程机械（车辆）零部件、港口机械的零部件以及注塑、电子制造等机电装备机械方面开展再制造工程的应用示范，办好应用及产业化示范基地，以支持及推动再制造工程产业的发展。
    6.6 政策优惠
    建立再制造工程的产业集聚地。待条件成熟，参照深圳目前产业集聚地的做法，着手规范及建立再制造工程产业集聚地，对进入产业集聚地的再制造工程企业给予政策和资金上的扶持政策，逐步发展成为新兴产业，形成新的经济增长点。根据国家建设节约型社会发展循环经济的优惠政策及《深圳经济特区循环经济促进条例》，对报废的机电产品的回收及再制造工程的技术开发和基地建设给予相应的支持。在税收及再制造产品的销售使用上予以政策优惠和扶持措施。
    参考文献:徐溶士《再制造工程基础及其应用》
   

(作者：张培恩 刘树平)