徐濱士

進(jìn)入21世紀(jì)，保護(hù)地球環(huán)境、構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)、保持社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展已成為世界各國共同關(guān)心的話題。目前大力提倡的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式是追求更大經(jīng)濟(jì)效益、更少資源消耗、更低環(huán)境污染和更多勞動就業(yè)的一種先進(jìn)經(jīng)濟(jì)模式。

再制造工程以節(jié)約資源、節(jié)省能源、保護(hù)環(huán)境為特色，以綜合利用信息技術(shù)、納米技術(shù)、生物技術(shù)等高技術(shù)為核心，充分體現(xiàn)了具有中國特色自主創(chuàng)新的特點(diǎn)。再制造可使廢舊資源中蘊(yùn)含的價值得到最大限度的開發(fā)和利用，緩解資源短缺與資源浪費(fèi)的矛盾，減少大量的失效、報廢產(chǎn)品對環(huán)境的危害，是廢舊機(jī)電產(chǎn)品資源化的最佳形式和首選途徑，是節(jié)約資源的重要手段。再制造工程高度契合了國家構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略需求，并為其提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，大力開展綠色再制造工程是實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的主要途徑之一。

中國特色的再制造工程可以簡單概括為：再制造是廢舊產(chǎn)品高技術(shù)修復(fù)、改造的產(chǎn)業(yè)化。中國特色的再制造工程是在維修工程、表面工程基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要基于復(fù)合表面工程技術(shù)、納米表面技術(shù)和自動化表面技術(shù)，這些先進(jìn)的表面技術(shù)是國外再制造時所不曾采用的。其重要特征是再制造產(chǎn)品的質(zhì)量和性能不低于新品，成本只有新品的50%，節(jié)能60%，節(jié)材70%，對環(huán)境的不良影響與制造新品相比顯著降低。先進(jìn)表面工程技術(shù)在再制造中的應(yīng)用，可將舊件再制造率提高到90%，使零件的尺寸精度和質(zhì)量性能標(biāo)準(zhǔn)不低于原型新品水平，而且在耐磨、耐蝕、抗疲勞等性能方面達(dá)到原型新品水平，并最終確保再制造裝備零部件的性能質(zhì)量達(dá)到甚至超過了原型新品，受到國際同行的廣泛認(rèn)同與高度關(guān)注。

一、國外再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中，廢舊產(chǎn)品造成的危害暴露較早，相應(yīng)的對策也較早提出和實施。

20世紀(jì)30—40年代，為了走出經(jīng)濟(jì)蕭條的困境，以及適應(yīng)第二次世界大戰(zhàn)的需求，最早的再制造產(chǎn)業(yè)雛形在美國汽車維修行業(yè)中出現(xiàn)。至20世紀(jì)80年代初，美國正式提出“再制造”。此后，其它工業(yè)發(fā)達(dá)國家開始大力發(fā)展再制造產(chǎn)業(yè)。1996年美國發(fā)布了再制造產(chǎn)業(yè)調(diào)查報告《再制造業(yè)：潛在的巨人》。報告顯示，1996年美國專業(yè)化再制造公司達(dá)73000家，年銷售額530億美元，直接雇員48萬人。與制藥業(yè)、計算機(jī)制造業(yè)和鋼鐵業(yè)相比，同年美國再制造產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值與他們基本相當(dāng)，但就業(yè)人數(shù)明顯多于他們，說明再制造產(chǎn)業(yè)不僅能夠創(chuàng)造巨大財富，還能夠顯著解決就業(yè)問題。目前再制造在歐美發(fā)達(dá)國家已形成了重要產(chǎn)業(yè)。2005年全球再制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已超過1000億美元，美國的再制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大，達(dá)到750億美元，其中汽車和工程機(jī)械再制造占2/3以上，約500億美元。

美軍是再制造產(chǎn)業(yè)的最大受益者。美軍軍費(fèi)世界第一，但美軍仍然認(rèn)為再制造具有重大作用，尤其是在財政預(yù)算有限、新裝備配備不到位、制造新裝備費(fèi)用高昂的情況下，再制造可維持武器裝備的戰(zhàn)備完好率。為此美國國會參眾兩院通過了一項不經(jīng)總統(tǒng)簽署即可獲得執(zhí)行的共同決議案，授權(quán)美國國防部將更多的重點(diǎn)放在對軍用裝備的再制造上。至今美軍裝備再制造的范圍已包括裝備的各個方面。

近年來日本加強(qiáng)了對工程機(jī)械的再制造。至2008年再制造的工程機(jī)械中，58%由日本國內(nèi)用戶使用，34%出口到國外，其余的8%拆解后作為配件出售。至2004年德國大眾汽車公司已再制造汽車發(fā)動機(jī)748萬臺，變速器240萬臺，公司銷售的再制造發(fā)動機(jī)及其配件和新機(jī)的比例達(dá)到9∶1。

歐美國家在再制造設(shè)計方面，主要結(jié)合具體產(chǎn)品，針對再制造過程中的重要設(shè)計要素如拆卸性能、零件的材料種類、設(shè)計結(jié)構(gòu)與緊固方式等進(jìn)行研究；在再制造加工方面，對于機(jī)械產(chǎn)品，主要通過換件修理法和尺寸修理法來恢復(fù)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)動機(jī)，再制造時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(fù)。對于電子產(chǎn)品，再制造的內(nèi)涵就是對仍具有使用價值的零部件予以直接的再利用。如德國柏林工業(yè)大學(xué)對平板顯示器的再制造就是先將液晶顯示器LCD、印刷線路板PCB、冷陰極熒光燈CCFL等關(guān)鍵零部件進(jìn)行拆解，經(jīng)檢測合格后進(jìn)行再利用；德國ReMobile公司對移動電話的再制造也是先拆解、再檢測最后再利用。

二、中國特色再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國的再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今已經(jīng)10年有余。在實踐的基礎(chǔ)上，逐步探索形成了以高新技術(shù)為支撐、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合、既循環(huán)又經(jīng)濟(jì)的自主創(chuàng)新的中國特色再制造模式。中國特色再制造模式注重基礎(chǔ)研究與工程實踐結(jié)合，創(chuàng)新發(fā)展了中國特色的再制造關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了廢舊產(chǎn)品的再制造質(zhì)量控制體系，保證了再制造產(chǎn)品性能質(zhì)量和可靠性；注重企業(yè)需求與學(xué)科建設(shè)融合，提升企業(yè)與實驗室核心競爭力；注重社會效益與經(jīng)濟(jì)效益兼顧，促進(jìn)國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

由于再制造使用的是經(jīng)過長期服役而報廢的各種成形零件，其損傷失效形式復(fù)雜多樣，殘余應(yīng)力、內(nèi)部裂紋和疲勞層的存在導(dǎo)致壽命評估與服役周期復(fù)雜難測，再制造還要在保持廢舊零（部）件材質(zhì)和形狀基本不變的前提下，采用高技術(shù)恢復(fù)原產(chǎn)品的尺寸標(biāo)準(zhǔn)、達(dá)到或超過原產(chǎn)品的性能指標(biāo)、實現(xiàn)原產(chǎn)品的功能升級。同時也采用正規(guī)化、規(guī)?；募庸な侄?，因此加工工藝更為復(fù)雜。

再制造壽命檢測的核心是疲勞壽命，再制造質(zhì)量控制的關(guān)鍵是裂紋控制，再制造的主要損傷形式是表面磨損。根據(jù)再制造產(chǎn)品失效特征和質(zhì)量性能不低于新品的標(biāo)準(zhǔn)要求，我國通過多年研究與實踐和不斷自主創(chuàng)新，形成了中國特色的再制造技術(shù)。

（一）自動化納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)

納米電刷鍍技術(shù)是自主研發(fā)的一項先進(jìn)的再制造技術(shù)。該技術(shù)是把納米顆粒加入電刷鍍?nèi)芤?、并使之和鍍液金屬離子在電刷鍍電場作用下共沉積在金屬表面，形成納米顆粒復(fù)合涂層。通過創(chuàng)造性地解決納米顆粒的分散和在鍍層中沉積難題，所制備的納米復(fù)合電刷鍍層中均勻彌散分布大量的硬質(zhì)納米顆粒，使得再制造零件表面耐磨性、耐高溫性和抗接觸疲勞性能顯著提高，與不含納米顆粒的金屬刷鍍層相比，耐磨性能提高15倍、抗溫性由200℃提高到400℃、抗接觸疲勞性能由105周次提高到106周次，顯著延長零件使用壽命，并成功應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)葉片、汽車發(fā)動機(jī)連桿、凸輪軸和缸體的再制造。但由于手工納米電刷鍍生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大，針對重載汽車發(fā)動機(jī)連桿和缸體缸筒再制造難題和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)需求，我國自主研發(fā)了發(fā)動機(jī)連桿自動化納米電刷鍍專用設(shè)備和氣缸筒自動化納米電刷鍍專用設(shè)備，實現(xiàn)了鍍液連續(xù)供應(yīng)和循環(huán)利用、納米電刷鍍再制造工藝過程綜合監(jiān)控。生產(chǎn)應(yīng)用表明，生產(chǎn)率提高5—10倍，再制造消耗材料僅為該零件本體重量的1—2%，費(fèi)用是新品價格的1/10，實現(xiàn)了廢舊零件再制造的需求。并且鍍液循環(huán)利用，廢水集中處理，實現(xiàn)全過程的綠色化要求。

（二）自動化高速電弧噴涂技術(shù)

自主研發(fā)了自動化高速電弧噴涂技術(shù)，采用機(jī)器人或操作機(jī)的操作臂夾持噴槍，通過紅外溫度場監(jiān)測和編程控制高速電弧噴槍實現(xiàn)各種規(guī)劃路徑，實時反饋調(diào)節(jié)噴涂工藝參數(shù)，實現(xiàn)自動噴涂作業(yè)的智能控制。該技術(shù)結(jié)合新開發(fā)的FeAl和FeAlMn系粉芯絲材制備出的噴涂層，結(jié)合強(qiáng)度高，硬度高，耐磨損性能好，已成功應(yīng)用于廢舊斯太爾發(fā)動機(jī)缸體的再制造，已完成再制造量200多臺。采用自動化電弧噴涂技術(shù)再制造單件發(fā)動機(jī)缸體時間由手工的1.5小時縮短為20分鐘，噴涂效率提高3.5倍。

（三）自動化微束等離子熔覆技術(shù)

自主創(chuàng)新設(shè)計了70KHz高頻逆變微束等離子電源，高于目前通常采用的20KHz逆變頻率，從而減少了設(shè)備的體積，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)特性，使得微束等離子弧的工作更加穩(wěn)定。利用該技術(shù)對發(fā)動機(jī)廢舊排氣門密封錐面進(jìn)行再制造后的氣門變形量小，表面硬度恢復(fù)到新品數(shù)值，力學(xué)性能滿足要求，成本僅為新品的1/5。

（四）再制造無損檢測評估技術(shù)及其儀器設(shè)備

廢舊零部件損傷狀態(tài)無損檢測與評估是再制造質(zhì)量控制體系的重要內(nèi)容。我國已研究實施了汽車發(fā)動機(jī)缸體、曲軸、連桿、氣門桿等不同再制造零部件的多種無損檢測評估技術(shù)（渦流、超聲、金屬磁記憶、聲發(fā)射等），并研制出了高頻渦流無損檢測儀（適用于氣門桿、連桿等，通用性強(qiáng)）、高穿透力超聲無損檢測儀（適用于曲軸等，通用性強(qiáng)）、缸體渦流/磁記憶綜合無損檢測評估儀、金屬磁記憶壽命評估儀、納米復(fù)合刷鍍層無損測厚儀等，初步實現(xiàn)了發(fā)動機(jī)氣門桿、連桿、曲軸、發(fā)動機(jī)缸體等重要零部件損傷和無損檢測評估，為再制造產(chǎn)品質(zhì)量不低于新品的質(zhì)量控制體系提供了有力保障。相關(guān)技術(shù)和儀器設(shè)備已在濟(jì)南復(fù)強(qiáng)動力有限公司再制造生產(chǎn)線上應(yīng)用試驗，為再制造毛坯質(zhì)量控制體系提供了技術(shù)支撐。

三、再制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展展望

（一）中國再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工作思路

我國制定的循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法中明確提出要發(fā)展再制造產(chǎn)業(yè)以促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)向產(chǎn)業(yè)化、集群化方向發(fā)展。從國內(nèi)外制造及再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程看，“技術(shù)產(chǎn)業(yè)化”是一個普遍的發(fā)展模式，我國的再制造產(chǎn)業(yè)在這一環(huán)節(jié)上采取的是企業(yè)試點(diǎn)模式，其總體上是分散化運(yùn)作，產(chǎn)業(yè)集群能力明顯不足。鑒于再制造產(chǎn)業(yè)有其獨(dú)特的技術(shù)和相應(yīng)的政策法規(guī)環(huán)境，因此建設(shè)再制造產(chǎn)業(yè)基地或園區(qū)就成了再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要模式。這一模式總體遵從“技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)集聚化、集聚規(guī)模化、規(guī)模園區(qū)化、園區(qū)科學(xué)化”的建設(shè)理念，既可以有效地彌補(bǔ)當(dāng)前再制造產(chǎn)業(yè)企業(yè)試點(diǎn)模式的不足，也可以帶動多支點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

通過再制造產(chǎn)業(yè)基地的建設(shè)，進(jìn)一步加速現(xiàn)代裝備制造業(yè)基地建設(shè)步伐，著力提升工業(yè)核心競爭力，切實推動產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)制造和再制造產(chǎn)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

第一，按照國家有關(guān)部委的部署，優(yōu)先推進(jìn)重點(diǎn)領(lǐng)域的再制造。一是大力發(fā)展工程機(jī)械、機(jī)床、電機(jī)等再制造。引進(jìn)國內(nèi)外有實力的企業(yè)投資裝備再制造，發(fā)展機(jī)床、工程機(jī)械、工業(yè)機(jī)電設(shè)備、鐵路機(jī)車裝備再制造。二是大力發(fā)展電子及辦公信息設(shè)備再制造，突破各種制約瓶頸，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。

第二，科技創(chuàng)新為本。國內(nèi)再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展，要靠科技支撐及創(chuàng)新。一是加大科技投入，并積極爭取國家的科技扶持資金，加強(qiáng)與國內(nèi)高校及科研院所的合作，組建再制造重點(diǎn)技術(shù)研發(fā)中心和院士工作站，圍繞再制造產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)、舊件性能評價、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的拆解和清洗、微納米表面工程、無損檢測等技術(shù)的研發(fā)，再制造產(chǎn)品安全檢測等方面進(jìn)行研發(fā)和創(chuàng)新。二是引進(jìn)國內(nèi)外高端人才，千方百計構(gòu)筑人才高地，要加強(qiáng)與國內(nèi)高校的合作，加大高層次、復(fù)合型、創(chuàng)新型再制造人才的培養(yǎng)力度，充分發(fā)揮高等職業(yè)技術(shù)教育方面的資源優(yōu)勢，加速教育和科技產(chǎn)業(yè)的集聚和整合。

第三，全面建設(shè)再制造配套服務(wù)體系，為再制造企業(yè)的發(fā)展提供有力支撐。一是積極爭取國家有關(guān)部門的支持，在再制造產(chǎn)業(yè)基地建立良好的再制造經(jīng)營環(huán)境；二是依托產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，完善再制造產(chǎn)業(yè)鏈；三是把再制造產(chǎn)業(yè)所需裝備作為再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容，發(fā)揮機(jī)械裝備制造業(yè)優(yōu)勢，大力發(fā)展再制造裝備研發(fā)和生產(chǎn)，逐步形成再制造關(guān)鍵設(shè)備生產(chǎn)研發(fā)體系；四是發(fā)揮區(qū)位以及物流優(yōu)勢，與國內(nèi)外原廠生產(chǎn)商合作發(fā)展逆向物流，建立再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的工程機(jī)械、機(jī)床、廢舊汽車零部件等的逆向回收物流體系，形成適應(yīng)再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的舊件收集能力；五是在企業(yè)現(xiàn)有質(zhì)量管理體系建設(shè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善適應(yīng)再制造的管理體系要求；六是強(qiáng)化安全、環(huán)保和職業(yè)健康工作，建立嚴(yán)格的再制造環(huán)保安全保障體系；七是加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，完善配套政策保障體系。同時，盡快制訂和落實涉及再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策，為再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造優(yōu)良的軟環(huán)境。

（二）中國再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的未來趨勢

根據(jù)再制造的技術(shù)特點(diǎn)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)，未來中國再制造的發(fā)展將在以下產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域展開。

1、汽車零部件再制造工程

中國作為汽車制造和使用大國，推進(jìn)汽車零部件再制造工程產(chǎn)業(yè)化勢在必行。2008年國家發(fā)改委啟動了汽車零部件再制造試點(diǎn)工作，確定了第一批14家試點(diǎn)企業(yè)，取得了較好的成果。目前，國家發(fā)改委已啟動第二批試點(diǎn)工作，進(jìn)一步推廣先進(jìn)經(jīng)驗，深化再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2、機(jī)床再制造工程及其數(shù)控化升級

目前，中國各類機(jī)床設(shè)備保有量約550萬臺，居世界第一，數(shù)控化率不到3%，役齡超過10年的傳統(tǒng)機(jī)床占60%以上，未來5—10年將有大量機(jī)床面臨淘汰。機(jī)床再制造作為一種基于廢舊機(jī)床資源循環(huán)利用的機(jī)床制造新模式，在我國具有廣闊的發(fā)展前景，對于實現(xiàn)我國量大面廣的廢舊機(jī)床資源的循環(huán)再利用具有重要意義。

3、工程機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、礦山機(jī)械再制造工程

中國是工程機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械和礦山機(jī)械的使用大國，設(shè)備保有量大，品種多。此類設(shè)備多是由于重載而導(dǎo)致零部件表面磨損、腐蝕和斷裂而失效報廢。在上述設(shè)備中實施再制造工程可顯著提高設(shè)備的使用年限、獲得節(jié)能、節(jié)材、減排效果，從而創(chuàng)造巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。

4、廢舊電子電器產(chǎn)品再利用與資源再生

廢舊電子電器再制造與資源再生是我國資源再生產(chǎn)業(yè)面臨的新問題，國家相關(guān)部門從不同的角度正在修訂和制定相關(guān)的法律法規(guī)，在規(guī)范該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，也有利于資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)。從2003年起，國家發(fā)改委開展了回收利用試點(diǎn)，建立廢舊電子電器的拆解處理示范廠，以期引導(dǎo)我國廢舊電子電器再制造與資源再生行業(yè)的發(fā)展。一些地方也出臺了有關(guān)文件，規(guī)范電子廢料的回收利用和無害化處理，為電子電器產(chǎn)品的再制造提供了法律依據(jù)。

5、重大技術(shù)裝備再制造工程

能源、化工、冶金、電力等行業(yè)的重大技術(shù)裝備再制造工程的產(chǎn)業(yè)意義重大?？梢悦闇?zhǔn)冶金重大技術(shù)裝備中的高爐渣口、風(fēng)口、軋輥、連鑄機(jī)軋輥、爐底輥、熱軋工具、水壓機(jī)油壓柱塞，石油化工重大技術(shù)裝備中的高溫高壓反應(yīng)容器、裂解爐管、大型儲油設(shè)施，火力發(fā)電重大技術(shù)裝備中的汽輪機(jī)葉片、缸蓋、磨煤機(jī)零部件、鍋爐“四管”，水力發(fā)電重大技術(shù)裝備中的水輪機(jī)葉輪，以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)、燃油發(fā)電機(jī)、太陽能發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵零部件開展再制造工程。