自主創(chuàng)新，開拓航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件再制造之路
——訪中國(guó)工程院院士，航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域?qū)＜蚁蚯?/h1>
2017-05-11 07:14:52
航空制造技術(shù) 2017年21期
本刊記者 文 竹
向 巧 XIANG Qiao
中國(guó)工程院院士
Academician of Chinese Academy of Engineering
“兩機(jī)”重大專項(xiàng)工程副總設(shè)計(jì)師
Deputy Chief Designer of National Major Project of Aeroengine and Gas Turbine
航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域?qū)＜?，軍?duì)科技領(lǐng)軍人才，中國(guó)科協(xié)常委、學(xué)術(shù)交流專門委員會(huì)委員、女科技工作者專門委員會(huì)委員，聯(lián)合國(guó)教科文組織奧爾堡中心咨詢委員會(huì)委員，中共十八大代表，全國(guó)勞動(dòng)模范?，F(xiàn)任中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)公司總經(jīng)理助理，科技委副主任，“兩機(jī)”重大專項(xiàng)工程副總設(shè)計(jì)師。長(zhǎng)期從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)工程管理和技術(shù)研究并作出突出貢獻(xiàn)。以第一完成人獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、軍隊(duì)及省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)等共8項(xiàng)；發(fā)表論文90余篇，出版編著4部，譯著1部；授權(quán)發(fā)明專利20項(xiàng)，實(shí)用新型專利12項(xiàng)。
向 巧：再制造（Remanufacture）是指以廢舊產(chǎn)品作為生產(chǎn)毛坯，通過專業(yè)化修復(fù)或升級(jí)改造的方法來使其質(zhì)量特性不低于原有新品的制造過程。簡(jiǎn)言之，再制造就是修舊如新、乃至修舊超新的制造過程。
國(guó)內(nèi)首次提出“再制造”概念是在1999年6月徐濱士院士于西安召開的“先進(jìn)制造技術(shù)國(guó)際會(huì)議”上發(fā)表的學(xué)術(shù)論文《表面工程與再制造技術(shù)》當(dāng)中。2000年12月，徐濱士院士在中國(guó)工程院咨詢報(bào)告《綠色再制造工程在我國(guó)應(yīng)用的前景》中，對(duì)再制造工程的技術(shù)內(nèi)涵、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了系統(tǒng)、全面的論述。2006年12月，在中國(guó)工程院咨詢報(bào)告《建設(shè)節(jié)約型社會(huì)戰(zhàn)略研究》中，機(jī)電產(chǎn)品的回收與再制造被列為建設(shè)節(jié)約型社會(huì)17項(xiàng)重點(diǎn)工程之一。10余年來，我國(guó)政府高度重視再制造，從法律法規(guī)、政策制度、發(fā)展規(guī)劃等多方面，全力推動(dòng)再制造的發(fā)展。2005年，國(guó)務(wù)院連續(xù)發(fā)布兩個(gè)文件，首次提出支持廢舊機(jī)電產(chǎn)品再制造，到2015年，國(guó)家層面上已制定了近50項(xiàng)再制造方面的法律法規(guī)，20余項(xiàng)再制造專項(xiàng)政策法規(guī)。應(yīng)該說，我國(guó)已呈現(xiàn)出以國(guó)家目標(biāo)推動(dòng)再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的態(tài)勢(shì)。我國(guó)的再制造技術(shù)一開始是在表面工程技術(shù)的基礎(chǔ)上提出并發(fā)展的。20世紀(jì)80年代初，英國(guó)伯明翰大學(xué)教授T.Bell建立了世界上第一個(gè)表面工程研究所，1985年創(chuàng)辦了國(guó)際《表面工程》雜志，同時(shí)將國(guó)際熱處理聯(lián)合會(huì)改名為國(guó)際熱處理與表面工程聯(lián)合會(huì)。徐濱士院士1987年提出建立了我國(guó)第一個(gè)表面工程研究所，1988年創(chuàng)辦了我國(guó)第一本《表面工程》雜志，1997年更名為《中國(guó)表面工程》，國(guó)內(nèi)外正式發(fā)行，1997年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)正式成立了表面工程分會(huì)。為滿足我軍裝備維修的需要，1991年成立了全軍表面工程推廣中心，當(dāng)時(shí)的軍委副主席劉華清上將親自為中心題詞：“表面工程出效益出戰(zhàn)斗力”，1992年，在空軍建立了表面工程推廣站，掛靠在5719工廠，我有幸成為第一任常務(wù)副站長(zhǎng)，也就在那時(shí)，與徐濱士院士結(jié)緣，在徐院士的學(xué)術(shù)思想影響和再制造理論指導(dǎo)下，從表面工程到再制造，一路走來，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)致力于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修及再制造技術(shù)研究與應(yīng)用，2010年，主持完成的科研項(xiàng)目“軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件再制造技術(shù)及應(yīng)用”獲得了國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
再制造回收了產(chǎn)品原制造過程的附加值，而成本一般不超過新品的50%。由此可知，附加值越高的工業(yè)產(chǎn)品，再制造技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值越大。據(jù)日本通產(chǎn)省統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品單位重量創(chuàng)造的價(jià)值如下：輪船1∶1；汽車1∶9；計(jì)算機(jī)1∶300；飛機(jī)1∶800；航空發(fā)動(dòng)機(jī)1∶1400。做個(gè)形象的比喻，汽車單位重量的價(jià)值只相當(dāng)于一個(gè)漢堡包，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)單位重量的價(jià)值等同于單位重量的白銀，航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片單位重量的價(jià)值則等同于單位重量的黃金。
美國(guó)2011年的統(tǒng)計(jì)表明，人均再制造產(chǎn)值分別為：航空業(yè)37萬美元，醫(yī)療器械35萬美元，汽車零件20萬美元，普通消費(fèi)者產(chǎn)品只有8萬多美元。為此，從再制造過程本身創(chuàng)造的價(jià)值來看，工業(yè)領(lǐng)域的高端性與再制造的附加值也是正相關(guān)的?？梢姡娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)再制造的附加值高于其他工業(yè)產(chǎn)品，其中，渦輪葉片再制造的附加值最高。
向 巧：關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件再制造，我看到的最早的資料是美國(guó)Chromalloy公司在1986年的一份公司介紹，從中可知美國(guó)至少?gòu)?0世紀(jì)60年代初，即開始了航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)零部件的再制造研發(fā)和生產(chǎn)，而且創(chuàng)造了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。
在表面工程技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展的再制造技術(shù)，我姑且稱之為表面工程再制造技術(shù)。通過多年的研發(fā)與應(yīng)用，表面工程再制造技術(shù)已逐步形成了以壽命評(píng)估技術(shù)、復(fù)合表面工程技術(shù)、納米表面技術(shù)和自動(dòng)化表面技術(shù)為核心的再制造關(guān)鍵技術(shù)群。徐濱士院士提出的納米電刷鍍技術(shù)就是其典型代表。我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過納米電刷鍍技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，修復(fù)了因榫頭磨損而報(bào)廢的引進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)靜子葉片。
應(yīng)該說，表面工程再制造技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修中發(fā)揮了重要作用，修復(fù)了大量因表面磨損而報(bào)廢的零部件。但是，由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、高空環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間使用，零部件種類多、材料雜、結(jié)構(gòu)各異、服役狀態(tài)不同，導(dǎo)致?lián)p傷模式多，有表面磨損的，也有表面燒蝕的，還有裂紋、斷裂、組織退化等，要使這些因各種損傷而報(bào)廢的零部件都通過再制造得到再生，顯然，僅有表面工程再制造技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，就算是表面工程再制造技術(shù)，也得針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件特殊的材料與結(jié)構(gòu)特性，分析其失效表面的特征，研究不同于汽車等地面產(chǎn)品的再制造技術(shù)。
我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件開展再制造，是被逼出來的，是在問題的倒逼下走出的一條自主創(chuàng)新之路。我曾經(jīng)在5719工廠工作30余年，那是一家從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)大修的MRO企業(yè)，我在工廠幾乎所有技術(shù)和技術(shù)管理崗位都工作過，我軍殲擊機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的所有型號(hào)幾乎都修過。航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用到翻修期或有重大故障，就得徹底分解大修。因?yàn)檐姍C(jī)使用環(huán)境極為惡劣，翻修期一般只有數(shù)百小時(shí)，葉片等關(guān)鍵件報(bào)廢量也極大。
對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)這種多系統(tǒng)構(gòu)成、可靠性要求極高的復(fù)雜裝備，為確保維修質(zhì)量，國(guó)際上通常采用“換件”和“外委”的維修模式，即對(duì)報(bào)廢件以新品替換，或委托專業(yè)化廠修理。對(duì)引進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)而言，對(duì)外送修不僅價(jià)格昂貴，周期漫長(zhǎng)，而且可能涉及多個(gè)國(guó)家，還會(huì)受國(guó)際政治影響，送修或引進(jìn)備件都嚴(yán)重受制于人。以葉片為例，葉片是目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量最多的關(guān)鍵件，工作環(huán)境最惡劣，價(jià)格也最為昂貴。某型發(fā)動(dòng)機(jī)全臺(tái)葉片數(shù)達(dá)到2000多片，如果全臺(tái)更換，價(jià)格接近發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)采購(gòu)價(jià)的2/3。而且，航空發(fā)動(dòng)機(jī)還可能帶有各種原因造成的設(shè)計(jì)制造缺陷，給飛行安全帶來隱患。因此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修保障問題曾長(zhǎng)期影響用戶裝備完好率。
20世紀(jì)90年代，我有機(jī)會(huì)多次到歐美俄培訓(xùn)或考察，在歐美先進(jìn)的維修技術(shù)和徐濱士院士表面工程理論的啟發(fā)下，我主持攻克了一些國(guó)產(chǎn)二代機(jī)的技術(shù)難題，其中葉片涂層技術(shù)在20世紀(jì)90年代就獲得2項(xiàng)軍隊(duì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、3項(xiàng)發(fā)明專利。
在學(xué)習(xí)考察中，我發(fā)現(xiàn)歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視高端動(dòng)力裝備關(guān)鍵部件的再制造技術(shù)研發(fā)，形成了葉片等關(guān)鍵件的再制造能力，但對(duì)其核心技術(shù)嚴(yán)密封鎖，概不轉(zhuǎn)讓，對(duì)中國(guó)尤其如此。如民航發(fā)動(dòng)機(jī)的維修，他們寧愿在新加坡、馬來西亞等國(guó)設(shè)相應(yīng)的維修廠，也不允許在中國(guó)開展葉片等關(guān)鍵件的修理。我感到，為擺脫受制于人，滿足用戶需求，必須立足自我，自主創(chuàng)新，研發(fā)自己的再制造技術(shù)以及相應(yīng)的維修標(biāo)準(zhǔn)和維修體系，使報(bào)廢的關(guān)鍵零部件得以再生，使設(shè)計(jì)制造缺陷得到修正，從而使維修質(zhì)量效率更高，裝備運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)，使用更安全、更經(jīng)濟(jì)。
通過近20年的努力，我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)建立了軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件再制造核心技術(shù)體系，主持構(gòu)建了基于問題的我軍特色航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工程管理體系。軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵件（以下簡(jiǎn)稱關(guān)鍵件）再制造技術(shù)是對(duì)報(bào)廢的關(guān)鍵零部件進(jìn)行再生，對(duì)設(shè)計(jì)制造缺陷進(jìn)行修正，且質(zhì)量特性不低于新品的先進(jìn)技術(shù)。主要有：前處理技術(shù)、表面完整性修復(fù)技術(shù)、性能及形變恢復(fù)技術(shù)、壽命預(yù)測(cè)評(píng)估及考核驗(yàn)證技術(shù)。應(yīng)用以上再制造技術(shù)體系，我主持對(duì)大量按原規(guī)定必須報(bào)廢的葉片等關(guān)鍵件進(jìn)行了再制造，包括引進(jìn)和國(guó)產(chǎn)三代機(jī)，有4萬多件關(guān)鍵件裝在千多臺(tái)次航空發(fā)動(dòng)機(jī)上安全飛行33萬多小時(shí)，從未出過問題。這個(gè)數(shù)據(jù)還是我在5719廠時(shí)的統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在就更多了。
向 巧：在多年實(shí)踐基礎(chǔ)上，我提出了基于問題的工程管理的理念，主持構(gòu)建了基于問題的航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工程管理體系?；趩栴}的工程管理，是對(duì)某一特定工程，以挖掘、分析和界定工程的關(guān)鍵問題為基礎(chǔ)，以系統(tǒng)解決問題為目標(biāo)，以全員、全過程、全要素關(guān)注問題及解決問題為路徑和方法的一系列管理活動(dòng)。基于問題的航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工程管理體系，是針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修保障面臨的主要問題，以工程學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和系統(tǒng)論為理論基礎(chǔ)，以航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修線建設(shè)工程管理成熟度模型AO2PM3為指導(dǎo)，以形成綜合維修保障能力為目標(biāo)，所開展的一系列工程管理活動(dòng)的系統(tǒng)化安排。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修線建設(shè)工程管理成熟度模型AO2PM3，是我在美國(guó)項(xiàng)目管理協(xié)會(huì)提出的項(xiàng)目管理成熟度模型OPM3的基礎(chǔ)上，基于系統(tǒng)工程、并行工程和價(jià)值流理論，研究分析歐美俄維修模式及國(guó)情軍情，在2004年提出來的。這個(gè)模型包括項(xiàng)目能力（含組織結(jié)構(gòu)/過程方法/資源提供/企業(yè)文化）、建線過程（含基礎(chǔ)設(shè)施/設(shè)備工裝/工藝技術(shù)/質(zhì)量保證/整機(jī)試修/附件試修/經(jīng)費(fèi)管理/備件保障）、建線成果（即維修能力）模塊；設(shè)定各模塊評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法，導(dǎo)入設(shè)計(jì)或?qū)崪y(cè)數(shù)值，即可得出維修線的成熟度，由低到高為Ⅰ至Ⅴ級(jí)，成熟度越高，維修水平和能力就越高。該模型既能夠?qū)我恍吞?hào)，也能對(duì)多型號(hào)集成的航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修線建設(shè)工程管理進(jìn)行指導(dǎo)和評(píng)價(jià)；既可用于指導(dǎo)維修線建設(shè)，也可用于評(píng)價(jià)已建成的維修線，確定改進(jìn)機(jī)會(huì)，通過再造提升成熟度；從而解決了航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修線建設(shè)的技術(shù)評(píng)定和標(biāo)準(zhǔn)問題，實(shí)現(xiàn)了建線有指導(dǎo)、評(píng)價(jià)有標(biāo)準(zhǔn)。
用這個(gè)模型評(píng)估2004年的維修線，只有II級(jí)成熟度。于是，我主持按Ⅴ級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)提出了成熟度提升的體系架構(gòu)，以問題牽引、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)為指導(dǎo)思想，以形成綜合維修保障能力為目標(biāo)，以成熟度模型為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以一體化管理、差異化施修的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，專業(yè)化分工的維修技術(shù)體系、系統(tǒng)化管理的逆向作業(yè)體系、聚焦可靠性的質(zhì)量管理體系、關(guān)注問題鼓勵(lì)創(chuàng)新的企業(yè)文化管理體系、智能化的維修作業(yè)信息系統(tǒng)為路徑和方法，主持對(duì)管理動(dòng)了大手術(shù)，先后開展了3次流程再造，主持創(chuàng)建了產(chǎn)品、業(yè)務(wù)、職能三維魔方式組織結(jié)構(gòu)，打破職能壁壘，按產(chǎn)品或業(yè)務(wù)所需像玩魔方一樣快速整合資源成立項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，形成了產(chǎn)品牽引、業(yè)務(wù)支撐、職能保障的工程運(yùn)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源柔性化共享、項(xiàng)目化利用。
2012年，全面建成航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工程管理體系，在同一維修保障基地實(shí)現(xiàn)引進(jìn)與國(guó)產(chǎn)、二代與三代多型軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)并線自主維修，成熟度達(dá)Ⅴ級(jí)，各型號(hào)維修能力均超過設(shè)計(jì)指標(biāo)，最高達(dá)2.4倍。國(guó)產(chǎn)與引進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)單元體與部附件自修率均達(dá)100%，關(guān)鍵件再制造率分別為65%、70%，易損件與必?fù)Q件自制率分別為35%、65%。2013年建成我國(guó)首個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)再制造技術(shù)應(yīng)用研發(fā)中心，國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)3D打印在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片再制造上的工程化應(yīng)用。維修的航空發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)20年累計(jì)飛行170余萬小時(shí)無責(zé)任維修事故，維修周期平均僅為用戶規(guī)定周期的1/3，維修價(jià)格平均僅為新品的1/4。
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航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域?qū)＜?，軍?duì)科技領(lǐng)軍人才，中國(guó)科協(xié)常委、學(xué)術(shù)交流專門委員會(huì)委員、女科技工作者專門委員會(huì)委員，聯(lián)合國(guó)教科文組織奧爾堡中心咨詢委員會(huì)委員，中共十八大代表，全國(guó)勞動(dòng)模范?，F(xiàn)任中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)公司總經(jīng)理助理，科技委副主任，“兩機(jī)”重大專項(xiàng)工程副總設(shè)計(jì)師。長(zhǎng)期從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)工程管理和技術(shù)研究并作出突出貢獻(xiàn)。以第一完成人獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、軍隊(duì)及省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)等共8項(xiàng)；發(fā)表論文90余篇，出版編著4部，譯著1部；授權(quán)發(fā)明專利20項(xiàng)，實(shí)用新型專利12項(xiàng)。
向 巧：再制造（Remanufacture）是指以廢舊產(chǎn)品作為生產(chǎn)毛坯，通過專業(yè)化修復(fù)或升級(jí)改造的方法來使其質(zhì)量特性不低于原有新品的制造過程。簡(jiǎn)言之，再制造就是修舊如新、乃至修舊超新的制造過程。
國(guó)內(nèi)首次提出“再制造”概念是在1999年6月徐濱士院士于西安召開的“先進(jìn)制造技術(shù)國(guó)際會(huì)議”上發(fā)表的學(xué)術(shù)論文《表面工程與再制造技術(shù)》當(dāng)中。2000年12月，徐濱士院士在中國(guó)工程院咨詢報(bào)告《綠色再制造工程在我國(guó)應(yīng)用的前景》中，對(duì)再制造工程的技術(shù)內(nèi)涵、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了系統(tǒng)、全面的論述。2006年12月，在中國(guó)工程院咨詢報(bào)告《建設(shè)節(jié)約型社會(huì)戰(zhàn)略研究》中，機(jī)電產(chǎn)品的回收與再制造被列為建設(shè)節(jié)約型社會(huì)17項(xiàng)重點(diǎn)工程之一。10余年來，我國(guó)政府高度重視再制造，從法律法規(guī)、政策制度、發(fā)展規(guī)劃等多方面，全力推動(dòng)再制造的發(fā)展。2005年，國(guó)務(wù)院連續(xù)發(fā)布兩個(gè)文件，首次提出支持廢舊機(jī)電產(chǎn)品再制造，到2015年，國(guó)家層面上已制定了近50項(xiàng)再制造方面的法律法規(guī)，20余項(xiàng)再制造專項(xiàng)政策法規(guī)。應(yīng)該說，我國(guó)已呈現(xiàn)出以國(guó)家目標(biāo)推動(dòng)再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的態(tài)勢(shì)。我國(guó)的再制造技術(shù)一開始是在表面工程技術(shù)的基礎(chǔ)上提出并發(fā)展的。20世紀(jì)80年代初，英國(guó)伯明翰大學(xué)教授T.Bell建立了世界上第一個(gè)表面工程研究所，1985年創(chuàng)辦了國(guó)際《表面工程》雜志，同時(shí)將國(guó)際熱處理聯(lián)合會(huì)改名為國(guó)際熱處理與表面工程聯(lián)合會(huì)。徐濱士院士1987年提出建立了我國(guó)第一個(gè)表面工程研究所，1988年創(chuàng)辦了我國(guó)第一本《表面工程》雜志，1997年更名為《中國(guó)表面工程》，國(guó)內(nèi)外正式發(fā)行，1997年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)正式成立了表面工程分會(huì)。為滿足我軍裝備維修的需要，1991年成立了全軍表面工程推廣中心，當(dāng)時(shí)的軍委副主席劉華清上將親自為中心題詞：“表面工程出效益出戰(zhàn)斗力”，1992年，在空軍建立了表面工程推廣站，掛靠在5719工廠，我有幸成為第一任常務(wù)副站長(zhǎng)，也就在那時(shí)，與徐濱士院士結(jié)緣，在徐院士的學(xué)術(shù)思想影響和再制造理論指導(dǎo)下，從表面工程到再制造，一路走來，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)致力于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修及再制造技術(shù)研究與應(yīng)用，2010年，主持完成的科研項(xiàng)目“軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件再制造技術(shù)及應(yīng)用”獲得了國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
再制造回收了產(chǎn)品原制造過程的附加值，而成本一般不超過新品的50%。由此可知，附加值越高的工業(yè)產(chǎn)品，再制造技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值越大。據(jù)日本通產(chǎn)省統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品單位重量創(chuàng)造的價(jià)值如下：輪船1∶1；汽車1∶9；計(jì)算機(jī)1∶300；飛機(jī)1∶800；航空發(fā)動(dòng)機(jī)1∶1400。做個(gè)形象的比喻，汽車單位重量的價(jià)值只相當(dāng)于一個(gè)漢堡包，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)單位重量的價(jià)值等同于單位重量的白銀，航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片單位重量的價(jià)值則等同于單位重量的黃金。
美國(guó)2011年的統(tǒng)計(jì)表明，人均再制造產(chǎn)值分別為：航空業(yè)37萬美元，醫(yī)療器械35萬美元，汽車零件20萬美元，普通消費(fèi)者產(chǎn)品只有8萬多美元。為此，從再制造過程本身創(chuàng)造的價(jià)值來看，工業(yè)領(lǐng)域的高端性與再制造的附加值也是正相關(guān)的?？梢姡娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)再制造的附加值高于其他工業(yè)產(chǎn)品，其中，渦輪葉片再制造的附加值最高。
向 巧：關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件再制造，我看到的最早的資料是美國(guó)Chromalloy公司在1986年的一份公司介紹，從中可知美國(guó)至少?gòu)?0世紀(jì)60年代初，即開始了航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)零部件的再制造研發(fā)和生產(chǎn)，而且創(chuàng)造了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。
在表面工程技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展的再制造技術(shù)，我姑且稱之為表面工程再制造技術(shù)。通過多年的研發(fā)與應(yīng)用，表面工程再制造技術(shù)已逐步形成了以壽命評(píng)估技術(shù)、復(fù)合表面工程技術(shù)、納米表面技術(shù)和自動(dòng)化表面技術(shù)為核心的再制造關(guān)鍵技術(shù)群。徐濱士院士提出的納米電刷鍍技術(shù)就是其典型代表。我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過納米電刷鍍技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，修復(fù)了因榫頭磨損而報(bào)廢的引進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)靜子葉片。
應(yīng)該說，表面工程再制造技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修中發(fā)揮了重要作用，修復(fù)了大量因表面磨損而報(bào)廢的零部件。但是，由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、高空環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間使用，零部件種類多、材料雜、結(jié)構(gòu)各異、服役狀態(tài)不同，導(dǎo)致?lián)p傷模式多，有表面磨損的，也有表面燒蝕的，還有裂紋、斷裂、組織退化等，要使這些因各種損傷而報(bào)廢的零部件都通過再制造得到再生，顯然，僅有表面工程再制造技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，就算是表面工程再制造技術(shù)，也得針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件特殊的材料與結(jié)構(gòu)特性，分析其失效表面的特征，研究不同于汽車等地面產(chǎn)品的再制造技術(shù)。
我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件開展再制造，是被逼出來的，是在問題的倒逼下走出的一條自主創(chuàng)新之路。我曾經(jīng)在5719工廠工作30余年，那是一家從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)大修的MRO企業(yè)，我在工廠幾乎所有技術(shù)和技術(shù)管理崗位都工作過，我軍殲擊機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的所有型號(hào)幾乎都修過。航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用到翻修期或有重大故障，就得徹底分解大修。因?yàn)檐姍C(jī)使用環(huán)境極為惡劣，翻修期一般只有數(shù)百小時(shí)，葉片等關(guān)鍵件報(bào)廢量也極大。
對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)這種多系統(tǒng)構(gòu)成、可靠性要求極高的復(fù)雜裝備，為確保維修質(zhì)量，國(guó)際上通常采用“換件”和“外委”的維修模式，即對(duì)報(bào)廢件以新品替換，或委托專業(yè)化廠修理。對(duì)引進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)而言，對(duì)外送修不僅價(jià)格昂貴，周期漫長(zhǎng)，而且可能涉及多個(gè)國(guó)家，還會(huì)受國(guó)際政治影響，送修或引進(jìn)備件都嚴(yán)重受制于人。以葉片為例，葉片是目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量最多的關(guān)鍵件，工作環(huán)境最惡劣，價(jià)格也最為昂貴。某型發(fā)動(dòng)機(jī)全臺(tái)葉片數(shù)達(dá)到2000多片，如果全臺(tái)更換，價(jià)格接近發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)采購(gòu)價(jià)的2/3。而且，航空發(fā)動(dòng)機(jī)還可能帶有各種原因造成的設(shè)計(jì)制造缺陷，給飛行安全帶來隱患。因此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修保障問題曾長(zhǎng)期影響用戶裝備完好率。
20世紀(jì)90年代，我有機(jī)會(huì)多次到歐美俄培訓(xùn)或考察，在歐美先進(jìn)的維修技術(shù)和徐濱士院士表面工程理論的啟發(fā)下，我主持攻克了一些國(guó)產(chǎn)二代機(jī)的技術(shù)難題，其中葉片涂層技術(shù)在20世紀(jì)90年代就獲得2項(xiàng)軍隊(duì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、3項(xiàng)發(fā)明專利。
在學(xué)習(xí)考察中，我發(fā)現(xiàn)歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視高端動(dòng)力裝備關(guān)鍵部件的再制造技術(shù)研發(fā)，形成了葉片等關(guān)鍵件的再制造能力，但對(duì)其核心技術(shù)嚴(yán)密封鎖，概不轉(zhuǎn)讓，對(duì)中國(guó)尤其如此。如民航發(fā)動(dòng)機(jī)的維修，他們寧愿在新加坡、馬來西亞等國(guó)設(shè)相應(yīng)的維修廠，也不允許在中國(guó)開展葉片等關(guān)鍵件的修理。我感到，為擺脫受制于人，滿足用戶需求，必須立足自我，自主創(chuàng)新，研發(fā)自己的再制造技術(shù)以及相應(yīng)的維修標(biāo)準(zhǔn)和維修體系，使報(bào)廢的關(guān)鍵零部件得以再生，使設(shè)計(jì)制造缺陷得到修正，從而使維修質(zhì)量效率更高，裝備運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)，使用更安全、更經(jīng)濟(jì)。
通過近20年的努力，我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)建立了軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件再制造核心技術(shù)體系，主持構(gòu)建了基于問題的我軍特色航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工程管理體系。軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵件（以下簡(jiǎn)稱關(guān)鍵件）再制造技術(shù)是對(duì)報(bào)廢的關(guān)鍵零部件進(jìn)行再生，對(duì)設(shè)計(jì)制造缺陷進(jìn)行修正，且質(zhì)量特性不低于新品的先進(jìn)技術(shù)。主要有：前處理技術(shù)、表面完整性修復(fù)技術(shù)、性能及形變恢復(fù)技術(shù)、壽命預(yù)測(cè)評(píng)估及考核驗(yàn)證技術(shù)。應(yīng)用以上再制造技術(shù)體系，我主持對(duì)大量按原規(guī)定必須報(bào)廢的葉片等關(guān)鍵件進(jìn)行了再制造，包括引進(jìn)和國(guó)產(chǎn)三代機(jī)，有4萬多件關(guān)鍵件裝在千多臺(tái)次航空發(fā)動(dòng)機(jī)上安全飛行33萬多小時(shí)，從未出過問題。這個(gè)數(shù)據(jù)還是我在5719廠時(shí)的統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在就更多了。
向 巧：在多年實(shí)踐基礎(chǔ)上，我提出了基于問題的工程管理的理念，主持構(gòu)建了基于問題的航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工程管理體系?；趩栴}的工程管理，是對(duì)某一特定工程，以挖掘、分析和界定工程的關(guān)鍵問題為基礎(chǔ)，以系統(tǒng)解決問題為目標(biāo)，以全員、全過程、全要素關(guān)注問題及解決問題為路徑和方法的一系列管理活動(dòng)。基于問題的航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工程管理體系，是針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修保障面臨的主要問題，以工程學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和系統(tǒng)論為理論基礎(chǔ)，以航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修線建設(shè)工程管理成熟度模型AO2PM3為指導(dǎo)，以形成綜合維修保障能力為目標(biāo)，所開展的一系列工程管理活動(dòng)的系統(tǒng)化安排。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修線建設(shè)工程管理成熟度模型AO2PM3，是我在美國(guó)項(xiàng)目管理協(xié)會(huì)提出的項(xiàng)目管理成熟度模型OPM3的基礎(chǔ)上，基于系統(tǒng)工程、并行工程和價(jià)值流理論，研究分析歐美俄維修模式及國(guó)情軍情，在2004年提出來的。這個(gè)模型包括項(xiàng)目能力（含組織結(jié)構(gòu)/過程方法/資源提供/企業(yè)文化）、建線過程（含基礎(chǔ)設(shè)施/設(shè)備工裝/工藝技術(shù)/質(zhì)量保證/整機(jī)試修/附件試修/經(jīng)費(fèi)管理/備件保障）、建線成果（即維修能力）模塊；設(shè)定各模塊評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法，導(dǎo)入設(shè)計(jì)或?qū)崪y(cè)數(shù)值，即可得出維修線的成熟度，由低到高為Ⅰ至Ⅴ級(jí)，成熟度越高，維修水平和能力就越高。該模型既能夠?qū)我恍吞?hào)，也能對(duì)多型號(hào)集成的航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修線建設(shè)工程管理進(jìn)行指導(dǎo)和評(píng)價(jià)；既可用于指導(dǎo)維修線建設(shè)，也可用于評(píng)價(jià)已建成的維修線，確定改進(jìn)機(jī)會(huì)，通過再造提升成熟度；從而解決了航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修線建設(shè)的技術(shù)評(píng)定和標(biāo)準(zhǔn)問題，實(shí)現(xiàn)了建線有指導(dǎo)、評(píng)價(jià)有標(biāo)準(zhǔn)。
用這個(gè)模型評(píng)估2004年的維修線，只有II級(jí)成熟度。于是，我主持按Ⅴ級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)提出了成熟度提升的體系架構(gòu)，以問題牽引、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)為指導(dǎo)思想，以形成綜合維修保障能力為目標(biāo)，以成熟度模型為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以一體化管理、差異化施修的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，專業(yè)化分工的維修技術(shù)體系、系統(tǒng)化管理的逆向作業(yè)體系、聚焦可靠性的質(zhì)量管理體系、關(guān)注問題鼓勵(lì)創(chuàng)新的企業(yè)文化管理體系、智能化的維修作業(yè)信息系統(tǒng)為路徑和方法，主持對(duì)管理動(dòng)了大手術(shù)，先后開展了3次流程再造，主持創(chuàng)建了產(chǎn)品、業(yè)務(wù)、職能三維魔方式組織結(jié)構(gòu)，打破職能壁壘，按產(chǎn)品或業(yè)務(wù)所需像玩魔方一樣快速整合資源成立項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，形成了產(chǎn)品牽引、業(yè)務(wù)支撐、職能保障的工程運(yùn)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源柔性化共享、項(xiàng)目化利用。
2012年，全面建成航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工程管理體系，在同一維修保障基地實(shí)現(xiàn)引進(jìn)與國(guó)產(chǎn)、二代與三代多型軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)并線自主維修，成熟度達(dá)Ⅴ級(jí)，各型號(hào)維修能力均超過設(shè)計(jì)指標(biāo)，最高達(dá)2.4倍。國(guó)產(chǎn)與引進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)單元體與部附件自修率均達(dá)100%，關(guān)鍵件再制造率分別為65%、70%，易損件與必?fù)Q件自制率分別為35%、65%。2013年建成我國(guó)首個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)再制造技術(shù)應(yīng)用研發(fā)中心，國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)3D打印在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片再制造上的工程化應(yīng)用。維修的航空發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)20年累計(jì)飛行170余萬小時(shí)無責(zé)任維修事故，維修周期平均僅為用戶規(guī)定周期的1/3，維修價(jià)格平均僅為新品的1/4。
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