基礎篇

Chapter 01
第一章 概述

第一節 什么是再制造

一、再制造的定義

再制造是把傳統模式下到達使用壽命的產品，通過再制造技術及工藝（如修復技術、技術改造或再生等），使其質量或性能達到甚至超過原產品的技術措施或工程活動。宏觀上講，再制造是以廢舊產品全生命周期設計和管理為指導，以實現其性能跨越式提升為目標，以優質、高效、節能、節材、環保為準則，以先進技術和產業化生產為手段，對廢舊產品實施回收、拆解、清洗、檢測、修復、改造或再生、裝配、測試檢驗等一系列技術措施或工程活動的總稱；微觀而言，再制造是指在全生命周期內對失效零部件進行專業化修復、改造或再生的工序過程環節。

國家標準GB/T 28619—2012《再制造 術語》規定，再制造是對再制造毛坯進行專業化修復或升級改造，使其質量特性不低于原型新品水平的過程。其中質量特性包括產品功能、技術性能、綠色性、經濟性等。再制造過程一般包括再制造毛坯的回收、檢測、拆解、清洗、分類、評估、修復加工、再裝配、檢測、標識及包裝等。

GB/T 28618—2012《機械產品再制造 通用技術要求》規范了機械產品再制造流程，如圖1-1所示。

但是隨著再制造生產實踐活動的推進，發現很大一部分再制造產品只需性能達到或超過新品，就足以滿足使用需要和壽命要求，無須強制所有再制造產品的質量達到或超過新品的質量，這樣體現不出再制造的成本優勢，反而會阻礙再制造產業的發展。

再制造的出現完善了全生命周期的內涵，使得產品在使用周期的末端（報廢階段）不再成為固體垃圾，從而使傳統、開放式生命周期（研制—使用—報廢）轉變為閉環式（研制—使用—退役—再生）的理想綠色產品生命周期，如圖1-2所示。再制造不僅可以使廢舊產品起死回生，而且還能更好地解決資源節約和環境污染問題。因此，再制造是對產品全生命周期的延伸和拓展，賦予了廢舊產品新的壽命，形成了產品的多生命周期循環。

再制造的理念應該貫穿產品的全生命周期，如圖1-3所示。在產品設計階段，要考慮產品的再制造性設計；在產品的服役至報廢階段，要考慮產品的全生命周期信息跟蹤；在產品的報廢階段，要考慮產品的非破壞性拆解、低排放式物理清洗，要進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量控制等。

再制造的對象是“廢舊產品”，既可以是設備、系統、設施，也可以是其零部件；既包括硬件，也包括軟件。產品報廢是指其壽命的終結，可分為物質壽命、技術壽命和經濟壽命，通過對產品的維護和修理能延長其物質壽命和經濟壽命，對其進行改造、升級可延長其技術壽命和經濟壽命。在科技高速發展的今天，為適應產品更新換代、工藝改進、材料更新等需要，原生產線上的設備往往提前報廢，一些耗能高、排污大的舊式產品（如一些老型號的電動機、鍋爐）有時被企業或政府部門強制淘汰，諸多性能和科技含量低的過時產品會被市場拋棄，在這種情況下報廢的產品一般都沒有達到它的物質壽命，有些是半新甚至是全新產品，大部分零部件可直接使用或可通過再制造加工、改造成為新的產品。此外，來自不同渠道的舊品，主要包括更換下來的高品質的零部件，同樣可通過再制造被重新使用。可見，再制造的對象是多種多樣的，構成極其廣泛。

再制造根據其加工范圍可分為恢復性再制造、升級性再制造和綜合性再制造。恢復性再制造，主要針對達到物理壽命和經濟壽命的產品，在失效分析和壽命評估的基礎上，把蘊含使用價值、由于功能性損壞或技術性淘汰等原因不再使用的產品作為再制造毛坯，采用表面工程等先進技術進行加工，使其尺寸和性能得以恢復。升級性再制造，主要針對已達到技術壽命的裝備、不符合當前使用要求的裝備或不符合節能減排要求的產品，通過技術改造、局部更新，特別是通過新材料、新技術、新工藝等的使用，改善和提升裝備技術性能，延長裝備的使用壽命，減少環境污染。綜合性再制造主要是針對失效零部件在性能恢復的同時實現升級再制造，即所謂對失效零部件“控形控性”的修復，比如在役再制造，就是以裝備健康能效檢測診斷理論為基礎指導，以在役老舊和性能低下的機電裝備實現提升健康能效和智能化水平為目標，以再制造后裝備更適應生產為需求準則，以先進技術和再設計為手段，進行改造機電裝備的一系列技術措施或工程活動。

二、再制造與維修、傳統制造和再循環的區別

傳統的產品生命周期是從開發到報廢的開環系統，這時的產品在報廢階段只是固體垃圾，其主要表現為以下三個特性。

1）單向性。產品生命周期的物流、信息流方向是從產品規劃至報廢單向流動的，前后段相互影響不大。

2）階段性。產品生產企業的全部工作只涉及產品生命周期的部分階段，用戶則是全鏈條中的終端主體。

3）孤立性。產品周期中各階段的行為主體相互關聯性不強，生產企業不對產品循環再利用負責，也不與開展產品再利用業務的第三方發生直接關系。

再制造開啟了一個從本輪生命周期進入下一輪生命周期的多生命周期循環過程，形成了一個閉環系統，延長了產品的使用壽命。產品全/多生命周期理論認為，從原材料、產品設計、制造、使用與維修到回收處理再利用、再循環，構成了一個產品的生命周期全過程。基于這種全生命周期理論，產品產業鏈沿著其零部件的生命過程得到了延伸，形成了閉環式結構。以汽車全生命周期為例（圖1-4），在這個閉環系統里，包含了再制造、傳統制造、維修和再循環，但再制造有別于傳統制造、維修和再循環。

1. 再制造與傳統制造的區別

再制造屬于制造的范疇，但不等同于制造。兩者之間的區別體現在以下四方面。

（1）對象不同

制造的對象是原材料。再制造的對象則是不合格品、損壞的零部件及報廢品等，屬于半成品，零部件具有各自不同的技術狀態和剩余壽命，每個零部件毛坯可能來源于不同的廢舊產品，需要經歷不同的再制造修復技術，毛坯狀態、失效形式和再制造修復方法都有高度的隨機性和不確定性。

（2）生產過程不同

制造過程是原材料到產品，而再制造生產過程是從再制造毛坯到再制造產品的過程。再制造過程主要包括五個重要階段：一是廢舊產品回收、拆解、清洗等；二是零件質量檢測及其壽命評估；三是失效零件表面尺寸恢復至可供加工的毛坯尺寸；四是再制造坯料的加工，實現幾何尺寸、精度和機械性能的新品化；五是再制造部件的裝配、試驗和驗收。

（3）質量控制體系不同

由于再制造產品的生產過程體現了回收、拆解、清洗、再制造加工、再裝配和再檢測等生產節點，其過程較傳統制造更為復雜，因此其質量控制體系也愈加復雜。

（4）生產成本不同

再制造的原材料可以通過廢舊零部件回收獲得，與傳統制造的原材料相比，具有較高的資源利用率，生產成本也比傳統制造低。一般來講，再制造零部件產品在價格上有較強的優勢。

因此，制造過程中輸入的毛坯原材料多屬于初級制成品，質量單一，易于保證產品的生產一致性和可靠性，而原材料的采購成本隨著生產過程的不同而變化。而再制造的輸入對象為已處于失效狀態的退役產品零部件，通過采用一定的技術措施使這些失效的退役零部件質量或性能恢復至新品水平，即要求所有零部件經過再制造加工后，必須恢復其原始新品的設計集合要素，不能喪失其裝配互換性。

2. 再制造與維修的區別

再制造過程起源于維修，但與維修存在明顯的本質上的區別，見表1-1。

（1）對象不同

維修主要針對出現故障的在役產品，而再制造主要針對達到壽命或技術落后的產品。

（2）生產內容不同

維修主要以更換零部件為主，以單件或小批量零部件的性能修復為輔，對在使用過程中因磨損或折舊不能正常使用的個別零件所進行的修復，為產品在使用階段繼續保持其良好技術狀況及正常運行而采取的技術措施，其生產過程具有明顯的隨機性、原位性和應急性。

再制造主要是通過新技術對廢舊機電產品進行專業化和批量化修復使其達到新品性能的生產過程，包含產品批量拆解、回收、清洗、修復、再裝配等工藝過程。

（3）技術標準不同

維修的技術標準主要是執行目標對象的維修標準，其修復后的產品質量和性能無法達到新產品的水平，維修后的產品仍然是舊產品。

再制造生產過程各個環節具有規范的技術標準，再制造產品的技術性能和質量可靠性不低于原型號的新品。再制造產品的可靠性建模和分析方法也將不同于新產品制造和維修。經過再制造形成的不是二手產品，而完全是新產品。

因此，由再制造質量或性能達到甚至超過原型新品質量或性能、再制造過程充分吸納高新技術，以及規模化的生產方式這三個特點可以看出，再制造是機電產品修復發展的高級階段。

3. 再制造與再循環的區別

再循環是一種低級、低效的再利用工藝，主要針對的是經過前期使用后，其原材料已經喪失了新品的物理、化學性質，不能滿足制造新品所需的基本條件的廢舊產品，通過再循環工藝過程，失效零件通過回爐、重熔等方式回歸至初級材料原始狀態，零件的附加加工值隨之消失，一般只能實現降級再利用，但隨著材料改性、改形新技術在再利用工程中的應用，再循環原材料恢復其物理和化學性能、實現同級再利用成為可能。

再制造與維修、傳統制造、再循環的區別主要體現在制造對象、生產過程和輸出產品性能及質量三個方面（表1-1）。

三、再制造的特點

機電產品與人類社會生活息息相關，如生活中的電器、電子設備和生產中的機械、各類農具、電器、電子設備等生產設備與生活用機具等。

廢舊機電產品與環境的關系有以下三個特點。

（1）廢舊機電產品處理不當將會對環境造成嚴重污染

廢舊機電產品大部分材料由金屬、塑料、玻璃等固體無機物成分構成，產品退役報廢后不易降解。甚至有部分電子元器件還具有重金屬毒性，對環境危害大。因此，機電產品報廢后的主要表現形式與生活垃圾有明顯區別。機電產品報廢后采用傳統的掩埋、焚燒、堆肥等普通垃圾處理方法，不但占用大量土地，破壞自然環境，還會對空氣、土壤和水質造成嚴重污染，影響人類生活質量，威脅人們的身體健康，不利于綜合利用資源。

（2）廢舊機電產品蘊含大量的可再利用資源

廢舊機電產品大多含有金屬材料，因此蘊含豐富的可再利用資源。據統計，1t電腦及其部件含有約0.9kg黃金、270kg塑料、128.7kg銅、58.5kg鉛、39.6kg錫、36kg鎳、19.8kg銻等資源。每回收200萬輛汽車，僅對其中的廢舊發動機進行資源化利用，可節約鋼材80萬t，節電30億kW·h。而每回收利用1t廢鋼鐵，可煉鋼850kg，相當于節約成品鐵礦石2t，節能0.4t標準煤。

（3）廢舊機電產品蘊含豐富的剩余附加值

機電產品大多由多個部件或零件組成。每個零部件在其制造過程中均注入了勞動力、資金、技術等附加值，其價值往往要大于產品材料本身的價值。以廢舊汽車為例，汽車發動機作為核心零部件，本身的材料價值僅占全部價值的5%，卻是汽車再制造的主要對象、附加值最高的汽車零部件再制造產品。

據估計，原廠商如果能夠回收再利用已退役產品，只要再多付出20%的努力，就可以節省40%～60%的生產成本。

因此，廢舊機電產品再制造的特點總結如下。

（1）環保和經濟效益突出

廢舊產品再制造與廢舊產品回爐相比，其節能減排效果十分突出。據美國Argonne國家實驗室統計結果表明，再制造1輛汽車的能耗只是制造1輛新車的1/6，再制造1臺汽車發動機的能耗是1臺新發動機的1/11。

裝備再制造的基礎是對裝備中失效的零件進行再制造，再制造的對象是經過使用的成形零件，這些零件中蘊含著從采礦、冶煉到加工一系列的附加值（包括了全部制造活動中的勞動成本、能源消耗成本、設備工具損耗成本等），再制造能極大地保留和利用這些附加值，降低加工成本、減少能耗。

（2）質量穩定可靠

再制造的對象是由于功能性損壞或技術性淘汰等原因不再使用的機電產品及其零部件，該機電產品在使用過程中，科學技術迅速發展，新材料、新工藝、新檢測手段、新控制裝置不斷涌現。在對舊機電產品實施再制造時，可以吸納最新的成果，既可以提高易損零件的使用壽命，又能對老舊設備進行技術改造，還可以彌補原設計和制造中的不足，使產品質量得到提升。

再制造過程中采用批量化的生產方式，再制造企業從事再制造生產需要獲得認證，出售的再制造產品應有明確的標識，確保廢舊裝備及其零部件在全面性能質量恢復過程中有健全的質量保障體系保證，質量穩定可靠。