现代工业再制造技术

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1、现代工业再制造技术现代工业再制造技术南京工业大学孔凡玉张显程巩建鸣1引言二十世纪，自然资源的加速利用，带来了全球生态失衡、环境严重污染、资源浪费短缺等诸多问题，就制造业而言，全球每年排放7亿吨有害物。面对这些困境，人类社会逐渐意识到“可持续发展”(SustainableDevelopment)的必要性。而且，全球的科技工作者都在寻求一些有效的方法来减少环境污染、降低资源浪费，并已经取得了有效的进展。减少由于制造所带来的环境污染与资源浪费的方法很多，但是基础方法是对用于制造与使用的材料与产品的可重新利用。材料的可重新利用主要是

2、指在产品的服役寿命结束时，采用一系列的方法来延长产品的寿命，达到循环利用，这些方法包括：修复、再制造、废品的回收利用，如图1所示。在这些方法中，再制造方法是主要的组成部分。再制造是一种利于环保、节约资金并且满足可持续发展要求的系统工程。再制造技术致力于材料的增值、产品附加值的提取，并与材料的循环利用紧密联系并且形成了一个新的闭合制造系统，这些与简单的回收利用有所不同。在美国，已经形成了庞大的再制造产业，拥有73000个再制造公司与350000个员工，每年创造产值53亿美元，这个数字相当惊人。同时，一些发达国家也拥有了很多的再

3、制造研究机构与个人，尤其是美国，如美国的田纳西大学已经进行了汽车行业的再制造研究；Guide等人长期致力于再制造技术的产品计划与控制的研究，并且建立了相关的模式。相比之下，我国的再制造研究还刚刚起步，所以发展与提高再制造的研究显得极为迫切。2再制造的特征早在1983年，美国的Lund等人就对再制造过程进行了定义：在工厂里，通过一系列的工业过程，将已经服役的产品进行拆卸，不能使用的零部件通过再制造技术进行修复，使得修复以后的零部件的性能与寿命期望值具有或者高于原来的零部件。这一定义严格地将再制造的维修技术与传统的修复操作与回收

4、利用划分开来，充分考虑了能源、材料、环境等诸多因素。一个完整的再制造过程可以划分为3个阶段：第1个阶段是拆卸阶段，将装置的单元机构拆散为单一的零部件；第2个阶段是将已拆卸的零部件进行检查，将不可继续使用的零部件进行再制造维修，并进行相关的测试、升级，使得其性能能够满足使用要求；第3个阶段是将维修好的零部件进行重新组装，一旦发现装配过程中出现不匹配等现象，还需进行二次优化的过程。这3个阶段的每1个阶段与其它2个阶段紧密相连与互相制约。这些都表明了再制造过程与传统的制造过程有着明显的区别，表现出很大的灵活性，传统的制造方法不适用

5、于再制造系统。1998年，Lund等人提出了可进行再制造产品的7条标准，分别是：(1)耐用产品；(2)功能失效的产品；(3)标准化的产品与可互换性的零件；(4)剩余附加值较高产品；(5)获得失效产品的费用低于产品的残余增值；(6)生产技术稳定产品；(7)再制造产品生成后，满足消费者要求。当然，再制造过程中，产品的制造计划与控制(ManufacturingPlanning&Control)受到一些传统因素的影响，如再制造产品与消费者要求的匹配性、再制造产品使用过程中的性能、已使用材料的可回收率等等，所以再制造产品的制造计划与控

6、制对于再制造厂家而言，显得更为复杂与重要。再制造与再循环有很大的区别。如果将产品的形成价值划分为材料值与附加值，材料本身的价值远小于产品的附加值(包括加工费用、劳动力等)。再制造能够充分利用并提取产品的附加值，而再循环只是提取了材料本身的价值。3再制造与环境意识制造及产品重新利用随着社会经济的高速发展与人们购买力的逐渐提高，制造业的发展极为迅速，但与此同时，工业制造过程中也造成了大量的资源浪费与严重的环境污染。以美国的制造业为例，1990年制造业产生的废物总量为19600吨，人均每年要消耗20吨的原料。针对这一情况，在过去的

7、10年里，全球制造业都在寻找一种既能生产利于环保的产品(绿色产品等)，又能使得已经使用的产品得以回收利用的科学制造方法。在这种困境下，环境意识制造及产品重获(EnvironmentallyConsciousManufacturingandProductRecovery,ECMPRO)思想应运而生。就ECMPRO本身而言，ECM指的是充分考虑环境保护的要求，采用先进技术完成产品的概念性设计、装配以及最终的产品寿命终结后的处理；PRO指的是采用再制造技术等方法使得设计寿命已终结的产品得以重生，其中，再制造技术的作用最为重要。EC

8、MPRO强调产品的全寿命周期思想。传统产品生命周期的概念包括产品的制造、使用与报废处理三个过程。而在ECMPRO方法中，全生命周期概念取代了传统产品生命周期的概念。全寿命周期不仅考虑以上所述的3个过程，更重要的是在产品的设计中，充分考虑产品的维护以及采用包括再制造在内的先进技术完成产品报废