再制造让循环经济焕发生机

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  徐滨士:中国工程院院士、我军装备维修专家、中国设备管理协会副会长、国家产学研设备工程开发推广中心主任。1931年3月生于哈尔滨市,祖籍山东招远。1954年毕业于哈尔滨工业大学机械制造与焊接专业,1954年起在哈尔滨军事工程学院任教,1961年至今历任装甲兵工程学院讲师、副教授、教授,曾任装甲兵工程学院副院长。1990年6月晋升少将军衔。1995年当选中国工程院院士。现任装甲兵工程学院材料科学与工程系装备再制造技术国防科技重点实验室主任,教授、博士生导师,是装备维修工程、表面工程和再制造工程领域专家。
  再制造不是简单修复改造
  “科学地说,再制造是一种对废旧产品实施高技术修复和改造的产业,它针对的是损坏或将报废的零部件,在性能失效分析、寿命评估等分析的基础上,进行再制造工程设计,采用一系列相关的先进制造技术,使再制造产品质量达到或超过新品。”徐滨士院士说。据了解,再制造的本质是修复,但它不是简单的维修。再制造的内核是采用制造业的模式搞维修,是一种高科技含量的修复技术,而且是一种产业化的修复,因而再制造是维修发展的高级阶段,是对传统维修概念的一种提升和改写。
  到目前为止,发达国家顺利完成了由狩猎文明向农业文明、由农业文明向工业文明的两次转型,第三次转型由工业文明向生态文明转型,尚处于初级阶段。也就是说,西方国家经过200多年最终实现现代化经历了一个“串联式”的发展过程。1978年十一届三中全会以来,我国后来居上,大力开展“新四化”建设,工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展,通过35年“并联式”的发展过程,创造了人类经济史上的奇迹。
  与此同时,长期以来,依靠低成本劳动力、资源能源消耗以及投资驱动的粗放型增长方式逐渐暴露出不平衡、不协调、不可持续、环境恶化等问题。因此,徐滨士指出:“我国迫切需要进行第二次改革。第一次改革提出‘不管黑猫白猫,逮到老鼠就是好猫’,第二次改革则应提‘不管黑猫白猫,污染环境就不是好猫’。”
  在坎昆、哥本哈根、多哈等地举行的前几次世界气候大会中,中国被指责为“最大的碳排放国”,饱受批评。但瑞士“绿十字会”发布的2013年环境毒素报告中,全球污染最严重的10个地方分布在8个国家,并没有中国。中国政府近年来大力转变发展方式、治理环境污染的种种举措受到了世界范围的肯定。
  “我单位负责了第三专题《制造业发展科技问题研究》第19课题‘机械装备的自修复与再制造’的论证工作。”徐滨士说。规划最终提出,未来限制我国经济可持续发展的主要瓶颈是资源短缺和能源匮乏。国家提出大力发展循环经济,并于2004年召开“全国循环经济工作会”,再制造被高度重视。
  再制造是未来科技的关键
  中国科学院开展了第六次科技革命的战略与机遇研究。研究表明:16世纪以来,世界发生了五次科技革命,包括2次科学革命和3次技术革命。中国与前四次科技革命无缘,在第五次科技革命中表现平平且收获不多。而第六次科技革命(2020年~2050年)将是一次新生物学和再生学革命,将是生命科技、信息科技和纳米科技的交叉融合,主要的技术包括:信息转换器技术、仿生技术、创生技术和再生技术等。再制造有机融合了信息技术、纳米技术和生物技术,将在第六次科技革命中大有可为。
  据徐滨士介绍,再制造是废旧机电产品高技术维修改造和产业化,其重要特征是:再制造后的产品质量和性能不低于新品,成本只是新品的50%,节能60%,节材70%,对环境的不良影响显著降低。
  徐滨士认为,欧美等国的再制造技术来是在原产品制造工业基础上发展起来的,通常在设计阶段提出可再制造指标,技术上主要以尺寸修理法和换件修理法为主。换件修理法是将损伤零件整体更换为新品零件;尺寸修理法是将失配的零件表面尺寸加工到可以配合的范围,如缸套-活塞磨损失效后,通过镗缸的方法恢复缸套的尺寸精度,再配以大尺寸的活塞完成再制造。这两种模式都有资源能源消耗大、旧件再制造率低的缺点。
  “解放军某飞机发动机再制造工厂自1999年以来再制造5634台发动机,实现产值110.402亿元,共节约贵金属合金9.59万吨,减少CO2排放63.07万吨,节水1433.15万吨,节电6.63亿度。用电、用水与CO2排放分别是制造新品的30%、40%和10%,为强军做出了重要贡献。”徐滨士说。他表示,我国的再制造是在维修工程、表面工程基础上发展起来的,主要采用尺寸恢复和性能提升法,可使再制造率显著提高、资源能源消耗显著降低,具有突出的节能减排效益。
  2013年《国务院关于印发循环经济发展战略及近期行动计划的通知》中提出:到2015年末,实现年再制造发动机80万条,变速箱、启动机、发电机等800万件,工程机械、矿山机械、农用机械等20万台(套),实现再制造产值500亿元。
  再制造让废旧物焕然一新
  周克崧院士指出,再制造是一个物理过程,比如,用旧了的发动机,经过一番修复、改造后,最后装成的仍然是一台发动机,而不是别的什么。由此看来,再制造不同于废旧物资回收利用。再制造也具有化学过程的特征。虽然旧的发动机经再制造后仍是发动机,但它的原材料或构件可能已经脱胎换骨。而且再制造的产品不是“二手货”,而是一种全新的产品,所以再制造也不等于一般的原材料循环利用。
  “全寿命周期”这个概念产生于再制造。周克崧说:“通常我们说产品寿命周期,指的就是产品的制造、使用和报废处理三个阶段,再制造产业诞生后,产品的寿命周期就不仅要考虑上述三个阶段,而且在产品设计时就要充分考虑产品维护以及采用包括再制造在内的先进技术对报废产品进行修复和再造,从而使产品性能和价值得以延续。”换言之,在全寿命周期概念中,应该报废的产品其寿命并未终结,经过再制造之手,它可以再度使用,因而产品的全寿命周期链条就拉长为产品的制造、使用、报废、再制造、再使用、再报废。   “表面工程技术是近年来发展迅速的再制造工程技术的核心技术之一,它是将固体材料表面预处理后,通过表面涂覆、表面改性或多种表面技术复合处理,改变固体材料表面的形态、化学成分和组织结构,从而可赋予普通材料全新性能的技术。”周克崧说,“表面工程技术在汽车、航空、能源、石化、钢铁、船舶等领域都有着广泛的应用,特别是在汽车、石化、船舶领域的再制造业中将更可大有作为。”
  由此看来,大力发展各种技术,推进再制造业,能够节约资源、降低成本,对全国实施循环经济及低碳经济有着非常重要的意义。
  再制造行业发展潜力无限
  2008年,世界各国在美国达成了“全球2028机械工程展望”的共识,即全球应共同为创造一个“更清洁、更健康、更安全和可持续发展”的世界而努力奋斗。2011年,中国机械工程学会组织30余名院士、100余位专家编写出版了面向未来20年的《中国机械工程技术路线图》,指出2030年我国机械制造技术主要方向为“绿色、智能、超常、融合、服务”。
  周克崧表示,再制造作为我国循环经济与国际可持续发展的重要技术支撑之一,其重要作用和关键技术在未来20年仍是重点发展领域。再制造是循环经济的重要技术支撑,是对废旧产品进行高技术修复、改造的产业化。
  “国外再制造采用的是换件修理法和尺寸修复法;而我国探索形成了‘以高新技术为支撑,以恢复尺寸、提升性能的表面工程技术为依托,产学研相结合,既循环又经济’的中国特色的再制造模式。”周克崧表示,“环境和气候变得越来越恶劣,这对人类生存和发展构成很大的挑战。我们只有一个地球,如何使人类在地球上更好生存和发展下去?以低碳经济促进国民经济发展的概念就应运而生,实现低碳经济的先进制造技术中的再制造就显得尤为重要。”
  先进制造技术是由传统技术和信息技术、新材料技术及生物技术融合之后而产生,又经过改造升级发展的技术,方向是“绿色、智能”,即通过对传统技术的提升,实现资本能源高效清洁利用,并且将对环境污染减小到最低程度,涵盖了从产品设计到制造、使用、回收的全过程,这是一个绿色概念。
  解决磨损、腐蚀问题是实现可持续发展的一项绿色战略工程。“据中国工程院2003年的一份调查报告显示,2002年我国因机械产品腐蚀损失近6000亿元人民币,占当年GDP的5%。根据中国工程院摩擦学2007年调查报告显示,2006年我国因机械产品摩擦磨损损失9500亿元,占当年GDP的4.5%,而这二者的损失百分比加起来占GDP的9.5%,接近10%。”周克崧补充道,“而发达国家二者相加损失仅占GDP的4%~5%,与发达国家相比我们是损失比较高,差距比较大,也就是说我国制造业中采用的技术与先进国家相比有很大的差距,而且设计理念也不够先进。”
  “以2009年GDP 33万亿元来计算,若能采取再制造等措施挽回10%的损失,每年可节约3130亿元,这是一个相当大的数字,也就是说如果我们可以通过再制造和采用新技术使损失降低,这是非常大一笔财富。”周克崧说。
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