0 引言
制造业是立国之本、兴国之器、强国之基。党的十九大报告指出“要推进资源全面节约和循环利用,加快建设制造强国”。我国作为制造大国,机电产品保 有量巨大,而再制造是机电产品资源化循环利用的最佳途径之一。《中国制造2025》提出“全面推行绿色制造的战略任务,要求大力发展再制造产业,实施高端再制造、智能再制造、在役再制造,推进产品认定,促进再制造产业持续健康发展”。目前我国再制造产业已初具规模,并初步形成了“以尺寸恢复和性能提升”为主要技术特征的中国特色再制造产业发展模式,但在再制造的定义、标准、流程和方法等方面还存在不同的理解和认知,尚未完全统一。
工程机械是对各类用于工程建设的施工机械的总称,是再制造的重点对象。而盾构(指广义上的隧道掘进机)是工程机械的一种,与其他工程机械相比,具有价值高、体量大、结构复杂、工作环境对可靠性的要求特别高等特点,盾构再制造的社会效益与经济效益尤为显著,同时也具有其特殊的规律。因此,开展工程机械/盾构等高端智能再制造的相关研究十分必要。
20世纪90年代,徐滨士院士在国内首次提出再制造的概念[1],笔者开始参加推动再制造的工作;2005年,中国工程机械工业协会正式提出工程机械再制造的理念,受中国工程机械工业协会维修与再制造分会的委托,从2007年笔者开始参与推动工程机械再制造的实践,在实践过程中针对再制造发展中暴露出的问题也提过一些建议[2];从2010年又开始全力推动盾构再制造,于2015年与业内同仁共同组建了“盾构再制造创新战略联盟”。笔者推动再制造工作20年来也接触了大量的企业,经过长期的思考、同时在与企业的互动中形成了几点认识,有必要与业内同仁共同探讨,以期取得共识。
1 参与再制造的目的
在开始参与再制造之前,首先要明确参与再制造的目的。当前,在参与工程机械再制造的企业中,参与的目的有3个层次。
1)“争取从国家拿一点补贴”。这种目的显然是不对的,但确实有一些企业就是抱着这样的目的来申办再制造的,表现在取得国家补贴后不再作为。有关部门已经研究好应对方案,对再制造试点企业和示范企业定期验收,不合格者退出就是应对方案之一。
2)“由于市场下滑,期望开辟一个新的增收领域”。追求利润最大化是企业的本质,这种目的是可以理解的;表现在急于求成,希望在一夜之间就得到回报,不认真追求达到再制造的标准,只是大修了一批机械、甚至只是整理了一批二手机械,就宣扬自己实现了再制造。其实再制造需要较大的投入、需要形成一定的规模、是一个相当长的过程,急于获利的人往往是要失望的。
3)“把再制造当作一项事业,创办一项利国利民、有利于子孙后代同时有利于企业长远发展的事业”,只有这样的企业家才能够坚持下去,取得成功。
2 要真正做再制造,要做“真的再制造”
2.1 假的再制造
提到再制造,不少人首先在思想上认为再制造不可能达到新品的性能和质量,或者没有真正理解再制造的概念,同时为了尽快地取得成果与业绩,把大修产品、较高水平的大修产品或者改善性大修的产品都说成是再制造产品。
近来,一些专家、学者、企业家在各种会议、论坛、杂志上反复提出“现在关于再制造的要求太高,不可能达到;再制造的盾构只要能够满足下一个标段的使用就可以了,没有必要达到新机的性能和质量”。这未尝不是一种处置方式,可是他们把这一类产品称为“准再制造”,这就难免鱼目混珠、存在“做假的再制造”之嫌了。
2.2 真的再制造
所谓“真正做再制造”是指企业不能是只做1台或几台设备的再制造,供人参观,以后就不再做了;而是具有固定的再制造产品(可以是1种或几种)、合理的再制造生产计划(不一定要有多大的批量)、完善的管理体系(是独立法人更好,是企业的一个再制造分厂或再制造车间也无不可)、先进的再制造设备(有固定的再制造生产线更好,与新品生产线共享设备或部分委外加工也无不可)、稳定的再制造逆向物流系统,不仅生产过再制造产品,现在仍在做,以后还要做。符合这样条件的企业就是真心实意在做再制造了。
做“真的再制造”的一项基本要求是“再制造产品的性能和质量不低于原型机新品”。决心做再制造的企业必须对照上述标准做真的再制造。
3 再制造与二手机、维修、大修、翻新的关系
3.1 相同点
再制造与二手机、维修、大修、翻新都是把不适合使用的设备,通过技术措施恢复其使用性能,使之能够再次投入使用,达到节能减排、物尽其用的目的。其本质都是相同的,都是利国利民的,都属于循环经济的范畴。20世纪80年代我们就反复呼吁,希望国家对二手机、维修、大修、翻新给予扶持。
3.2 不同点
二手机是市场经济发展的产物,在计划经济时代设备属于生产资料、属于国家所有,不许进入市场流通,因而长期积压库存。二手机市场的发育可以使得物尽其用,对社会有益。由于盾构价值较高,因而很少进入二手机市场。二手机大多还能够使用,还保有很高的残值,只要进行清洗、检测,把真实技术状态告诉用户就可以实现方便的流通。而用二手机做原材料进行再制造没有必要,价格也太高。当前经销商公司都存有大批二手机,绝大多数是前期按揭销售用户违约、被法院执行回来的,经销商想用这些设备做再制造,价格很难降下来,也很难有买主接受,这是当前工程机械再制造发展的误区。
维修是维护与修理的统称。维护又叫保养,是维持机械设备处于良好技术状态的技术措施,其内容包括清洁、检查、紧固、调整,而不涉及设备的性能恢复。其目的就是让设备能够继续保持良好的工作状态。使用中的设备要强制性的定期保养,一个标段完成后做一次彻底的保养是合理的选择。
20世纪广泛执行的计划预防修理制规定了大、中、小修的时机和标准,实践证明计划预防修理制不是一个好的维修制度。从20世纪90年代就逐渐推行状态修理,当检测发现哪一个部件将要发生故障之前,及时加以修理。人们习惯性地把比较彻底的修理叫做大修或翻新,但没有明确的界定。
再制造是有明确界定的,对循环经济的贡献也是最大的,所以国家出台政策鼓励再制造、扶持再制造。
4 再制造产品的性能和质量能否达到新品
这是一个业内同仁争论不休的问题。不少人怀疑这项要求是否过高,或者认为“达到新品的性能或许可能,要达到新品的质量就不太可能了”。也有人认为“零部件再制造也许可以达到,整机再制造就是另外一码事了”。还有人认为“一般零部件可以达到,通常依赖进口的关键零部件就达不到了”。更多的人认为“普通设备也许可以达到,盾构特别复杂、很难达到再制造要求”。下面逐项展开讨论。
4.1 零部件再制造
“再制造零部件能够达到新品要求”已经被多数人接受,我们还想进一步确认:
1)针对零件损耗的4大原因,修理和再制造科技人员经过长期研究,制定了相应的对策,创造了许多先进的修复损耗零件的技术。
2)针对磨损零件,研究、推广了许多提高耐磨性的新工艺、新材料,修复后的零件耐磨性可以大幅提高,经过修复的零件的使用寿命已经可以达到、甚至远远超过原型机新零件的寿命。
3)针对变形失效的研究发现零件变形、特别重要的是基础零件(变速箱壳体、发动机气缸体)的变形都是由于毛坯制造时的残余应力没有彻底消除,毛坯制成后(包括制成零件投入使用时)残余应力在12~24个月中自然消除,但同时造成零件变形;只要在大修或再制造时正确修复了变形,以后就不会再发生变形。由于设计的强度、刚度不够,使用中发生弹性或塑性变形毕竟是少数,属于改进设计的任务,再制造时也会加以改进。
4)针对腐蚀,有多种工艺均能大幅提高修复件的耐腐蚀性。
5)对于断裂,虽然断裂的机制比较复杂、剩余寿命的检测方法还没有达到实用阶段,但是修理和再制造科技人员通过对结构力学、断裂力学和金属物理学的研究,已经清楚地认识到“断裂只会发生在某些特定的部位,许多部位的裂纹即使达到肉眼可见的程度也不会发生断裂”。通过对断裂机制的研究还清楚认识到“断裂都有一个从疲劳核心到微裂纹、再到肉眼可见的宏观裂纹、最后裂纹逐渐扩展并突然断裂的很长的发展过程”,同时“绝大多数裂纹都是从表面开始的”。所以,零件再制造时,只要认真研究制定修复工艺、认真做好探伤、认真做好表面处理,保证零件有一个足够长的使用寿命也是完全可能的。
综上所述,再制造的零件的使用寿命达到或者超过原型新机是完全可能的。
4.2 整机再制造
零部件实现了再制造,已经为整机再制造创造了必要的条件。只有制定合理、严格的装配工艺,把合格的再制造零部件装配成合格的整机也就成为可能。
当机械设备投入再制造时都经历过很长的服役阶段,在原机械服役期间,技术与工艺均有了长足的发展,这些新技术、新工艺可以应用在再制造过程中,能够使再制造产品的性能、质量有所提高甚至可能会高于原型机械,即“性能提高型再制造”,这也是中国再制造的特点之一。
由机械设备的故障理论可知,机械设备的故障可以分为早期故障、随机故障和耗损故障3类。1)新机械投入使用的初期故障率较高,这是由于制造时使用了质量低劣的零配件、装配工艺不严格、使用者没有遵照磨合期的使用规定等,安排“三包”就是为了应对早期故障。2)机械设备经过磨合期以后,在很长一段时间内,性能稳定、故障率很低,称为随机故障期,这是设备的黄金时期。3)机械经过长时期使用,机械零件发生了磨损、变形、腐蚀、断裂,机械的故障率急剧上升,进入耗损故障期,机械就需要进行大修或再制造了。再制造以后的设备,其中许多零部件已经跨越了磨合期,因而其早期故障率必然低于新机
4.3 盾构再制造
盾构虽然庞大、复杂,但也是由主轴承、减速箱、液压件、电机、电器、金属结构、测控系统和易损件等组合而成的。其中减速箱、液压件、电机已经有专业的再制造厂家,并在盾构再制造中广泛使用;但是这几种再制造的关键零部件是否经过型式试验、是否经过严格的生产验证还有待调查。易损件和电器则采取全部更换,只要厂家按照标准加工,达到再制造要求是不难的。金属结构的使用寿命应该很长,正确的修复裂纹和除锈喷漆之后完全可以做到长期使用。测控系统再制造时要全部更新,其相对原型机也有很大提升,考虑到再制造比原型机的设计水平同样有很大提升,因此盾构再制造达到或超过原型新机是可能的。
主轴承是盾构再制造的核心和关键。洛阳lyc轴承有限公司(简称洛轴)与中铁隧道局集团有限公司(简称隧道局)共同研发的、用尺寸修理法再制造的主轴承已经通过鉴定并在生产中试用;其滚道剩余的淬硬层如果能够使用10000h,就可以认为是再制造。此外,徐工集团凯宫重工南京有限公司(简称徐工凯宫)与沈阳大陆激光集团有限公司(简称大陆激光)、洛阳特重轴承有限公司、石家庄铁道大学也联合研究了主轴承修复和制造技术,有望超越国外新品。
至于再制造盾构的价格和市场问题,笔者认为:1)掘进了2km左右出洞的盾构,只需要经过维保、能够保证完成下一个标段的处理是合理的,但不属于再制造。2)掘进了6~8km后出洞、部分关键部件已经损坏,或者隧道断面改变、需要改制盾体的盾构属于状态修理或改善性修理,也不属于再制造。3)只有掘进了10km以上、折旧寿命已经完成、只能按照废铁处理的盾构才最适合进行再制造,其再制造的价格肯定能受到市场欢迎。
5 再制造的工程机械与回收的废旧工程机械的关系
再制造产品是新品,不是修理品,不是翻新品,更不是二手产品。再制造产品是再制造企业利用旧的或报废的工程机械作为原材料制造的新产品;原来的废旧机械已经不存在了,已经部分被回炉熔炼了、60%~75%以上的材料(以质量来计算)经过修理或不经修理被再利用了。再制造企业通过自己的创造性劳动制造了一件新产品,该新产品不是回收的废旧机械的简单恢复或复制。但是,由于一部分可以再利用的零部件、特别是一些基础零件的再利用,使得再制造产品与回收的产品又必然有许多近似之处,当然与回收的废旧机械也必然存在割舍不断的传承关系。
工程机械再制造不存在知识产权问题,不需要取得回收的废旧工程机械的原厂许可。同时,需要为再制造产品命一个新名,这个名字首先要标明是再制造产品,同时应标明再制造厂家,其次也要标明作为原材料的废旧工程机械的厂家和型号。
再制造工程机械的质量、性能、安全和威尼斯37266的售后服务完全由再制造厂家负责。
6 再制造生产需要先制订再制造标准
“不以规矩,不能成方圆”,制造业的规矩就是标准。再制造业的规矩当然是再制造标准。目前,有多个标准起草小组在起草再制造产品标准,但各人对“标准”和“再制造标准”的理解不尽相同。
6.1 再制造标准分类和要求
笔者认为,再制造标准应该分成2类,即再制造产品的标准和产品再制造标准。例如,《再制造土压平衡盾构标准》和《土压平衡盾构再制造标准》。
再制造产品的标准应该以新品标准为基础,由于新技术、新材料、新工艺的发展,可以提出部分高于原型新品的参数。
产品再制造标准应该是一个体系,是一组标准,除了再制造产品应该达到的性能参数要求的产品标准外,还要制定如何达到产品要求的工艺方法、检测方法和质量保证体系。再制造标准起草小组应该由设备专家、标准专家和再制造专家组成。
6.2 再制造生产过程中再制造标准保证措施
再制造标准中最重要的核心是“再制造产品的性能和质量达到或超过原型新品”。为此,再制造企业首先应该掌握原型机出厂验收标准,同时为了规范这一新产品,保证新产品的质量稳定,必须制定再制造全过程(拆解、分类、清洗、检测、修复、装配、试验)中每一阶段的工艺要求和全过程的质量保证体系,还应该制定与上下游企业间联系和保证质量的规定。
7 再制造生产需要进行再制造设计
7.1 再制造设计定义
当今时代科学技术日新月异,新技术、新材料、新工艺飞速发展。根据“再制造”的概念,不能只是把待再制造的设备恢复到它出厂时的状态,而是要应用当代的新技术、新材料、新工艺对再制造设备进行改制并加以提升,使之达到当前设备的技术水平。再制造设计就是要以待再制造设备为躯体,以当代技术为灵魂,以下一个工程项目为目标,结合再制造企业的具体条件,设计出一台全新的设备。
7.2 再制造设计要求
再制造设计除了整机设计外,对新制的零部件也要做零部件设计,对于修复的零部件要做修复工艺设计,完成每一个零件的再制造加工工艺规程(包括设备、仪器、工装和工艺参数等)。
在再制造设计过程中,既要按照常规要求完成强度设计、刚度设计和公差配合设计,还要重点完成工艺设计,同时还要完成常规设计中常常忽略的可靠性设计、维修性设计和再制造性设计。
盾构是一种单件定制产品,是根据地质条件和工程设计要求专门设计、生产的,理论上没有一台盾构是完全一样的。所以,在盾构再制造之前,首先要了解这台盾构再制造之后应用的工程项目,再对盾构进行再制造设计。
7.3 再制造设计对企业的要求
为了承担繁重的再制造设计任务,再制造企业应尽快成立一个再制造设计院(所、组),该再制造设计院(所、组)应该包括总体设计、部件(总成)设计、零件设计和工艺设计等设计小组,分别负责该再制造产品的总体设计、部件(总成)设计、零件设计和工艺设计,完成图纸和工艺文件设计。
由此可见,再制造企业只有比新品制造企业更努力、更认真,才能得到用户和市场的认可。
8 再制造产品应该尽快申办再制造认定
8.1 再制造认定的目的
一件新产品的诞生必须经过研究、设计、试制、试验、鉴定、型试试验、新产品认定、上目录的严格程序。再制造产品是新产品,同样不能例外,必须经过以上严格程序。再制造产品认定是为了确认“该企业生产的再制造产品已经达到了再制造的要求,同时该企业能够稳定地生产这种再制造产品”。
再制造产品的认定是为了对用户负责,避免伪劣产品进入市场,同时也是为再制造企业背书,告诉用户可以放心购买该企业的这种产品。
为推动再制造产业健康有序发展、规范再制造产品生产、引导再制造产品消费,我国工信部于2010年发布《再制造产品认定管理暂行办法》及《再制造产品认定实施指南》,截至2015年底,已经通过认定并发布了5批再制造产品目录。
由于再制造产品的最后批准权还要通过用户、通过市场,再制造企业只有比新品制造企业更努力、更认真、更踏实,只有一步一个脚印才能得到用户和市场的认可。
8.2 盾构再制造认定的具体方法
通过再制造认定并且进入再制造产品目录,说明该产品符合再制造的定义。而这个定义的关键词是“性能和质量达到或超过原型新品”。是否达到原型新品的性能可以通过出厂检验来考核,而检验是否达到原型新品的质量就不那么简便了。一般工业品可以通过型式试验、拿几件产品在一定条件下做破坏性试验来检验,这对盾构显然是不可能的。目前对再制造盾构的认定只能从再制造企业的再制造能力和质量保证体系入手,具体方法是:
1)企业应该具有必要的检测设备,能够进行结构件探伤,能够检测部件和整机的性能。如果没有,是否有合格的协作单位。
2)企业应该具有必要的修复设备,能够进行损坏零件修复。如果没有,是否有合格的协作单位。
3)企业应该具有必要的清洗设备,能够进行修复后的零部件、组装前的零部件清洗。如果没有,是否有方便的协作单位。
4)企业应该具有完善的质量保证制度,有严格的清洗制度、检验制度、人员考核制度、责任回溯制度和协作件的验收制度。
5)企业应该具有再制造设计的能力,再制造前应该有详细的再制造设计,包括为适应新的工程项目进行盾构的整体设计、零部件再制造安排和零部件再制造工艺设计。如果自己没有设计能力,应该有具备设计能力的固定协作单位。
6)要有详细的再制造履历,再制造的每一道工序都要记录时间、地点、使用的设备和材料、选用的工艺参数、质量检测记录、责任人和验收人签字。
7)企业应该具备主要零部件再制造能力,如果没有,委外的再制造企业应该是经过认定、已经上目录的企业。
如果能够通过以上7方面的考核,说明该企业能够稳定生产合格的再制造产品。当然这种考核办法不是完全可靠的,却也是当前可行的。希望业内同仁提出更可靠的认定办法,同时也提醒大家并不是每一件上了目录的产品都是合格的,再制造企业要对每一件再制造产品的质量负责。
9 换件法再制造、尺寸修理法再制造与修复法再制造
当一台待再制造设备全部拆解进入总检分类时,零部件可以分为3类:可以经过简单清理继续使用的、不能够修理或不值得修理的低值易耗件、需要修理也可以修理的。根据对第3类零部件的处理方法的不同诞生了换件法、尺寸修理法和修复法3种再制造方法。
用新的零部件或再制造的零部件替换需要修理的零部件为换件法再制造,与修复法相比,换件法固然不够经济、也不够节能,但关键是更换零部件的数量。如果更换的零部件所占的比重很小、又能够大大缩短再制造的周期不是很值得吗?如果再把替换下来的零部件集中起来再制造,岂不是很完美的再制造吗?
设备在设计和制造时通常为易磨损部位留有磨损余量,如发动机修理中的搪缸、磨轴能够方便地恢复设备性能,属于尺寸修理法。隧道局与洛轴对盾构主轴承的修理就是把滚道的疲劳层磨去1层,换用加大的滚动体。笔者曾经认为这只是尺寸法修理,不能认为是再制造;但后来了解到滚道的淬硬层有8mm,而修磨却很少。这就需要进行进一步了解和分析:1)设计时淬硬层定为8mm是不是预留的修磨量或者为了提高强度以承受极大的轴向力,应该通过生产验证。2)如果滚道具备足够的修磨余量,实践又证实修磨后的主轴承还具有新品的使用寿命,那么就应该承认是再制造,属于尺寸修理法再制造。当然,尺寸修理法再制造可再制造的次数是有限制的,再次磨损就只能采用增材再制造了。
国外的再制造通常采用尺寸修理法和换件法,而我国的再制造提倡旧件修复法与性能提升法,这是我国再制造的特点,也是我国对再制造事业的发展。
不论是尺寸修理法和换件法再制造,还是旧件修复法与性能提升法再制造都能够节约资源、节约能源、减少排放,虽然其节能减排的效果有所差别,但在节能减排、循环经济方面其本质是相同的,都应该鼓励和支持。企业在开展再制造初期可以先采用尺寸修理法和换件法,但一定要创造条件、准备好具备旧件修复法与性能提升法的能力,以最大限度地实现节能减排。
10 检测和试验是保证产品质量的关键
为保证再制造产品的质量,在制定再制造工艺流程中,必须安排适当的检测和试验工序。具体要求:
1)供再制造的废旧机械设备经过拆解、清洗后,要对所有部件进行检测分类,区分出可以继续使用的、需要再制造的和只能做报废处理的,对需要再制造的部件还要继续做拆解、清洗和检测分类。
2)经过再制造的零配件和部件必须经过检验合格后才能进入备品库保存待用。
3)再制造产品出厂前必须经过性能和质量的检测,只有检测合格的产品才能出厂,检测的数据还应提供用户以作为质保承诺。目前,盾构的负载试验无法在厂内进行;盾构的出厂试验应该分为2个阶段,其负载试验在工地试掘进时完成,但是要研究制定盾构在厂内完成负载试验的方法。
4)再制造企业和再制造产品认证时应该提供有资质的第三方检测机构的检测报告。
5)再制造整机认证前还应按新产品上目录的要求完成型式试验。目前,盾构不可能进行型式试验,建议制定一套盾构上目录必须满足的条款,达到间接实现型式试验的目的。
11 整机厂、配套件厂、代理商和维修企业参与再制造现状及分析
11.1 我国企业参与再制造的现状
我国推出再制造的概念已近20年,推动工程机械再制造也快10年了,自从第1批工程机械再制造试点企业推出几家整机厂和1家代理商以后,随着后市场的形势发展,大批代理商加入再制造的行列,接着又有大批整机厂参与再制造,但维修企业自始至终都置身事外,不关心、不参与。
11.2 整机厂、配套件厂、代理商参与再制造存在的问题分析
整机厂、配套件厂具有较强的设计、加工能力,具有做再制造的优势。根据笔者的访问和调研,中铁工程装备集团有限公司(简称中铁装备)、中国铁建重工集团有限公司、中交天和机械设备制造有限公司(简称中交天和)是盾构再制造整机厂的佼佼者;徐州工程机械集团有限公司、山东临工工程机械有限公司、厦门厦工机械股份有限公司是工程机械再制造整机厂的佼佼者;秦皇岛天业通联重工股份有限公司、徐工凯宫是从整机制造厂转型、以再制造为主的佼佼者;蚌埠市行星工程机械有限公司、安徽博一流体传动股份有限公司是关键配套件再制造厂的佼佼者。他们共同的问题是:1)整机厂与配套件厂之间虽有商业层面上的合作,但并没有建立紧密的协作关系,亟待构建以确保实现“真的再制造”为目标的联合体。2)打造与拓宽稳定的逆向物流体系,工程机械再制造企业可以充分发挥代理商的中间作用。3)在“以旧换再”政策短期内难以落实到工程机械领域的现实条件下,再制造企业应当思考如何发展,自谋出路。
代理商虽然都有一个为适应售后保修建立的修理厂,但距整机再制造的要求还有不小的差距;随着基建项目和工程机械市场发展由井喷到跌落,代理商存有大批罚没机械,在推动工程机械再制造的背景下,多家代理商进入再制造行列。其实这是一个错误的选择,这些罚没机械大多还具有较高的残值,远没有达到需要再制造的程度,用这类机械当原材料进行再制造的产品价格通常很高,因此代理商应该首选二手机的经营。
11.3 维修企业未参与再制造原因分析
分析维修企业没有进入再制造的原因:1)企业对后市场的关注与依赖程度不同。投资萎缩导致施工企业开工不足,设备采购大幅滑坡,整机厂和代理商在压力下转向后市场,向再制造寻找出路;而设备的保有量还在,维修企业感受的压力稍迟一步,所以维修企业对再制造的迫切感较低。但是,市场不景气对维修企业造成的压力也开始显现,维修企业应该从现在开始关注再制造。2)在再制造的认识与宣传中过度强调再制造的生产批量。在宣讲再制造时通常认为必须达到相当的批量才能盈利、才能被承认是再制造,一些实力不是十分雄厚的企业,自认没有能力做到相当的规模,因而不敢涉足再制造。
笔者认为,这种宣讲是有失偏颇的。制造企业在生产新品时有大量生产、成批生产和小批生产等多种生产纲领,生产纲领是由市场对产品的需求量决定的。某些特大型设备如盾构,就是针对某一项工程单独设计、单件生产的;全国盾构的保有量也只有不到2000台,再制造时也不可能进行大量流水作业,更不可能达到年产几万台。同时,生产纲领是与企业的投入成正相关的,生产批量大则需要的投入也大,先做少量的投入、小批量的再制造,同样可以节能减排,也能创造一定的利润,是值得推广的。
11.4 维修企业参与再制造的意义
维修企业在修理过程中经常采用新零件或者新部件替换故障的零部件,让在修时间大大缩短。这些替换下来的零部件就是再制造的原材料。这些故障零部件可以供给专业的零部件修理厂进行再制造,也可以留下来,同时组织专人收集用户或其他维修企业替换下来的故障零部件,采用适当的修复工艺加以修复,然后供修理时使用,或者进入市场供需要的企业使用,这样就形成了反向物流体系(这个体系的体量可以不大)。
一家规模不大的维修企业,只要组建了反向物流系统,有专门的再制造车间或者小组,选用合理的修复工艺且修复的零部件的性能和质量不低于原型机新品,那么就是真正的再制造企业。当然这样的小微再制造企业由于批量的原因,收益不一定很高,对循环经济的贡献也不一定很大,但这是维修企业打破常规、进入再制造领域的有效途径,同时也是打一场再制造的人民战争,推动再制造事业大步跨越的有效途径。
总之,整机厂、代理商和维修企业应该根据自己的市场范围和生产实力正确选取适合自己的经营范围。
12 正确理解“在役再制造”
《中国制造2025》提出“高端再制造,智能再制造,在役再制造”,由于没有看到关于“在役再制造”的准确定义,许多人从字面出发,认为“在役”就是正在服役,或者正在使用的机械,结果把盾构的维保、断面改造或者控制系统升级的盾构维修和改造都当作再制造。对这一观点如不及时澄清,则会搅乱刚刚起步的盾构再制造行业。
提出“再制造”是考虑到地球的资源难以为继、废旧设备污染环境,所以再制造的定义是“以废旧机电设备为原料”,而在役设备显然不是废旧设备。按照机械修理学的分类,断面改造和系统升级属于改善性修理范畴,仅是修理。
“装备在役再制造”是在2014钢铁行业技术创新大会上、由冶金自动化研究设计院总工李崇坚提出的,主要针对流程工业设备的改造。笔者理解在役再制造是指对冶金、石化、化工等流程工业中的某些设备进行再制造,而整个系统仍在使用;个人认为如果提出人考虑到对再制造概念的影响,取名“流程工业再制造”也许更好。
13 要做真正的“尺寸修复法再制造”
13.1 我国“尺寸修复法再制造”目前存在的问题
中国再制造的特色是坚持“尺寸修复法和性能提升法”,这既是中国再制造的特色,也是中国再制造的优越之处。从盾构再制造行业来看,盾构整机再制造企业都是把主要部件送到配套件再制造企业去再制造,很少更换主要部件,以质量计的旧件再利用率远远高于60%,可以认为体现了中国再制造的特色。但是,仔细研究一下主要部件的再制造过程就不那么理想了。
在盾构再制造时主轴承有2种处理方式:1)对使用时间不长的,拆卸、清洗、检查、局部整修一下继续使用;2)对使用时间较长、损伤较多的,更换进口新轴承。隧道局与洛轴合作对滚道修磨、更换新滚动体,实现了旧件再利用,但只能算作“尺寸修理法(减材)再制造”。
减速机与液压件再制造企业中已有3家进入再制造试点企业,但还没有验收,也没有一种产品通过再制造认定。目前尚不清楚其零件更换率是多少,但了解到更换新零件的数量不少,如果以材料质量计算的再利用率可能能够达到要求,而以零件价值计算的再利用率能否达到要求则存在疑问。或许这就是零配件再制造企业产品价格不低、利润不高的原因。
13.2 我国“尺寸修复法再制造”技术发展、现状及启示
机械零件失效80%以上是由于磨损,而磨损只发生在零件表面薄薄的一层,采用极少量的材料就能修复90%以上的材料,这就是我国历来重视发展零件修复(增材制造)的原因。
1979年原农机部在通县(现在的北京市通州区)组织了一个农机修理展览会,详细介绍了电镀、堆焊和喷涂等新技术,对各行各业的维修技术产生了巨大的推动作用。
20世纪八九十年代,中国工程机械学会维修与再制造分会的前身———工程机械维修研究会与装甲兵工程学院在推动电刷镀、热喷涂和耐磨堆焊等零件修复技术方面取得了极大的成绩。
进入21世纪,再制造技术国家重点实验室等科研院所和多家科技企业在增材制造技术方面取得了很多成果,而再制造企业却很少采用这些成果,因而很难让人相信他们在做“真的尺寸修复法再制造”。近2年徐工凯宫与大陆激光等单位研究用激光熔覆再制造主轴承已经取得进展,大陆激光与山能大族激光、机械科学研究总院集团有限公司、郑州煤矿机械集团股份有限公司联合研究用激光熔覆技术取代镀铬已经达到实用程度,北京天诚宇新材料技术有限公司用类激光冷焊修复镀铬表面划伤的效果令业内人士震撼。这一系列进展为“尺寸修复法再制造”提供了技术条件,因此做“真的尺寸修复法再制造”是可能的,需要再制造企业将“尺寸修复法再制造”真正落到实处。
14 “基于大数据云平台的盾构管理中心”是盾构质量、安全、效率的最佳选择
党的十九大报告提出“要推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”,工信部《高端智能再制造行动计划(2018—2020年)》中列出“建设高端智能再制造产业公共信息服务平台”的任务。
笔者理解该平台的任务是:再制造服务信息平台;再制造交易信息平台;再制造租赁平台;盾构施工运行远程监测平台;逆向物流平台;盾构再制造生产监测平台;盾构再制造质量与责任溯原平台。这个平台应该是面向盾构全行业,包括盾构再制造全产业链、全寿命信息的服务平台。
目前,中铁一局集团有限公司、盾构及掘进技术国家重点实验室、中铁装备、中铁工程服务有限公司、中交天和等单位都建立了互联网信息管理和服务平台,且已经做了许多卓有成效的工作,使本范围内的生产管理、技术提升都取得了较大的发展;但平台的内容都比较单一,服务对象仅限于本单位或几个相关单位。这些信息孤岛对社会的贡献、对行业的发展起到的作用是有限的,而把这些孤岛组合成一个覆盖全行业的网络平台,其效益将是不可估量的。“基于大数据云平台的盾构管理中心”可以储存全国1500台乃至2000台盾构的全寿命资料,可以为近1/3闲置盾构的利用、施工单位合理地选用盾构、租赁与交易平台合理地评估盾构、再制造设计时合理地选择工艺等提供依据。大数据云平台对施工状态的实时监测不仅能够预报故障、指导施工,而且积累的海量数据经过科学分析可以为工程项目的施工设计、新盾构的设计提供依据。大数据云平台的海量数据经过科学的分析、反馈给盾构设计制造机构,对盾构技术的发展将是一大促进。
尽管把信息孤岛连接成统一的平台非常有益,但是实现统一却很难。大多数人认为这一障碍难以克服。其实这一障碍既已为人所共知,要想解决也就不难了,在技术方面没有障碍,只要工信部与住建部下定决心,委托一家独立的“盾构管理中心”,并且制定一套严格的管理制度,是可以实现的。
15 结论与讨论
再制造产业是一种绿色清洁的新兴产业,大力发展工程机械/盾构等高端智能装备再制造具有十分明显的社会效益和经济效益,是全面推行绿色制造、提升资源高效循环利用的必然趋势。目前,国内首台再制造盾构和首台主轴承再制造盾构均已完成掘进任务并安全出洞,再制造盾构的质量、性能及可靠性通过了实际工程应用的检验,节能效果显著。然而我国再制造产业当前仍然处于试点、统一认识、借鉴提高、经验总结的初期发展阶段,虽然形成了自己的特色,但也暴露出了一些问题。本文针对笔者在再制造推进中形成的几点认识与业内同仁共同探讨,以期引起共鸣,促进盾构/工程机械再制造产业的持续健康发展。
1)企业参与再制造目的要明确,只有“把再制造当作一项事业,创办一项利国利民、有利于子孙后代同时有利于企业长远发展的事业”才能坚持下去,取得成功。
2)再制造的一项基本原则是“再制造产品的性能和质量不低于原型新机产品”,要真正做再制造,要做“真的再制造”。
3)再制造与二手机、维修、大修、翻新本质是相同的,都属于循环经济范畴。二手机通常保有很高的残值,利用二手机进行再制造是不可取的,是当前工程机械再制造发展的误区。
4)再制造零部件的性能和质量达到或者超过原型新品是完全可能的,而再制造整机(包括再制造盾构)达到或超过原型新机也是可能的。
5)再制造产品是新品,不是修理品,不是翻新品,更不是二手产品。
6)再制造生产需要先制订再制造标准,即再制造产品的标准和产品再制造标准。
7)再制造生产需要进行再制造设计,即应用当代的新技术、新材料、新工艺对再制造设备进行改制并加以提升,使之达到当前设备的技术水平。
8)再制造产品应该尽快申办再制造认定,通过再制造认定并进入再制造产品目录。
9)再制造方法有尺寸修理法、换件法和修复法3种,企业在开展再制造初期可以先采用尺寸修理法和换件法,但要创造条件、准备好具备旧件修复法与性能提升法的能力,以最大限度地实现节能减排。
10)检测和试验是保证产品质量的关键,在制定再制造工艺流程中,必须安排适当的检测和试验工序。目前盾构不可能进行型式试验,建议指定一套盾构上目录必须满足的条款,达到间接实现型式试验的目的。
11)整机厂、代理商和维修企业应该根据自己的市场范围和生产实力正确选取适合自己的经营范围。目前代理商利用罚没设备进行再制造是不可取的,是错误的。
12)“在役再制造”中“在役”并非指正在服役或者正在使用,取名“流程工业再制造”或许更好。
13)目前国内已具备“尺寸修复法再制造”的技术条件,再制造企业应结合激光熔覆、类激光冷焊修复等新技术将“尺寸修复法再制造”落到实处。
14)基于大数据云平台的盾构管理中心是盾构质量、安全、效率的最佳选择,符合“推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”发展纲要,是大势所趋。
摘自:隧道建设