【行业发展】回收再制造创造新市场 - 清华大学智能再制造白皮书

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再制造建立在产品全生命周期理论基础上，通过先进技术和产业化生产方式，以材 料节省、减少能源消耗、提高产品使用效能和环境保护为准侧，对废旧产品和零部件进 行修复、改造的技术、工程或生产的总称。

智能再制造是与智能制造深度融合的再制造。智能再制造将新一代信息技术与再制 造深度融合，融入到回收、生产、管理、服务等各环节，其经济效益、社会效益和生态 效益显著。智能再制造优先考虑产品的可回收性、可拆解性、可再制造性和可维护性等 属性的同时，保证产品的优质、节能、节材等目标。随着信息科技技术的 发展，智能再制造会被不断赋予新的内涵。

智能再制造的要素和发展

智能再制造的社会经济意义

智能再制造产业，

一方面可以使报废产品带来的环境压力得到缓解，促进废旧产品进行循环使用，减少重 复生产；

另一方面，再制造过程几乎不产生固体颗粒和污染气体，环境和经济效益显著， 可以实现节能减排，发展循环经济，有利于实现绿色循环经济发展。

同时，智能再制造 有助于我国制造业走向智能化和高端化。

经济价值

智能再制造的产品与全新的产品在性能、质量和服务方面完全相同，但成本却低很 多，消费者可以获得高性价比的产品，同时生产者可以得到更高的利润。零部件再制造 所需要的成本实际都达不到产品重新生产的 50%，扣除各种花费，再制造业所产生的毛 利率要远高于重新制造所产生的。

一架废旧客机再制造成货运飞机，其售价为八千万美 元，相比废旧客机的二百万成本，不仅利润丰厚，且该售价仍远低于原型新货运飞机的 1.15 亿美元。再制造的机床比相同性能的新机床可节省成本达 80%，且各方面性能并不 比新产品差。

以汽车发动机为例，原材料的价值占15%，其成品附加值能够达85%。

再制造能够 对废旧产品的附加值进行充分利用，同时，再制造过程中与生产全新品相比，能源消耗 节约了一半。其他一些重要特性如：原材料消耗只是新品制造的11-20%，劳动力成本占 新品制造的67%。

再制造技术体系

再制造的工艺过程包含：拆卸、分类、清洗、寿命评估与无损鉴定、再制造成形与 加工、质量检测与性能考核等。其技术包括：再制造性设计与评价技术，拆解技术 ，清洗技术 ，零部件损伤检测与寿命评估技术 ，成形与加工技术 ，产品性能检测与试验技术 ，产品涂装技术 ，智能升级技术 。

智能再制造从宏观到微观分为逆向物流层、再制造企业管理层和再制造装 备控制层三个层面，将人工智能应用于管理决策、工艺流程控制和设备智能控制。

工业互联网支撑智能再制造

我国工业互联网经过近年来的发展，已经取得初步进展，参与工业互联网平台建设 的企业类型主要包括：龙头制造业企业、ICT 企业和互联网企业三种类型，这些平台分 布于：家电制造业、装备制造、国防军工、航空、能源、医疗、交通、基础设施及城市、 环境监测等多个行业。比如海尔的 COSMO Plat 平台，将顾客需求、产品订单平台、合 作生产等多个平台和业务整合，以满足规模化定制需求。

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智能再制造工业互联网平台架构 智能再制造工业互联网平台由边缘层、平台层、应用层构成。边缘层通过高速互联 通信将生产现场底层的硬件设备和软件连接起来，构建工业互联网平台的数据基础。平 台层将数据科学与工业机理结合，构建工业数据分析能力，把技术、知识、经验等资源 固化为可移植、可复用的工业微服务组件库，提供通用性的微服务和模块。应用层实现 企业内、外部的资源高效协同和利用，实现研发、制造、运营维护、服务等价值链的智 能化。

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工业互联网平台通过连接产业链上下游，包括原材料供应商，中间制造企业，下游 用户，以及资本方等多方协同，推进产业链运行效率提升和优化。通过对设备运行数据、 生产加工参数、生产管理和质量检测、市场销售、用户反馈数据等多维度分析、评价和 预测，应用于生产规划、工艺流程控制，生产管控，市场营销、用户管理、设备管理等 场景中，从而终实现优化提升企业的运营效率和提升产品制造品质。

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工业大数据为智能再制造提供保障

工业大数据的来源有：（1）工厂运行的设备数据；（2）工艺流程数据；（3）生产经 营过程数据；（4）消费互联网或公众互联网的产业数据；（5）专家知识库数据。工业大 数据的应用场景包括：（1）网络协同设计；（2）自动化和智能化生产；（3）工业云协同 制造；（4）大规模个性化定制和精准运维服务。智能再制造通过运用工业大数据，优化 企业运营，使资源利用大化，降低成本；全面了解、深入洞察和控制财务风险；创建 新的业务模式。从而实现联共享、开放创新的协同研发，M2M+核心系统+大数据分析的 精益生产，端到端、定制化、安全可靠的精准营销。王建民指出工业大数据来自产品、 物料、产线、工艺、质量、设计、客户、供应链和市场。经过数采集、处理、建模和分 析，用于决策与控制。

再制造产业链

再制造产业链由：废旧产品的回收、产品和零部件拆解、零部件的再制造、再制造 产品的销售和用户构成，中国在借鉴美国和日本先进经验的基础上，提出适合我国国情 的的 4R 体系：减量化、再利用、再循环、再制造。

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智能再制造没有改变原有再制造产业链的循环过程，智能再制造通过赋能再制造产 业链，优化企业价值链，提升行业价值和企业运营效率，从而提高再制造的劳动生产率、 产品质量和客户满意度。智能再制造能够实现快速响应客户需求、提高研发效率、提升 再制造的生产柔性。智能再制造还能够促进制造向服务发展、 开发新型商业模式。

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智能物流赋能智能再制造。现代物流产业发展的方向是与云计算大数据、、物联网 相结合的智能物流，骨架是其技术装备。智能物流将传感器、RFID、GPS、大数据等技 术深度融合、应用于物流的各个环节，从而实现物流系统的自动化、可视化、信息化、 数字化、网络化、智能化。智能物流将企业的资源计划提供（ERP）、生产执行管理系统 （MES）、仓储信息、物料、生产等企业内部信息关联起来，有效的提升原有物流系统的 运行效率。

细分领域 - 不同行业的应用

再制造依据行业领域和属性，可划分为某些特定领域的再制造。汽车零部件、工程 机械、机床、流程工业装备、矿采机械、农用机械等领域已经是我国再制造的重点应用 行业。未来一段时间我国将聚焦盾构机、航空发动机与燃气轮机、流程工业装备、煤炭 机械及油气田装备几个细分领域。我国再制造行业集中度不高，目前还缺少具有一定规 模的跨行业大型龙头企业。

汽车零部件再制造

美国拆解汽车的企业超过12000家，专业破碎企业超过200家，零部件再制造企业多 达5万多家，形成了完整的产业链，拥有超过4.6万吨的可再制造零部件。对于汽车产销 大国，再制造零部件再美国的维修市场、二手车市场占据重要地位。在美国车辆维修时， 超过一半以上的汽车零部件会使用再制造零配件，其中发电机和起动机的使用量能够高 达80%以上。零部件再制造和销售的利润能够占汽车拆解企业利润的80%左右。随着互联 网的快速发展，汽车拆解-零部件再制造加速进入互联网平台，互联网平台将使得再制 造零部件的收集、物流和销售渠道更加顺畅，更加快捷的拓展了汽车零部件再制造产品 市场客户群，提升产品的附加价值。

流程工业装备再制造

流程工业对我国国民经济的运行起着举足轻重的作用，通常流程工业装备都是价格 昂贵的重型成套设备，维护保养都需要大量的投入，智能再制造的应用，有效提升了流 程工业重型设备的使用年限和效能。再制造已经应用与石油化工领域的诸多技术装备 中。钢铁行业中如：炉底辊、热轧工具、轧辊、连铸机轧辊、机油压柱塞等均是智能再 制造的应用对象。

工程机械、农用机械、矿采机械再制造

智能再制造在工程机械领域、矿山机械领域、农业机械领域等诸多工业领域有良好 的应用前景。我国工程机械、矿山机械和农用机械上使用量巨大，设备保有量大，种类 多，截至 2014 年年底，我国工程机械主要产品保有量约为 700 万台。通过智能再制造 能够创造巨大的社会经济效益。这些机械设备通常会因为重载而出现：零部件表面磨损、 腐蚀和断裂等现象，从而失效报废，直接报废处理会造成巨大的资源浪费，实施再制造 工程可提高这些重型机械的性能指标。下图给出了典型的机械再制造过程。

食品机械再制造

中国食品机械行业起步较晚，高起点企业较少，仍存在一些问题，例如，创新点弱， 低水平产品较多，没有自主研发品牌，一些技术被国外垄断，需从国外进口大量食品机 械，甚至一整套生产线。从事食品机械的研发团队较少，国家在该领域投入的科研经费、 人力物力不足，导致食品机械更新换代较慢，生产线较为落后。由于食品机械质量欠缺， 无法长时间服役，导致大量设备以及零部件废弃。进口设备消耗了国家大量资金，因此 对食品机械进行再制造很有必要。

机床再制造

机床再制造是将服役期结束后的废旧机床进行再制造，主要是采用纳米表面工程技术对 其进行精度恢复，通过更换电气控制元件、加装或升级数控系统，从而提升老旧机床的 机械性能、改善其控制及加工精度，实现机床整体性能恢复与提升。再制造出的机床比 原来的机床各项性能指标更优，这是实现资源循环利用和机床综合能力提升的机床再制 造新模式。作为一种基于废旧机床资源循环利用的机床制造新模式，机床智能再制造的 发展前景广阔，对于我国这样的机床产销量和保有量大国，实现大范围的废旧机床资源 的循环再利用具有重要意义。

航空再制造

飞机和飞机发动机维修其实是典型的再制造产业，定检和大修是服务保障中必需的 内容。但是在我国当前的航空制造业中，在修理阶段再制造技术的使用相对局限，维修 始终停留在有限的时间（大修期）和内容（机体、个别部件）上，更多的是换件维修和 故障维修；而更严重的是，再制造的意识还只停留在飞机和发动机修理企业，产品设计 时没有基于再制造的考虑，产品制造过程中也缺乏基于再制造的工艺技术保障。航空产 品特性决定了它的技术更新很快，但是使用换代却比较慢，所以要发展航空产品再制造。 一些智能再制造技术：数字化仿真、全生命周期的寿命评估、离子喷涂等一系列技术已 经在航空工业领域展开应用。

煤炭机械再制造

据相关统计，我国煤矿机械的保有量超过 300 万台，总资产超过数万亿元，加上近 年来煤炭市场的持续低位运行，加剧了在用煤炭机械的超负荷工作。目前，我国再制造 技术已经获得不断提高，其性能和质量可以达到新品水平，使成本大量减少，有利于推 动资源节约型、环境友好型社会的建设，因此发展再制造产业势在必行。

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