1.1 基本概念

1.1.1 再制造工程

再制造是指对再制造毛坯进行专业化修复或升级改造，使其质量特性不低于原型新品水平的过程[1]。再制造是制造产业链的延伸，也是先进制造和绿色制造的重要组成部分。再制造产品在功能、技术性能、绿色性、经济性等质量特性方面不低于原型新品，而成本仅是新品的50%左右，可实现节能60%、节材70%、污染物排放量降低80%，经济效益、社会效益和生态效益显著[2]。再制造工程包括以下两个主要部分：

（1）再制造恢复加工 主要针对达到物理寿命和经济寿命而报废的产品，在失效分析和寿命评估的基础上，把有剩余寿命的废旧零部件作为再制造毛坯，采用表面工程等先进技术进行加工，使其性能恢复到新品。

（2）再制造升级 主要针对已达到技术寿命的产品，或是不符合可持续发展要求的产品，通过技术改造、局部更新，特别是通过使用新材料、新技术、新工艺等，来提升产品功能或性能、延长使用寿命、减少环境污染，从而满足市场需求。

再制造工程包括对废旧（报废或过时）产品的修复或改造，是产品全寿命周期中的重要内容，存在于产品全寿命周期中的每一个阶段，并都占据了重要地位，发挥着重要作用，如图1-1所示。

近年来，再制造产业快速发展，再制造关键技术研发取得了重要突破，逐步形成以寿命评估技术、复合表面工程技术、纳米表面技术和自动化表面技术为核心的再制造关键技术群。再制造产业符合“科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少”的新型工业化特点，发展再制造产业有利于形成新的经济增长点，将成为“中国制造”升级转型的重要突破。未来几年，在政策支持与市场发展的双重推动下，在军民融合背景的支持下，再制造工程将主要向“绿色、优质、高效、智能、服务”五大方向发展，并在军民双方都产生巨大效益。

1.1.2 再制造设计

再制造设计是指根据再制造产品要求，通过运用科学决策方法和先进技术，对再制造工程中的废旧产品回收、再制造生产及再制造产品市场营销等所有生产环节、技术单元和资源利用进行全面规划，最终形成最优化再制造方案的过程[4，5]。产品再制造设计主要研究对废旧产品再制造系统（包括技术、设备、人员）的功能、组成、建立及运行规律的设计；研究产品设计阶段的再制造性等。其主要目的是应用全系统全寿命周期的观点，采用现代科学技术的方法和手段，使产品具有良好的再制造性，并优化再制造保障的总体设计、宏观管理及工程应用，促进再制造保障各系统之间达到最佳匹配与协调，以实现及时、高效、经济和环保的再制造生产。再制造设计是实现废旧产品再制造保障的重要内容。

根据产品全寿命周期中再制造的地位、作用及对再制造三个主要阶段（废旧产品回收、再制造生产加工和再制造产品营销）的划分，可以将再制造设计分为新品再制造性设计、废旧产品回收设计、再制造加工设计和再制造产品市场设计四个方面。其中，新品再制造性设计是提升再制造能力的重要手段，获取再制造毛坯的废旧产品回收设计是再制造实施的基础，形成再制造产品的再制造加工设计是再制造生产的关键，获得利润的再制造产品市场设计则是再制造发展的动力，如图1-2所示。面向再制造全过程的再制造设计所包含的内容中，面向再制造生产阶段的设计是再制造设计的核心内容，直接关系到再制造产品的质量和企业效益。

再制造设计作为一项综合的工程技术方法，其基本任务是：以全系统、全寿命、全费用、绿色化观点为指导，对再制造全过程实施科学管理和工程设计。具体来说，其主要任务是：

1）论证并确定有关再制造的产品设计特性要求，使产品退役后易于进行再制造。

2）进行再制造工程设计内容分析，确定并优化产品再制造方案。

3）进行再制造保障系统的总体设计，确定与优化再制造工作及再制造保障资源。

4）进行再制造生产工艺及技术设计，实现再制造的综合效益最大化。

5）对再制造活动各项管理工作进行综合设计，不断使再制造工程管理科学化。

6）进行再制造应用实例分析，收集与分析产品再制造信息，为面向再制造全过程的综合再制造设计提供依据。

再制造设计的总目标是：通过影响产品设计和制造，在产品使用过程中正确维护产品的再制造性，使得产品在退役后具备良好的再制造能力，便于再制造时获取最大的经济和环境效益；及时提供并不断改进和完善再制造保障系统，使其与产品再制造相匹配，有效而经济地生产运行；不断根据需要设计并优化再制造技术，增加再制造产品的种类及效益。再制造设计的根本目的是高品质地实现退役产品的高效益多寿命周期使用，减少产品全生命周期的资源消耗和环境污染，提供产品最大化的经济效益和社会效益，为社会的可持续发展提供有效技术保障。

1.1.3 再制造性

产品本身的属性除可靠性、维修性、保障性以及安全性、可拆解性、装配性等之外，还包括再制造性。再制造性（remanufacturability）是与产品再制造最为密切的特性，是直接表征产品再制造价值大小的本质属性。再制造性由产品设计所赋予，可进行定量和定性描述。产品的再制造性好，再制造的费用就低，再制造所用时间就少，再制造产品的性能就好，对节能、节材、环境保护贡献就大。总体而言，面向再制造的产品设计是实现可持续发展的产品设计的重要组成部分，并将成为新产品设计的重要内容。

废旧产品的再制造性是决定其能否进行再制造的前提，是再制造基础理论研究中的首要问题。再制造性是产品设计赋予的，是表征其再制造的简便、经济和迅速程度的一个重要的产品特性。再制造性的定义为：废旧产品在规定的条件下和规定的费用内，按规定的程序和方法进行再制造时，恢复或升级到规定性能的能力[7]。再制造性是通过设计过程赋予产品的一种固有的属性。

产品的再制造性是反映产品再制造能力的属性，是绿色设计的重要内容，但目前产品设计中大多数没有考虑产品的再制造性或升级性，这造成了产品在寿命末端时的再制造率和效益较低，再制造生产难度大，再制造后产品功能落后。同时在传统产品设计中，再制造性设计与评价目前主要采用定性评价的方法，缺乏必要的量化评价手段和一体化设计方法。国外学者从再制造的工艺过程方面提出了对再制造性定量的评估方法。

再制造性是影响产品再制造的重要属性，但因其表现出来的性能设计与再制造之间的时间跨度、设计指标的不确定性以及再制造技术的发展性，都为再制造性设计与量化评价带来了难题，也使传统再制造方式面临着巨大挑战。通过研究产品再制造性特征，构建再制造性设计与评价手段，形成将再制造性融入其他设计要求的一体化设计系统平台，来促进再制造性设计与评价的工程应用，是促进再制造发展的重要机遇。