智能制造关键技术与工业应用丛书--装备再制造技术及典型应用

（1）本书从系统思维、学科综合和技术集成的角度，研究再制造技术所涉及的新概念、新模式和新方法。 （2）本书基于国家科技支撑计划项目和国家自然科学基金项目等的研究成果，致力于再制造系统工程的研究。 （3）本书系统论述了装备再制造技术的概念与内涵、实施路径，以及多个关键技术问题的解决方案，力图推动再制造技术理论与应用体系建立。

我国制造业面临着资源和环境的发展瓶颈，现役装备面临着延寿和性能提升的迫切需求。再制造作为绿色制造的重要组成部分，对于缓解资源短缺与浪费、保护生态环境、发展循环经济具有重要的现实意义。随着市场需求和产业规模的扩大，先进的绿色、智能装备的技术不断地创新和应用，再制造实施方案制定的合理性、经济性及可靠性要求等显著增长，使得目前多以制造经验为主的装备再制造实施过程面临严峻挑战，再制造工程的实施效益难以保障，严重制约了我国再制造产业发展。鉴于此，考虑废旧装备的发展需求，开展装备再制造技术与应用研究，合理制定再制造技术方案，是当前再制造工程的重要研究方向和应用领域。
再制造技术是实现废旧装备再利用的关键要素。与新品制造不同，再制造以废旧产品为毛坯，其毛坯质量状况不清晰、剩余寿命不均衡以及失效形式与程度差异性大等个性化特征，同时客户对再制造产品的个性化需求，造成再制造方案极具个性化和不确定性，导致再制造技术难以合理选择并有效促进再制造过程实施。如何运用先进技术准确制定再制造实施方案，组织、规范并拉动废旧产品拆解、再制造加工、再制造精益管理、再制造产品运维服务等多再制造环节的优化运作，最大限度地发挥再制造先进技术装备与循环效益优势，保障装备再制造过程实施的高效、经济和低碳性，是装备再制造系统迫切需要解决的问题。
目前，装备再制造技术及应用相关研究主要集中于再制造方案制定、再制造工艺规划、再制造加工以及再制造评价等，研究内容具有两大特征：一是面向再制造过程的技术开发研究，即涉及设计、工艺、加工以及管理等方面的方法越来越多；二是多学科综合性或技术集成赋能再制造系统，即装备再制造过程绝非单一学科知识能够支撑，而是依赖于多门学科知识的有机结合。但现有研究仅专注于再制造系统的某一环节进行技术开发，没有从再制造全流程的角度进行全局规划和技术衔接，特别是再制造设计、精益再制造以及再制造产品运维方面的研究还很欠缺，无法保障装备再制造生产的最佳状态，发挥出再制造产品的最佳效能。因此，系统地研究和学习装备再制造技术及应用的理论及相关实施方法等显然十分必要。
本书作者在国家自然科学基金项目和国家科技支撑计划项目等的资助下，致力于再制造系统工程的研究，取得了一定的研究成果；同时收集了大量的国内外研究文献资料，经过整理，完成了本书的撰写工作。本书从系统思维、学科综合和技术集成的角度，研究装备再制造技术所涉及的新概念、新模式和新方法，主要内容包括再制造技术现状及发展、再制造设计技术及应用、再制造拆解技术及应用、再制造加工技术及应用、再制造装配技术及应用、精益再制造生产技术及应用、再制造装备全生命周期协同运维技术及应用等。
本书是课题组研究成果的系统总结，由武汉科技大学、湖北汽车工业学院江志刚，湖北汽车工业学院龚青山，武汉工程大学柯超等著。其中，江志刚、龚青山、柯超、段荣负责全书的结构规划和统筹工作，并撰写了前言；段荣、江志刚、龚青山撰写了第1章；柯超、段荣撰写了第2章；柯超、江志刚撰写了第3章；潘志强、柯超撰写了第4章；潘志强、龚青山撰写了第5章；付众铖、龚青山、柯超撰写了第6章；杨洁、柯超、龚青山撰写了第7章。
本书涉及的有关研究工作，得到了国家自然科学基金（52375508、52075396、51675388）、国家科技支撑计划（2012BAF02B01、2012BAF02B03）以及工信部绿色制造系统集成项目的支持，并得到了湖北汽车工业学院学术专著出版专项资助，在此表示衷心的感谢！
此外，本书在写作过程中参考了有关文献，并尽可能地列在参考文献表中，在此向所有被引用文献的作者表示诚挚的谢意！
由于装备再制造技术及应用是一门正在迅速发展的综合性交叉研究学科，涉及面广，技术难度大，加上作者水平有限，书中不妥之处在所难免，敬请广大读者批评指正！

著者
2023年12月

装备再制造技术是利用工业大数据技术、寿命预测技术、精益管理技术以及智能运维技术对装备再制造全流程进行方案设计、实施路径规划及可靠性分析的过程，对于组织、规范装备再制造流程及实施再制造装备运维服务，最大限度地发挥再制造先进技术与循环效益优势，保障可靠、高效、经济、低碳的装备再制造工程具有重要意义。
本书系统论述了装备再制造技术的概念与内涵、实施路径、再制造设计及应用、再制造拆解及应用、再制造加工及应用、再制造装配及应用、精益再制造生产及应用，以及再制造装备全生命周期协同运维及应用等，力图推动再制造技术理论与应用体系建立。
本书对装备再制造技术研究和工程实践应用具有较强的指导价值，可供从事再制造设计、工艺设计、精益管理、再制造装备运维等领域的工程技术人员、管理人员、研究人员参考，也可作为高等院校机械工程、工业工程、管理科学与工程、环境工程等绿色制造、再制造相关专业研究生的教材或参考书。

第1章装备再制造技术现状及发展001
1.1装备再制造业是制造业的重要组成部分001
1.2我国装备再制造业面临的机遇与挑战004
1.2.1装备再制造业目前存在的问题004
1.2.2我国装备再制造业面临的发展机遇006
1.2.3装备再制造业的发展趋势008
1.3装备再制造的技术体系011
1.4装备再制造的技术现状012
1.4.1装备再制造设计技术现状012
1.4.2装备再制造拆解技术现状015
1.4.3装备再制造加工技术现状015
1.4.4装备再制造精益生产技术现状017
1.4.5再制造装备运维服务技术现状020
1.5装备再制造技术的发展趋势021
1.5.1工业大数据驱动的柔性再制造022
1.5.2工业互联网支撑的智能再制造023
1.5.3清洁生产强化的绿色再制造025
本章小结026
参考文献027

第2章装备再制造设计技术及应用028
2.1装备再制造设计技术概述028
2.1.1再制造设计的概念028
2.1.2再制造设计的技术特征028
2.1.3再制造设计分类029
2.2装备再制造恢复设计技术030
2.2.1装备再制造恢复设计概念及特点030
2.2.2装备再制造恢复设计流程030
2.2.3装备再制造恢复设计关键技术030
2.3装备再制造升级设计技术043
2.3.1装备再制造升级设计概念及特点043
2.3.2装备再制造升级设计流程044
2.3.3装备再制造升级设计关键技术044
2.4智能再制造设计技术060
2.4.1智能再制造设计概念及技术特点060
2.4.2智能再制造设计流程061
2.4.3智能再制造设计关键技术061
2.5装备再制造设计技术的典型应用074
2.5.1再制造需求分析074
2.5.2再制造方案生成077
本章小结081
参考文献081

第3章装备再制造拆解技术及应用083
3.1装备再制造拆解概述083
3.1.1装备再制造拆解的基本概念083
3.1.2装备再制造拆解的技术特征083
3.1.3装备再制造拆解技术框架084
3.2装备再制造拆解信息模型085
3.2.1装备再制造拆解信息分类及过程分析085
3.2.2装配分析089
3.2.3拆解约束矩阵092
3.2.4装备再制造拆解信息建模093
3.3装备再制造拆解序列生成技术099
3.3.1装备再制造拆解序列生成方法框架099
3.3.2装备再制造拆解规则及可行性判定方法100
3.3.3智能再制造拆解序列生成技术104
3.4装备再制造拆解序列优化技术118
3.4.1多人异步拆解序列优化方法118
3.4.2人机异步拆解序列优化方法123
3.5装备再制造拆解技术的典型应用127
本章小结138
参考文献138

第4章再制造加工技术及应用140
4.1再制造加工概述140
4.1.1再制造加工基本概念140
4.1.2再制造加工技术特征140
4.1.3再制造加工的质量要求141
4.2再制造加工技术142
4.2.1面向表面失效的再制造加工技术142
4.2.2面向结构损伤的再制造加工技术143
4.2.3面向功能升级的再制造加工技术146
4.3再制造工艺规划150
4.3.1再制造工艺信息构成150
4.3.2再制造工艺方案设计153
4.3.3再制造工艺智能规划154
4.4再制造加工技术典型应用162
4.4.1机械液压助力转向装置再制造功能升级162
4.4.2面向结构损伤及表面失效的涡轮叶片再制造164
本章小结172
参考文献172

第5章装备再制造装配技术及应用174
5.1装备再制造装配概述174
5.1.1再制造装配的基本概念174
5.1.2再制造装配的质量要求175
5.1.3再制造装配的技术特征176
5.2再制造装配尺寸链公差再分配技术177
5.2.1再制造装配尺寸链公差再分配特点177
5.2.2再制造装配尺寸链公差再分配流程177
5.2.3再制造装配尺寸链公差再分配优化模型179
5.3再制造装配零部件选配优化技术188
5.3.1再制造装配零部件选配特点188
5.3.2再制造装配零部件选配流程189
5.3.3再制造装配零部件选配优化190
5.4装备再制造装配技术的典型应用195
5.4.1废旧齿轮箱的再制造装配尺寸链公差分配195
5.4.2机床进给箱传动轴的再制造选配优化199
本章小结202
参考文献202

第6章装备精益再制造生产技术及应用204
6.1装备精益再制造生产概述204
6.1.1装备再制造生产精益思想204
6.1.2精益再制造生产的基本概念206
6.1.3精益再制造生产的技术特征207
6.2装备精益再制造生产价值流分析技术209
6.2.1精益再制造生产价值流概念209
6.2.2精益再制造生产价值流图分析211
6.3装备精益再制造生产技术214
6.3.1精益再制造回收规划关键技术214
6.3.2精益再制造拆解优化关键技术223
6.3.3精益再制造加工过程优化关键技术233
6.3.4精益再制造车间运行规划关键技术243
6.4装备精益再制造生产技术典型应用253
6.4.1基于价值流分析的某公司商用车发动机回收优化253
6.4.2基于价值流分析的某公司商用车发动机拆解优化256
6.4.3基于价值流分析的汽车用铅酸蓄电池再制造生产系统改善260
本章小结267
参考文献267

第7章再制造装备全生命周期协同运维技术及应用269
7.1再制造装备全生命周期协同运维概述269
7.1.1再制造装备全生命周期协同运维的概念269
7.1.2再制造装备全生命周期协同运维的技术特征270
7.1.3再制造装备全生命周期协同运维的总体框架271
7.2再制造装备全生命周期运维数据获取技术272
7.2.1全生命周期运维数据类型272
7.2.2全生命周期运维数据采集关键技术273
7.2.3全生命周期运维数据传输与存储关键技术277
7.3再制造装备全生命周期运维数据处理技术284
7.3.1运维数据预处理关键技术284
7.3.2运维数据挖掘关键技术287
7.4再制造装备运行状态分析技术291
7.4.1再制造装备健康状态评估关键技术292
7.4.2再制造装备可靠性评估关键技术294
7.4.3再制造装备故障诊断与预测分析关键技术308
7.5再制造装备智能运维方案设计技术317
7.5.1再制造装备运维时机判断关键技术317
7.5.2再制造装备运维方案决策关键技术320
7.5.3再制造装备运维资源和过程管理关键技术327
7.6再制造装备智能运维技术的典型应用330
7.6.1再制造机床全生命周期运维数据330
7.6.2再制造机床运行状态评估333
7.6.3再制造机床运维派遣决策345
本章小结349
参考文献349