0  引 言

航天发动机作为火箭主体部分之一，其可靠性的高低直接影响卫星能否进入预定轨道；而面对近年来火箭发射频次越来越高，交付周期越来越来短，这势必给火箭发动机的相关产业带来越来越大的压力。此外，火箭发动机本身又有成千上万各零部组件组成，而且每个零部件设计复杂，工艺参数多，加工难度大，生产周期长。面对这一系列情况，如何将试车和服役后的零部件经过再次加工，达到设计工艺文件的要求是当前急需解决的问题；鉴于此，具有可持续发展战略的再制造工程解决了这个问题；但是由于航天产业的特殊性及再制造工程需要发动机原始零部件的结构信息和各种先进再制造技术才能得以实现，所有本文研究的重点是对传统再制造进行分析，得出了当前存在的弊端，并以此为基础建立航天发动机再制造生产系统，目的是有效平衡正向生产与逆向再制造资源，实现统一协调，统一管理。

1  再制造内涵

再制造的研究相对于传统的制造相比，发展较晚，国外权威主要以美国再制造研究先驱者Robert Lund T^[1]教授和Guide^[2]博士对再制造有较为深刻的研究；在国内，学术界将再制造定义为：再制造是以零部件全寿命周期设计和管理为指导，以优质、高效、节能、节材、环保为目标，以先进技术和产业化生产为手段来修复或者改造旧零部件的一系列及时措施或者工程活动的总称^[3]；其主要内容是零部件再制造加工和零部件性能升级，主要特征是另比较的质量和性能达到或者超过新品，成本为新品的50%左右，节能60%左右，节材70%以上，而且对保护资源环境贡献显著。

2  航天发动机再制造生产系统

2.1传统航天再制造生产系统弊端

现有的航天再制造生产系统的输入是试车或者服役后的零部件，因为缺乏再制造技术，大多数零部件都进行了报废处理，极少数进行了回收再制造利用，而且只是对再制造的零部件用于试车或者试验，所形成的传统航天再制造系统流程图如下图1所示，主要由回收、再制造、检测、服务与维修等部分组成。

图 1  传统航天再制造系统

通过现有资料和实践分析总结，传统航天再制造系统的生产活动过程中存在着以下五个不确定性^[3]。

（1）废旧或服役的零部件不确定。

（2）回收零部件的再制造数量不确定。

（3）废旧产品的可拆解性不确定性。

（4）回收产品的可再制造率不确定。

（5）再制造加工工序不确定。

由于传统航天再制造系统的生产活动过程中存在着以上五个不确定性，此外，在实际生产过程中以生产制造为中心，相比再制造生产系统的对象和方式等方面存在的差异，使制造生产系统与再制造生产系统产生了很大的复杂性，归纳为七个特点^[4]，对此本文提出航天发动机再制造生产系统。

2.2航天发动机再制造生产系统

基于航天发动机所在领域相对封闭性，再制造生产系统中废旧或服役的零部件数量、回收零部件的再制造数量相对确定，所以航天发动机再制造相对于传统再制造生产系统有其特有的优势，但是航天产品对于质量要求非常严格，因此，如何将服役或者废旧零部组件的质量和性能达到或者超过新品，对此本文提出航天发动机再制造生产系统，将该系统分为拆卸—分类阶段、清洗阶段、初步零件鉴定阶段、零件再制造—再鉴定阶段；并逐一分析研究每个阶段的特点和内容。

图2 航天发动机再制造生产系统

第一阶段：拆卸—分类阶段：

试车或者服役后的发动机进行拆卸之前，首先根据该发动机的信息导出整个发动机的产品结构树，涉及到设计BOM、工艺BOM、制造BOM、装配BOM，最终细化到每一个零件原始状态，包括、图号、名称、材料状态、材料牌号、技术状态、工艺指导文件等信息；其次根据装配工艺文件，编制发动机拆卸工艺文件对发动机进行拆卸、标识、分类，对本身的易损件回收及回炉冶炼，对有污染的零部件进行环保处理，减少对环境污染。而对于再制造件则进行清洗并分类，为后续零件鉴定奠定基础。

第二阶段：清洗阶段

试车或者服役后的发动机受高温、高压等恶劣工作环境的影响，会产生各种油泥、腐蚀物和污垢，首先运用传统清洗方法，采用煤油、汽油以及化学试剂手工刷对拆卸后的零件部件进行粗洗，然后再运用超声波本身机械振动以及超声空化所具有的能量作用对零部件进行深度清洗；对于部分氧化腐蚀的零件通过酸洗，最后对零部件烘干并分类放置。

第三阶段：初步零件鉴定阶段

对于清洗后的可再制造件进行初步的零件鉴定，分出报废件、可用件和再制造件。对于报废件回收回炉冶炼，对有污染的零部件进行环保处理；对于可用件通过镀铜、镀锌或者阳极化等表面处理方法，经检验检测合格后入再制造零件装配库；而对于再制造件则通过先进再制造技术对相关可再制造件进行处理。

第四阶段：零件再制造—再鉴定阶段

航天发动机受高温、高压、高辐射等恶劣工作环境的影响，发动机内部零部组件将不可避免地发生性能退化，所以必须采取相应的先进再制造技术对相关可再制造件进行处理，比如：自动化纳米颗粒复合电刷镀技术，自动化高速电弧喷涂技术，纳米减摩智能自修复添加剂技术，通过先进再制造技术使其质量和性能达到相关工艺文件的要求，对于关键零部组件则必须通过磁力探伤技术、机械性能测试等理化分析，对试车或者服役后的零件进行再次鉴定，对于合格的再制造零部件入再制造零件库，保证后续生产、试验使用；对于不合格零部件，分析原始状态和再制造状态的区别，为后续生产提供宝贵数据信息，最后再对不合格零部件进行回炉或者环保处理。

第五阶段：装配—试验阶段：

由于航天发动机再制造生产属于理论研究试验阶段，对于入库的再制造零件使用，现阶段只能运用于试车、试验阶段，通过试车、试验分析发动机相关运行参数，再通过参数数据研究航天发动机的可靠性，最终目的将再制造零部件用于实际生产正式发动机。

3 再制造生产系统的优势

3.1可以缩短生产周期，降低生产成本，有效合理的配置资源。

再制造生产系统输入的“毛坯”是试车或者服役后零部件，不同于生产系统输入的是原材料，不需要经过粗加工，精加工，只是需要再制造技术，生产周期大大缩短；此外，经过再制造技术的再制造产品的性能达到甚至超过新品，大大降低了生产制造成本，提高了试车或者服役后零部件利用率，而且对有限的资源进行有效合理配置，这不仅给工厂带来了经济效益，还为国家节能、节材及环保做出了重要贡献。

3.2实现了生产批次管理与质量台次管理的飞跃。

基于再制造生产系统有效的补充了试车产品的使用量，减少了由于试车而造成的不确定性，保证了正常发动机的批次生产交付；此外，再制造生产系统数据来源于每台发动机生产系统的各个阶段BOM，并自身生成再制造生产系统BOM，其中涉及到了每台发动机的每个零件设计、制造质量状况，对质量信息进行了集中管理，并且保证了质量信息的安全性、完整性和一致性，达到了精益台次管理。

3.3为数据挖掘提供良好平台，达到知识管理。

基于再制造生产系统生成的各种数据实质是将生产系统生成的数据运用于再制造生产系统，并自身生成再制造生产系统数据，制造/再制造数据库收集了大量的数据信息，企业收集的大量数据信息进行统一管理、共享，通过各种先进的信息技术手段和数理统计方法挖掘质量数据库中未知的、隐含的、潜在价值的信息，达到知识管理，提供给管理决策者，帮助决策者做出正确的质量控制方案，最终为企业经营决策提供依据。

4  小结：

“十三五规划”对航空航天装备做出明确指示：实施智能制造工程，构建新型制造体系，而航天发动机再制造生产系统为构建新型制造体系提供了新思想、新理念。本文从再制造工程概念出发，分析了传统再制造生产系统的弊端，提出了航天发动机再制造生产系统，并分别从拆卸、分类、清洗、鉴定、再制造、再检测各个阶段做出详细阐述，最后给出了新型再制造生产系统的优势，旨在以恢复尺寸、提升性能的先进技术为手段，“产—学—研”相结合，既循环又经济的中国特色的航天再制造发展模式。

但是，航天发动机各个零部组件的设计参数、工艺参数以及制造装配中产生的各种数据信息分布在不同的子系统，并且由于各种数据存储的时间、系统本身的环境、应用目的的差异，使数据的结构存在着明显的异构性，如何将各种数据有效的集成是今后研究的方向；此外，再制造生产系统输入的原材料为废旧零部件，必须考虑废旧零部件的失效状态，国内对于再制造零部件的失效分析研究较少，尚未形成系统的理论体系，这也是今后研究的方向之一。

[1]Robert Lund T. Remanufacturing：The Experience of the Implications for the Developing Countries[R].New York：World Bank Technical papers, 1984.

[2]Guide V, Srivastava R. An Evaluation of Order Release Strategies in A Remanufacturing Environment [J].Computers & Operations Research,1997,24(1):37～47.

[3]徐滨士，姚福生.绿色再制造工程及在我国应用的前景[R].中国工程院工程科技与发展战略咨询报告集，北京：经济科学出版社，2001.

[4]陈翔宇，梁工谦.再制造业及其生产模式研究综述[J].中国软科学，2006（5）：80～83.