0 引 言

我国已成为装备生产和使用第一大国，汽车、工程机械、机床、电子产品等社会保有量快速增长。仅以汽车发动机为例，预计未来五年年均报废、淘汰量将达到300万台，按80%的再制造率，可实现销售收入120亿元，有着广阔的发展空间。再制造与制造新品相比，可节能60%，节材70%，节约成本50%，大气污染物排放量降低80%以上。再制造是循环经济“再利用”的高级形式。发展再制造产业是推动产业结构升级、发展战略性新兴产业的重要内容。是建设资源节约型、环境友好型社会的客观要求。基于此，国家《中华人民共和国循环经济促进法》、《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》、《“十二五”节能环保产业发展规划》和《循环经济发展战略及近期行动计划》中均明确将再制造列为循环经济的重点工程之一^{[1, 2]}。

发达国家再制造产业已有几十年历史，对其可持续发展做出了重要贡献。美国、欧洲等国的再制造产业不仅在旧件回收、生产工艺和加工制造设备、销售和服务、技术标准等方面形成了一套完整的体系，而且形成了较大的规模，目前统计显示已超过1000亿美元。我国再制造产业起步较晚，经历了概念提出、技术研发和试点推进的过程，目前全国已有77家试点再制造企业，涉及汽车零部件、工程机械、机床等9大领域，2010年汽车零部件试点企业产值达25亿元。通过典型企业的再制造试点，我国在旧件回收、生产制造、流通体系建设及监督管理等方面均取得了积极成效。在技术创新发展方面，再制造基础理论和关键技术研发取得重要突破，已形成“尺寸修复、性能提升”的技术特色。自主开发的自动化纳米复合电刷镀工艺技术达到国际先进水平。按照国家规划和布局，我国再制造产业到2015年将可实现销售收入600亿元，全国将培育10家左右10亿元以上大型再制造企业，500家具有一定特色的中小型再制造企业，3~5家区域再制造产业基地^[3]。然而，与发达国家相比，总体上我国再制造企业数量少而弱，产业规模不大，整体技术水平不高，共性和关键技术研发滞后。

为了实现技术创新推动产业发展，需要认真梳理再制造技术研究现状，分析评价其竞争力。基于此，文中采用文献计量学方法，对再制造相关研究国内外科技文献及专利申请情况进行统计分析，通过大量数据体现再制造研究发展趋势，指导我国再制造技术研究方向和重点。

1 国内外再制造技术发展概况

国外称再制造产业为“朝阳产业”。欧美等发达国家的再制造已深入到汽车、工程机械、工业设备、国防装备、电子电器等各个领域，已形成以“换件和尺寸修理”为特征的较为完善的技术体系。成立有专门的国家级研发团队，从产品的全寿命周期出发，开展了一系列再制造技术和专用设备的研发。美国再制造与资源再生国家工程中心重点研究再制造清洗技术、再制造零件的机械加工技术、产品的全寿命周期设计与再制造性设计技术。此外，该中心还针对再制造产品的健康管理开发了相关的无损检测监测、评估决策技术与设备。德国拜罗伊特大学欧洲再制造研究中主要开展了产品的再制造性、再利用率以及再制造全域的信息化物流与仓储管理研究。英国在再制造产品无损检测、自适应修复和寿命评估方面开展了大量研究工作，出版发行《Journal of Remanufacture》国际期刊。美国军用装备、汽车和机械制造等再制造产值所占比值达83%，其中，美军是再制造的最大受益者，开展了大量装备健康管理和通过再制造的装备现代化升级技术研究，每年美军用于装备再制造升级改造经费投入占装备研发费用的35%。过去的十年内，美军完成了750架阿帕奇直升机的再制造，为其国防现代化和可持续发展做出了重要贡献。

我国再制造起步晚，目前启动了不同领域再制造的企业试点，试点企业再制造技术设备基本上依靠国外，仅有个别企业与研究机构合作，进行了关键零部件再制造技术攻关，形成了中国特色的“尺寸修理和性能提升”技术模式，在个别技术点上取得了突破。总体技术和设备配套不完善，技术发展不均衡，还不能支撑产业的发展。然而国家高度重视再制造技术研发，目前已形成一批再制造技术专利和标准，为推动再制造产业发展奠定了技术基础。成立的再制造技术国家重点实验室对推动产业技术提升发挥了重要作用。此外，国家在新的再制造产业发展规划中明确提出要加快建设再制造国家工程研究中心和再制造产品质量检验检测中心，鼓励产学研联合攻关和产业化示范，研发和推广再制造先进技术，形成再制造关键技术设备生产研发体系，加快先进再制造技术的有效推广。

2 再制造技术体系

2009年，温总理对再制造产业发展批示中指出：“再制造产业非常重要。再制造产业链条长，涉及政策、法规、标准、技术和组织，是一项比较复杂的系统工程。”按照推动再制造产业发展相关内容，将再制造技术划分为5大方面：再制造逆向物流及信息化管理、再制造政策与决策、再制造产品设计和再制造性、再制造关键技术和再制造标准。对这5个方面研究的国内外文献分析调研结果如图 1所示，可以看出：①再制造研究主要集中在再制造政策与决策、再制造关键技术两方面，约占文献总量的65.6%，再制造标准研究较少。其中，我国关于再制造政策和决策研究文献数量非常突出。这与我国目前处于再制造产业培育阶段，政策决策研究对再制造产业可持续健康发展将起到关键作用有关，因此再制造的政策和决策研究成为我国政府和学者关注的重点。②国内外针对再制造技术研究的论文比例都很高，特别是国外发达国家再制造技术研究论文比例最高，达到36.7%。说明技术仍是主导产业发展的核心和关键。

图 1 再制造领域发文总体情况 Fig. 1 General state of the published articles in remanufacturing area

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如上所述，按照再制造产业发展相关内容，再制造研究可划分为：逆向物流及信息化管理、政策与决策、再制造产品设计和再制造性、再制造关键技术和再制造标准5方面。图 2所示为再制造技术体系示意图。其中，再制造关键技术研究，可依据各种技术的作用或功能归纳为：再制造无损拆解与绿色清洗、再制造无损检测与寿命评估和再制造修复成形与加工3大类技术。再制造无损拆解与绿色清洗主要是针对回收的废旧再制造毛坯采取的一系列特殊的拆解和清洗的技术手段，其要求是无损、高效和清洁。对于清洗技术目前又可分为物理清洗和化学清洗两大类。随着环保要求的不断提高，化学清洗逐步向物理清洗方向发展。再制造无损检测与寿命评估主要功能是确保再制造产品的质量。再制造修复成形与加工技术的重点是对损伤毛坯的修复和性能提升，确保旧件的再制造率和再制造产品性能达到原新品的性能要求。

图 2 再制造技术体系示意图Fig. 2 Schematic diagram of remanufacturing technology system

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表 1为主要再制造技术、原理及特点。所选再制造技术是依据工信部与科技部联合发布的《机电产品再制造技术及装备目录》^[4]。根据国内外文献与专利报 道，检索到的再制造关键技 术很多，但大多数是在原创技术基础上结合再制造产品的特点和要求，经过改进和调整的衍生技术。为便于对各项技术进行对比与分析，参照国内外的技术分类方法，对改进、调整及组合了的衍生技术进行归类和剔除，并兼顾各类技术的重要性和典型性，从表 1所列的27 项技术中整理并筛选出11项重要技术进行文献调研分析，包括： 激光熔覆、等离子熔覆、堆焊熔覆、感应熔覆、高速电弧喷涂、等离子喷涂、火焰喷涂、纳米复合电刷镀、表面喷丸强化、超声清洗、无损检测等技术。其中，修复成形与加工技术，又可分为熔覆层、涂层和镀层3大类。

再制造技术所涉及的废旧产品主要包括航空发动机、工程机械、汽车零部件、矿采机械装备、机床、石油及船舶关键装备、冶金装备零部件、电子电器及办公用品等，为定量分析再制造技术水平，文中采用文献计量学方法，重点分析了废旧机电产品再制造技术国内外科技文献的SCI、CNKI等发文及专利申请情况，评价了国内外主要技术的发展状况。文中各项统计中2013年的数据截止至2013年11月30日。

3.1 技术发展总体情况

自2000年以来，再制造产业发展给国家和社会带来的显著经济效益和社会效益受到越来越多地关注，各国对再制造产业的发展日益重视，与之相关的再制造技术研究和专利数量逐年增长，如图 3和图 4所示。论文年均增长率达14%，专利年均增长率达27.8%，其中2012年与2011年相比，专利数提升了133.7%，增长十分显著。

图 3 再制造技术发文总体情况Fig. 3 General state of the published articles in remanufacturing technologies

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图 4 再制造技术领域专利数量变化情况Fig. 4 Variation of patents quantities in the area of remanufacturing technology

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再制造技术研究和专利数量逐年增长的背后得益于近年来各国大量政策的倾斜和研究经费的投入。 仅以美国军用装备再制造技术投入为例，每年美国以近9%的增长率支持军用装备再制造领域的技术升级研究。高投入带来高回报，2012年美国商务部的“再制造产业发展分析调研报告”显示^[5]，美国近3年再制造产业总产值和出口产值均达到两位数的增长率，高达15%。

3.2 主要研究热点和趋势

图 5为国内再制造主流技术研究发文统计结果，可以看出研究主要集中在无损检测、激光熔覆、堆焊和等离子喷涂修复成形技术，占总发文量的66.5%。 而国外SCI发文量统计结果(图 6)表明，清洗技术、无损检测、激光熔覆和等离子喷涂修复成形技术为研究重点，占总发文量的70.4%。其中清洗技术研究尤为突出。围绕再制造毛坯损伤的激光熔覆和等离子喷涂修复成形技术是研究的热点，均分别占总发文量的19%。其次是无损检测与寿命评估，占18%，如图 7所示。

图 5 再制造领域主流技术的CNKI发文情况Fig. 5 State of CNKI published articles of main stream remanufacturing technology

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图 6 再制造领域主流技术的SCI发文情况Fig. 6 State of SCI published articles of main stream remanufacturing technology

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图 7 再制造领域发表文章所涉及主流技术的比例Fig. 7 Pie chart of the published articles of the main stream technologies in remanufacturing area

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世界再制造领域专 利所涉及再制造主流技 术检索结果与论文检索结果不同，如图 8所示。清洗技术专利所占比重最高，高达36%；其次是围绕再制造毛坯和产品质量的无损检测与寿命评估技术专利，占18%；再次才是针对再制造毛坯损伤修复的激光熔覆成形技术专利，占12%。这说明清洗技术是企业再制造环节中最为关注的核心技术。

图 8 世界再制造领域专利所涉及主流技术的比例Fig. 8 Pie chart of the patents of the main stream technologies in remanufacturing area

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图 9所示为世界再制造领域主要国家SCI发表数及篇均被引次数检索结果。可以看出，我国再制造领域的技术研究论文数量远远超过国外发达国家。但是篇均引用次数又是各检索国中最低的。分析认为，发达国家再制造产业已有近百年历史，产业规模是我国的数百倍，不仅在旧件回收、生产工艺和加工制造设备、销售和服务、技术标准等方面形成了一套完整的产业体系，而且技术体系完善，“尺寸修理和换件法”的技术模式已固化形成。而我国再制造产业起步较晚，产业发展经历了概念提出、技术研发、企业试点推进，正处于初级发展阶段。目前国家采取的是政策导向、技术引领产业发展，因此在再制造基础理论和关键技术研发取得突破，已形成“尺寸修复、性能提升”的技术特色模式。所以，总体来看，我国从事再制造技术研究的论文较多，特别集中在再制造毛坯损伤修复成形技术研究方面，而国外更多关注再制造生产过程中的绿色生产和质量控制，具体表现为更多集中在绿色清洗和无损检测技术的研究。

图 9 世界再制造领域主要国家SCI发表数及篇均被引次数Fig. 9 Published SCI articles and citation numbers of the main countries in remanufacturing area

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另一方面，虽然我国论文数量高于国外，但质量有待尽快加强提高，目前篇均引用次数较低，说明研究工作受关注程度低，影响力较小，低水平的论文较多。图 10中显示的再制造领域主流技术国内外首次报道时间结果也说明了我国再制造相关研究工作在国际上的影响较小。其中，SCI中国机构首次报道的时间与国外相差基本有20年时间。仅有火焰喷涂、等离子喷涂和堆焊的中文报道在国外之前。

图 10 再制造领域主流技术国内外首次报道时间Fig. 10 The first reported time of the main stream remanufacturing technologies of the domestic and overseas

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文中重点检索了中国、美国、德国、日本和印度等国再制造技术领域SCI论文发表和专利申请情况，如图 11所示。从SCI论文发表可以看出，我国论文数量远远超过其他国家，在某些技术点的成果较为显著。但数量与质量还不能形成正比。分析再制造领域主要国家SCI发文涉及技术的比例(图 12)可以看出，我国各类再制造技术研发比例明显不均衡，主要围绕再制造毛坯损伤修复成形技术研究，占比达90%以上。而国外以美国、德国为例，技术研究重点围绕表面处理与绿色清洗、无损检测与寿命评估和废旧零部件修复成形加工3个方面内容，这3个方面研究比例协调。我国虽然在部分研究点技术领先，但在促进再制造产业发展方面还未有效发挥作用。从国内试点企业生产线建设过程中，大部分专用清洗、检测和加工技术设备依赖进口亦可看出我国技术成果转化水平较低，还未形成推动产业进步的主要力量。

图 11 世界再制造领域主要国家SCI发表数Fig. 11 Published SCI article numbers of the major countries in remanufacturing area

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图 12 再制造领域主要国家SCI发文涉及技术的比例 Fig. 12 Proportional graph of the published SCI articles about the technologies of the major countries in remanufacturing area

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再制造技术领域主要国家发明专利的情况(图 13)进一步显示出我国再制造技术研究起步较晚，在2010年前，专利数量还是以美国、欧洲、德国占主导地位。2010年后，随着我国再制造被列为国家十二五战略性新兴产业的重要支撑，再制造技术相关的专利数量成倍增加，体现了我国再制造产业未来的发展潜力巨大。

图 13 再制造领域主要国家发明专利数Fig. 13 Quantities of patents of the major countries in remanufacturing area

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根据上述研究论文和专利情况，以及对比分析技术发展时间、产业化程度和应用推广情况，可以看出我国再制造技术随着院校、企业关注和参与度的提高，近几年技术论文和专利的数量均得到显著提升，以“尺寸修复、性能提升”为代表的技术特点明显，在再制造毛坯损伤修复成形技术方面已处于领先地位，特别是以等离子喷涂、电弧喷涂为代表的热喷涂修复成形技术已在部分再制造试点企业成功应用，显著提升了我国旧件再制造产品的再制造率，取得了良好的经济和社会效益。当前我国热喷涂技术研究成果也受到了国外发达国家规模再制造企业的高度关注，例如国际知名的再制造公司——卡特匹勒也已经开始试验应用热喷涂技术进行关键再制造零部件的修复。

然而，我国在再制造毛坯表面处理与绿色清洗、无损检测与寿命评估技术方面与国外相比还有差距。实践证明，这两方面的技术必须与修复成形技术均衡、协调发展，才能真正支撑再制造产业的技术进步和发展。

综合以上文献，并对比分析国内外再制造技术应用情况，我们对国内再制造技术的成熟度和水平进行了评价，如表 2所示。其中，已经在企业推广应用的主要有：堆焊熔覆、火焰喷涂、纳米电刷镀、合金镀铁、高能脉冲冷补、表面粘涂、喷丸强化和毛坯缺陷无损检测等技术。处于国际先进的技术主要有：等离子熔覆、高速电弧喷涂、高效等离子喷涂、火焰喷涂、纳米电刷镀和毛坯缺陷无损检测。 此外，应从3个方面改进或加强我国再制造技术现状：①再制造毛坯表面处理与绿色清洗、无损检测与寿命评估和修复成形3类技术协调发展；②加强再制造毛坯表面污染高效清洗的绿色物理清洗技术与装备；③加强我国“尺寸修复、性能提升”技术模式的推广应用，鼓励产学研联合攻关和产业化示范，形成再制造关键技术设备生产研发创新群体，完善技术体系和设备配套体系。

(1) 再制造技术主要包括：无损拆解与绿色清洗、无损检测与寿命评估和修复成形与加工3类。 2000年以来，再制造技术研究论文增数较快，论文年均增长率达14.0%，专利年均增长率达27.8%。其中，国外再制造产业发达国家三类技术研究比重均衡，热点主要集中在绿色清洗、无损检测与寿命评估、激光熔覆修复成形等方面。我国再制造研究多集中在无损检测与寿命评估和修复成形两方面，存在研究比重不均衡问题。

(2) 我国再制造技术研究论文总体水平与国外发达国家还有较大差距，关键技术的首次报道时间与国外相差基本有20年。但在修复成形技术研究方面，部分再制造关键技术取得突破，已形成我国“尺寸修复、性能提升”的技术特色。

(3) 我国2010年后再制造技术研究进展表明，我国再制造产业未来发展的潜力巨大。在消化吸收融合国外先进技术同时，注重发挥我国再制造修复成形与 加工技术研发的优势地位，突出我国“尺寸修复、性能提升”技术模式特色，再制 造技术研发应并重系统集成与技术原创，既要重点支持适合我国再制造产业应用的协同性系统技术，又要着眼于战略发展的原始性创新技术。

(4) 考虑我国再制造产业培育期的国情与技术需求，在未来技术体系构建中，应该注重加强再制造毛坯表面处理与绿色清洗、无损检测与寿命评估和修复成形3类技术的协调发展。在“十三五”期间，应重点研发以激光熔覆、等离子熔覆为代表的3D打印增材再制造技术，以热喷涂技术复合高频感应重融为代表的高效、绿色复合表面修复技术，以智能自修复、纳米表面工程损伤修复技术为代表先进涂层修复技术，以喷砂、喷丸、高压水射流为代表的表面高效物理清洗技术，以及以金属磁记忆、射线探伤为代表的无损检测与评估技术。满足再制造产业推广、示范和技术储备等不同层面的需求。