摘 要： 虚拟再制造是实际再制造过程在计算机上的本质实现，以信息、仿真和虚拟现实等多种技术为基础，在计算机上实现再制造过程中的虚拟检测、虚拟加工、虚拟控制、虚拟实验、虚拟管理等再制造全过程的一项前沿技术。阐述虚拟再制造的定义和具体的研究层次，分析它的研究现状以及关键技术特点，探讨虚拟再制造与实际再制造和虚拟制造的关系，并与多种先进制造进行比较，最终提出虚拟再制造的应用前景。
关键词： 虚拟再制造；再制造；虚拟制造；先进制造技术
中图分类号：G258 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310033－01
运用先进技术和产业化生产，使报废产品高质量地再生，是对产品附加值（包括能量、劳动、材料）的最优化资源回收方式，即再制造就成为必然的发展趋势。而虚拟再制造技术是再制造设计发展的必要途径，也是其作为先进制造技术的重要特征。
1 虚拟再制造的定义
1）再制造的定义。再制造是指将废旧机电产品运用高科技手段进行专业化修复或升级改造，使其质量和性能恢复到新品的批量化制造过程。其特征是再制造产品的质量和性能能够达到甚至超过新品，而成本只为新品的50％，节能60％，节材70％，对环境的不良影响显著降低。
2）虚拟再制造的定义。 虚拟再制造是实际再制造过程在计算机上的本质实现，采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上实现再制造过程中的虚拟检测、虚拟加工、虚拟控制、虚拟实验、虚拟管理等再制造本质过程，以增强对再制造过程各级的决策与控制能力。虚拟再制造是以软件为主，软硬结合的新技术，需要与原产品设计及再制造产品设计、再制造技术、仿真、管理、质检等方面的人员协同并行工作，主要应用计算机仿真来对毛坯虚拟再制造，并得到虚拟再制造产品，进行虚拟质量检测实验，所有流程都在计算机上完成，在真实废旧产品的再制造活动之前，就能预测产品的功能以及制造系统状态，从而可以做出前瞻陛的决策和优化实施方案。
2 虚拟再制造关键技术及特点
关键技术：
1）信息挖掘技术。
2）再制造虚拟加工建模技术。
3）系统最优决策控制技术。
4）虚拟环境及虚拟再制造加工技术。
5）虚拟质量控制及检测技术。
6）基于虚拟实现与多媒体的可视化技术。
7）虚拟再制造企业的管理技术。
特点：
1）通过虚拟废旧产品的再制造设计，可以预测产品再制造后的性能，节约生产加工成本，缩短产品生产周期，提高产品质量。
2）产品再制造设计时，根据用户对产品的要求，对虚拟再制造产品原型的制造过程和生产过程在虚拟环境下进行仿真，并根据产品评价体系提供的方法、规范和指标，为再制造设计修改和优化提供指导和依据。同时还可以及早发现问题，实现及时的反馈和更正，为再制造过程提供依据。
3）以软件模拟形式进行新种类再制造产品的开发，可以在再制造前通过虚拟再制造设计来改进原产品设计中的缺陷，升级再制造产品性能，虚拟再制造过程。
4）再制造企业管理模式基于Intranet或Internet，整个制造活动具有高度的并行性。又由于开发进程的加快，能够实现对多个解决方案的比较和选择。
3 虚拟再制造系统的开发环境
虚拟再制造系统在功能上与现实再制造系统具有一致性，在结构上与现实再制造系统具有相似性，软、硬件组织要具有适应生产变化的柔性，系统应实现集成化和智能化。借鉴虚拟制造的系统开发架构，可将虚拟再制造系统的开发环境分为3个层次：模型构造层、虚拟再制造模型层和目标系统层（见图1）。
1）模型构造层。提供用于描述再制造活动及其对象的基本建模结构，有两种通用模型：产品过程模型和活动模型。产品过程模型按自然规律描述可实现每一物品及其特征；活动模型描述人和系统的各种活动。产品模型描述出现在制造过程中的每一物品。过程模型描述产品属性、功能及每一制造工艺的执行，过程模型包括很有规律的过程，也包括较复杂的工艺过程。
2）虚拟再制造模型层。通过使用产品一过程模型和活动模型定义有关再制造活动与过程的各种模型，这些模型包括各种工程活动，相应的目标产品、材料、半成品、工具和其他再制造资源。这些模型应该根据产品类型，通过使用低层的模型构造层容易实现各种模型的建立与扩展。任务组织与管理模型用来实现制造活动的灵活组织与管理，以便构造各种虚拟制造／再制造系统。
3）目标系统层。根据市场变化、用户需求，通过低层的虚拟再制造模型层来组成各种专用的虚拟再制造系统。
4 虚拟再制造与其他先进制造的关系
1）虚拟再制造与精益生产。实现再制造生产过程的简化，更有利于虚拟再制造建模仿真的实现，利用虚拟的技术手段使得再制造的过程不断的向“精益化”发展。
2）虚拟再制造技术与并行工程。并行工程从根本上改变传统的产品开发模式。在实际再制造之前，虚拟再制造预计出再制品的可制造性、可装配性、可测试性等，从而优化决策，缩短周期，提高质量，降低成本。
3）虚拟再制造技术与绿色制造。绿色制造是在满足产品功能、质量等要求的前提下，使系统经济效益和社会效益达到最优。而再制造的过程本身就是循环经济与可持续发展的体现，虚拟再制造技术更是在此基础上的一种提高。
4）虚拟制造技术与敏捷制造。敏捷制造理论的基本含义是以柔性生产技术和动态联盟结构的特点，以高素质、协同良好的工作人员为核心，实施企业间的网络集成，形成快速响应市场的社会化制造体系。实现的基础在于虚拟企业的建立和虚拟制造技术的应用。
5 虚拟再制造的应用前景
1）虚拟再制造企业。虚拟再制造企业具有加快新种类再制造产品开发速度，提高再制造产品质量，降低再制造生产成本，快速响应用户的需求，缩短产品生产周期等优点。其特征包括企业地域分散化、企业组织临时化、企业功能不完整化、企业信息共享化。
2）虚拟再制造产品设计。现在的产品退役后，需要对废旧产品进行性能或功能的升级，即在产品再制造前对废旧产品进行升级设计。这种设计是在原有废旧产品框架的基础上进行的，但又要考虑经过结构改进及模块嵌入等方式实现性能升级，满足新用户需求，因此对需性能升级废旧产品的再制造设计具有更大的约束度和难度。
3）虚拟再制造生产过程。再制造生产往往具有对象复杂、工艺复杂、生产不确定性高等特点，因此，利用设计中建立的各种生产和产品模型，将仿真能力加入到生产计划模型中，可以方便和快捷地评价多种生产计划，检验再制造拆解、加工、装配等工艺流程的可信度，预测产品的生产工艺步骤、性能、成本和报价。其主要目的是通过再制造仿真，来优化产品的生产工艺过程。通过虚拟再制造生产过程，可以优化人力资源、制造资源、物料库存、生产调度、生产系统的规划等。
4）虚拟再制造控制过程。以控制为中心的虚拟再制造过程是将仿真技术引入控制模型，提供模拟实际生产过程的虚拟环境，使企业在考虑车间控制行为的基础上，对再制造过程进行优化控制。虚拟再制造控制是以计算机建模和仿真技术为重要的实现手段，通过对再制造过程进行统一建模，用仿真支持设计过程和模拟制造过程，来进行成本估算和生产调度。
总之，利用计算机网络的连接沟通，在虚拟联盟之间实现高效的信息共享，促进虚拟再制造的发展。联盟分工合作的模式，将使再制造的生产模式更加灵活多变，适应性更强。这里需要强调的是动态联盟的核心问题是盟友选择问题，即虚拟再制造企业在实际运行之前，必须分析评估出这个联盟的组合协调性与合理性，明确投产后的风险与收益等。真正地依靠网络技术组成的经济实体的合理性，从而才能立足于多变的市场发挥优势。
参考文献：
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[5]胡仲翔、滕家绪等，虚拟再制造工程的发展及关键技术[J].中国表面工程，2008（3）.
作者简介：
张威，研究生，讲师（实验师），长春广播电视大学，研究方向：再制造技术及工艺术；刘春艳，研究生，讲师，长春广播电视大学，研究方向：汉语言文字学。