工程机械手册--维修与再制造易新乾、史佩京、秦倩云、郭文武、魏世丞清华大学出版社

1． 缘起
《工程机械手册——维修与再制造》是中国工程机械学会主持编写的丛书《工程机械手册》中的一个分册，第一期10个分册已经出版，入选“十二五”国家重点图书出版规划项目并获得国家出版基金资助。第二期自2018年9月启动。本分册由中国工程机械学会维修与再制造分会、再制造技术国家重点实验室、石家庄铁道大学共同组织编写。
2． 本书的目的
维修与再制造是节约资源、节约能源、减少对环境的危害、扩大就业与应对地球环境危机的有力途径，是国家循环经济、绿色发展战略的组成部分。中国工程机械学会维修与再制造分会自1979年创建以来一直致力于推动机械维修学术体系的完善和维修技术的发展。把中国工程机械学会维修与再制造分会40多年来在维修与再制造领域的创新成果总结出来，用以指导施工企业和工程服务企业的生产与管理，是编写本书的背景和目的之一。
近年来，在国家创新发展政策的推动下，维修与再制造技术的研发和应用，诸如增材制造技术、激光技术、3D打印技术、互联网 的研究和应用都有重大发展，把这些新成果加以整理、推广，推动维修与再制造领域的快速发展，是编写本书的又一个目的。
近20年，由于国家教育制度的改革，高等学校撤销了20世纪90年代开始设立的设备工程专业，高等学校不再教授设备管理、设备维修课程。现在施工企业以及与设备相关的服务企业在职的管理人员与技术人员中，没有人接受过系统的设备工程教育，他们只是在工作中逐渐积累了一些设备管理、设备维修等维修、诊断技术的知识，这些知识不系统、不全面，也不完全正确。本书既可为他们提供一本继续学习的自学教材，又可为他们提供一个带着问题检索、参考的知识库。
3． 本书的定位 
本书是《工程机械手册》的一个分册，所以它首先应该是一本手册，供工程机械设备用户使用。
当有一台设备、一个部件或零件需要修理时，可以从本书查找适合的修复技术，也可以查找适合的修理服务企业。
当企业计划自行组织工程机械或零部件维修与再制造时，应该首先通过本书明确维修与再制造的概念、理论和先进的管理知识，查找相应的标准，学习成功的经验。
基于工程机械从业人员缺乏维修与再制造专业训练的现状，本书应该同时是一本系统的工程机械维修与再制造基本知识与基本技术自学教材。
本书根据维修与再制造学科体系编写，内容包括维修与再制造的基本理论、工程机械管理的基本理论和方法，以及设备管理和维修与再制造企业管理成功经验。施工企业的设备管理人员、维修与再制造企业的管理人员可以借此提升自己的工作能力。
4． 本书的架构
以中国工程机械学会维修与再制造分会（以下简称维修分会）40多年来研究提出的机械维修学术体系为纲目，以最新专家学者研究成果为内容构成本书架构。基于以上思想，本书由概论、4篇正文和附录组成。4篇正文分别是故障的形成、检测、监测与诊断，维修与再制造理论和管理，维修与再制造技术，维修与再制造案例。
(1) 本书把故障的形成、检测、监测与诊断作为基础
“故障的形成”是研究机械及其零部件失效的机理、规律和维修与再制造中的应对措施的，相当于医学中的病理学，即不懂病理学就不可能进行诊断和治疗，不知道感冒是由病毒引起的，盲目使用抗生素，不仅不能治病，还可能把人治死。机械设备也是如此。但是，失效理论涉及一群庞大的基础学科，磨损、变形、断裂等都涉及庞大、严密的学科体系，都有大批学者的论著。本书不详细介绍这些基础学科，把篇幅严格控制在与机械维修相关的范围。
“故障的检测、监测与诊断”是判断设备故障原因、故障部位、故障预警的各种先进技术，是状态维修的基础，是维修与再制造的保障。油液光谱、铁谱监测、振动诊断都曾经在工程机械维修中发挥过重要作用，近年来在盾构施工安全保障中更是不可或缺。当前，盾构在线油液监测、盾构主轴承在线振动监测技术研究都有进展，本书将向同行推介这些技术。
(2) 本书把维修与再制造理论和管理作为指导
只有掌握了科学的“理论”才能有卓越的实践； “管理”是对人、财、物进行最科学合理的组合，以取得投入最小、产出最大的结果的理论与技术。所以本书第2篇是维修与再制造理论和管理。
可靠性理论、维修性理论等都是第二次世界大战以后逐渐发展起来的，20世纪80年代引入维修领域； 维修经济学、再制造工程也是在20世纪80年代以后引入维修领域的。这些理论的引入指导“维修”从一门手艺发展成为一门应用技术学科。
全寿命管理又常被称为全生命周期管理，其目标是追求全生命周期费用最低。20世纪80年代，铁道兵为进口一批装载机，在卡特彼勒与小松两个机型的议标时，依据全寿命管理理论，按全寿命周期费用最低进行比选，取得了良好的效果。随着再制造的推进，有人提出“多寿命管理”的概念。
同样是从20世纪80年代开始，各大型施工企业逐步用“状态维修”取代施行了30余年的“计划修理”； 时至今日，状态管理已经成为设备管理的常态。随着人工智能技术的发展，有人提出了“智能维修”的概念。
合理的生产过程管理是提高生产效率、降低生产成本、确保产品质量的重要手段。
(3) 本书把维修与再制造技术列为重点，安排了最多的篇幅
“维修与再制造技术”是维修与再制造全过程都要考虑、选择、掌握和应用的内容，是保证维修与再制造质量和效率的手段，同时维修与再制造技术发展迅速、内容丰富，所以被本书列为重点。
20世纪80年代开始，维修分会与中国铁道出版社、中国建筑工业出版社、天津科技出版社、辽宁科技出版社分别组织编写出版了4套“机械维修丛书”，系统介绍了拆卸与装配、清洗技术、发动机修理技术等。几十年过去了，这些技术不断发展，再制造国家重点实验室和多所院校的大批学者也对此进行了广泛的研究。本书编委会邀请各领域内进行过专门研究的专家学者分头编写相关内容，以确保本书的先进性。
清洗是保证维修与再制造质量的重要工艺，在维修与再制造全过程中合理地安排几次清洗工艺是十分必要的。维修分会曾经反复宣讲汽、柴油清洗的危害，原铁道部基建总局曾经发文在材料供应项目中取消了清洗用油。维修分会还大力推广超声波清洗和高压水清洗，近年来又出现了火焰清洗、激光清洗与诸多物理清洗，这些高效、环保的清洗工艺应该得到推广。
激光作为热源具有能量集中、热影响小的优点，在20世纪80年代就成为用户向往的先进技术，但由于设备价格昂贵，大能量激光器制作困难，其发展受到了限制。近年来，由于激光技术研究的深入和大功率激光器的发展，激光技术得到广泛应用。3D打印用于制作稀缺零件，激光熔覆用于修复磨损零件和制造对表面具有特殊要求的贵重零件，以及为了优化环境，用快速激光熔覆取代广泛应用的镀铬，这些都具有重要意义，为此本书用较大篇幅介绍激光技术。
应急抢修在军事领域是战争胜利的重要保障，在民用领域能够保障工期。第四次中东战争中，以色列的应急抢修是战胜对手的因素之一。马世宁教授和他的团队潜心研究多年，开发了多种应急抢修技术，在工程应用中往往能够产生奇效。
智能化、信息化技术与互联网 模式为生产与生活的各个领域插上了翅膀，工程机械领域亦然。施工企业设备管理系统、施工过程安全交付系统、工程机械与盾构远程监测系统、盾构租赁平台、工程机械零部件交易平台被各机构陆续开发应用，可视化远程服务支援技术也日渐成熟，为工程机械与工程施工领域的快速发展做好了准备； 而这些先进技术的推广应用，以及把一个个信息孤岛融合成一个全行业的系统还有待业内同仁的艰苦努力。这就是本书以较大篇幅推介相关智能化技术的目的。
随着工程机械智能化的发展，软件在工程机械中的重要性日益提高，但由于发展时间还短，软件维护还没有得到重视，目前也没有成熟的维护管理方法和技术，本书只是提醒同仁注意。
(4) 本书的第4篇是维修与再制造的典型案例，可供读者参考
扶持典型、宣传典型、示范和推广是发展的必由之路，许多企业应用维修理论和先进管理方法，选择合理的技术创造了工程机械或零部件维修与再制造的成功案例，本书选择其中相对成熟的案例加以整理推广。但是这些案例也并不是最科学、最先进的，本书介绍这些案例是为了业内交流。
(5) 可能给需要者提供帮助的附录
本书附录收录了工程机械维修与再制造标准、盾构机运输技术等信息，供读者检索和参考。
5． 本书的特点
(1) 用医学“治未病”的理念指导维修管理
先秦学者鹖冠子讲过一个故事。魏文王问名医扁鹊说： “你们家兄弟三人，都精于医术，到底哪一位最好呢？”扁鹊答说： “长兄最好，二哥次之，我最差。”魏文王又问： “那么，为什么是你最出名呢？”扁鹊答说： “我长兄治病，是治病于病情发作之前。由于一般人不知道他事先能铲除病因，所以他的名气无法传出去，只有我们家的人才知道。我二哥治病，是治病于病情初起之时。一般人以为他只能治轻微的小病，所以他的名气只及于本乡里。而我扁鹊治病，是治病于病情严重之时。一般人都看到我在经脉上穿针管来放血、在皮肤上敷药等大手术，所以以为我的医术高明，名气因此响遍全国。”
“治未病”理念在设备维修领域就是认真维护设备、加强状态监测，让设备少发生故障或者提早发现故障隐患，治设备于“未病”。认真研究本书第1篇故障的形成、检测、监测与诊断和第20章设备维护技术、第21章软件运行维护可以治设备于“未病”。
(2) 积极创新，推动维修与再制造快速发展
实施创新驱动发展战略是国家的基本国策，本书力求创新。
维修与再制造是生产活动，理所当然应该在经济学规律指导下运作，但是经济学领域并没有维修经济的位置。为此，维修分会在20世纪80年代就组织、撰写了有关维修经济的论文。本书邀请石家庄铁道大学的经济学博士编写了第10章维修经济，尽管还没有能够提出维修经济的理论基础和体系，但对于倡导经济学家和一线管理人员来共同创建维修经济学具有重要意义。
智能化是现代人类文明发展的趋势，是制造业、建筑业的发展前沿，当然也是维修与再制造的创新领域。本书第9章维修制度的作者在论述传统按期维修、按需维修后提出了智能维修的概念。尽管在第9章里没有详细介绍智能维修制度的具体内容，但是本书介绍的在线状态监测为智能维修提供了技术基础。本书第19章的作者第一次提出微观再制造与维修技术，这项技术也可以被看作在微观领域的智能维修。至于零部件的智能维修，仍有待于业内同仁的共同努力。
设备维护能够保持设备经常处于良好状态，能够延长设备使用寿命、保障施工，设备维修管理人员都对其非常重视。但他们重视的只是硬件的维护，操作规范中列出的也只有硬件维护； 通常不重视软件的维护，甚至不少人认为软件是不需要维护的。其实软件也会因为设计缺陷而需要补丁和升级，否则，系统可能会因为承载它的硬件的失效或黑客的攻击而崩溃。同时软件的故障往往是突发的，一旦爆发后果严重。为此，本书第21章列入软件运行维护。
此外，第4篇维修与再制造案例中，第16章修复技术、第17章应急维修技术、第18章智能维修与再制造技术都有许多创新内容，欢迎读者参阅。
(3) 尝试利用数字化技术拓展阅读
本书将部分拓展内容以二维码形式安排在适当位置，读者可以通过手机扫描二维码进一步了解相关内容。每一个二维码均由出版社特邀一位作者长期维护与更新。
本书各章作者名录二维码列出了各章作者的邮箱。各章作者在本章所述领域都有较深的造诣，读者可以通过邮箱与作者取得联系。
6． 让我们共同推动维修与再制造不断发展
由于主编知识水平和社会资源的限制，本书的理论和技术不能说是最先进、最前沿的； 由于生产的发展和完善都需要一个相当长的过程，本书介绍的案例距离“示范”还有一定距离。本书的疏漏和不足在所难免，欢迎指正。
易新乾2019年9月

维修与再制造分会简介

本书是《工程机械手册》系列工具书中的一个分册，由业内80余位资深专家历时近4年精心编写而成。内容涉及维修与再制造理论、管理、技术和生产实践。

易新乾，石家庄铁道大学教授。1960年毕业于唐山铁道学院工程机械专业，先后在西南交通大学、石家庄铁道大学任教。1998年退休。社会兼职：中国工程机械学会维修与再制造分会顾问，中国工程机械工业协会维修与再制造分会顾问，盾构再制造创新战略联盟监事长。担任本书主编。

概论

1故障的概念

2维修与再制造的概念

3维修与再制造的发展

4机械维修的技术体系

5再制造工程的技术体系

6推动再制造健康发展的组织和技术
措施

7维修与再制造的展望

参考文献

第1篇故障的形成、检测、
监测与诊断

第1章故障的形成

1.1磨损

1.1.1磨损的形式

1.1.2磨损失效的诊断 

1.1.3磨损失效的防护

1.2变形

1.2.1变形的分类

1.2.2变形失效的诊断

1.2.3变形失效的防护

1.2.4关注基础零件因残余应力
引起的变形

1.3断裂 

1.3.1断裂机理及分类

1.3.2断裂失效的诊断

1.3.3断裂失效的防护

1.4腐蚀

1.4.1腐蚀的分类

1.4.2腐蚀失效的诊断

1.4.3腐蚀失效的防护

1.5穴蚀

1.5.1穴蚀的表现形式

1.5.2穴蚀失效的诊断

1.5.3穴蚀失效的防护

1.6机械设备的老化

1.6.1机械设备老化的分类

1.6.2机械设备老化的判据

1.7机械设备的失效抗力

1.7.1失效抗力的概念

1.7.2失效抗力的工程应用

参考文献

第2章故障的检测、监测与诊断

2.1几何参数与理化性能检测技术

2.1.1检测要求及作用

2.1.2检测内容

2.1.3常用检测方法

2.1.4零件几何参数检测技术与
方法

2.1.5零件机械性能检测

2.1.6无损检测技术

2.2油液监测技术

2.2.1背景

2.2.2油液监测技术基本内容

2.2.3油液监测技术与设备维修

2.2.4油液监测技术与设备
再制造

2.3振动诊断技术

2.3.1概述

2.3.2测振系统的组成与功用

2.3.3振动信号分析处理系统

2.3.4振动诊断的一般步骤

2.3.5转轴组件的故障诊断

2.3.6齿轮的故障诊断

2.3.7轴承的故障诊断

2.3.8基于虚拟仪器的振动
诊断系统

2.4再制造损伤评价技术

2.4.1再制造毛坯损伤评价的
特点

2.4.2再制造涂覆层损伤特征

2.4.3再制造毛坯隐性损伤
评价技术及应用

2.4.4再制造模式与零件损伤
评价要求

2.4.5再制造零件宏观损伤评价
技术及应用

2.5温度监测与温度诊断

2.5.1温度测量的基本概念

2.5.2温度测量的主要方法

2.5.3分立式温度传感测量
方法 

2.5.4模拟集成温度传感器测量
方法

2.5.5红外测温技术

2.5.6分布式光纤测温技术

2.5.7光纤光栅测温技术

2.5.8声波测温技术

2.5.9工程机械温度监测案例

2.6盾构状态监测

2.6.1掘进参数实时监测

2.6.2盾构姿态监测

2.6.3电力、耗材监测

2.6.4施工风险源实时监测

2.6.5主轴承监测

2.6.6油液监测

2.6.7盾尾变形监测

2.6.8螺旋输送机在线监测

2.7基于虚拟仪器的工程机械
检测车

2.7.1工程机械检测车总体
介绍

2.7.2工程机械检测车计算机诊断
系统软件设计

参考文献

第2篇维修与再制造理论和管理

第3章可靠性理论及其工程应用

3.1概述

3.1.1基本概念

3.1.2可靠性技术的发展 

3.2可靠性的数量指标

3.2.1可靠度

3.2.2不可靠度

3.2.3故障率

3.2.4故障间隔平均时间

3.3系统的可靠性

3.3.1概念

3.3.2串联系统的可靠性

3.3.3并联系统的可靠性

3.3.4提高系统可靠性的途径

3.4广义可靠性的概念

3.5可靠性理论的工程应用

3.5.1可靠性设计

3.5.2关于“以可靠性为中心的
维修”

3.5.3可靠性原理在机械维修和
再制造阶段的应用

参考文献

第4章维修性理论及其工程应用

4.1维修性的概念

4.2维修性的意义

4.3维修性的度量指标

4.4改善维修性的途径

4.4.1把维修性设计纳入设计
规范

4.4.2改善性修理和性能提升型
再制造

参考文献

第5章再制造性与再制造性设计

5.1概念

5.2再制造性设计准则

5.3再制造性的定性指标

5.3.1易于运输性

5.3.2易于拆解性

5.3.3易于分类性

5.3.4易于清洗性

5.3.5易于修复和升级改造性

5.3.6易于装配性

5.3.7提高标准化、互换性、通用化
和模块化程度

5.3.8提高可测试性

5.4再制造性的研究与发展

5.4.1再制造性定量指标的
研究

5.4.2产品再制造性的合理
分配

5.4.3关于再制造建模

5.4.4关于再制造预计、再制造
试验与评定

参考文献

第6章服务经济理论与工程机械
服务市场

6.1服务经济理论

6.1.1服务的概念

6.1.2服务业

6.1.3服务经济

6.2我国服务经济的实践

6.2.1制造企业案例

6.2.2铁道部改革案例

6.2.3房地产生产案例

6.2.4工程机械租赁业的发展

6.2.5服务外包

6.2.6工程机械的零配件市场

6.2.7工程机械的二手机市场

6.3大力推动生产性服务业快速
发展

参考文献

第7章全寿命周期管理与多寿命
周期管理

7.1全寿命周期管理

7.1.1全寿命周期的概念

7.1.2全寿命周期阶段划分

7.2全寿命周期费用管理

7.2.1全寿命周期费用的概念

7.2.2全寿命周期费用估算
程序

7.2.3全寿命周期费用估算
方法

7.3多寿命周期管理

7.3.1多寿命周期的概念

7.3.2多寿命周期具体内容

参考文献

第8章全面规范化生产维护
——TnPM

8.1企业的人机系统

8.1.16S活动

8.1.26H活动（清除“六源”）

8.1.3定置化管理

8.1.4可视化管理

8.2构建科学完备的检维修
防护体系

8.3营造活跃的现场持续改善
文化

8.3.1改善影响生产效率和
设备效率的环节

8.3.2改善影响产品质量和
服务质量的细微之处

8.3.3改善影响制造成本之处

8.3.4改善员工疲劳状况

8.3.5改善安全与环境

8.3.6六项改善与人机系统的
交互关系

8.3.7有氧活动

8.4TnPM

8.4.1TnPM的八要素

8.4.2五个六架构

8.4.3SOON体系

8.4.4五阶六维评价体系

8.5TnPM 

参考文献

第9章维修制度

9.1维修制度的分类

9.2状态维修

9.2.1状态维修的概念、工作
原理和特点

9.2.2状态维修的实施

9.3智能维修与维修中的智能

9.4盾构维修制度

9.4.1盾构的状态维修

9.4.2维修分级

9.4.3盾构各级维修的重点

参考文献

第10章维修经济

10.1维修经济概论

10.1.1概述

10.1.2维修经济的基本理论和
指标体系

10.1.3维修经济评价的基本
方法

10.2维修经济分析

10.2.1设备寿命周期费用分析

10.2.2再制造投资决策

10.2.3设备更新决策

参考文献

第11章维修与再制造生产管理

11.1生产规划管理

11.1.1生产规划管理的要求

11.1.2生产规划管理的特点

11.1.3再制造生产计划管理

11.1.4再制造生产过程管理

11.2生产质量管理

11.2.1概述

11.2.2再制造产品质量管理
方法

11.2.3再制造产品质量管理
技术

11.3维修与再制造企业的零件
库存管理

11.3.1零件库存管理的原理及
重要性

11.3.2库存订单的预测和
数据挖掘

11.3.3库存数据的评估与分析

11.4成组生产管理

11.4.1基本概念

11.4.2成组再制造管理

11.4.3成组技术在再制造
生产中的应用

11.5绿色供应链管理

11.5.1概念

11.5.2绿色供应链产生的背景

11.5.3绿色供应链管理

11.5.4绿色供应链信息系统