每經(jīng)記者實地探訪中國智造“神秘武器”：智能駕駛高鐵，“透明”掘進盾構(gòu)機，無人碼頭……

每經(jīng)記者 李可愚    每經(jīng)編輯 陳旭    

4月末，北國的長春才剛剛進入百花初綻的時節(jié)。在這座工業(yè)重鎮(zhèn)的西郊，一列全身上下都承載著各種高科技的地鐵列車正在廠房內(nèi)整裝待發(fā)，靜待向世人揭開面紗的時刻——輕質(zhì)而堅固的碳纖維車身、無人駕駛的自動化裝備、可“變身”觸摸屏的玻璃車窗……這種新型地鐵列車正展示著中國軌道交通裝備研發(fā)制造的硬實力。

而在中原腹地鄭州，一臺盾構(gòu)機正在地面約20米之下全速運轉(zhuǎn)；在湖南株洲，一個只見機械臂自動裝配電腦的智能制造車間正在運行。在今天的中國，這樣的圖景還有很多很多。

中國制造業(yè)正加速向智能化轉(zhuǎn)型。今年4月，多部門聯(lián)合發(fā)布的《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》向社會公開征求意見。這一規(guī)劃提出，到2025年，我國規(guī)模以上制造業(yè)中重點行業(yè)骨干企業(yè)初步實現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型；到2035年，骨干企業(yè)基本實現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型。

近日，《每日經(jīng)濟新聞》記者參加國務(wù)院國資委主辦的“走進新國企·智造中國”活動，趕赴位于全國各地的多個央企生產(chǎn)和施工一線，實地領(lǐng)略中國智能制造的最新成果，并試圖為讀者記錄下當(dāng)前的中國制造是如何鍛造一件件“神秘武器”的。

振華重工長興基地 每經(jīng)記者 李可愚 攝

智能化造就“大國重器”：智能動車組等正走向現(xiàn)實

中國制造業(yè)的智能化升級，催生出大量在世界范圍內(nèi)都為人稱道的“大國重器”。這是《每日經(jīng)濟新聞》記者在行程中最深刻的感受。

河南鄭州軌道交通7號線一期工程土建施工02工區(qū)，這里是龍門路站到張家村站的區(qū)間工地，一臺由中鐵工程裝備集團有限公司生產(chǎn)的盾構(gòu)機正全速運轉(zhuǎn)。

盾構(gòu)機是挖掘城市地鐵隧道的關(guān)鍵設(shè)備，其前端的刀盤不斷推進并挖掘出隧道空間，而后端在隧道壁上安裝管片“外殼”，能讓隧道牢不可破。

在位于地下約20米深的施工現(xiàn)場，記者發(fā)現(xiàn)，這里不像想象中那樣煙塵漫漫、土石飛揚：傳送帶有條不紊地將挖掘出的泥土運出隧道，工人們正循序漸進地將管片按照預(yù)定的位置拼裝到位。除了溫度有些高、機器聲音有些大之外，很難想象這是一個位于地底深處的大型建設(shè)工地。

高質(zhì)量的盾構(gòu)機，不僅創(chuàng)造了良好的施工環(huán)境，也在復(fù)雜的地質(zhì)條件下創(chuàng)造了神奇的建設(shè)速度。“我們所在的地方過去是黃河故道，泥沙很厚，推進時很容易出現(xiàn)沉降，所以難度非常高。”工區(qū)項目部安全總監(jiān)荊富告訴記者。

不過，復(fù)雜的地質(zhì)條件在中國造盾構(gòu)機面前并不是難以逾越的障礙。記者從現(xiàn)場了解到，這段全長1600米的雙線隧道，從今年3月10日開始施工，即使將揚塵管控等各種外部因素都考慮進來，到今年10月也可建成。

除了盾構(gòu)機，高鐵列車也是近年來中國制造領(lǐng)域大放異彩的一項成果。

中車長客生產(chǎn)的新一代地鐵列車 每經(jīng)記者 李可愚 攝

記者在中車長春軌道客車股份有限公司觀摩了代表中國高鐵列車技術(shù)的“拳頭產(chǎn)品”——“復(fù)興號”京張高鐵智能動車組。

“我們的列車是時速350公里的有人值守自動駕駛列車，也是全世界高鐵產(chǎn)品中的第一列，已經(jīng)載客運營超過一年的時間。”“復(fù)興號”京張高鐵智能動車組設(shè)計師張國芹介紹說。

她告訴記者，京張高鐵智能動車組能在斷電的情況下，依靠自帶的動力電池系統(tǒng)走到離斷電點最近的車站。如果發(fā)生地震，在智能動車組與地震臺網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的同時，可以自動停車或者限速運行。這都是其他車輛所不具備的功能。

張國芹介紹，列車外形采用了仿生學(xué)設(shè)計，配備了智能模塊，可以與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，內(nèi)部則用以太網(wǎng)進行車輛控制。

京張高鐵智能動車組不僅具有技術(shù)上的硬實力，在服務(wù)旅客的軟實力方面也令人稱奇。記者在列車內(nèi)部發(fā)現(xiàn)，無線充電、智能投屏、電視分屏顯示等服務(wù)旅客的新功能一應(yīng)俱全，列車座位也比過去更加寬敞，而商務(wù)座還采取了類似“包廂”的設(shè)計，私密性比過去更強。

港口機械也是中國制造在國際市場具備超強競爭力的重要產(chǎn)品。在位于上海長興島的上海振華重工長興基地，中交集團黨委工作部副部長查長苗告訴記者，過去碼頭使用的岸橋（岸邊集裝箱起重機）都必須拆成散件運到客戶碼頭現(xiàn)場，再花一兩個月甚至更長時間組裝。但現(xiàn)在振華生產(chǎn)的岸橋可以用專業(yè)運輸船整機運送至碼頭現(xiàn)場，能為客戶贏得更多的運營時間，從而獲得更多的收益。

目前，振華重工還在開發(fā)新一代“無人碼頭”技術(shù)。振華重工總工程師費國介紹，對于“無人碼頭”來說，研發(fā)的首要難點是保障無人運輸車運行的精度。

“精度必須保證在50毫米以內(nèi)，否則集裝箱吊具要把集裝箱抓取起來就會非常難。”從這點來看，開發(fā)無人碼頭技術(shù)要比看上去原理相似的汽車自動駕駛要困難。

記者在試驗現(xiàn)場了解到，這套碼頭設(shè)備未來將用在廣州南沙四期自動化碼頭項目。目前，該項目首批岸橋和IGV（無人駕駛智能引導(dǎo)車）等均已運抵碼頭現(xiàn)場，正在開展調(diào)試工作。

全球智能制造PK：中國有產(chǎn)品占全球市場份額超七成

在多個領(lǐng)域都實現(xiàn)突破的情況下，當(dāng)前中國智能制造企業(yè)在世界范圍內(nèi)的競爭力如何？記者在實地采訪中了解到，短短的幾年間，中國企業(yè)已經(jīng)在市場競爭中取得長足進展。

“以2020年為例，在充分競爭的國際市場上中鐵裝備占據(jù)了其中25%的市場份額，我們海外的主要競爭對手是55%。”中鐵裝備副總經(jīng)理張志國介紹：“而在7年前，我們才剛剛實現(xiàn)國際市場零的突破，相比之下我們與主要競爭對手的差距越來越小。我們有信心能夠做這個小眾行業(yè)的全球領(lǐng)軍者。”

數(shù)據(jù)顯示，2010年至2020年底，中鐵裝備盾構(gòu)/TBM累計訂單從17臺增加到1200臺；公司主要產(chǎn)品應(yīng)用從國內(nèi)的3個城市擴展到國內(nèi)40多個城市以及國外25個國家和地區(qū)。在這么短的時間內(nèi)，中鐵裝備為何能夠?qū)崿F(xiàn)訂單指數(shù)級的增長，并且大幅度超越多數(shù)對手？

“與國外競爭對手相比，我們的工期比較靈活，服務(wù)也更具有靈活性，由于管理成本等方面因素，我們的價格也具有比較優(yōu)勢。在品牌、技術(shù)、服務(wù)被認(rèn)可的時候，價格就成了主要因素，這些方面的優(yōu)勢支撐起了我們的海外市場。”中鐵裝備一位有關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者。

在國際市場上，中國盾構(gòu)機的質(zhì)量具有過硬品質(zhì)和極高的口碑。比如說，與國外企業(yè)生產(chǎn)的盾構(gòu)機相比，中國設(shè)備具有明顯的速度優(yōu)勢。

使用中國盾構(gòu)機，還具有節(jié)約資源的優(yōu)勢。中鐵高新工業(yè)股份有限公司企業(yè)文化部部長王偉向記者介紹，在國外一些施工案例中，有些盾構(gòu)機一旦完成工作，就埋在地下不再使用。但中鐵裝備實現(xiàn)了盾構(gòu)機的“綠色再造”，一臺使用過的盾構(gòu)機可以在施工結(jié)束后循環(huán)使用，再利用的盾構(gòu)機甚至還能超過原先的出廠標(biāo)準(zhǔn)。

在市場上實現(xiàn)從無到有突破的同時，技術(shù)又是如何實現(xiàn)從無到有呢？

中鐵工程裝備集團副總經(jīng)理王杜娟告訴記者：“對于我們的產(chǎn)品來說，開發(fā)的難題一是安全可靠，二是地質(zhì)適應(yīng)性。”

她介紹，對于盾構(gòu)機來說，因為在地下施工，并且一直要在地上建筑物的下方穿行，因此對安全可靠的要求特別高。此外，盾構(gòu)和掘進機需要根據(jù)地質(zhì)情況量體裁衣，需要對國內(nèi)乃至世界各地的地形都有充分的認(rèn)識。

在中車長客，記者了解到，公司是國內(nèi)行業(yè)中出口最早、出口業(yè)績最好的企業(yè)，產(chǎn)品出口到美國、巴西、泰國、沙特、新加坡、新西蘭、阿根廷、埃塞俄比亞等20多個國家和地區(qū)，出口數(shù)量累計超過9000輛，簽約額超過120億美元。

在振華重工，數(shù)據(jù)顯示，振華重工的產(chǎn)品已進入全世界104個國家和地區(qū)，其中，岸橋已占全球市場70%份額。散貨裝卸設(shè)備如裝卸船機、斗輪堆取料機、環(huán)保型鏈斗卸船機等也居本行業(yè)前列。

盾構(gòu)機掘進現(xiàn)場 每經(jīng)記者 李可愚 攝

智能化競爭白熱化：行進間可變軌距等多項科技填補空白

對于中國制造企業(yè)來說，市場份額的不斷擴大，并不意味著激烈的競爭已經(jīng)結(jié)束。

“我們的港機領(lǐng)域可以說是一個買方市場，在國內(nèi)也有其他公司在做，在國際上，歐洲的企業(yè)也在做港機。但對我們來說，競爭也是好事，能讓我們不斷提升品質(zhì)。”振華重工副總裁山建國向記者介紹。

為了應(yīng)對國際競爭，做強自己是一個重要的方案。比如，現(xiàn)在的中車集團就是多家中國鐵路裝備制造企業(yè)重整組合的產(chǎn)物。

在市場份額不斷上升、技術(shù)水平突飛猛進、企業(yè)綜合實力逐步增強的同時，中國企業(yè)也在智能制造過程中探索從未涉足過的技術(shù)前沿“無人區(qū)”。

在中車長客的調(diào)試車間里，記者看到了一個“國內(nèi)首列、填補空白”的新產(chǎn)品，投入眼簾的這列高鐵列車掌握了一項在世界范圍內(nèi)都很難攻克的高科技——行進間變軌距。

世界各國鐵路軌距各不相同，比如我國是1435毫米，但鄰國俄羅斯則是1520毫米，比我國寬出不少。過去列車要在兩國間運行，需要在過境前更換列車轉(zhuǎn)向架，過程中會耗費較多時間和成本。

現(xiàn)在，中車長客牽頭研發(fā)了一種時速400公里的跨國互聯(lián)互通高速動車組，通過使用變軌距轉(zhuǎn)向架，列車可在行進過程中完成變軌運行，而乘客卻毫無感覺。這項技術(shù)的研發(fā)在國內(nèi)填補了空白。目前，生產(chǎn)出的列車已經(jīng)在鐵科院進行后續(xù)試驗。

除了“中國名片”高鐵列車，在港口建設(shè)領(lǐng)域，中國企業(yè)也已摸索出了在世界范圍內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)。

在振華長興基地的試驗場上，工作人員向記者講解稱：“我們現(xiàn)在開發(fā)的全自動化碼頭是第四代無人碼頭。之前，德國的漢堡港開發(fā)出第一代無人碼頭，荷蘭開發(fā)出第二代無人碼頭，這些碼頭都是半自動化的。”而現(xiàn)在振華重工開發(fā)的第四代無人碼頭效率更高，能更好地利用無人堆場區(qū)域，也可以更加貼合現(xiàn)有的碼頭布局。

智能制造闖關(guān)：中國智造攻破“六大難題”

令人欣喜的是，記者在實地采訪中發(fā)現(xiàn)，為應(yīng)對這類挑戰(zhàn)，各家企業(yè)都在推進智能制造的實踐中進行了有益的探索，并產(chǎn)生了不少值得復(fù)制推廣的經(jīng)驗。我們也為讀者進行了一番梳理：

經(jīng)驗1：如何通過智能制造提升生產(chǎn)效率？

在中國長城湖南智能制造基地，湖南長城黨支部書記、執(zhí)行董事、總經(jīng)理安紹平告訴記者，電腦生產(chǎn)一直被認(rèn)為是勞動密集型產(chǎn)業(yè)，但在該廠的智能制造車間里，每條產(chǎn)線只有2名工人，看數(shù)據(jù)、做檢測，11種工作都由計算機承擔(dān)；裝配內(nèi)存條、裝配硬盤、裝配光驅(qū)，鎖螺絲，機器臂無所不能。

安紹平向記者介紹，自從機器人上生產(chǎn)線后，工廠生產(chǎn)效率提高了25%，運營成本降低了20%，產(chǎn)品研制周期縮短了30%。

經(jīng)驗2：如何培養(yǎng)智能制造人才？

智能制造業(yè)比過去需要更多的人才。企業(yè)如何培養(yǎng)人才、留住人才？

對此，王杜娟介紹，目前國內(nèi)各行各業(yè)都需要智能化人才，對于盾構(gòu)機這個相對小眾的行業(yè)來說，如何吸引人才，集團也正在積極探索。比如，此前企業(yè)通過國家973項目培養(yǎng)了一批包括計算機、數(shù)據(jù)等各方面的專業(yè)人才。

如何留人也是人才培養(yǎng)工作成敗的關(guān)鍵。“我們講的是事業(yè)留人、感情留人，我們的高鐵事業(yè)，有榮譽感，也有國家使命感。”中車長客有關(guān)負(fù)責(zé)人向記者介紹，在待遇上，獲得技能大獎的高級人才可以像企業(yè)高管一樣享受年薪制，同時還能享受股權(quán)激勵和中車集團給予的補貼。

經(jīng)驗3：如何構(gòu)建智能制造系統(tǒng)？

在振華重工的無人碼頭調(diào)試現(xiàn)場，技術(shù)人員告訴記者，無人碼頭的系統(tǒng)從上到下分為多層架構(gòu)，包括最上層的碼頭管控系統(tǒng)，下一層控制IGV、岸橋等設(shè)備的自動化設(shè)備管理系統(tǒng)，以及分配IGV運行路徑的導(dǎo)航系統(tǒng)，還有控制車輛讓其執(zhí)行命令的車輛系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的研發(fā)大多是振華主導(dǎo)或參與了其中。

經(jīng)驗4：如何利用好智能制造產(chǎn)生的數(shù)據(jù)？

隨著智能制造在各行各業(yè)的不斷推進，必然在生產(chǎn)和運行各環(huán)節(jié)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。如何在此過程中充分利用好數(shù)據(jù)資源這座“金礦”、避免使其陷入“沉睡”的境地？

在鄭州地鐵建設(shè)現(xiàn)場，記者在觀摩時了解到，通過盾構(gòu)機推進收集上來的數(shù)據(jù)，不僅能夠分析出實時的土質(zhì)和地質(zhì)情況，還能為未來其他工程項目提供參考。

“我們做完每一個工程，都會有很詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄，包括注漿量、出土量、壓力等多方面數(shù)據(jù)。這可以為我們未來施工過程中提供借鑒，如果出現(xiàn)類似情況，我們就可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)調(diào)整配合比和壓力數(shù)值。”荊富告訴記者。

經(jīng)驗5：如何利用智能制造改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)？

在推進智能制造的過程中，往往出現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象：采用智能制造技術(shù)，需要設(shè)計建設(shè)全新的生產(chǎn)線和基礎(chǔ)設(shè)施，而很難在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上進行升級。在這方面，已經(jīng)有企業(yè)大膽嘗試，并結(jié)合自身特點研制出了讓“老設(shè)備”煥發(fā)“新活力”的產(chǎn)品。

在振華重工無人碼頭試驗場上，研發(fā)人員告訴記者，過去無人碼頭的運輸車要實現(xiàn)無人駕駛，就需要在地面鋪設(shè)起導(dǎo)航作用的磁釘，為了避免其他金屬物質(zhì)的干擾，對碼頭土建工藝就提出了特殊的要求。

但現(xiàn)在振華新開發(fā)的無人碼頭方案，使用了北斗導(dǎo)航、激光雷達(dá)、視覺識別等多種無人駕駛技術(shù)，這樣一來，就無需對港口的基建作出額外的大改動。

經(jīng)驗6：如何利用智能制造做好運維服務(wù)？

除了生產(chǎn)好產(chǎn)品，做好產(chǎn)品的售后服務(wù)也是一個重要課題。在中車長客，記者實地觀摩了正在運行的動車組預(yù)測與健康管理平臺。通過這個平臺，中車長客可以對動車組進行全方位實時掌控，動車組電流、空調(diào)、載重等多方面的數(shù)據(jù)都能遠(yuǎn)程查看，監(jiān)控人員可以通過動車組回傳的實時數(shù)據(jù)得知車輛是否發(fā)生故障，并進行及時處理。

此外，這個平臺還可以對運行中的動車組進行“健康評估”，相當(dāng)于對車輛整體狀態(tài)的評估。

智能制造未來方向：將實現(xiàn)“實際生產(chǎn)”與“模擬生產(chǎn)”同步

在智能制造助力下，中國企業(yè)正向前沿技術(shù)和產(chǎn)品甚至是“科技無人區(qū)”進軍。在中車長客的生產(chǎn)車間里，記者觀摩到多種技術(shù)處于全球領(lǐng)先水平的新產(chǎn)品。一列列車的車頭并沒有出現(xiàn)常規(guī)的駕駛室，而是使用了全自動駕駛技術(shù)。

目前，全自動駕駛的地鐵列車已成功研發(fā)，未來我們?nèi)绾伟讶詣玉{駛技術(shù)移植到高鐵列車上？

張國芹告訴記者，目前復(fù)興號京張高鐵智能動車組已經(jīng)實現(xiàn)有人值守的自動駕駛功能，這可以使列車按照最佳的速度運行，節(jié)能環(huán)保的同時還能避免人為操作失誤，但還需要高鐵司機在駕駛室進行監(jiān)測和值守。

在盾構(gòu)掘進設(shè)備領(lǐng)域，中國企業(yè)也正在突破如何“看透”不透明的地下之難題。

中鐵工程裝備集團智能院副院長荊留杰介紹，經(jīng)過不同的地層時，盾構(gòu)和隧道掘進機（TBM）施工碰到的地層變化會非常復(fù)雜，過去的盾構(gòu)設(shè)備是在黑暗中掘進，前面的地質(zhì)條件有什么樣的變化在開挖前并不知道。

但現(xiàn)在企業(yè)要做的課題是“透明掘進”，也就是在隧道挖掘時就知道所處地層的強度和完整性，由此來判斷盾構(gòu)機是應(yīng)該開快點還是開慢點。

在山東文登抽水蓄能電站工程中，中鐵裝備集團自主研制的世界首臺超小轉(zhuǎn)彎半徑硬巖掘進機“文登號”搭載著TBM-SMART系統(tǒng)，在施工過程中，巖體參數(shù)預(yù)測準(zhǔn)確度平均88.9%，成功預(yù)警卡機風(fēng)險5次。

當(dāng)前智能制造業(yè)的前沿方向是什么？

山建國告訴記者，其核心是將互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)進行無縫對接，打造全方位、全過程、一體化的技術(shù)、生產(chǎn)、管理與服務(wù)平臺。

具體對應(yīng)到振華重工，就是要通過持續(xù)的技術(shù)改進，以制造資源、生產(chǎn)操作和產(chǎn)品為核心，在制造過程精益化、自動化的基礎(chǔ)上，打通設(shè)計、工藝、制造、資源等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期管理；同時應(yīng)用仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、傳感與射頻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，實現(xiàn)智能生產(chǎn)與決策，打造重型裝備制造企業(yè)智能制造工廠。

“未來，我們的‘實際生產(chǎn)’和‘模擬生產(chǎn)’將會同步，對產(chǎn)品實現(xiàn)真正的全生命周期管理。”山建國表示。

談到如何實現(xiàn)企業(yè)的持續(xù)進步和技術(shù)領(lǐng)跑，查長苗表示：“可以說，需求是創(chuàng)新的最大動力。”