每经记者 李可愚 每经编辑 陈旭
4月末，北国的长春才刚刚进入百花初绽的时节。在这座工业重镇的西郊，一列全身上下都承载着各种高科技的地铁列车正在厂房内整装待发，静待向世人揭开面纱的时刻——轻质而坚固的碳纤维车身、无人驾驶的自动化装备、可“变身”触摸屏的玻璃车窗……这种新型地铁列车正展示着中国轨道交通装备研发制造的硬实力。
而在中原腹地郑州，一台盾构机正在地面约20米之下全速运转；在湖南株洲，一个只见机械臂自动装配电脑的智能制造车间正在运行。在今天的中国，这样的图景还有很多很多。
中国制造业正加速向智能化转型。今年4月，多部门联合发布的《“十四五”智能制造发展规划》向社会公开征求意见。这一规划提出，到2025年，我国规模以上制造业中重点行业骨干企业初步实现智能转型；到2035年，骨干企业基本实现智能转型。
近日，《每日经济新闻(博客,微博)》记者参加国务院国资委主办的“走进新国企·智造中国”活动，赶赴位于全国各地的多个央企生产和施工一线，实地领略中国智能制造的最新成果，并试图为读者记录下当前的中国制造是如何锻造一件件“神秘武器”的。
智能化造就“大国重器”：智能动车组等正走向现实
中国制造业的智能化升级，催生出大量在世界范围内都为人称道的“大国重器”。这是《每日经济新闻》记者在行程中最深刻的感受。
河南郑州轨道交通7号线一期工程土建施工02工区，这里是龙门路站到张家村站的区间工地，一台由中铁工程装备集团有限公司生产的盾构机正全速运转。
盾构机是挖掘城市地铁隧道的关键设备，其前端的刀盘不断推进并挖掘出隧道空间，而后端在隧道壁上安装管片“外壳”，能让隧道牢不可破。
在位于地下约20米深的施工现场，记者发现，这里不像想象中那样烟尘漫漫、土石飞扬：传送带有条不紊地将挖掘出的泥土运出隧道，工人们正循序渐进地将管片按照预定的位置拼装到位。除了温度有些高、机器声音有些大之外，很难想象这是一个位于地底深处的大型建设工地。
高质量的盾构机，不仅创造了良好的施工环境，也在复杂的地质条件下创造了神奇的建设速度。“我们所在的地方过去是黄河故道，泥沙很厚，推进时很容易出现沉降，所以难度非常高。”工区项目部安全总监荆富告诉记者。
不过，复杂的地质条件在中国造盾构机面前并不是难以逾越的障碍。记者从现场了解到，这段全长1600米的双线隧道，从今年3月10日开始施工，即使将扬尘管控等各种外部因素都考虑进来，到今年10月也可建成。
除了盾构机，高铁列车也是近年来中国制造领域大放异彩的一项成果。
记者在中车长春轨道客车股份有限公司观摩了代表中国高铁列车技术的“拳头产品”——“复兴号”京张高铁智能动车组。
“我们的列车是时速350公里的有人值守自动驾驶列车，也是全世界高铁产品中的第一列，已经载客运营超过一年的时间。”“复兴号”京张高铁智能动车组设计师张国芹介绍说。
她告诉记者，京张高铁智能动车组能在断电的情况下，依靠自带的动力电池系统走到离断电点最近的车站。如果发生地震，在智能动车组与地震台网联网的同时，可以自动停车或者限速运行。这都是其他车辆所不具备的功能。
张国芹介绍，列车外形采用了仿生学设计，配备了智能模块，可以与北斗导航系统实现联网，内部则用以太网进行车辆控制。
京张高铁智能动车组不仅具有技术上的硬实力，在服务旅客的软实力方面也令人称奇。记者在列车内部发现，无线充电、智能投屏、电视分屏显示等服务旅客的新功能一应俱全，列车座位也比过去更加宽敞，而商务座还采取了类似“包厢”的设计，私密性比过去更强。
港口机械也是中国制造在国际市场具备超强竞争力的重要产品。在位于上海长兴岛的上海振华重工(600320,股吧)长兴基地，中交集团党委工作部副部长查长苗告诉记者，过去码头使用的岸桥（岸边集装箱起重机）都必须拆成散件运到客户码头现场，再花一两个月甚至更长时间组装。但现在振华生产的岸桥可以用专业运输船整机运送至码头现场，能为客户赢得更多的运营时间，从而获得更多的收益。
目前，振华重工还在开发新一代“无人码头”技术。振华重工总工程师费国介绍，对于“无人码头”来说，研发的首要难点是保障无人运输车运行的精度。
“精度必须保证在50毫米以内，否则集装箱吊具要把集装箱抓取起来就会非常难。”从这点来看，开发无人码头技术要比看上去原理相似的汽车自动驾驶要困难。
记者在试验现场了解到，这套码头设备未来将用在广州南沙四期自动化码头项目。目前，该项目首批岸桥和IGV（无人驾驶智能引导车）等均已运抵码头现场，正在开展调试工作。
全球智能制造PK：中国有产品占全球市场份额超七成
在多个领域都实现突破的情况下，当前中国智能制造企业在世界范围内的竞争力如何？记者在实地采访中了解到，短短的几年间，中国企业已经在市场竞争中取得长足进展。
“以2020年为例，在充分竞争的国际市场上中铁装备占据了其中25%的市场份额，我们海外的主要竞争对手是55%。”中铁装备副总经理张志国介绍：“而在7年前，我们才刚刚实现国际市场零的突破，相比之下我们与主要竞争对手的差距越来越小。我们有信心能够做这个小众行业的全球领军者。”
数据显示，2010年至2020年底，中铁装备盾构/TBM累计订单从17台增加到1200台；公司主要产品应用从国内的3个城市扩展到国内40多个城市以及国外25个国家和地区。在这么短的时间内，中铁装备为何能够实现订单指数级的增长，并且大幅度超越多数对手？
“与国外竞争对手相比，我们的工期比较灵活，服务也更具有灵活性，由于管理成本等方面因素，我们的价格也具有比较优势。在品牌、技术、服务被认可的时候，价格就成了主要因素，这些方面的优势支撑起了我们的海外市场。”中铁装备一位有关负责人告诉记者。
在国际市场上，中国盾构机的质量具有过硬品质和极高的口碑。比如说，与国外企业生产的盾构机相比，中国设备具有明显的速度优势。
使用中国盾构机，还具有节约资源的优势。中铁高新工业股份有限公司企业文化部部长王伟向记者介绍，在国外一些施工案例中，有些盾构机一旦完成工作，就埋在地下不再使用。但中铁装备实现了盾构机的“绿色再造”，一台使用过的盾构机可以在施工结束后循环使用，再利用的盾构机甚至还能超过原先的出厂标准。
在市场上实现从无到有突破的同时，技术又是如何实现从无到有呢？
中铁工程装备集团副总经理王杜娟告诉记者：“对于我们的产品来说，开发的难题一是安全可靠，二是地质适应性。”
她介绍，对于盾构机来说，因为在地下施工，并且一直要在地上建筑物的下方穿行，因此对安全可靠的要求特别高。此外，盾构和掘进机需要根据地质情况量体裁衣，需要对国内乃至世界各地的地形都有充分的认识。
在中车长客，记者了解到，公司是国内行业中出口最早、出口业绩最好的企业，产品出口到美国、巴西、泰国、沙特、新加坡、新西兰、阿根廷、埃塞俄比亚等20多个国家和地区，出口数量累计超过9000辆，签约额超过120亿美元。
在振华重工，数据显示，振华重工的产品已进入全世界104个国家和地区，其中，岸桥已占全球市场70%份额。散货装卸设备如装卸船机、斗轮堆取料机、环保型链斗卸船机等也居本行业前列。
智能化竞争白热化：行进间可变轨距等多项科技填补空白
对于中国制造企业来说，市场份额的不断扩大，并不意味着激烈的竞争已经结束。
“我们的港机领域可以说是一个买方市场，在国内也有其他公司在做，在国际上，欧洲的企业也在做港机。但对我们来说，竞争也是好事，能让我们不断提升品质。”振华重工副总裁山建国向记者介绍。
为了应对国际竞争，做强自己是一个重要的方案。比如，现在的中车集团就是多家中国铁路装备制造企业重整组合的产物。
在市场份额不断上升、技术水平突飞猛进、企业综合实力逐步增强的同时，中国企业也在智能制造过程中探索从未涉足过的技术前沿“无人区”。
在中车长客的调试车间里，记者看到了一个“国内首列、填补空白”的新产品，投入眼帘的这列高铁列车掌握了一项在世界范围内都很难攻克的高科技——行进间变轨距。
世界各国铁路轨距各不相同，比如我国是1435毫米，但邻国俄罗斯则是1520毫米，比我国宽出不少。过去列车要在两国间运行，需要在过境前更换列车转向架，过程中会耗费较多时间和成本。
现在，中车长客牵头研发了一种时速400公里的跨国互联互通高速动车组，通过使用变轨距转向架，列车可在行进过程中完成变轨运行，而乘客却毫无感觉。这项技术的研发在国内填补了空白。目前，生产出的列车已经在铁科院进行后续试验。
除了“中国名片”高铁列车，在港口建设领域，中国企业也已摸索出了在世界范围内领先的技术。
在振华长兴基地的试验场上，工作人员向记者讲解称：“我们现在开发的全自动化码头是第四代无人码头。之前，德国的汉堡港开发出第一代无人码头，荷兰开发出第二代无人码头，这些码头都是半自动化的。”而现在振华重工开发的第四代无人码头效率更高，能更好地利用无人堆场区域，也可以更加贴合现有的码头布局。
智能制造闯关：中国智造攻破“六大难题”
令人欣喜的是，记者在实地采访中发现，为应对这类挑战，各家企业都在推进智能制造的实践中进行了有益的探索，并产生了不少值得复制推广的经验。我们也为读者进行了一番梳理：
经验1：如何通过智能制造提升生产效率？
在中国长城(000066,股吧)湖南智能制造基地，湖南长城党支部书记、执行董事、总经理安绍平告诉记者，电脑生产一直被认为是劳动密集型产业，但在该厂的智能制造车间里，每条产线只有2名工人，看数据、做检测，11种工作都由计算机承担；装配内存条、装配硬盘、装配光驱，锁螺丝，机器臂无所不能。
安绍平向记者介绍，自从机器人上生产线后，工厂生产效率提高了25%，运营成本降低了20%，产品研制周期缩短了30%。
经验2：如何培养智能制造人才？
智能制造业比过去需要更多的人才。企业如何培养人才、留住人才？
对此，王杜娟介绍，目前国内各行各业都需要智能化人才，对于盾构机这个相对小众的行业来说，如何吸引人才，集团也正在积极探索。比如，此前企业通过国家973项目培养了一批包括计算机、数据等各方面的专业人才。
如何留人也是人才培养工作成败的关键。“我们讲的是事业留人、感情留人，我们的高铁事业，有荣誉感，也有国家使命感。”中车长客有关负责人向记者介绍，在待遇上，获得技能大奖的高级人才可以像企业高管一样享受年薪制，同时还能享受股权激励和中车集团给予的补贴。
经验3：如何构建智能制造系统？
在振华重工的无人码头调试现场，技术人员告诉记者，无人码头的系统从上到下分为多层架构，包括最上层的码头管控系统，下一层控制IGV、岸桥等设备的自动化设备管理系统，以及分配IGV运行路径的导航系统，还有控制车辆让其执行命令的车辆系统，这些系统的研发大多是振华主导或参与了其中。
经验4：如何利用好智能制造产生的数据？
随着智能制造在各行各业的不断推进，必然在生产和运行各环节产生大量数据。如何在此过程中充分利用好数据资源这座“金矿”、避免使其陷入“沉睡”的境地？
在郑州地铁建设现场，记者在观摩时了解到，通过盾构机推进收集上来的数据，不仅能够分析出实时的土质和地质情况，还能为未来其他工程项目提供参考。
“我们做完每一个工程，都会有很详细的数据记录，包括注浆量、出土量、压力等多方面数据。这可以为我们未来施工过程中提供借鉴，如果出现类似情况，我们就可以根据这些数据调整配合比和压力数值。”荆富告诉记者。
经验5：如何利用智能制造改造传统产业？
在推进智能制造的过程中，往往出现这样一种现象：采用智能制造技术，需要设计建设全新的生产线和基础设施，而很难在现有产业基础上进行升级。在这方面，已经有企业大胆尝试，并结合自身特点研制出了让“老设备”焕发“新活力”的产品。
在振华重工无人码头试验场上，研发人员告诉记者，过去无人码头的运输车要实现无人驾驶，就需要在地面铺设起导航作用的磁钉，为了避免其他金属物质的干扰，对码头土建工艺就提出了特殊的要求。
但现在振华新开发的无人码头方案，使用了北斗导航、激光雷达、视觉识别等多种无人驾驶技术，这样一来，就无需对港口的基建作出额外的大改动。
经验6：如何利用智能制造做好运维服务？
除了生产好产品，做好产品的售后服务也是一个重要课题。在中车长客，记者实地观摩了正在运行的动车组预测与健康管理平台。通过这个平台，中车长客可以对动车组进行全方位实时掌控，动车组电流、空调、载重等多方面的数据都能远程查看，监控人员可以通过动车组回传的实时数据得知车辆是否发生故障，并进行及时处理。
此外，这个平台还可以对运行中的动车组进行“健康评估”，相当于对车辆整体状态的评估。
智能制造未来方向：将实现“实际生产”与“模拟生产”同步
在智能制造助力下，中国企业正向前沿技术和产品甚至是“科技无人区”进军。在中车长客的生产车间里，记者观摩到多种技术处于全球领先水平的新产品。一列列车的车头并没有出现常规的驾驶室，而是使用了全自动驾驶技术。
目前，全自动驾驶的地铁列车已成功研发，未来我们如何把全自动驾驶技术移植到高铁列车上？
张国芹告诉记者，目前复兴号京张高铁智能动车组已经实现有人值守的自动驾驶功能，这可以使列车按照最佳的速度运行，节能环保的同时还能避免人为操作失误，但还需要高铁司机在驾驶室进行监测和值守。
在盾构掘进设备领域，中国企业也正在突破如何“看透”不透明的地下之难题。
中铁工程装备集团智能院副院长荆留杰介绍，经过不同的地层时，盾构和隧道掘进机（TBM）施工碰到的地层变化会非常复杂，过去的盾构设备是在黑暗中掘进，前面的地质条件有什么样的变化在开挖前并不知道。
但现在企业要做的课题是“透明掘进”，也就是在隧道挖掘时就知道所处地层的强度和完整性，由此来判断盾构机是应该开快点还是开慢点。
在山东文登抽水蓄能电站工程中，中铁装备集团自主研制的世界首台超小转弯半径硬岩掘进机“文登号”搭载着TBM-SMART系统，在施工过程中，岩体参数预测准确度平均88.9%，成功预警卡机风险5次。
当前智能制造业的前沿方向是什么？
山建国告诉记者，其核心是将互联网与制造业进行无缝对接，打造全方位、全过程、一体化的技术、生产、管理与服务平台。
具体对应到振华重工，就是要通过持续的技术改进，以制造资源、生产操作和产品为核心，在制造过程精益化、自动化的基础上，打通设计、工艺、制造、资源等环节的数据流，实现产品全生命周期管理；同时应用仿真技术、虚拟现实技术、传感与射频技术、网络化技术、大数据技术，实现智能生产与决策，打造重型装备制造企业智能制造工厂。
“未来，我们的‘实际生产’和‘模拟生产’将会同步，对产品实现真正的全生命周期管理。”山建国表示。
谈到如何实现企业的持续进步和技术领跑，查长苗表示：“可以说，需求是创新的最大动力。”
（张洋 HN080）
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