立足强基工程勇当“制造强国”的排头兵

中车株洲电力机车有限公司副总工程师   杨颖

大家好!我们公司(中车株机)最早做电力机车,是湖南省千亿轨道交通装备产业龙头。中车株机公司为中车核心子公司之一,始创于1936年,建国以来持续盈利。2015年实现销售260亿元、利税31.5亿元,其中海外销售达88亿,超过总收入三分之一。

轨道交通业是《中国制造2025》重点发展的产业,轨道交通带动效应比较大,带动了很多相关的产业,包括功率半导体器件、机电传感器、齿轮传动系统等核心零部件,以及铝合金型材、高分子材料等关键基础材料。但是现在的轨道交通业还是存在问题的,今天主要介绍一些策略和案例。

第一,要把核心器件跟产品关联起来,要带动产品发展,市场为导向,以核心元器件带动产品和整机。

第二,围绕着已有的进口系统,以替代进口为目标循序渐进补齐核心基础零部件短板。

第三,围绕基础工艺,以转型升级为方向,持续探索先进基础工艺和智能制造技术。

第四,以丰富试验验证为指引,全面提升产业技术基础体系。

第五,以协同创新为阵地,打好夯实“四基”攻坚战。

我们轨道交通发展到现在,都是带电子的,很多客户都是需要搞这种技术,提出要不带“辫子”的城市轨道交通系统。但是我们现在很缺乏这种技术,国外为了实现这个,用埋在地下的方式结果成本从一千万搞到了两三千万了。

当时我们又一个想法,能不能用一种新的技术,以纯物理型碳基超级电容为主动力源,循环寿命一百万次,充电时间小于30秒。但是遇到了一个瓶颈,高容量单体列入发达国家战略物资严禁出口,或要价很高。

我们组建了专业团队从事超级电容单体及系统集成研究,并实施工业强基工程——“轨道交通通用动力型超级电容器产业化项目”,2012年成功研制国际首个7000法拉轨道交通用超级电容单体,该项目也入选工信部2016年工业强基示范工程。

通过中车超级电容储能技术,现在充一次电,可以节约30%的能量,解决了很多客户困扰的钢轨、电流腐蚀的问题。我们把整个的行业,把产品带动起来了,就解决了物理性的问题,里面都是碳,用的是活性炭。通过集成以后,放在车里,我们平时运行是靠电容的,利用十秒钟或者是几秒钟,正好不影响运营,运行的时候用来消耗,刹车的时候,自动能量就是我们的动能又转化了。这样带来了一系列的好处,因为运行的时候没有钢轨电流,而且寿命很长。

这是一个典型的案例,产品从研发到使用才四年,超级电容还广泛应用于港口机械、油井机械、军工、电动汽车、风力发电、太阳能发电、消费性电子和线路储能等领域,作为基础核心部件,带动相关产业的发展。我们的目标是超级电容新产业产业要做到亚太第一,世界前三。现在来看,亚太第一,就能做到世界前二。我们认为这个目标可能会提前达到。

怎么围绕关键零部件的进口做逐步的替代呢?轨道交通大家知道有九大关键技术,其中有一个核心的就是智能系统,就是刹车,能不能把车刹住。

轨道交通整车产品已经全部实现国产化,但制动系统、高速重载轴承等核心零部件还依赖进口,国内产品可靠性、性能、质量难以满足整机用户需求。

我国在2005年以后引进了很多智能系统,用国外的自动系统,价格很高。为了破除“卡脖子”部件,公司组建专家团队研制了升级版DK-2机车制动系统,目前已经装了700多台次,价格只有当初进口的40%,现在老外的价格180万,也降到100万以下了,所以效果非常显著。光节约进口大概一年就几个亿,成果很显著,同时这个技术带动了我们的出口。通过对标国外产品、争取出口机车装车试用等方式,打破了制动系统的进口垄断,解决了价格高、交期长等一系列供应问题,补齐制动系统这个核心零部件短板。

在基础工艺转型升级方面,目前我们在基础工艺上已经有非常先进的,一个是铝合金搅拌,还有一个是智能装配。我举的这个例子是最典型的,2010年我们首次获得马来西亚城际动车组近40亿元订单,这是中国电动车组走出国门的最大订单,但是对方对车体的要求非常苛刻,制造工艺上遇到了铝合金侧墙焊接变形大难以满足合同1mm/m2要求。

温度比较高,变形很厉害,我们引入了航天火箭筒体的搅拌摩擦焊新工艺,侧墙焊接变形较气体保护氩弧焊降低到仅六分之一,顺利完美履约,质量得到客户一致好评。近五年来,公司马来西亚先后签订了近100亿元订单,占据其85%以上的市场份额,并在行业内率先发展了“产品+服务”的商业模式。

在转型升级方面,全面实施“城轨车体搅拌摩擦焊生产线建设项目”后车体表面质量全面提升。自2012年以来,公司在南非、马来西亚、土耳其、马其顿、澳大利亚、捷克等地获得近400亿元市场订单,株机公司被评为“中国装备走出去的代表作”。

在协同创新领域,我们认为每个企业都是整个社会工业环节的一部分,全靠一个企业是不可能的。以磁悬浮为例,国内磁悬浮比如上海是十几年前引进了德国的技术,2008年开始我们公司建立了一个示范线,把车验证完,但是一直缺乏用户。后来,我们运用“产学研用”合作模式与国内外科研院所开展技术交流合作,国内首条商业化运营的长沙磁浮项目是以企业为创新主体依托该项目短短二年就实现了中低速磁浮交通系统商业化和产业化,配套企业和高校成功研制悬浮控制器、牵引系统、供电系统、运控系统等。

有一个说法,给我一个支点,我能撬动地球。

在“工业强基”中国家给我们企业提供了很多的支持,我们准备在“十三五”更上一个台阶,在周围五公里解决90%的配套,未来还要带动产业集群,同时我们想建立一个先进的装备创新中心。我们很有信心在“一带一路”战略中走出去,为中国装备争光添彩,谢谢。