高端制造(中国的高端制造,全部“抄”?)
2021年中国离高端制造业还有多远?
长期以来,提到高端制造或工艺,人们还是会首先想到日本和德国。
比如“永不松动”的螺母,百分之一克的齿轮等。仍然印在我们的脑海中。
说到中国,离高端还有不少差距。
前天,在一部名为《从世界工厂到世界引擎》的纪录片中,全球最大印刷机械制造商之一的高斯(中国)技术发展部副部长曲卫国的一段话,也道出了中国制造在全球的尴尬定位。
曲卫国有一次去德国德罗巴展览会,去西班牙一家印刷设备制造商的展台看产品。
来自许多国家的制造商代表正在四处参观。结果厂商看到他的样子,用一种奇怪的声音说:“你是中国人吗?来,抄,看看就行了。”
当时他很尴尬,想扭头就走,但因为是陪领导出访,还是要硬着头皮走完这一圈。
时隔多年,曲卫国回忆起那位西班牙印刷设备制造商的工作人员语气中的讥讽,仍然觉得这是他几十年工作中受到的最大侮辱。
这种情况也是过去30年中国制造业“大而不强”的一个缩影。
中国崛起为制造业强国,本质上是世界级组装工厂的崛起。
它专注于业务加工和组装,拥有低成本的劳动力、销售和控制,而不是技术人员。产业链中附加值最高的部分,比如设计、R&D、品牌,都不在中国。
但如今,随着全球制造业市场竞争的加剧和新一轮科技革命和产业变革的深入,基于数量优势的低附加值模式终将迎来洗牌。
在这种挑战下,谁来弥补高端制造业的不足,正在考验制造业和中国教育体系的智慧。
其中,我们不仅需要科学家,更需要高端技术人员。
所以很多人疑惑——中国能在高端制造业上有所突破吗?中国工人的素质能比得上日本德国那样的工匠吗?
也许,我们可以从下面这些人身上找到答案。
01
一微米母版
模具是工业生产的基本工艺装备,是制造成型品的工具,被称为“工业之母”。
工业中几乎70%的零部件依赖于模具。其生产技术水平是衡量一个国家产品制造水平的标志。在此之前,中国的高端模具长期依赖日本进口。
今年年初,随着新冠肺炎疫情的爆发,口罩变得极为稀缺。
在N95口罩的生产过程中,熔喷布是抵御细菌和病毒的重要屏障。
熔喷布生产设备的口径密度是口罩能否合格的关键指标。
要想生产出合格的熔喷布,首先要固定好熔喷布模具。
用于加工熔喷布喷丝板的钻头
这时,无锡微研有限公司加工中心的副班长陈亮危在旦夕。他带领一队R&D人员日夜工作。累了就轮流在机器旁边的地板上休息1-2个小时。
最终,他们在48小时内成功研发出高精度熔喷布模具。
然而,这个矮小而普通的80后领导,却用一双神奇的手进入了大家的视野。
其实在国内工业圈里,他已经是小有名气了——他一手研发的工业模具可以控制在1微米以内,相当于一根头发丝粗细的1/60。
陈亮18岁开始加工工业模具。他从铣工做起,这是最脏最累的粗加工。在工作中,他不得不忍受飞来的废铁、沉重的材料和震耳欲聋的噪音…
当时,在300米车间走廊的另一端,有一个精加工车间。
每次路过,陈亮都会盯着里面的老主人。看到他们在操作精密仪器,让他产生了贪婪的感觉。他心里想,“要是我能在这里工作就好了。”
为了更快的进步,下班后他会主动留下来多做工作。晚上回到出租屋,我会继续学习数控机床方面的书籍。
工人们评论说陈亮比他妻子更擅长操作机器。每次做完,陈亮都会把机器擦干净。
陈亮说过:“机器就像人一样。如果你用心和对方相处,你和机器的感情会越来越深。它今天的表现与湿度和温度有关。只有熟悉和了解机器的‘脾气’,你才能和它好好相处,它才能帮到你。”
沉迷于机器的陈亮也从机器那里得到了回报。
粗加工的第五年,韦偃接到了电视机定位销的订单,要求精度控制在2微米。
当时国内企业多采用传统刀具进行加工,精度一般只有4微米,无法满足产品要求。
在火烧眉毛之际,公司高层突然想起了陈亮,认为他平时爱学习,想法很多,决定让他试一试。
结果他研究了不到一周就找到了解决办法。
“铣”和“磨”本来是模具制造中的两道工序,但陈亮大胆地通过“移植工序”在刀具上增加了精密砂轮,并组合使用,实现了铣和磨的双重功能。
但是,有了计划,如何在过程中实现呢?如何在加工中心的机床上安装砂轮?加载后,如何解决上万个砂轮高速旋转的动平衡问题?
国内外没有经验可循,一切靠cat和团队去摸索。
在R&D的艰难历程中,失败总是接踵而至。陈亮把坏掉的砂轮挂在脖子上,时刻激励自己:“当我失败时,这是鞭策我的警钟;成功,这是一枚无名的勋章”。
但他在一次次失败后从未动摇。陈亮为自己制定了一个工作规则:“如果你更细心,你可以更接近一微米的精度。”
好事多磨、陈亮和他的团队在不断的尝试中终于成功了。结果一战成名,被同事和客户称为“一微米大师”。
2014年,清华大学赴微研究院开展校企合作,共同承担国家863重点项目。
本课题是高端柴油机高精度微喷嘴加工设备项目。在实验室研发成功并申请专利后,产品性能不稳定,无法产业化。
陈亮再次挺身而出,带领团队攻关。
经过仔细研究和调查,陈亮发现问题出在油嘴倒锥孔机床主轴机构的关键部件上——它只有十几张纸那么厚,容易变形,但精度要求1到3个微红豆博米,这样喷出的油才能更准确,雾化均匀,燃烧充分。
在随后不到半年的时间里,陈亮和他的团队实现了设备关键主轴的技术创新,为我国第一台具有自主知识产权的高精度微喷嘴加工设备替代进口奠定了基础。
他用行动证明了科技报国不仅仅是科学家的事。
研发成功后,清华大学的一位老教授紧紧地握着陈亮的手说:
“陈师傅,这些年来,国家越来越重视产业工人,我有了更深的体会。没有你们,很多理想和设计只能停留在纸面上、实验室里,很难变成利国利民的产品。”
如今,经过20年的追赶,中国模具行业发生了翻天覆地的变化。
根据国际专用模具与加工协会(ISTMA)的数据,2012年前后,中国超过日本成为全球最大的模具出口国,规模接近日本的两倍,全球份额达到26%。到2016年,中国模具出口额已经扩大到45亿美元。
中国和日本之间的技术差距正在缓慢而稳步地缩小。
02
东方焊接女神
制作模具有一个非常关键的步骤,就是焊接。
优秀的焊接技术不仅可以提高零件的精度、光洁度和可观察性,还可以大大缩短模具的制造周期。
焊接精度越高,就能更好更快地制造出工业成品。
随着全球对高质量零件需求的不断增加,能够提高零件精度的无缝焊接技术变得越来越重要。
在中国的焊接行业,有一个“女兵”很特别。
在大多数人的印象里,焊接又苦又累,是个“男人的职业”。
但是,孙景南觉得这份工作既宏伟又神奇。1990年,中南“普京小镇车辆有限公司”招聘汽车公司员工时,她毫不犹豫地成为第一个报名的人。
起初,她父亲不支持她的决定。她报了岗,然后她爸爸就跑到公司人力资源部把她的岗改回来了。
程响,孙景男确定了自己的想法,并坚持不懈地跑去把它改回来。
但是当她真正成为一名电焊工后,她发现这份工作比她想象的要难得多。
在我的印象中,焊工是一手拿着口罩,一手拿着焊枪,弧光闪烁,焊花飞溅的帅气模样…
其实焊接车间肯定是武装到牙齿的,闷热的工厂厚厚的工作服,一天下来全身都湿透了。夏天热得裤腿都能淌汗,整个胳膊都是烫伤的痕迹。
但即便如此,每天她还是一个人呆在车间里,找边角料,偷偷练。
她还到处“拜师学艺”,跟着师傅,跟着同行,买了焊接方面的书,回来自学,记下了600多页笔记。“没那么难。大家都这样。”
可能是女员工的关系吧。孙景男从一开始就很在意焊缝是否好看。用她自己的话说,“人们认为工作只是为了赚钱和得到一份工作。我想让它看起来不错。”
用心让她进步比别人快。
她进厂不到两年,就被推荐参加厂里举办的青年工人技术竞赛,获得第一名。
2000年,公司派孙景南和其他几个同事去法国深造。
孙景男作为第一批敲定的人选之一,让法国专家十分怀疑,连连摇头:“不是,不是,哪一行是女的?你在中国没有人吗!”
公司只能反复协商,最后对方勉强同意。
已经是公司骨干的孙景南不服气,心里充满了力量。
培训第一天,外方考官就给中国学徒们出了个难题——让大家做高难度的铝合金侧墙焊接。
由于材料非常脆弱,这种焊接容易产生诸如焊透、气孔等缺陷。大家面面相觑的时候,孙景男站了起来:我来试试!
当时欧洲还没有女焊工,于是一个长着东方面孔的女人自告奋勇。
结果她焊接的铝合金不仅完美,而且比普通人快很多,让法国技术人员傻眼了。
之后在侧墙站的一次检查中,由于装配不准,间隙过大,外国焊工怕焊透,没人敢焊接。
孙景南又接手了这个问题,焊接一次性完成。
在两个月的时间里,孙景男不仅拿了“满分”,还凭借过硬的焊接技术获得了“东方女焊神”的称号。
甚至后来在项目实施过程中,每当有焊接问题需要处理时,法国专家都会习惯性地找到“孙夫人”(孙女士),只要有她在,就“没问题”。
后来才发现,她是唯一一个在两个月的培训期内走完所有流程的学员,还记了厚厚的笔记。
随着每个项目的圆满完成,孙景南还带领团队完成了10余项科研项目、150余项技术攻关项目、50余项创新成果、30余项授权专利,创造经济效益1500余万元;编写了8本高级操作培训教材,在省部级刊物上发表论文40余篇。
2019年,她的工作室被授予“国家级大师工作室”许可。
从引进到自主创新不是目标,从跟随到引领行业才是追求。
对于孙景南来说,每前进一步都面临着技术问题的考验。
针对18mm铝合金窄间隙焊接极限和坡口焊缝根部熔深不达标的问题,她独创了铝合金坡口焊接摆动焊接操作方法。
针对世界0.8mm不锈钢超薄的焊接难题,提出了不锈钢超薄板MAG焊异形接头的先进操作方法,产品合格率达到100%,在国际工程中广泛推广。
不仅如此,她还独创了铝合金中空型材焊接修复方法,不依赖外部设施,不破坏机体。她通过“眼功+手法”,完美实现了中空型材内腔焊接缺陷的修复。
同时,她攻克了单面高压接头焊接、双面成形、环焊、环塞等铝合金焊接技术难题,以及铝合金单面高压对接、角接、K形等多接头、多工位、多板厚的技术创新,实现了铝合金技术从无到有。
凭借精湛的技术和创新的手段,她在中国铁路车辆车体的技术研发方面取得了长足的进步。
用一把焊枪,中国的城市轨道交通制造技术站在了世界前列。
03
技术改造
高技术工业产品生产完成后,并不意味着任务的结束。机器出现问题,成品需要维修。
修理机器的难度不亚于制造机器——精密机器有成千上万个零件。要知道哪个部分出了问题,就像大海捞针一样。
然而,在中车戚墅堰所,一名维修工练就了一项“神奇”的技能——他能从嘈杂的轰鸣声中,立即认出哪台机器“有病”,并准确判断出“病因”。
这个人叫刘云清。
作为厂里唯一掌握锻压机维修技术的专家,刘云清的维修技术是有口皆碑的。
甚至一些外企遇到维修问题也会过来咨询。
经过多年反复的艰苦训练,刘云清觉得自己已经“和机器融为一体”了。甚至每天睡觉前,他都一遍又一遍地回放工作细节。
而这份匠心,让他不仅会修理,还能让“老树开新花”,让旧装备变成新装备。
有一次,两台80年代诞生的磨床,本该属于淘汰序列,却因为国内外没有合适的机器,而作为难题交给了刘云清。
领导给他的要求是把这两个老古董改造成精度只有1微米的机器。
1微米,这样的精度,说改就改,怎么可能?
为了搞好改造,刘云清干脆住进了工厂,把磨床的主轴、传动、液压系统、润滑系统摸了个遍,耐心地调整好每个环节。
每一个环节都是完全手动的,把偏差降到最低,于是连续三四个月没日没夜的调整,最后在一次漏油的“小事故”中解决。
几十万的国产设备,经过改造升级,达到了几百万进口设备达不到的精度要求,连外国专家都傻眼了。
2002年后,他开始尝试在维修的同时对进口数控设备进行改造。
他改造的数控机床大概有6-700台,有德国的,日本的,美国的,意大利的,韩国的。
因为常年从事维修工作,他深知依赖进口设备带来的委屈。
为了不求人,刘云青不满足于仅仅改造几台机器。原本只懂机械维修原理的他,转而在装备机械、电气、液压、软件等多个领域努力学习。
渐渐地,刘云清学到的东西越来越多,胆子也越来越大,大到敢带头造机器。
对于复兴号高铁的齿轮箱,原来的箱体都是人工清洗的,经常会出现无法清洗的问题。其中残留的锈渣直接影响了齿轮和轴承的使用寿命。
没有任何经验,如何搭建一个设备用空“洗澡”福星的变速箱?
为了这个看似不可能的想法,刘云清带领徒弟找了30多家供应商进行技术交流和实地考察,前后拿出了十多个方案进行论证。
最后,他们花了两年时间建造了这台机器。
去年2月,全球首台高铁齿轮箱全密封清洗机开始清洗复兴号齿轮箱。
近日,他和他的团队自主研发的GHM8500珩磨机首次交付使用。
从2008年开始数控珩磨机的研发,到现在自主研发成果从“自用”转化为产品,实现了成果转化。
不仅如此,他还在国家级期刊上发表了三篇论文,数十项创新,两项发明专利。
在以他名字命名的“刘云清劳模创新工作室”里,最初学历只有中专的刘云清,如今有了一批博士、硕士。他们自主研发了200多台套设备,直接创造经济效益1.5亿多元。
20多年来,有朋友高薪邀他创业,苏州也有企业向他伸出橄榄枝,薪水是他当时的两倍多。
他没有动摇,但最终,他选择了留下。
“很多人嘲笑我的愚蠢,但我不这么认为。一个人能够做自己喜欢的事,是一种幸福;在做自己喜欢的事情的同时,能为单位,为社会,为国家做一点贡献,对我来说就是最大的财富。”
作为一线工作者,他深感荣幸。他觉得被称为公刘是对他最大的褒奖和肯定。
乐章结尾部
中国的制造业也在这些人的手底下默默的改变着。
像这样的工匠还有很多,比如张怀宏,他完成了世界最大的1600T全地面起重机第一个关键焊缝的焊接任务,被誉为“金属雕刻”;比如焊接在牛皮纸那么薄的钢板上,没有任何泄漏,就是火箭焊接发动机的高凤林;比如,25年交付了5000多架波音737系列优质垂尾雪鹰;比如古剑,一个几乎把指纹都磨平了,练就了“微米级”锉刀技术的钳工。…….
他们积累了多年的技能,忍受了常人无法忍受的辛苦,有时甚至涉及生命危险。
这些步骤的积累,给我们带来了一个非凡的、重要的、不可或缺的地位。
40年前,德国为了在夹缝中生存,曾经“不择手段”地抄袭英、法、美等国的产品,廉价出售冲击市场。
偷窃,复制产品,伪造制造商…德国产品因此被英国人打上了不光彩的烙印。
1887年8月23日,英国议会通过了侮辱性商标法,规定所有从德国进口的产品必须标明“德国制造”,以识别劣质的德国商品。
但130年后,知耻而后勇的德国人完成了制造业的追赶和反击。
虽然目前中国高端制造业还有很长的路要走,尤其是机床、造船、飞机、精密仪器等制造业。仍然远远落后于国外。
但是,在一代又一代中国人的努力下,这个差距将以肉眼可见的速度缩小。
我们应该相信,一旦我们意识到这一点,并下定决心改变它,痛苦的疾病就没有那么可怕了。
在从制造大国向制造强国迈进的过程中,我们正在把卡在喉咙里的鱼刺一根一根拔出来,赋予中国制造新的意义。
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