中国工程机械构建工业互联未来体系

中国大规模的基础建设,5G等先进技术的集中爆发,让工程机械有了大规模的应用场景,因而也培育出一个强大的产业。中国工程机械产业开始了史无前例的快速追赶,并挤进了世界工程机械强国阵容。虽然还有许多“卡脖子”难题未解,但在第四次工业革命风起云涌的大背景下,庞大的中国工程机械产业迎来了边发展边重构工业互联的历史重任。

中国工程机械求解“卡脖子”难题

工程机械是“中国制造”的一张名片,很多设备可谓“大国重器”,其关键零部件“卡脖子”问题一直备受关注。记者在“工程机械之都”长沙等地采访了解到,近年来国内工程机械行业关键零部件的国产化率不断提升,能够“顶得上”,但部分高端零部件仍然依赖进口,国产零部件离“用得好”还有差距。而随着行业加快智能化、数字化转型,控制器、传感器等技术难题又摆在了企业面前,急需奋力求解。

国产零部件“顶得上”

位于湖南长沙经开区的三一重工“18号厂房”,一派繁忙的生产景象。车间显要位置展示的不是企业获得的荣誉,而是发动机、马达、轴承、液压件等各种关键零部件。工作人员说,这些关键零部件都是三一自己设计、制造,并且实现了全面应用。

这是行业破解关键零部件瓶颈的一个缩影。事实上,工程机械行业很长一段时间存在“卡脖子”问题。以至于在2010年前,中国市场生产多少台挖掘机,是由国外油缸企业决定,因为当时国产油缸密封性不好、容易漏油,挖掘机所需的油缸只能依赖进口。

2020年新冠肺炎疫情在全球蔓延,国内一些工程机械企业面临海外零部件供应商停产、减少的严峻形势,这再次对供应链安全敲响了警钟。一家企业的负责人告诉记者,去年6月,国外某品牌的汽车底盘断供,主机厂不得不赶紧在国内寻找替代产品。

不过,这次危机并没有真正卡住国内工程机械行业的脖子。在业内人士看来,这得益于近年来整个行业不断加大研发投入,推动关键零部件的国产化,国产零部件在关键时刻能够“顶得上”。

中国机械工业联合会的分析称,在国家“强基”工程的引导和市场需求的拉动下,一批具有自主知识产权的关键零部件实现了技术和规模应用的重大突破,部分核心零部件“卡脖子”问题有所缓解。

以徐工为例,这家企业在“十三五”期间攻破的关键技术中,20%都是“卡脖子”技术。如今,徐工的起重机、挖掘机等主机实现了全型谱系统化配套,液压件、传动件、电气件的自制率快速提升。

“关键零部件是一个投入大、短期内又难以见效的领域,一旦被人‘卡脖子’,滋味是不好受的。”徐工集团工程机械有限公司董事长王民说,如今,国内的很多研发成果已经达到国际先进水平,不少自主可控的硬核技术掌握在自己手中。

自2005年以来,三一重工成立了10多家零部件公司,通过自主创新和协同创新对关键零部件进行研发及产业化。这家主机企业拥有了不少“叫得响”的关键零部件,比如三一中兴公司成为国内规模最大、品种最多的液压油缸生产基地之一,三一自产的发动机和底盘开始应用于工程机械和重卡。

三一重工总裁向文波认为,关键零部件过于依赖国外,产业链就会很脆弱,这既是安全问题,也是成本问题。经过这几年的努力,三一的国产配置率不断提高,提升了企业的整体竞争力。

向“最后10%”高举高打

记者了解到,尽管工程机械零部件取得了长足进步,但还存在“高端产品缺失、中低端产品同质化”的问题。高端液压件、高端底盘、大吨位发动机等零部件进口量大,面临价格高、周期长、供货不稳定等掣肘。

中联重科副总裁孙昌军认为,在中低端设备领域,零部件逐步实现国产替代,但部分高端关键零部件仍旧依赖从欧美日等地进口。当前,中国工程机械龙头主机企业已经处于全球行业的第一阵营,一旦企业进入“高端竞争”“精品竞争”阶段,就可能被“卡脖子”。

记者了解到,由于材料、设计、制造工艺等方面的差距,一些国产关键零部件的稳定性、可靠性、耐久性有所欠缺,导致客户不敢试,主机厂也不敢用。比如,核电站吊装需要特大吨位起重机,客户对于国产关键零部件“心里没底”,还是得用国外产品。挖掘机被称为“工程机械皇冠上的明珠”,由于其性能要求高,配置的发动机也大量是国外品牌。

此外,国产关键零部件还缺乏创新,一些零部件停留在仿制国外产品的阶段。特别是前沿产品落后于人,比如汽车起重机的“单发”发动机便是由德国企业首先推出,国内企业再跟进学习。

王民认为,中国工程机械行业已经解决了90%的难题,但最关键的是要攻克最后10%,这就如同攀登珠穆朗玛峰的最后几百米。中国工程机械产业核心零部件要向“高新优独”上进取,必须“主攻高端、高举高打”。

一方面,要重视基础创新。山河智能董事长何清华说,要突破高端关键零部件的设计“门槛”,不是“运动式、砸钱”能解决的,而要精耕细作、埋头苦干,鼓励在某个方面有绝技的企业沉下心研发。对于单个主机厂研发零部件的投入太大、市场太小、不划算的问题,可以通过主机厂参与投资的基金引导,重点建设、扶持高端核心零部件企业,最终辐射整个行业。

另一方面,有业内人士建议在需求端借鉴新能源汽车扶持政策,补贴终端用户,引导和激励国产关键零部件的使用,把市场真正培育起来,以解决过去国内产品不被接受而没有办法改进和迭代的问题。

探索智能转型新课题

当前,工程机械行业加快智能化、数字化转型,各大企业都在布局智能制造工厂,5G遥控挖掘机、无人起重机、无人压路机、无人搅拌车等新型设备层出不穷。记者了解到,传统制造企业在智能化、数字化领域的基础薄弱,从研发设计到生产服务环节面临一些新的“卡脖子”问题。

湖南省工信厅装备工业处有关负责人说,原来制造业“卡脖子”的地方,主要还是在某个核心部件,如发动机、液压件,而随着智能化升级,更重要的“卡脖子”问题是涉及高端精密加工的制造装备。

记者在一家工程机械企业的智能制造车间看到,整个车间有上百台工业机器人。技术人员坦言,在硬件层面,智能化产线、工业机器人很多“工具”需要从日本等国家进口;在软件层面,数字化、智能化离不开“算法”,现在使用的大多还是国外算法。

不仅如此,工程机械行业需要的仿真分析等工业软件、被称为工程机械“大脑”的控制器以及设备上遍布的传感器,也大量需要进口。一家工程机械企业的研发人员说,控制器对可靠性要求很高,而国外企业不开放控制器的“底层”(即与硬件匹配的驱动,相当于手机的安卓系统),国内企业受制于人,只能在其平台上进行小应用的编程。

上述工信部门负责人建议,要大力推进短板装备攻关,引导企业充分利用数字化、网络化技术,研发智能化装备产品。把提升智能制造供给能力放在更为突出的位置,加快突破智能制造核心装备及工业软件系统,尽快补齐关键装备、基础零部件、系统软件等短板。

业内人士指出,破解新的“卡脖子”问题,传统制造企业不能单打独斗,而要整合行业资源,形成能力互补、利益共享、风险共担的产业生态圈。记者了解到,有的企业已在和国内供应商“齐头并进”,探索构建智能化、数字化时代的协同创新模式。

中联重科数字化转型记

在“工程机械之都”长沙,中联重科是一家“老资格”企业,它的前身是原建设部长沙建设机械研究院。在数字化浪潮下,它又是一个勇于尝鲜的“新玩家”。近期,记者走进这家位列全球工程机械前五强的企业,对话中联重科董事长詹纯新,一探其数字化转型的脉络。

产品智能化切入

2014年前后,工程机械行业经过上一轮“井喷式”增长,陷入了低谷。之前行业狂飙的时候,一切都是粗放式的,还没来得及涂装的塔吊都能直接被客户买走。当市场低迷时,前路在哪里?

彼时,这个问题萦绕在詹纯新的心头。工程师出身的他,决定回归“做好产品”这个本源。而国外企业的“工业4.0”给了他启发,这个概念的核心是“嵌入式传感器”。

从产品的智能化切入,成了中联重科的数字化路径。中联重科提出4.0产品的“三个自”,即通过加装嵌入式传感器,实现产品自诊断、自调整、自适应,让设备“能感知、有大脑、会思考”。

3200吨履带式起重机,用于核电站外层安全壳穹顶的吊装。穹顶有几个篮球场大,起吊、变幅、升钩、行走平移、调整、落钩要一气呵成,每个螺栓必须严丝合缝。中联重科给起重机装上100多个传感器,实时感知压力、载荷、速度等状态,得以“又轻又准”地完成高难度动作。

截至目前,中联重科已有近300款4.0产品完成下线,4.0产品在公司新产品销售占比达到90%以上。

产品智能化后,过去靠老师傅经验积累演进的传统制造业,装上了“加速器”。中联重科副总裁孙昌军说,原来工程机械设备是孤立的,现在每台设备都装了传感器,工程师坐在家里就能知道产品的状态,产品纠错、迭代和创新的速度大大加快。

智能化产品的大数据汇集到中联重科自己的工业互联网平台——云谷工业物联网平台。目前,这个平台已连接约45万台套、价值千亿元级别的设备资产,采集超过9000余种数据参数,其中包括工程机械设备的工作时长、压力、档位、油耗等多类工况数据。

中科云谷副总经理杨辉说,基于这些数据,可以对关键部件进行远程健康评估、寿命预测和预测性维护,由被动服务变为“主动、预测性服务”。

“产品+传感器”再进一步,还可以“+人工智能”。中联重科将此应用于智慧农机和智慧农业,比如收割机通过机器视觉识别作物的长势和倒伏情况,并自动调整割台高度,从而提高作业效率。

商业模式再造

产品智能化只是第一步,作为企业的管理者,詹纯新琢磨将数字化进一步延伸到商业模式和经营管理。

工程机械行业的传统商业模式是分销代理制,这种模式的弊端是效率低、成本高、服务不及时、客户体验感不好,企业对风险的把控能力也不强。

“到了数字化时代,不能还是老一套。”变革触动的是长期形成的惯性思维,阻力自然不小,但詹纯新态度坚决:必须颠覆传统,按照“互联网思维”做企业。

具体做法是:整个营销组织“极其扁平化”,企业和客户之间进行“端到端”管理,所有客户、业务员全部进入公司总部的大数据平台,产品、财务等数据在后台一目了然。

杨辉说,新的模式实现“双赢”。一方面,它降低了成本,提高了产品竞争力,企业对于客户设备运行状况与信用等风险的防范更有力;另一方面,客户通过大数据平台,也能对设备进行高效管理,获得一系列增值服务。

海外市场遵循同样的逻辑。以往企业“走出去”,要找到既懂产品又了解当地市场和客户需求的人,是一件很难的事。从国内派出的业务员依赖于少数几个代理商,有的一年也做不了多少单业务,逐渐变得难以为继。

中联重科改变玩法,用“海外航空港+本地化地面部队+产品事业部”的模式,在统一的大数据平台上,海外业务同样实现了扁平化管理。

詹纯新说,如今在海外,企业和客户可以实现“端到端”。正是因为有了大数据平台和互联网技术,让商业模式的这种变革成为可能。

“未来工厂”已来

数字化转型的另一个场景是在生产线,这同样是颠覆性的。

不久前,位于湖南常德的中联重科塔机智能工厂全线投产,其中包括1座“智能工厂”、2个“灯塔车间”、3座“智能立库”、4条“黑灯产线”,生产效率提升至每18分钟下线一台塔机。

这还只是中联重科工厂数字化的“前哨站”。坐落在长沙高新区的中联智慧产业城,项目总占地面积超过10000亩,计划总投资约1000亿元。根据规划,中联智慧产业城将布局建设超过7个全球领先的灯塔工厂,300余条智能产线,以及一个面积达数万平方米的大数据中心。

这是中联重科“面向未来、引领20年”的“未来工厂”。通过全价值链数字化运营、智能排产、工业AI、数字孪生、全流程智能物流、工业互联网大数据平台等多维度结合,中联智慧产业城要成为“有感知、会思考”的智慧工厂。

“未来的变革将是颠覆性的升级,在数字化驱动下企业会更加灵敏、灵动、灵活,甚至生产制造都可以平台化。”对于詹纯新来说,这家创立近30年的工程机械企业,数字化转型有着无限可能。

(来源:经济参考报)

责任编辑:Keyi

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注