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中国高端制造,全是“抄”来的?

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  2021 年,中国距离高端制造业还有多远?

  长久以来,一说到高端制造或者工匠精神,人们首先想到的仍然是日本和德国。

  比如“永不松动”的螺母、十万分之一克的齿轮等,至今还印嵌在我们脑海里。

  而说起中国,距离高端仍有不少差距。

  前天,一部名为《从世界工厂到世界发动机》的纪录片里,全球最大的印刷机械设备制造商之一高斯(中国)的技术开发部副部长瞿维国的一段话也道出了中国制造在全球中的尴尬定位。

  瞿维国一次远赴德国的德罗巴展会,去一个西班牙印刷设备制造商的展台看产品。

  很多国家的厂商代表都在围观看,结果制造商一看他的长相,就阴阳怪气地说:“你是中国人吗?来,Copy(抄袭),随便看。”


  当时他难堪得想扭头就走,但因为陪着一位领导在参观,还是硬着头皮走完了这一圈。

  事隔多年,瞿维国回忆起西班牙印刷设备制造商工作人员语气中的嘲讽,仍觉得是他几十年工作中受到的最大一次侮辱。

  而这种境遇,也是过去 30 年中国制造业“大而不强”的一个缩影。

  中国跻身制造业大国,本质上是世界级组装工厂的崛起。

  业务以加工和装配为主,背后拼的是低廉劳动力、销售和管控,而不是技术人员,产业链上附加值最高部分,比如设计,研发,品牌都不在国内。

  但如今,随着全球制造业市场竞争加剧,新一轮科技革命和产业变革的深化,建立在数量优势上的低附加值模式终将迎来洗牌。

  在这种挑战下,谁来补上高端制造业的短缺,正考验着制造业和中国教育体系的智慧。

  这其中,我们不仅需要科学家,更需要高端技师。

  那么不少人怀疑——中国能在高端制造业突围吗?中国工人的素质能比得上像在日德那样的匠人吗?

  也许,我们能从下面这些人身上找到答案。

  01

  一微米大师

  模具是工业生产的基础工艺装备,用来制作成型物品的工具,被称为“工业之母”。

  工业中几乎 70% 的零部件,都要依靠模具成型。其生产技术水平的高低,是衡量一个国家产品制造水平高低的标志。在此之前,我国高端制造的模具长期依赖于从日本进口。

  今年年初,随着新冠疫情的爆发,口罩变得极其紧缺。

  在 N95 口罩生产中,熔喷布是抵御细菌病毒至关重要的屏障。

  熔喷布生产设备的口径密度,是口罩能否合格的关键指标。

  想要生产合格的熔喷布,就首先要搞定熔喷布模具。


  加工熔喷布喷丝板的钻头

  这时,无锡微研股份有限公司的加工中心班组副班长陈亮临危受命,带着一队研发人员昼夜兼程,累了就在机器旁打的地铺上,轮流休息 1-2 个小时。

  最终,他们在 48 小时内成功研发出了高精度的熔喷布模具。

  而这位个子不高,长相普通的 80 后带头人,却以拥有一双神奇的双手走进了大家视野。

  其实在国内工业圈,他已是小有名气——经他手研发出的工业模具,精度可以控制在 1 微米之间,相当于一根头发丝粗细的 1/60。


  陈亮 18 岁就开始做工业模具的加工,从铣工做起,是最脏最累的粗加工,工作中要忍受四下飞溅的铁屑,沉重的料材,震耳欲聋的噪声……

  那时,在 300 米车间长廊的另一头,是精细加工车间。

  每每路过,陈亮都会盯着里面的老师傅看,看到他们在操作精密仪器就觉得眼馋,他心想:“我要是能在这里工作该多好啊。”

  为了进步快一点,他下班后会主动留下来多干一些活。到了晚上回到出租屋,会继续学习关于数控机床专业的书籍。

  工友们评价陈亮对机器比对老婆都好,每次做完工,陈亮都会把机器擦得干干净净。

  对此陈亮这样说:“机器和人一样,如果用心相处,你和机器的感情会越来越深。它今天表现怎么样,和湿度、温度都有关系。只有熟悉、了解机器的‘脾气’,才能和它相处好,它才能帮你。”


  沉醉于机器的陈亮,也收获了机器对他回报。

  在他干粗加工的第五年,微研接到了电视机定位销订单,要求精度控制在2微米。

  当时,国内企业多使用传统刀具加工,精度一般只能达到 4 微米,无法达到产品要求。

  燃眉之际,公司高层突然想起陈亮,觉得他平时就爱钻研,点子多,决定让他试一试。

  结果他钻研了不到一个星期,就找到了解决的办法。

  “铣”和“磨”本是模具制造中的两道工序,但陈亮大胆地通过“移植工序”,在刀具上加入精密砂轮,将二者组合使用,实现了铣和磨的双重功能。


  然而,方案有了,在工艺中该如何实现?砂轮怎样装到加工中心机床上去?装上去后,如何解决几万转砂轮高速旋转动平衡的问题?

  国内外都没有经验可循,一切要靠陈亮和团队摸索。

  在艰难的研发过程中,失败总是如影随形,陈亮将试验破损的砂轮挂在脖子上,时刻激励自己:“失败时,这是鞭策我的警钟;成功了,这便是一块无名的奖牌”。

  但再多次失败,他都从未有过动摇。陈亮给自己制定了一条工作准则:“再仔细一点点,离一微米的精度就能更近一点点。”

  功夫不负有心人,在不断尝试中,陈亮和团队终于成功了,他也因此“一战成名”,被同事和客户们称为“一微米大师”。


  2014 年,清华大学慕名到微研开展校企合作,共同承接国家 863 重点课题。

  这个课题是高端柴油机高精密微喷孔加工装备项目,在实验室研发成功并申报专利后,却由于产品性能不稳定而迟迟无法产业化生产。

  陈亮再次挺身而出,带队攻关。

  经过仔细的研究和排查,陈亮发现问题出在喷油嘴倒锥孔机床主轴机构关键部件上——它仅有十几张纸那么厚,极易变形,但精度却要求1到3微米,这样喷出的油才能更加精准、雾化均匀、燃烧充分。

  在后续不到半年的时间里,陈亮和团队就实现了设备关键主轴的工艺革新,为国内首台具有自主知识产权的高精密微喷孔加工装备替代进口奠定了基础。

  他用行动证明,技术报国并不只是科学家的事。

  在研发成功后,清华大学一位老教授,紧紧握着陈亮的手说:

  “陈大师,这些年来国家对产业工人越来越重视,我体会更深了。没有你们,许多理想和设计只能停留在纸面上、实验室里,而难以转化为产品,造福国家和百姓。”


  如今,经过20年的追赶,中国模具行业已经发生了翻天覆地的变化。

  国际专用工装和加工协会(ISTMA)的数据显示,2012 年前后中国超过日本,成为世界最大的模具出口国,规模达到日本的近2倍,全球份额达到 26%。到了 2016 年,中国模具的出口金额已扩大为 45 亿美元。

  中日之间的技术差距,正在以缓慢且稳定的速度缩小。

  02

  东方女焊神

  在制作模具中,有一个非常关键的步骤,那就是焊接。

  高超的焊接技术不仅能够提高零件的精度、光洁度和外观的可观性,还能极大缩短模具的制作周期。

  焊接的精度越高,工业成品就能做得又好又快。

  而随着全世界对高品质零件需求的日益增大,可以提高零件精度的无缝焊接技术显得越来越重要。



  而在中国焊接行业中,有一位“娘子军”显得十分特别。

  大多数人的印象中,电焊又苦又累,是个“男人的职业”。

  但孙景南却觉得这份工作既神气又神奇,当 1990 年中车南京浦镇车辆有限公司招工时,她毫不犹豫第一个就报了名。

  父亲刚开始不支持她的决定,她前脚报名岗位,后脚父亲就跑到公司的人力资源部门,把她的岗位改了回来。

  没成想,孙景南认定了自己的想法,执着地又跑去改了回来。


  但真正成为电焊工后,她才发现这份工作比她想象中苦得多。

  在印象中,焊工是一手持面罩,一手拿焊枪,弧光闪烁,焊花飞溅的潇洒模样……

  实际上,焊接车间里必须全副武装,闷热的工厂加上厚厚的工服,一天下来全身都湿透了,夏天热得一身痱子,连裤脚都能滴下汗水,满胳膊都是被烫伤的痕迹。

  但即便这样,每天忙完,她仍然一个人留在车间,找废旧边角料偷偷练习。

  她还到处“拜师”,跟着师傅学,跟着同行学,买焊接方面的书回来自学,记下笔记 600 多页。“没怎么辛苦,大家都是这个样子。”

  也许是女职工的关系,孙景南从一开始就很在意焊缝是否好看,用她自己的话说“人家觉得干活就是为了赚钱、交差,我是想把它做得好看。”

  用心让她的进步比别人快。

  进厂不到两年的她被推荐参加厂里举办的青工技术比赛,并获得第一名的好成绩。



  2000 年,公司重金选派孙景南和其他几位同事去法国进修学习。

  孙景南作为最早被敲定下来的人选之一,却让法国专家十分怀疑,连连摇头:“不行,不行,女的哪行?你们中国难道没人啦!”

  公司只能反复交涉,最终才让对方勉强同意。

  已是公司骨干的孙景南心里很不服气,心里憋足了一股劲。

  培训第一天,洋考官就给中国徒弟们一个下马威——让大家来做高难度的铝合金侧墙焊接。

  这种焊接由于材料十分"娇贵",稍有不慎就容易出现焊穿、气孔等缺陷。大家面面相觑时,孙景南站了出来:我试试!

  当时在欧洲没有女焊工,突然一个东方面孔的女人毛遂自荐。

  结果她焊接后的铝合金不仅完美无缺,速度还比常人快很多,令法国技师目瞪口呆。


  之后,一次在侧墙工位考核时,由于组装不精确,间隙过大,外国焊工怕焊穿,没有一个人敢焊。

  孙景南又接下这个难题,一次焊接完成。

  两个月的时间里,孙景南凭借过硬的焊接技术,不仅得到了"满分",还有了“东方女焊神”的称号。

  就连之后项目的执行过程中,每当出现焊接问题需要处理时,法国专家都会习惯地找“Madam Sun”(孙女士),只要她在,就“No problem”。

  后来别人才发现,她是唯一一个两个月培训期间将所有流程都走了一遍的学员,并且记了厚厚一本笔记。

  随着一个个项目的顺利完成,孙景南也带领团队完成科研项目 10 余项,技术攻关 150 多项,创新成果 50 多项,授权专利 30 多项,创造经济效益 1500 多万元;编制先进操作法培训教材8本,在省部级刊物上发表论文 40 多篇。

  2019 年,她的工作室获得了“国家级大师工作室”授牌。


  从引进到自有创新不是目标,从跟跑到引领行业才是追求。

  对孙景南来说,前进中的每一步都面临技术难题的考验。

  她针对 18mm 铝合金窄间隙焊接极限,槽焊缝根部熔深不达标问题,独创铝合金槽焊摇摆焊接操作法。

  针对 0.8mm 不锈钢超薄世界焊接难题,提出不锈钢超薄板MAG焊异型接头先进操作法,产品合格率达 100%,在国际项目上全面推广。



  不仅如此,她又独创铝合金中空型材焊接修复法,不靠外部设施,不做本体破坏,凭借“眼工+手法”,完美实现中空型材内腔焊接缺陷修复。

  同时,她还攻克单边HV接头单面焊双面成型、环焊、环塞等铝合金焊接技术难题,铝合金单边HV对接、角接、K型等多接头、多位置、多板厚技术创新,实现铝合金技术从无到有。

  她用精湛的技能和创新手段,精进了我国轨道车辆车体的技术研发。

  用一把焊枪,让我国城市轨道交通制造业技术站在了世界的前沿。

  03

  技改大王

  高精尖工业品制作完成后,并不代表任务的结束,当机器出现问题时,还需要对成品进行维修。

  维修机器,难度丝毫不亚于制造机器——精密机器的零件高达上万件,要知道哪个零件出了问题,仿佛大海捞针。

  但在中车戚墅堰所,就有一位维修工练就了一个“神奇”的本领——他能从嘈杂的轰鸣声中能立马听出哪一台机器“生病了”,并准确判断“病因”所在。

  这个人叫做刘云清。

  作为厂里唯一全面掌握一次锻压成型机维修技术的专家,刘云清的维修技术远近闻名。

  甚至一些国外企业遇到了相关维修难题,也会前来咨询。


  在长年累月的反复苦练中,刘云清感觉自己“和机器融为了一体”,就连每天睡觉前,他头脑里一遍遍回放着工作中的各种细节。

  而这种匠心精神让他不仅会修,还能让“老树开新花”、老设备变新设备。

  有一次,两台诞生于上世纪八十年代的磨床,本应属于淘汰序列,却因为国内外都买不到适合要求的机器,被当作了难题交给了刘云清。

  领导给他的要求,是要把这两台老古董改造成精度仅有1微米的机器。

  1微米,这样的精度,说改就改,怎么可能?

  为了做好改造,刘云清干脆就住在厂里,把磨床的主轴、传输器、液压系统、润滑系统统统摸了一个遍,耐着性子挨个环节调整。

  每个环节都完全凭借手工做到偏差最小,这样没日没夜连续调了三四个月,最后居然在一个漏油的“小意外”中解决了。

  十几万的国产设备,经过改造升级,达到了几百万的进口设备都无法达到的精度要求,就连外国专家都目瞪口呆。

  2002 年以后,他开始在维修进口数控设备的时候尝试改造。

  经过他改造的各类数控机床大概有 6-7 百台,德国、日本、美国、意大利、韩国的都有。


  因为常年从事维修工作,让他深知依赖进口设备带来的憋屈。

  为了不求人,刘云清不满足于只是改造几台机器,原本只懂机械维修原理的他,搬来了设备机械、电气、液压、软件等多个领域的书籍苦读。

  渐渐的,刘云清会的东西越来越多,胆子也变得越来越大,大到了居然敢牵头造机器。

  高铁“复兴号”的齿轮箱体,原先的箱体是人工清洗的,经常会出现洗不干净的问题,里面残留的铁锈渣,直接影响着齿轮和轴承的寿命。

  在没有丝毫经验借鉴的情况下,如何凭空造一台设备给“复兴号”齿轮箱体“洗澡”?

  为了这个看似天方夜谭的想法,刘云清带领徒弟寻找了 30 多家供应商进行技术交流与实地考察,前后拿出了十多个方案进行论证。

  最终,他们用了两年的时间,把这个机器生生造出来了。

  去年 2 月份,世界首台高铁齿轮箱全密封清洗机,开始为“复兴号”齿轮箱体做清洁工作。


  近日,由他及团队自主研发的 GHM8500 珩磨机首次对外交付。

  从 2008 年着手研发数控珩磨机开始,到如今自主研发成果由“自用”转化成为产品,实现了成果转化。

  不仅如此,他还在国家级刊物发表了 3 篇论文,几十项创新成果,还有两项发明专利。

  以他名字命名的“刘云清劳模创新工作室”里,最初学历只是中专的刘云清,如今手下却带着一批博士、硕士。他们自主研发的设备已经有 200 多套,直接创造经济效益超过 1.5 亿元。


  这 20 多年间,也曾有朋友高薪邀他一起创业,也有苏州的企业给他抛橄榄枝,薪水是他当时的 2 倍多。

  他不是没有动摇过,但最终,他选择留下来。

  “很多人笑我傻,我不这么认为。一个人,能做自己喜欢的事是一种幸福;在做自己喜欢的事的同时,还能为单位、为社会、为国家做出一点贡献,对我来说就是最大的财富。”

  身为一线工人,他深感光荣。能被叫一声刘工,他觉得是对他最大的褒奖与肯定。

  尾声

  中国制造,也正在这些人的手下默默发生着改变。

  类似于这样的工匠们还有很多,比如完成首台全球最大 1600T 全地面起重机关键焊缝焊接任务,有“金属雕花”之称的张怀红;比如在牛皮纸一样薄的钢板上焊接,不出现一丝漏点,为火箭焊接发动机的高凤林;比如 25 年先后交付 5000 余架份波音 737 系列优质垂尾的薛莹;比如指纹几乎磨平,练就“微米级”锉刀技术的钳工顾健.......

  他们积淀着岁月的技艺,承受着常人不能忍耐的坚忍辛劳,甚至有时还会涉及到生命危险。

  这些一步一个脚印的积累,带给我们的却是不平凡而又重要不可缺失的地位。


  140 年前,德国为了在夹缝中求生存,也曾“不择手段”地仿造英法美等国的产品,廉价销售冲击市场。

  偷窃设计、复制产品、伪造制造厂商……德国产品因此被英国人扣上不光彩的帽子。

  1887 年 8 月 23 日,英国议会通过了侮辱性的商标法条款,规定所有从德国进口的产品都须注明 “Made in Germany”,以此判别劣质的德国货。

  但 130 年后,知耻后勇的德国人完成了在制造业的追赶和逆袭。

  尽管目前来说,我国的高端制造还有很长一段路要走,尤其是机床、造船、飞机、精密仪器等制造与国外还有不小差距。

  但随着一代又一代中国人的努力,这个差距会以肉眼的的速度变小。

  我们要相信,一旦意识到了,并下决心去改变,令人痛苦的顽疾并非那么可怕。

  从制造大国到制造强国的迈进过程中,我们正在将拔出工艺中一根根卡住喉咙的鱼刺,将中国制造赋予新的意义。

  而这些匠人,是高端制造的星辰大海中,中国的一支突围军。

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