《感受中国制造》系列电视片解说词文案——第二集：超级机器何时能有“中国心”

《感受中国制造》系列电视片解说词（精编）

中国制造业是全球最大的工厂，每年向全世界供应80%的空调，70%的手机和60%的鞋，但是很多高端装备我们现在还是造不了，比如大飞机的发动机，机器人里的传感器，甚至挖掘机上的液压元件。每年这些高端的核心产品进口就要花几万亿，用四个字来概括“中国制造”的短板，就是“缺核少芯”，那我们缺的是什么“核”，什么“芯”呢？这些“核”、“芯”现在又有那些突破呢？

小小磁块，如何激活高铁心脏；几百块积木，怎么搭出概念新车。从高价进口到自己研发，哪些中国制造站上了中国制高点？

中国高铁的永动机“心脏”

湖南省株洲市是一座被火车拖来的城市。1958年，中国第一列电力汽车从这里开出，今天，这里成为了中国高铁核心技术的诞生地，这些国家重点实验室里的一举一动，都牵动着全球高铁巨头的神经。

地铁、高铁上新研制的电机，都需要在中车株洲电力机车研究所经过高强度测试合格后才能投入使用，株洲所刚刚制造出来一种新型电机—永磁同步电机牵引系统目前正在接受测验。

什么是永磁驱动，这要从电力机车说起。电力机车清洁、高速，牵引力和爬坡能力极强，是铁路提速的主角，不过，它也有个致命的缺点，就是它本身没有动力源，电能要靠外部电缆，一旦遇到自然灾害等不可抗力断电，列车就无法运行，甚至引发事故，而永磁驱动电机可以解决这个问题，其动力之源就是永磁体。中国制造的永磁体，采用钕铁硼材料，吸力是普通磁铁的五倍。

在电气化铁路机车的发展上，中国已经奋力追赶了30多年。自主研发的电力机车，性能上已经可以完全比肩法国、德国等发达国家，但最核心的电机牵引技术广泛采用的还是第二代交流异步牵引系统，永磁牵引系统是一场革命。谁拥有永磁牵引系统，谁就拥有高铁的话语权。

此前的11年的研发，株洲所已经累计做过30000多次的试验。积累数据量超过150G，耗资1亿元。

株洲所副总工程师冯江华喜欢把他的团队称为给列车制造心脏的人。因为牵引传动系统就像列车的心脏，其性能在某种程度上决定了列车的动力品质和能耗，如果把车身比喻成人的身体，那么列车上每一块肌肉都要靠电机来传达动力，牵引传动是轨道交通技术的核心。

虽然中国电力机车提速发展，但多多少少总有外国车的影子。2008年以前，中国没有一家企业能够完全自主生产电机牵引系统，一列地铁就要花一千多万元，电机牵引系统要占到其中的三分之一。同样，2007年以前，中国也做不了高铁的电机牵引系统，高铁零部件进口总额的30%到40%也都花在电机牵引系统身上。

冯江华介绍说，在90年代，株洲所曾经和欧洲的一些公司在洽谈合资、合作的可能性，希望它们通过合资合作，能够提供交流传动的一些关键的一些技术。在这个谈判的过程中间，外国公司明确提出来，要株洲所停止自主创新，他们可以提供相应的一些组装、测试的技术，在这一方面想扼杀株洲所自主掌握这项技术的这种可能性。

永磁电机关键的关键，实际上都落在两个字——结构”上面。这个“结构”包含了它的电磁结构，也包含了它的冷却结构，以及它这个轻量化的一些机械结构。

中国车，怎么能没有“中国心”。株洲所的研发人员不信这个邪，决定自己研发。13年时间，他们造出了自己的交流异步电机牵引系统。2003年，有关永磁牵引系统的阐述第一次传到冯江华的耳朵里，那一年，他们组建起国内第一支永磁牵引系统研发队伍。几乎是同时，西门子、庞巴迪等国际高端装备制造商，也都将永磁牵引列为重点研发方向。

在这个新兴领域，中国没有输在起点。在研发团队成立的第八个年头，株洲所永磁牵引系统在沈阳地铁二号线成功装车，中国成为全球掌握这项高端技术的四个国家（中国、德国、法国、日本）之一。

株洲所现在已经完全可以模拟整个线路的实际工况。包括各种天气运行情况都能够模拟。比如下雨、下雪会影响柜面的这些参数，对列车的运行会有一些影响。控制层面要做一些适应性的调整。这个不同的屏幕监控了从线路到里面的设备的所有的运行条件，在这里面都能够实时显示出来。高铁运行当中，全线有很多供电站。两个供电站之间这一段，是有几百米的距离是没有电的，成为无电区，高铁经过无电区时，对于永磁电机这个进出无电区的控制提出了一些特别的要求。而永磁电机这个磁场始终存在，虽然列车高速通过无电区，但这时候电机还在旋转，推动列车前进。

坐高铁的时候，不知道大家注意过没有，列车一般有8节车厢，只有6节有牵引动力，和现在的异步牵引系统相比，永磁牵引系统的功率可以提高30%，节能10%。到2020年前后，我国将建设约100条城市轨道线路，如果新建线路60%采用永磁牵引系统，全国每年新建运营能耗更将节约两亿四千万元。

永磁系统在电动汽车和风力发电等领域也有极强的替代优势，基于永磁变频传动系统的中央空调可以节电40%。有人推算过，按照全国4万台中央空调计算，1年节电46亿度，少排放二氧化碳46万吨。

“巨无霸心脏”中国造

中国最大的空气分离压缩机制造和试验平台坐落在辽宁省营口市。这台巨无霸机组长35米，高15米，总重量接近480吨。这是国内第一台10万立方米大型空气分离压缩机组，它每小时能压缩50万立方米的空气，分离出10万立方米的氧气，这也是全球空风机组的最高等级。

能源发展，装备先行。此前，把控这项核心技术的是两家德国企业---西门子和曼透平公司，掌握了它，就等于掌握了全球煤化工产业升级的命脉。

能将空气中各种气体分离，实现制氧的空分压缩机组，是煤化工生产的原料供应站，地位相当于“心脏”，而这个装备之所以对中国如此重要，与我国的能源结构有关。

中国是个缺油少气但多煤的国家，发展煤炭深加工，可以减少对石油、天然气的进口依赖，优化能源结构。过去，中国的煤化工产业规模小且分散，对空分压缩机的等级要求并不高，随着节能减排，煤化工产业转型升级的提速，很多煤化工新项目都开始大型化，要求的空分装备大多都在8万等级以上，每进口一台，就要花掉1到1.5亿人民币。

中国原先能够制造的空分压缩等级最高为5到6万，而6万配套的空分压缩机，是国际公认的制造门槛，沈鼓集团虽然成功研发过5.2万等级空分机组，但和十万等级相比，完全就像蜥蜴和恐龙，用到的核心技术完全不是一个层级。

试验涉及到的核心课题超过50个，大轮毂比高效液设计、转子动力学分析······ 这些拗口的技术难题，沈鼓集团副总工程师汪创华和团队一项项的突破了。就拿设备上的转子来说，要想形成更强的空气压缩能力，必须将离心技术和轴流技术整合在一个轴上，但是，轴流部分的轴径有1.2米，离心部分的轴径却只有65厘米。两个部分怎么捏合在一起呢？

经过反复试验，汪创华发明了空心轴的做法，把整个轴流段的轴掏空，两边通过法兰盘的连接，把它跟离心段永久的把合在一起。

大的难题解决了并不算完，更多的挑战来自制造和试车中间的细节。比如，试车台长时间高速运行，只要有尘埃颗粒从进气口飞入，就有可能造成叶片的磨损、腐蚀。怎么清理进气孔，这看似简单的问题，却难住了研发人员。最后，中国人的土办法发挥了作用。

沈鼓集团工程师高源介绍说，两到三个人爬到这个管道里面，对内壁进行检查，清理掉铁屑这样的颗粒物，甚至灰尘。然后使用和面的面团，对这个内壁进行擦，把所有的灰尘全部擦掉，这样的话才能保持在每次试验的过程当中，没有颗粒物进入到主机里边，对试验有一个保证的过程。

为了研发这颗“工业心脏”，沈鼓投入了巨大资金，仅仅性能试验的能源消耗就耗费了3000万元，而试验专用设备投入也达2000万元，此外他们还投资7亿元建设了国内唯一的10万千瓦试车台，又投入了2亿元建了两套燃气锅炉。该项目负责人汪创华带领团队，独立攻克了超过50个全新课题，并在国内首次将离心技术和轴流技术整合在一根轴上，形成了更强大的空气压缩能力。

最终，机组通过全速、全压、全负荷性能试验，一次性试车成功。这标志着中国打破了国外垄断，在超大型空分装置关键设备配套能力上跻身世界前三。

现在，沈鼓集团研发成功的这台大型空气分离压缩机组正在拆卸，准备运往神华宁夏煤业投入使用。中国的煤炭化工装备，换上了真正的“中国心”，这也给未来留下了更大的想象空间。

“手指甲”提高机床精密度

女生都爱美，喜欢把指甲涂得花花绿绿的，可是在大连的一家数控机床厂，这里的女工却不允许涂指甲，而且每天早上上班第一件事就是把指甲修剪得干干净净。这些女工做一项特殊的工作是男生不能胜任的，她们专门负责装配工装夹具。

工装夹具里的“格莱圈”是最重要的一步，这个小小的橡胶圈，看着不起眼，但却是工装夹具安装最关键的一步，工装装备包括各种工具：刀具、量具、钳工工具之外，使机床、工具、工件保持相对准确位置的夹具，是机械加工当中不能缺少的部件，这就好像是人的两只手，但精度要求却极高。

世界机床技术正朝着智能化发展，对工装夹具的技术要求也更为复杂。全球最先进的工装夹具大都出自日本人之手，中国国产的工装夹具最大的问题是漏油，国产零部件的质量并不输给国际一流厂商，问题出在哪呢？就出现在装配人员身上。

为了解决这个问题，这家企业把夹具的装配工作全部交给女员工来完成，而且必须把指甲剪掉。因为如果指甲硬度高，或者指甲长，稍微不注意在液压装配的胶圈上划一个小印，虽然用肉眼看不到，但实际上它已经损伤了，就有可能造成液压部分漏油。而女性的手指甲比男性的指甲软，不会在胶圈上留下划痕。除了剪好指甲，女工在装配每一个零件前，手上都要抹油，原来夹具的缸体和活塞都是金属材料，如果工人手上有汗，摸到金属材料，虽然我们用肉眼看不到，但实际上过几个小时它就会上锈，锈上以后，放上密封圈，它在运动过程中就会漏油。这两项看似不起眼的工艺改进一下子解决了困扰中国机床企业多年的大问题。公司负责人姜雨之前在日本、美国的高端工装夹具企业工干过十几年，他详细对比后发现，主要就是装配工艺不过关，同样的零件，装配时少了这道抹油的环节，少了对指甲的检查，质量就会差很多。

工装夹具的装备很特殊，由于型号千变万化，装备环节很难完全做到自动化，这就需要装配人员灵巧的双手，辅助他们的是上百种特殊工具，而这些工具，往往市场上买不到，很多工具都是这家公司的女工自己做的。

每年，中国对高端装配工艺的需求接近100亿元。国产化拥有庞大的市场，大连光洋科技集团生产的这批高端工装夹具，就是企业刚刚自主研发并装配完成的，具有完全的中国自主知识产权，并拥有16项国际发明专利。

用“积木”搭建的概念车

四个轮子加一块木板，简直就像一个玩具，你见过这样的车吗？别看外貌简陋，这辆车可拥有一项十分特殊的能力——横着走，四个轮子可以同时转动90度，跟螃蟹一样横行。要是这样，再小的车位，也不怕，都能停进去。这辆车不仅简陋，还很奇怪，既没有发动机，没有传动轴，更没有变速箱，完全颠覆了我们印象中车的样子。它行走的秘密全在四个轮子上，它的每一个轮子都是数控机床上的一台轮毂电机，各自都能产生动力。

做这辆概念车并不是光洋科技的目的，而是为了验证企业的一个“积木理论”。光洋认为，自主研发的每一项技术，都是一块积木，积木的品种越多，能搭建的产品就越复杂。造的出积木，搭的出来，才说明真正掌握了它们。

搭建这辆概念车，用到的全是数控机床的基础部件。车里的控制系统，伺服电机、驱动系统，转向系统，都是从五轴数控联动机床上移植过来的。

“工业之母”中国造

要生产大型装备的核心零件，离不开一样东西，那就是被称为“工业之母”的高端数控机床。眼下，发达国家机床数控化率已经达到70%，而在我们国家却只有5%，把高端数控机床比喻成中国制造的心脏一点不为过。一个国家的工业水平强不强，看装备制造，装备制造强不强，要看机床。

作为全球高端数控机床的代表，五轴数控联动机床专门用于加工复杂曲面，比如叶轮、叶片、船用螺旋桨，重型发动机电磁、大型柴油机曲轴等等，简单说，任何一个国家造高端装备，五轴联动机床是最重要的利器。以前，需要好几台机床协同才能完成的工作，现在，用一台五轴数控机床就能完成，投入的设备成本降低了20%，而生产效率却提升了4倍。

德国是当今世界公认的高端数控机床制造强国，购买大连光洋机床厂的是德国的克虏伯公司，更是具有90年历史的世界级机床经销商。五轴联动数控机床已经加工出了德国人认可的合格工件，其中叶轮的生产效率和效果甚至优于德国生产的同类床场。在德国，像这样一台机床的价格约合人民币280万元，而光洋的价格却只有同类价格的一半。

完全自主研发的这些积木，在中国工程院院士王众托眼里是中国迈向高端装制造的全新尝试。作为中国系统工程学科的创建者之一，他曾开启了中国第一代自动控制理论与计算机应用研究。现在他经常到光洋科技集团来，帮助解决一些关键技术难题，在制造机床的同时，做一台虚拟机床，提前排查风险，就是王院士的建议。

光洋科技下一步的目标是生产有自主学习能力、能和人沟通的高端数控机床。在大连北部的郊区，他们刚刚拿下一块地，准备再建一个全地下工厂。未来，那里将成为中国制造比肩甚至超越世界的一个新坐标！