走在世界前列的智能工匠

王煜

無論是智能裝備制造這樣的國家工業(yè)實(shí)力的標(biāo)桿，還是鋼絲繩檢測這樣看似偏門實(shí)則關(guān)鍵的細(xì)分領(lǐng)域，上海的“工匠”們都發(fā)揮了他們攻堅克難、精益求精的氣質(zhì)，后發(fā)制人，走到了國際同行的先列。

從“Nut”到“i5”

2016年1月23日，中國信息化百人會年會在北京召開。年會上，北京大學(xué)政府管理學(xué)院教授路風(fēng)發(fā)布年度課題研究報告《“i5”革命》。報告以沈陽機(jī)床集團(tuán)開發(fā)“i5”數(shù)控系統(tǒng)的經(jīng)歷為經(jīng)驗證據(jù)，討論了中國產(chǎn)業(yè)升級的理論問題。報告認(rèn)為，“i5”數(shù)控系統(tǒng)是全球第一個使機(jī)床成為智能、互聯(lián)產(chǎn)品的數(shù)控系統(tǒng)，甚至走在了德國工業(yè)4.0的前面。

“i5”數(shù)控系統(tǒng)誕生于2012年，是世界上首臺具有網(wǎng)絡(luò)智能功能的i5數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的靈魂，核心技術(shù)長期為外國企業(yè)壟斷，沈陽機(jī)床集團(tuán)的突破可謂意義深遠(yuǎn)。

“i5”是指Industry、Information、Internet、Integrate、Intelligent，即工業(yè)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化的有效集成。但不為人知的是，這個系統(tǒng)曾經(jīng)被研發(fā)團(tuán)隊內(nèi)部取了另一個代號“Nut”。

Nut的一個含義是堅果，這代表了系統(tǒng)開發(fā)的難度。數(shù)控是一個超級交叉學(xué)科，涉及控制、驅(qū)動、電機(jī)執(zhí)行、檢測、軟件、通信、電子、機(jī)械、工藝等眾多學(xué)科，交叉面多，且有很深的縱深。國內(nèi)嘗試進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)的企業(yè)也不在少數(shù)，但在沈機(jī)集團(tuán)之前，幾乎都是在跟隨，中高端數(shù)控技術(shù)突破并產(chǎn)業(yè)化成功的案例幾乎為零，其難度可想而知。

2007年5月，同濟(jì)大學(xué)老師朱志浩正在沈陽機(jī)床數(shù)控園區(qū)做項目，被自己的校友、沈機(jī)集團(tuán)董事長關(guān)錫友一個電話叫到辦公室。關(guān)錫友堅定拍板：開始自主研發(fā)數(shù)控系統(tǒng)！

于是，沈陽機(jī)床上海研究院就此成立。最初，在同濟(jì)大學(xué)四平路校區(qū)的小樓里，朱志浩帶著一幫80后年輕人白手起家干了起來。那時，在整幢辦公樓里，上海研究院的燈光總是亮到最晚。

當(dāng)時加入團(tuán)隊，現(xiàn)任上海研究院副總經(jīng)理的黃云鷹告訴《新民周刊》記者，最初研究院是和意大利團(tuán)隊合作開發(fā)，但后來發(fā)現(xiàn)，外方總是不愿意開放核心技術(shù)部分，而這一部分變成了“黑匣子”后，我方的研究不可能取得核心突破。

研究院必須選擇獨(dú)立面對挑戰(zhàn)。“當(dāng)時最大的困難就是缺少技術(shù)?！秉S云鷹說。當(dāng)時團(tuán)隊成員的專業(yè)有機(jī)械、有通信、有軟件……這些專業(yè)都是數(shù)控的一個方面，但并沒有人完整做過數(shù)控。團(tuán)隊想出的辦法就是對照已有數(shù)控產(chǎn)品的說明書，研究系統(tǒng)的結(jié)果，然后用自己建立的數(shù)學(xué)模型去一次次逼近這個結(jié)果。

在團(tuán)隊的成員看來，這真的像是在摸黑走夜路，并不知道明確的方向在哪里?，F(xiàn)任軟件部部長的邱明勇說，開發(fā)中借鑒了很多開源工具，這是找不到技術(shù)支持的，有問題只能靠自己另行摸索；開發(fā)的過程中，動不動就是幾萬甚至十幾萬行的代碼量，面對問題需要耐心和仔細(xì)的調(diào)試和分析。

研發(fā)的過程中經(jīng)歷了多少次挫折和失敗，只有親身參與者心知肚明。例如，核心的運(yùn)動控制方面，僅僅是通過自主研發(fā)的控制器讓電機(jī)動起來，就花了整整三年時間！這樣的冷板凳能坐得下來，所以團(tuán)隊成員們自嘲為“傻瓜”，這也是Nut的另一個含義。

年輕沒有失敗。這個當(dāng)下已經(jīng)發(fā)展到300多人的團(tuán)隊，其中七成年紀(jì)在30歲以下。愿當(dāng)“傻瓜”，敢當(dāng)“傻瓜”，“傻傻”堅持，這或許就是他們成功的秘訣。當(dāng)然，這一切少不了沈機(jī)集團(tuán)高層堅定的支持。5年里，集團(tuán)累計投入研發(fā)資金達(dá)11.5億元。

讓數(shù)控飛上“云端”

從2012年開始，經(jīng)歷了“黃金十年”的中國機(jī)床行業(yè)陷入深度調(diào)整。市場需求持續(xù)低迷，行業(yè)新增訂單和在手訂單連續(xù)多月負(fù)增長，利潤總額持續(xù)下降?！癷5”是不是生不逢時呢？

事實(shí)證明這個擔(dān)心是多余的。2014年2月，搭載i5數(shù)控系統(tǒng)的智能機(jī)床展出，引起巨大反響。隨后，基于i5的一系列新品竟然在蕭條的市場中逆襲出一波“井噴”行情。

之所以如此，是因為i5不僅完成了對國外壟斷的打破，還在理念和技術(shù)上做出了自己的創(chuàng)新：一切以客戶需求為導(dǎo)向。這也充分發(fā)揮了沈機(jī)集團(tuán)作為傳統(tǒng)制造企業(yè)的優(yōu)勢：他們直接面對大量客戶，最懂客戶需求。

在沈陽機(jī)床上海研究院的“市場服務(wù)部”，部門成員并不是簡單的“客服”，而都是核心的技術(shù)開發(fā)人員。市場服務(wù)部項目經(jīng)理方貽峰就是一名電氣工程師，他曾經(jīng)在展會上調(diào)試系統(tǒng)，早上8點(diǎn)出發(fā)，次日凌晨2點(diǎn)才收工；在做技術(shù)攻關(guān)時，每天只睡兩三個小時。

2014年他去了第一家客戶那里，感覺“被折磨得不行”。但是這樣能現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)和解決問題，對客戶而言減少了停工時間；對研發(fā)團(tuán)隊而言，能最直接地了解到產(chǎn)品的現(xiàn)實(shí)狀況，解決了實(shí)驗室環(huán)境和現(xiàn)場工況的差距。在客戶現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)問題后，所有相關(guān)技術(shù)人員，甚至研究院的一把手朱志浩都會直接去研究解決?！安灰獌H僅把自己當(dāng)成一個操作者來思考問題，否則就太low了。”方貽峰說，“畢竟這是你的產(chǎn)品，對客戶，要用心?！?/p>

在黃云鷹看來，i5數(shù)控系統(tǒng)就是針對客戶差異化需求，沿著智能化方向走的?？蛻舻母惺芎腕w驗是必須關(guān)注的重點(diǎn)，機(jī)構(gòu)的設(shè)置當(dāng)然要以市場為核心。

另外一個例子是，借助i5技術(shù)，沈陽機(jī)床為客戶提供智能機(jī)床的租賃服務(wù)，讓用戶有訂單時才為機(jī)床付費(fèi)，顯著減少成本。一些小的制造企業(yè)很少有經(jīng)驗豐富的技師，沈陽機(jī)床不僅在交付產(chǎn)品時為客戶提供至少2天的工藝、操作培訓(xùn)，還將服務(wù)繼續(xù)延伸，讓客戶在有培訓(xùn)需求時，都能有經(jīng)驗豐富的“老法師”來帶路。沈陽機(jī)床還為客戶介紹沈機(jī)集團(tuán)的優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商，讓客戶共享自己的資源。沈機(jī)將自己從一個裝備制造企業(yè)轉(zhuǎn)換成了服務(wù)方案提供者。

不僅如此，在云技術(shù)、大數(shù)據(jù)方興未艾的當(dāng)下，沈陽機(jī)床上海研究院更打造出了i5的“云制造”功能。i5系統(tǒng)能通過其研發(fā)的iSESOL網(wǎng)絡(luò)平臺將分布在四面八方的各臺機(jī)器的生產(chǎn)數(shù)據(jù)匯集到一起，那么當(dāng)企業(yè)有生產(chǎn)需求時，就可以通過數(shù)據(jù)平臺查詢到符合地理位置和產(chǎn)能、標(biāo)準(zhǔn)等需求的機(jī)器，將生產(chǎn)委托給這個機(jī)器擁有方執(zhí)行。i5不僅是機(jī)床的“操作系統(tǒng)”，還成為產(chǎn)能交易的平臺。

同時，搭載i5的智能機(jī)床生產(chǎn)的不僅是物理產(chǎn)品，還有數(shù)據(jù)。這些工業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)，在評估和預(yù)測國民經(jīng)濟(jì)走勢等方面，具有重要的價值。在基于i5的數(shù)據(jù)挖掘方面，沈機(jī)集團(tuán)在上海研究院之外，還專門成立了“智能云科”公司，深入研發(fā)iSESOL平臺，在“云制造”方面精耕細(xì)作。

在沈陽機(jī)床上海研究院人看來，他們的終極目標(biāo)，是以工匠精神，精心打造一個國際領(lǐng)先的完整智能制造生態(tài)圈。

鋼絲繩檢測的“一騎絕塵”

電梯已經(jīng)成為現(xiàn)代城市人生活的必需品，上海更以超過19萬臺的保有量成為全世界擁有電梯最多的城市。牽引部件的鋼絲繩的質(zhì)量，關(guān)乎著使用者的生命安全，因而鋼絲繩的檢測技術(shù)也成為保障安全的關(guān)鍵。同時，煤礦礦車、起重機(jī)、客運(yùn)索道等領(lǐng)域，都廣泛應(yīng)用鋼絲繩。

百余年來，世界各國的科學(xué)家都在孜孜不倦地探索科學(xué)檢測鋼絲繩的方法，但受測鋼絲繩無限不確定長、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型式又在不斷發(fā)展等因素限制，一直沒有找到可靠合適的儀器可以取代人工檢查。從上世紀(jì)60年代開始，中國也曾投入千萬元資金，委托有關(guān)科研單位開發(fā)，結(jié)果不理想，難以實(shí)際應(yīng)用。

這觸發(fā)了上海交通大學(xué)幾位教授的創(chuàng)業(yè)動力。遺憾的是鋼絲繩檢測專業(yè)十分偏門，攻克難題涉及的領(lǐng)域又很多。為了快速解決技術(shù)問題，上海交大的董信華教授組織上海交大、華中理工大學(xué)、清華大學(xué)和上海煤科院、中科院冶金所、中船726所的各路專家合力攻關(guān)，于1994年組建公司。他們看到：只要解決鋼絲繩的無損檢測難題，其他六大類鐵磁性細(xì)長材料的無損檢測也將迎刃而解。

在技術(shù)、資金、平臺“三無”的情況下，他們顛覆傳統(tǒng)，推出“鼠標(biāo)+饅頭”的理念，也就是“信息技術(shù)+傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)”，還可以說是“軟件+硬件”。先將“饅頭”做好，選定國際公認(rèn)的電磁方法研究傳感器，接著基于當(dāng)時已經(jīng)不斷進(jìn)步的計算機(jī)技術(shù)，在儀器領(lǐng)域率先應(yīng)用“鼠標(biāo)”解決信號處理的最重要、最實(shí)質(zhì)問題。

他們花了三年時間，一遍遍地運(yùn)用數(shù)學(xué)模型推演，最終應(yīng)用軟件取代傳統(tǒng)儀器，由電腦直接控制采樣傳感器，并進(jìn)行處理和存儲，對鋼絲繩的材質(zhì)變化實(shí)現(xiàn)了定性、定量、定位和不漏檢、不誤判的在線檢測。更重要的是，操作軟件簡單明了，只要會開電視機(jī)的人就能使用。檢測儀的商標(biāo)命名為MTC。

在上海市科委的直接支持下，創(chuàng)新成果很快產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)入市場。1999年和2000年，MTC亮相上海第一屆和第二屆工博會，其中懸索斜拉橋復(fù)合纜索的電磁無損檢測系統(tǒng)得到了國家和上海的主要領(lǐng)導(dǎo)高度關(guān)注和贊賞。

董信華告訴《新民周刊》：“MTC的市場面對的是企業(yè)設(shè)備安全，而且從零開始，如果企業(yè)不發(fā)生因鋼絲繩斷繩的事故，一般來說企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)是不會來找你的?！北M管如此，MTC還是耐住寂寞，自掏腰包，對鋼絲繩的檢測產(chǎn)品不斷升級擴(kuò)展，同時又對其他六大類鐵磁性細(xì)長材料的電磁無損檢測儀器進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究工作。

功夫不負(fù)有心人。2002年，國家質(zhì)檢總局和安監(jiān)總局將鋼絲繩電磁無損檢測儀器列入各省市特種設(shè)備檢測機(jī)構(gòu)和礦山設(shè)備安全檢測單位的必備儀器，并撥款采購，成熟的MTC鋼絲繩檢測儀器一夜間就取得了大量的市場份額。

MTC還在鋼絲繩這一類別上進(jìn)行深化研究。例如迅達(dá)和奧的斯等電梯的曳引部件從鋼絲繩改為鋼帶后，盡管鋼絲的直徑減小導(dǎo)致檢測難度變大，但董信華帶領(lǐng)團(tuán)隊，很快又推出了適用于曳引鋼帶的電磁無損檢測儀。再如，海上石油平臺起重機(jī)由于鋼絲繩高懸，檢測儀器的信號電纜無法連接各部件，導(dǎo)致長長的檢測盲區(qū)，曾引發(fā)多次事故。董信華又為此研制出無線檢測和以U盤為載體的新產(chǎn)品，攻破高空檢測的難題。

MTC的產(chǎn)品質(zhì)量，已經(jīng)得到國際同行的認(rèn)可?！百|(zhì)量是硬道理，就是你做得最好，他們不得不服。”

董信華的眼界不只在產(chǎn)品端。他還積極提出并參與制定七大類鐵磁材料電磁無損檢測的方法、儀器及受測材料報廢基準(zhǔn)的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)乃至企業(yè)規(guī)程。

“龜兔賽跑”做強(qiáng)技術(shù)

其實(shí)，早在1906年，南非就發(fā)明了世界上第一臺鋼絲繩電磁無損檢測儀。董信華注重于軟件開發(fā)，也是受到20世紀(jì)80年代初期美國國家儀器公司提出“軟件就是儀器”的啟發(fā)。董信華笑稱，他的產(chǎn)品是“德國人的眼睛（傳感器），美國人的神經(jīng)（模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊），中國人的腦筋（軟件）”。

除了“腦筋”的控制優(yōu)勢外，還有什么原因讓董信華把這項技術(shù)做到世界領(lǐng)先？

他分析說：鋼絲繩的生產(chǎn)單位，因產(chǎn)品量大面廣發(fā)展迅速，規(guī)格品種越來越多，各企業(yè)都自己不斷地進(jìn)行深入研究，但在這些企業(yè)中沒有既懂軟件又懂電子、傳感器機(jī)械的人才，故而他們僅在提高鋼絲繩質(zhì)量上下功夫。

中國的高校中僅華中科技大學(xué)擁有這一專業(yè)。上海交大和武漢理工大學(xué)的相關(guān)人士多次想在學(xué)校建立該專業(yè)，但均未成功。歐美各國在鋼絲繩檢測上也缺少基礎(chǔ)研究的機(jī)構(gòu)和企業(yè)，盡管美國早就統(tǒng)計在鋼絲繩8000個應(yīng)用場合中，2%存在嚴(yán)重事故隱患，但人們的眼光并沒有注重于此。至今，在鋼絲繩檢測儀器領(lǐng)域只有美國、加拿大、德國、瑞士、波蘭、俄羅斯、日本、南非的幾家小公司還在堅持，南非僅約翰內(nèi)斯堡大學(xué)兩位教授在做。

“2006年，我去南非，告訴他們電腦化的重要性和必要性，但是十年后，他們才有了電腦化的鋼絲繩檢測儀器?！倍湃A說。

“兔龜賽跑的故事告訴我們，當(dāng)兔子睡覺的時候，烏龜應(yīng)該抓緊時間快跑?！边@是董信華的領(lǐng)悟。他也這么做到了。不久前，董信華受邀回到鋼絲繩電磁無損檢測技術(shù)的發(fā)源地南非，他的技術(shù)演講和產(chǎn)品演示令當(dāng)?shù)?0家鋼絲繩、吊索具和鋼絲繩芯皮帶的檢測公司十分贊嘆?！八麄兊墓芾硐冗M(jìn)，標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，可惜儀器落后。目前國外8家生產(chǎn)鋼絲繩檢測同類產(chǎn)品企業(yè)的技術(shù)，已經(jīng)遠(yuǎn)落后于中國的MTC?！?/p>

要走得更遠(yuǎn)，就要解決兩個“不信任”。董信華說，中國人一般不信任中國自行研制的儀器技術(shù)高于歐美，而MTC則利用質(zhì)量和價格兩大優(yōu)勢將進(jìn)入中國的波蘭、俄羅斯產(chǎn)品市場壓縮到最低；外國人也常常不相信中國的技術(shù)，MTC只能采用比對法，將國外8家公司生產(chǎn)的儀器全部收集在一起實(shí)驗?！安慌虏蛔R貨，就怕貨比貨”，外國人在質(zhì)優(yōu)的事實(shí)面前不得不采購MTC。

回顧20多年來的歷程，董信華總結(jié)自己的成功的訣竅是“專注”：集中力量打殲滅戰(zhàn)、踏踏實(shí)實(shí)打攻堅戰(zhàn)。

他的企業(yè)里，股東不分紅，利潤全部投入科研。對于產(chǎn)品，他采取了“一年退、兩年換、三年修”的政策。在他看來，產(chǎn)品“有人用，我最高興”，“你三天用一次，我免費(fèi)送給你”。他曾懸賞300萬美元尋找該領(lǐng)域更好的技術(shù)；甚至從2010年起，他決定向社會免費(fèi)轉(zhuǎn)讓鋼絲繩電磁無損檢測技術(shù)，鼓勵有志創(chuàng)業(yè)，有心創(chuàng)新的人士參與這一產(chǎn)業(yè)。

“我的目的不是賺錢，而是要從技術(shù)上戰(zhàn)勝外國人，展現(xiàn)中國自己的工匠精神。”董信華說。