重大裝備製造,事關國家命脈、國家安全。在這個領域付出的人們,當得起「國家工程師」之名。他們專注的,是代表國家核心製造能力的大國重器;他們的事業,撐起國民經濟的脊梁。在中華人民共和國成立65周年之際,新華網與《瞭望東方周刊》聯合推出大型報導《致敬!國家工程師》,上期《致敬國家工程師之一:我們創造了「高鐵大腦」》已經向讀者介紹了中國高鐵網絡控制工程師,本期將向讀者介紹起重機工程師。世界最大的起重機,4000噸起重能力,是可服務於石油化工領域的大噸位吊裝工程,未來很可能用於中國大型核電工程建設。這是一種前所未有的國家力量,它凝聚著幾十年來工程機械領域的苦心積累。
世界最大起重機主設計師、徐工履帶起重機研究所所長孫麗(前排中)和她的團隊。(徐鑫 攝)
9月中旬,在江蘇徐工集團徐州重型機械有限公司的調試場地,一臺起重能力4000噸的起重機正在組裝,準備調試。
尚未安裝吊臂等部件,這臺機器僅履帶就有3米多高,大小兩臺履帶式底座,面積超過一個籃球場。
作為主設計師,徐工履帶起重機研究所所長孫麗告訴我們,4000噸起重能力是指在吊臂20米範圍內,可以將約2260輛奧迪A6轎車同時吊起。如果讓這些車首尾相連,從北京的建國門可以一直排到公主墳。
這是徐工集團生產建造的第二臺同型號起重機,未來很可能用於中國大型核電工程建設。此前,2013年交付的首臺4000噸起重機,已服務於石油化工領域的大噸位吊裝工程。
這是一種前所未有的國家力量,它凝聚著幾十年來工程機械領域的苦心積累。
以這個「巨無霸」為代表,用徐工集團董事長王民的話說:「已經登上了8000米的高度,還剩下幾百米的努力,就可以登頂珠峰。」
在王民和孫麗心中,將來用戶在徐工集團和卡特彼勒、利勃海爾這樣的國際巨頭間選擇時,最終覺得徐工集團的產品更好一點兒,「就成功了」。
這可能也是中國工程機械行業漫長徵途中最艱難的篇章,「用5到10年,咬咬牙就過去了。」王民對我們說。
本不喜歡「硬邦邦」的工程師
這臺4000噸級起重機,全稱是徐工XGC88000—4000噸級履帶式起重機,88000指力矩88000噸米。
力矩,在物理學上是指使物體的重量乘以到轉軸的距離。同等重量,力矩越大,則顯示起重機的起重能力越強。在此之前,國際上的起重力矩設計極限為60000噸米。
不過,孫麗甚至不願意回憶這臺「世界之最」的設計過程,「覺得每次回憶都是一種傷害。」
1990年考入江蘇揚州大學工程機械專業前,希望靠高考「跳出農門」的孫麗本想進入師範院校,做教師。幾分之差,錯失夢想。
「除了第一志願,其他隨便填,那時候根本不知道機械設計到底是幹什麼的。」她承認,開始並不喜歡這個「硬邦邦」的專業,覺得服裝設計之類更好,「可以把自己打扮得很漂亮。」
不過,按照她要強的性格,在工程機械專業的成績仍然很好。
孫麗畢業回到家鄉徐州,進入與自己專業最對口的單位——徐工集團,很快被安排參與50噸履帶起重機的設計。
大型履帶起重機在國外歷史超過百年,但中國自上世紀80年代才從國外引進。
孫麗進廠第二年,經過消化、吸收的艱苦努力,徐工集團生產出第一臺具有自主智慧財產權的50噸履帶起重機。
起重能力是起重機最重要的衡量指標。1998年徐工集團將這個數字提升到150噸,2004年前後達到300噸,「當時稱為神州第一吊,是國內最大的吊車項目。」
此後,隨著基礎設施建設高潮直接拉動工程機械發展,徐工集團的大型履帶起重機也從450噸、850噸,一直發展到2000噸和4000噸。
如今,孫麗認為:「工程機械項目的確不像做服裝,服裝展示外在美,而工程機械是內心豐富。」
當年與孫麗同期進入徐工集團的同事,都已轉去銷售和生產管理崗位,只有她一人仍然留在研發一線。
2009年,風電、核電等超大型能源工程立項。而之前此類工程的吊裝市場一直為國外企業壟斷。為了解決這個問題,國家能源局召集國內最好的機械工程廠家開會討論。
當年年底,徐工集團開始著手調研大型吊裝項目。某日在徐工集團建設機械分公司副總辦公室,孫麗被問道:「公司有個大項目,你可以幹嗎?」
孫麗承認,開始並不喜歡這個「硬邦邦」的專業,覺得服裝設計之類更好,「可以把自己打扮得很漂亮」。(徐鑫 攝)
怎麼描畫「巨無霸」
這個「大項目」,就是後來打破了多項世界紀錄的XGC88000履帶起重機。
根據過去數年的積累,孫麗本沒覺得有多大壓力。到2010年開始做方案的時候,她才發現困難非比尋常。
「比如說我們畫一張臉,一個鼻子、兩個眼睛,怎麼畫都有類似的原型。但這個項目沒有原型可以參考。」孫麗說。
作為全球第一強大的起重機,「沒人告訴我要畫什麼樣的臉型,畫幾個鼻子幾個眼睛,但結果已經定好,就是要吊起4000噸重量。」
吊起4000噸重量,必須有至少4000噸的配重對稱「壓著」。這就有接近1萬噸的重量,這樣的「巨無霸」還要移動——這已經不僅僅是數量升級的問題。
「沒有思路的時候,我就去研究橋梁、建築。」孫麗說。這些內容已經超越了工程機械的範疇。
在研究了所有橫跨在長江上的大橋之後,孫麗發現,那些拉索式大橋,橋塔的形狀要麼是H形,要麼是A形,「橋塔的受力模式,和履帶起重機的受力模式相似,那麼它們的結構也應該有相通之處。」
XGC88000履帶起重機被設計為前車、後車兩個部分,中間用橫梁連接,在工作時,通過約20米長的4組履帶,實現整車強大的吊裝功能。
為解決一車多用及接近5000噸自重的運輸問題,XGC88000履帶起重機在設計時就採用了模塊化的方式。
大噸位起重機通過自身部件組裝,變形為一臺小型起重機,以適應不同的工作需求,提高設備的利用率及運營經濟效益——這個課題是世界工程機械行業的夢想,但一直無法真正實現。
「模塊如何劃分,功能如何實現,很多問題都難以解決。」孫麗說,這個拆分和重組,遠遠不像小孩玩積木那麼簡單。
她也曾直接拒絕業主單位的類似想法,「幹不了」,因為這只是一個概念。
但是,為解決起重機的經濟效益問題,這一設計必須實現。「所有部件的設計理念都得發生變化,都得是組裝式的。如何實現模塊通用,同時具備大車與小車的功能,具體實現大車與小車的轉換,做了幾十個方案,結果還真做出來了。」
看到最終成果,孫麗本人也覺得神奇。
這個裝備在2012年首次亮相時,好評如潮。孫麗自己則寄予了特殊的感情,「擔心用戶不會用,擔心自己寶貴的東西讓別人用壞了。」交付之後,每次吊裝她仍然要趕到現場,看見路面不平,她都會向施工方提出意見。
被拒籤的「小學生」
時間回到1989年,孫麗開始學習工程機械前一年,作為徐工集團重型機械廠黨委副書記、紀委書記,王民第一次被派到國外。那是去德國的利勃海爾參加為期3周的起重機技術培訓。
擺在王民眼前的是漆成黃色的整潔的起重機,一排排如藝術品。
那時的利勃海爾是全球最先進的起重機產出地,在它的產品達到800噸水平時,中國才生產50噸級的產品。
關鍵是,那時國內企業都以「賣掉產品」為目標,「沒有質量意識,也沒有用戶意識。」王民回憶說,上世紀90年代初徐工集團曾經出口過一批產品,下船後,客戶問為什麼送來二手貨。
「漆掉了,生鏽了,包括電鍍的油缸、螺栓都鏽了。」王民說,客戶最終拒收。
「那時西方已經進入奧迪時代,我們仍然開著手扶拖拉機。」在利勃海爾的這次經歷,有一個令王民終身難忘的情節。
德國老工程師曾熱情地告訴他們:「你們用攝像機全錄製下來也行。」但是午飯時,中方翻譯人員說,老工程師後邊還跟了一句話:「反正你們再怎麼學,也永遠做不到。」
「但是他們不讓日本人看,因為日本人學得太快了。」王民覺得,德國人向他們毫無保留地展示,「是覺得那是小學生看研究生的作業」。
這件事,在徐工集團的工程師中傳講了十幾年。如孫麗一般的年輕工程師,無一不曾被此激勵過。
2006年的上海工程機械展覽會上,利勃海爾的高管在看到徐工集團的200噸、300噸全路面起重機後說,在中國找到了真正的對手。
2011年,王民隨徐州市領導去美國卡特彼勒參觀。後者是世界上最大的工程機械和礦山設備生產廠家。對方卻把他從進廠參觀的名單中劃掉。
「但是,我很驕傲。」王民說。
此前在2009年,向來標榜最開放的「工程機械奧林匹克」慕尼黑寶馬展覽會,徐工集團派出上百人的技術團隊赴會參觀學習,結果籤證一再被延期,最後許多人被拒籤。
「尤其是主任設計師以上的工程師,全部被拒籤。」王民回憶。
2012年6月20日,2000臺徐工產品發運海外,這是「中國工程機械第一大單」 的一部分。(徐鑫 攝)
國家工業基礎能力的瓶頸
從「小學生」到贏得尊重,歷程艱難而漫長。
在「買圖紙的時代」,中國人顯得窘迫。「吊臂安裝後,伸縮時不平順。」徐州重型機械有限公司副總經理單增海說,有一次組裝,吊臂伸開後誤差甚至達到四五米。
為了解決吊臂問題,用4根鋼板焊接成四角形,以實現吊臂伸縮。但西方國家已經實現了六邊形吊臂,「吊臂的邊越多,受力越合理。」單增海說。
到上世紀90年代末期,西方製造業實現了圓形吊臂,中國在2004年也有了這一技術。
80年代之前,中國起重機行業進展緩慢。90年代,徐工集團開始與日本、德國企業合作,「當時叫技貿結合,引進技術,同時作為銷售商銷售他們的產品。」
但以世界先進水平為目標的自主研發也在此時起步。徐工集團的第一批自主化產品,其主要零部件已可以實現在國內配套體系中組裝、生產。
最終拉動中國工程機械行業歷史性發展的,是新世紀以來的工程建設高潮。徐工集團起重機的銷售額也從1億多元起步,5年內銷售額增長高達80%以上。
可是,單增海也承認,西方先進企業的產品技術仍領先不少。
國家工業基礎能力不足,帶來的煩惱很多。
「不太相信命運,喜歡抗爭,只相信自己的努力、奮鬥」的王民坦言,如今中國在核心零部件等方面仍然存在瓶頸,「現在普通產品,市場容量大的產品,包括零部件,一般國內都能製造。但是涉及大型、超大型設備,特別是在可靠性上有嚴格要求的,國內企業仍然難以提供配套。」
單增海舉例:發動機、液壓設備、變速箱、高強度鋼材等方面與西方差距不小,部分零部件仍然只能依靠進口。
以高強度鋼材為例,幾年前國內剛剛研發出拉斷力為96公斤級的鋼板,但柔韌性很差,折到90度左右就會開裂。西方企業早已實現130公斤級水平,在幾乎對摺的情況下也不會開裂。
此類高強度鋼材價格昂貴,96公斤級進口價格原為每噸3.5萬元。國內實現這一技術後,進口產品降價到3萬元以內,而自主產品價格不足2萬元。
「越涉及基礎問題,研究周期越長,市場見效越慢。」單增海說,「我們不可能去投建一個鋼廠,這需要國家基礎工業的整體進步。發動機、變速箱,情況類似。」
但徐工集團以及中聯重科、三一重工,已經組成了中國工程機械向世界挑戰的「集團軍」。
「20年前,看國際工程機械類同行,完全是仰視。」王民說,現在,「基本可以平視了」。只是,「我們很多大型國有企業、政府,仍然迷信國外,這和多數國家對待自己國內企業的態度完全不同。在重大裝備上,國家和政府更要關注國內的企業和產品。」他認為。
而孫麗對我們記者回憶起讀書時校園裡張貼的宣傳畫:一個工程師戴著安全帽,胳膊下夾著一摞圖紙,匆匆走向車間。這個畫面曾令她久久憧憬。「現在我也是這個樣子,真的很好。」