瞭望｜工業大塊頭“智”變

大型礦用挖掘機，又稱電鏟。其一鏟斗的容量，相當于一節多火車車廂的容量，高度相當于8層樓高，體量比一個籃球場還大，總重量近2000噸，操作員坐在辦公室里就能實現精準遠程駕駛

在車輪廠二線，記者看到生產線的上方是工人所在的監測區，每道工序對應著一個集控室。在電子顯示屏上，實時反映著產品溫度等生產狀況與產品生產進度，實現實時動態調整，“人”機嫻熟配合，在流水線上各司其職

這些“智”造，源自工程師們腦子里的71000卷設計圖紙。鋪開這些設計圖紙，長度可達400公里

文 |《瞭望》新聞周刊記者 王怡靜

體量比一個籃球場還大、還能實現遠程操控的礦用挖掘機；52秒即可下線一片軌道交通用車輪；沒有駕駛室、實現語音操作的純電動工程挖掘機……

走進太原重型機械集團有限公司（以下簡稱太重集團），從高速生產線到聰明的工業大塊頭，高端裝備正在實現“智”造升級。

太重集團是重型設備智能化轉型的生動縮影。在山西，通過技術突破推動智能化變革，不斷提升生產效率與工作效率，優化生產流程和資源配置，正在傳統行業中上演，越來越多“聰明的大塊頭”在市場涌現。

重型機械行業發展水平反映著制造業的發展水平。近年來，太重集團通過攻關關鍵核心技術，不斷突破技術壁壘，將智能化改造融入到生產環節、運營方式、管理理念等方方面面，推動制造業高端化、智能化、綠色化發展。

研發出斗容最大的電鏟

大型礦用挖掘機，又稱電鏟。其一鏟斗的容量，相當于一節多火車車廂的容量，高度相當于8層樓高，體量比一個籃球場還大，總重量近2000噸，操作員坐在辦公室里就能實現精準遠程駕駛。

從“我不會造”到“僅我會造”，研發團隊迎難而上、持續攻關，將“卡脖子”的技術轉化為“殺手锏”。

1961年5月，我國在國外技術基礎上，成功試制國內第一臺4立方米礦用挖掘機WK-4，此后與外國開展合作生產挖掘機，但因無法掌握核心技術，大型礦用挖掘機長期被外國公司壟斷。

憋足一股勁，太重集團下定決心，自主研發大型礦用挖掘機。大型礦用挖掘機的控制系統怎么選擇？應該怎樣變頻？這么大體量的機器，電機容量如何控制？……第一臺大型礦用挖掘機的研發，面臨諸多挑戰。

“對我們而言，這些是從0到1、從無到有的問題，不容許失敗。因為一旦失敗，不僅是上億元的損失，更有可能打擊我們實現自主創新的信心。”現年60歲的太重集團電氣主任設計師劉曉星說。

電控系統是礦用挖掘機的核心技術，當時的直流控制系統是國外普遍采用且更成熟的系統，但研發團隊大膽嘗試，選擇了更有發展前景的交流控制系統。“在運用層面，交流控制系統是一個相對空白的領域，但它能夠實現平滑變速，效果好于直流控制系統。”劉曉星說。

經過無數次計算、數年摸索，2006年首臺WK-20大型礦用挖掘機試制成功，結束了我國2000噸以上體量的露天礦用挖掘機長期被國外壟斷的歷史。在此基層上，經過研發團隊6年努力，世界上斗容最大的大型礦用挖掘機在2012年成功下線。

“你可能感受不到這款電鏟鏟斗容量有多大，看個視頻，就明白了。”劉曉星打開了一個現場作業的視頻，視頻里的工人還沒有挖掘機最下方履帶的一半高。

“設備的大型化并不是簡單的等比例放大，其中涉及材料、力學、控制等諸多難題，從設計、研發到加工裝配，上萬個零件都必須精雕細琢。”太重集團技術中心礦山所電氣專業技術負責人范喜斌介紹，10立方米體量的挖掘機重500噸，如果等比例放大，70立方米的挖掘機重量就將達到3500噸，而實際產品比這一數值輕了1500噸，以最低耗材達到最大載荷。

技術創新帶動產品的更新換代，也催生著新的管理理念。“科技進步催動產業變革，行業的變革也要求我們必須用新思路新技術重塑流程和產品。”太重集團太原重工技術中心主任助理馬立輝說。

此前傳統重型機械企業缺少市場概念，曾面臨無米下鍋的窘境；走向市場后，又因重機產品普遍更重視社會效益，企業自身造血機能嚴重缺失，生存環境艱難。對此，太重推動“政治賬、經濟賬、社會賬改革”，以市場為導向，推動管理體制改革，加大科技開發與技術攻關投入。

2021年以來，太重連續4年召開科技質量大會，累計投入研發資金40億元，年均增長25%。同時，通過“揭榜掛帥”和“賽馬”機制，開展“卡脖子”技術攻關，攻克設計、工藝、智能化等關鍵核心技術。“2024年4月，太重拿出1854萬元重獎科技成果創新人才，這對一線科技人員是很大的鼓舞。”馬立輝說。

實現在辦公室里開電鏟

距離太原幾百公里之外，在國家電投內蒙古霍林河露天煤業股份有限公司南露天煤礦上，身著白襯衣的電鏟司機長賈文濤坐在遠程操控室，操縱著5公里之外的大型礦用電鏟，不一會兒工夫，礦車就被裝滿了。

這是5G遠程操作大型礦用挖掘機的生動寫照。通過遠程操作，把人從電鏟上、露天礦山的工作環境中解放出來，實現在辦公室里開電鏟。記者在太重集團展覽中心體驗了這一過程，坐在駕駛位上操縱手柄，眼前的屏幕上，挖掘機即刻開始運作，幾乎感受不到時延，模擬震動感十分真實。

太重集團智能采礦裝備技術全國重點實驗室智能化所所長岳海峰介紹，太重的目標分為兩個階段，一是已經實現的遠程操作，二是實現完全的無人操作，制造出擁有“智慧大腦”和“強健體魄”的電鏟機器人，助力我國“智慧礦山”建設。

智能化礦用挖掘機“出生”的背后，曾困難重重。

首先，礦山地形復雜，遠程控制需要極低時延，通信時延超過300毫秒，可能導致設備之間的碰撞，引發生產安全風險、造成重大經濟損失。其次，相比實地操作，遠程控制中駕駛員獲得的信息量不足，可能影響操作的精準。此外，在機器執行操作階段，并不能完全感知現場環境，容易出現卡頓、故障等風險。

岳海峰說，團隊用了兩年多時間，在機器感知—系統規劃—執行操作全過程中，摳問題、找原因、做修改，寫了上萬個代碼，最終研發出全鏈路140毫秒低時延傳輸、近180度裸眼3D沉浸式場景呈現、人工智能輔助一鍵精準控制、突發故障時安全性高的智控系統。

此外，礦用挖掘機加裝更多智能化設備，促進重型設備的互聯互通。借助數據分析和人工智能技術，設備能夠不斷學習和改進自身性能，適應不同的工作場景和需求。

岳海峰說，智能化應用大大降低工人的勞動強度，提高了生產效率。據測算，在相同工況下，這套系統平均每日作業時間能延長2個小時，整體作業效率較人工作業提高5%。
“燈塔工廠”打造競爭新優勢

2024年10月8日，太原重工軌道交通設備有限公司獲評全球軌道交通行業首座“燈塔工廠”。踏入軌道公司車輪廠二線，只覺熱浪撲面而來，加熱爐、智能機械手在有條不紊地進行作業。

一塊特定尺寸的鋼錠，經過1200多攝氏度高溫煅燒，進入車輪全自動生產線。在生產線上，經過預成型、成型、軋制、壓彎沖孔、打標、測量等工序，一片軌道交通用熱態車輪就下線了。

智能化改造，不僅體現在生產環節的自動化、數字化，還體現在操作和管控環節的精準化、精細化上，助力企業不斷提升生產效率和生產質量。

在車輪廠二線，記者看到生產線的上方是工人所在的監測區，每道工序對應著一個集控室。在電子顯示屏上，實時反映著產品溫度等生產狀況與產品生產進度，實現實時動態調整，“人”機嫻熟配合，在流水線上各司其職。

“以前在生產過程中，工人頻繁地設定和調整加熱爐的爐溫，不僅耗時耗力，而且難以確保溫度精準、加熱均勻。”該公司設備能源室主管王沛說，現在有了智能燃燒控制系統的加持，加熱爐能夠自動精準地控制每一塊鋼坯的加熱溫度，降低缺陷率的同時，還提高了產品產量。

“‘燈塔工廠’通過智能化手段，把人從傳統制造業流水線上解放出來，讓智能化引領新質生產力的發展。”太原重工軌道交通設備有限公司副總經理蘆樹成說，這是質的變化，工人們成為管理機器人的人，帶來了更高的效益。

經過不斷研發，團隊提高了車輪生產線的生產效率和產品質量，通過數次測試將車輪缺陷率降低了33%，將產量提高了33%，公司年產車輪70萬片。

智能制造不僅是技術革新，更是生產模式的創新和變革，這些創新離不開人才和政策的支撐。

一塊鋼板用8.8分鐘，跑過5公里長的生產線，變成了一臺工程挖掘機。在太重智能高端工程挖掘機產業園區，1216臺機器人、1216只揮舞的機械臂忙碌著，具備年產5萬臺挖掘機的生產能力。

這些“智”造，源自工程師們腦子里的71000卷設計圖紙。鋪開這些設計圖紙，長度可達400公里，這長長的設計圖紙，匯聚著70多年來的設計參數、設計標準等，如今已濃縮在太重各條智慧生產線中。

除了人才支撐，政策正在為智能轉型注入動力。

據山西省工信廳消息，省級財政已撥付超過5億元資金支持智能制造項目，拉動社會投資超過100億元。山西省傳統制造業重點領域基本實現數字化制造，重點產業智能轉型取得明顯進展。

近年來，太重集團建立“3+5+3”特色產品體系。“我們做強礦用挖掘機、工業起重機、冶金裝備等傳統產品，做優軌道交通部件、新能源裝備、鑄件鍛件基礎材料、高端液壓件、高端數控機床等戰略性新興產品，做精智能工程起重機、工程起重機、新能源智能叉車等批量產品。”太重集團副總會計師、戰略投資部部長邱英杰說。

隨著智慧工廠投入使用，太重集團已具備年產300萬噸裝備的能力。如今，傳統優勢產品、戰略性新興產品和規?；慨a品，這三大板塊齊發力，實現以“智”賦能，推動新質生產力發展。

來源：新華社

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