——編 者
攻堅(jiān)克難 持續(xù)研發(fā)
我國重型燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)現(xiàn)新的突破
投入商用！3月8日，我國首臺完全自主知識產(chǎn)權(quán)F級50兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)(以下簡稱G50)順利通過72+24小時(shí)試運(yùn)行，正式投入商業(yè)運(yùn)行，填補(bǔ)了我國自主燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)用領(lǐng)域空白。
重型燃?xì)廨啓C(jī)，是目前效率最高的熱功轉(zhuǎn)換設(shè)備，是一個國家工業(yè)水平、綜合國力的重要體現(xiàn)，研發(fā)難度不同一般。“G50燃燒器內(nèi)的空氣以每秒60米的速度高速流動，點(diǎn)火難度好比在10級大風(fēng)中點(diǎn)燃一根蠟燭。”東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)公司全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任方宇說。
再比如，G50的關(guān)鍵零部件——透平葉片，要滿足三個極為嚴(yán)苛的條件：一、要“忍耐”1300攝氏度的高溫，要知道，這一溫度遠(yuǎn)高于普通金屬熔點(diǎn)，常用的高溫鎳極合金材料長期可耐受高溫也僅為900攝氏度左右；二、要承受18個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力，相當(dāng)于180米深水壩蓄滿水后的壩底壓力；三、以每分鐘6000轉(zhuǎn)的速度高速旋轉(zhuǎn)，葉頂?shù)木€速度超過大型客機(jī)飛行速度的兩倍。“這就要求研究人員將氣動力學(xué)、固體力學(xué)、機(jī)械學(xué)、材料學(xué)等多學(xué)科知識在工程上應(yīng)用到極限。”方宇說。
此外，G50有2萬多個零部件，系統(tǒng)耦合度與部件集成度超高，零部件的裝配精度均要控制在0.05毫米內(nèi)。一些關(guān)鍵零部件，即使出現(xiàn)1毫米的運(yùn)行間隙偏差，也會導(dǎo)致整機(jī)失效。
“我們聯(lián)合上下游近300家單位，歷經(jīng)4000多個日日夜夜才終于啃下這塊‘硬骨頭’。”回憶13年研制歷程，方宇感慨萬千：2009年啟動項(xiàng)目攻關(guān)，僅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就花了4年；首個燃燒器的試制，又用了2年；此后，團(tuán)隊(duì)還花了4年進(jìn)行部件試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)長超1000個小時(shí)，報(bào)廢了8個燃燒器。
從零起步的探索實(shí)為艱辛。像透平葉片，市面上沒有企業(yè)供應(yīng)，東方汽輪機(jī)自己組建葉片精鑄團(tuán)隊(duì)。面對困難，團(tuán)隊(duì)成員夜以繼日地閱讀文獻(xiàn)、尋找方法。最終，歷經(jīng)千萬次試驗(yàn)，探索出“一種帶陶瓷型芯蠟?zāi)３尚头椒?rdquo;，解決了葉片變形、疏松、熱裂、斷芯等難題。如今，東方汽輪機(jī)的透平葉片精密鑄造中試生產(chǎn)線已具備F級50兆瓦燃機(jī)的批量化制造能力。“燃?xì)廨啓C(jī)的高溫透平葉片一般2至3年就要維修更換。這條生產(chǎn)線可為國內(nèi)正在運(yùn)行的大功率等級燃機(jī)透平葉片提供備件，再不用苦等進(jìn)口備件。”東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)公司G50發(fā)展中心副主任田曉晶介紹。
研發(fā)過程中，難題經(jīng)常不期而至。2018年，燃燒技術(shù)團(tuán)隊(duì)在開展燃燒器部件試驗(yàn)時(shí)，遇到了約3000赫茲的高頻振蕩，刺耳的聲音穿透隔音防護(hù)傳至測控室。用窺視鏡一檢查，有裂紋、有碎片，設(shè)備部件已經(jīng)受損，試驗(yàn)被迫停止。“后來我們才意識到，試驗(yàn)遇到了‘熱聲振蕩尖叫’。”田曉晶介紹，在燃燒器內(nèi)部，高溫火焰與壓力波動“你來我往”，產(chǎn)生“熱聲振蕩”現(xiàn)象，一旦發(fā)生共振，就會損壞設(shè)備。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)回歸基礎(chǔ)、重頭來過。他們聯(lián)合國內(nèi)高校開展基礎(chǔ)研發(fā)，開展數(shù)百次部件級別試驗(yàn)……耗時(shí)2年，研發(fā)團(tuán)隊(duì)終于建立了一套完整的熱聲振蕩預(yù)測和控制方法，進(jìn)而找到了最佳的燃料與空氣匹配比例，讓“熱聲振蕩尖叫”安靜了下來。
G50研制成功背后，有研發(fā)人員的不懈努力，還有企業(yè)的持續(xù)投入。“有人說，燃機(jī)就是‘燒錢燒出來的’。”方宇說，長達(dá)13年的持續(xù)研發(fā)，累計(jì)資金投入近20億元。
功夫不負(fù)有心人。如今，我國已全面攻克燃?xì)廨啓C(jī)自主研制、試驗(yàn)全過程技術(shù)，掌握了燃?xì)廨啓C(jī)核心部件與整機(jī)總體性能、總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，形成燃機(jī)設(shè)計(jì)/制造標(biāo)準(zhǔn)超1000項(xiàng)。
展望未來，東方電氣有關(guān)負(fù)責(zé)人表示：將依托首臺套重大技術(shù)裝備示范項(xiàng)目開展長期試驗(yàn)驗(yàn)證，持續(xù)優(yōu)化G50性能。同時(shí)，還將依托G50的研發(fā)能力，開發(fā)F級15兆瓦、F級80兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)，健全我國燃?xì)廨啓C(jī)譜系。
聚焦需求 不懈創(chuàng)新
國產(chǎn)手機(jī)穩(wěn)步進(jìn)軍全球高端市場
當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月27日，2023年世界移動通信大會在西班牙巴塞羅那開幕。來自中國的智能手機(jī)品牌榮耀引來關(guān)注：最新一代旗艦手機(jī)榮耀Magic5系列發(fā)布，兩款產(chǎn)品起售價(jià)格分別為899歐元和1199歐元，進(jìn)軍全球高端智能手機(jī)市場。
“打造全球標(biāo)志性科技品牌，是榮耀品牌2020年底提出的愿景。”榮耀終端有限公司首席執(zhí)行官趙明說。2022年，榮耀研發(fā)投入占銷售收入的比例接近10%，在國內(nèi)大企業(yè)研發(fā)投入強(qiáng)度排名中處于領(lǐng)先方陣。持續(xù)高研發(fā)投入帶來的“鷹眼”抓拍、自研射頻增強(qiáng)芯片，以及全球首發(fā)硅碳負(fù)極技術(shù)的“青海湖”電池等創(chuàng)新突破，讓榮耀具備了沖擊全球高端市場的實(shí)力。
高端化發(fā)展，離不開錨定用戶痛點(diǎn)、突破行業(yè)技術(shù)天花板的堅(jiān)持。
遠(yuǎn)處是城市風(fēng)景線，近景區(qū)放置了10多種不同顏色的水彩筆、紅綠兩色的樹葉和花朵等道具，對焦點(diǎn)則是一張可以快速左右移動的圖卡……在深圳新一代產(chǎn)業(yè)園榮耀研發(fā)中心大樓影像客觀實(shí)驗(yàn)室，黑色幕布隔開的一個小隔間里，一臺配置獨(dú)特的燈箱格外引人注意。
“這是我們的抓拍實(shí)驗(yàn)室。”榮耀產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)＜也芄ふf，這些復(fù)雜的場景還原，是為了測試和訓(xùn)練“鷹眼”抓拍系統(tǒng)。記者點(diǎn)擊架設(shè)在云臺上的Magic5屏幕進(jìn)行拍攝，在圖卡最快每秒3米的快速移動中，一張畫質(zhì)清晰、色彩均衡、細(xì)節(jié)豐富的照片瞬間出現(xiàn)在面前。“基于人工智能算法，‘鷹眼’可自動拍攝一連串照片，并智能篩選出動作、表情、畫質(zhì)最佳的一張。”曹工說。
像這樣的影像實(shí)驗(yàn)室，榮耀已搭建了10個。“一旦新產(chǎn)品的影像硬件單元定型，我們就會開啟多輪測試，通過系統(tǒng)軟件自動分析問題，并針對算法進(jìn)行數(shù)十次迭代。”曹工說，產(chǎn)品上市之后，還會針對用戶反饋持續(xù)改進(jìn)，每3至4個月完成一次升級。
除了為智能手機(jī)用戶化解拍照、續(xù)航、信號等痛點(diǎn)，榮耀手機(jī)還依托MagicOS操作系統(tǒng)首創(chuàng)了不少智慧應(yīng)用。
手機(jī)客戶端購買機(jī)票、提前完成值機(jī)，走進(jìn)機(jī)場的一剎那，電子登機(jī)牌便自動彈出；早晨乘坐地鐵上班，走到地鐵閘口前，地鐵碼就自動打開……這些貼心應(yīng)用，得益于榮耀手機(jī)端的平臺級人工智能。“我們認(rèn)為，未來智能手機(jī)將成為用戶的個人助理。”趙明說，通過平臺級人工智能，榮耀MagicOS操作系統(tǒng)能夠系統(tǒng)學(xué)習(xí)用戶的日常應(yīng)用習(xí)慣，進(jìn)而預(yù)判下一步的行為和使用場景，并催生出一系列智慧應(yīng)用，將這些計(jì)算和存儲限定在手機(jī)端進(jìn)行，還能充分保障消費(fèi)者隱私和數(shù)據(jù)安全。
高端化發(fā)展，同樣離不開精湛的工藝、先進(jìn)的智能制造系統(tǒng)。
走進(jìn)深圳榮耀智能機(jī)器有限公司智能制造示范工廠，4條長近150米的產(chǎn)線一字排開。產(chǎn)線前端的SMT貼片工序，自動貼片機(jī)正進(jìn)行手機(jī)主板貼裝。“相比上一代產(chǎn)品，榮耀此次采用 ‘四明治’工藝，能給電池、影像單元預(yù)留出更大空間。”指著托盤里的手機(jī)主板，榮耀制造管理部工作人員告訴記者，這塊貼滿元器件的主板有4層，共1500多個元器件，每個貼裝精度為0.04毫米，“要完成高精度的板上疊板，離不開榮耀自主開發(fā)的4層疊放制造工藝，更離不開嚴(yán)苛的在線質(zhì)檢體系。”
“榮耀手機(jī)主板在產(chǎn)線上要完成兩次貼片工序和4次100%自動化檢測。”沿著工作人員的視線，記者看到一臺貼著HIEP標(biāo)識的機(jī)柜，這是榮耀自主開發(fā)的智能裝備平臺，在產(chǎn)線上，類似的自研裝備正大量應(yīng)用于單板外觀3D掃描檢測、單板射頻測試、螺釘激光探高檢測、100%在線自動老化測試、整機(jī)射頻測試、影像測試、屏幕測試等10多個檢測工序。在榮耀智能工廠，檢測工序比組裝工序還要多，確保只有合格品才能進(jìn)入下一道工序。
“高端化不是口號，而是一場‘馬拉松’。”趙明說，下一代手機(jī)的影像系統(tǒng)、“青海湖”電池的2.0甚至3.0版本、更加智慧化的人工智能應(yīng)用，都在緊鑼密鼓地研發(fā)中，“我們的目標(biāo)是今年將國內(nèi)高端市場份額提升至10%，并在全球市場的高端化競爭中贏得一席之地。”
數(shù)字賦能 提檔升級
工業(yè)機(jī)器人國際市場份額大幅提高
裝配、組裝、搬運(yùn)、布線……南京埃斯頓自動化股份有限公司生產(chǎn)車間內(nèi)，傳送線高速運(yùn)轉(zhuǎn)。環(huán)環(huán)相扣的裝配崗位上，“技術(shù)工人”或揮舞長臂、或運(yùn)用靈活關(guān)節(jié)，各司其職、緊密配合，將一個個部件拼裝成工業(yè)機(jī)器人成品。
“這些‘員工’都是機(jī)器人，可以夜以繼日地加班加點(diǎn)，即便這樣，還是忙不過來。”翻開進(jìn)度表，埃斯頓自動化股份有限公司生產(chǎn)負(fù)責(zé)人說，公司工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線正滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，“去年銷量突破1.7萬臺套，今年有望超過2.5萬臺套，訂單接連不斷，產(chǎn)能還得繼續(xù)擴(kuò)充。”
紅火的成績單背后，離不開公司發(fā)力數(shù)字化的付出。埃斯頓公司市場總監(jiān)盧昊介紹，過去，機(jī)器人成品只知道按部就班完成好設(shè)定的動作；現(xiàn)在，公司交付客戶的是整套方案——新一代機(jī)器人搭載數(shù)字化平臺，平臺上擁有強(qiáng)大的知識庫，通過“對比參照”知識與經(jīng)驗(yàn)，既知道需完成哪些焊接動作，也知道完成效果如何，還能主動匹配更優(yōu)方案，“如果交付的是多個機(jī)器人組成的生產(chǎn)線，還能通過數(shù)字化平臺分配任務(wù)、提高質(zhì)量、加強(qiáng)過程管理。”
在盧昊看來，隨著我國制造業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級，工業(yè)機(jī)器人的市場需求正大幅拓展，并且正從通用型向定制化方向轉(zhuǎn)變，“要實(shí)現(xiàn)定制化，除了在硬件上對臂展、負(fù)載、材料等進(jìn)行改造外，還需要將數(shù)字化融入產(chǎn)品全生命周期，幫助機(jī)器人在不同細(xì)分領(lǐng)域有更專業(yè)的表現(xiàn)。”
沿著產(chǎn)線繼續(xù)向前，機(jī)器人成品正在一個個“格子間”里進(jìn)行測試。它們中，有的像熟練工，可精準(zhǔn)完成排板插件等動作，有的像大力士，能搬動上千斤配重塊。“擁有不同技能，得益于它們搭載著公司自主研發(fā)的‘運(yùn)維精靈’。”盧昊解釋，“運(yùn)維精靈”是手掌大小的邊緣網(wǎng)關(guān)模塊，可收集機(jī)器人運(yùn)動過程中產(chǎn)生的電流、位置、扭矩等信息，并將其上傳至數(shù)字化平臺，從而形成大數(shù)據(jù)庫，為不同行業(yè)定制“數(shù)字模型”。
交付客戶后，機(jī)器人還能借助自帶的“知識庫”自我學(xué)習(xí)、更新技能，根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)和需求指標(biāo)，確定工作的“時(shí)間表”和“路線圖”，讓作業(yè)的精度和效率平均提升30%以上。如果出現(xiàn)故障，機(jī)器人還會自動發(fā)出警告，交由生產(chǎn)商的技術(shù)人員進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷處理。
“近10年，在需求帶動和政策支持下，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)快速發(fā)展，經(jīng)過提檔升級、優(yōu)勝劣汰，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國際領(lǐng)先。”埃斯頓公司副總裁周愛林表示，我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品在國際市場上的占比已從10年前的10%左右上升到30%左右，在信息家電領(lǐng)域更是超過50%，在鋰電、光伏、壓鑄等高端細(xì)分市場的競爭力也很強(qiáng)。據(jù)了解，我國工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用已覆蓋國民經(jīng)濟(jì)60個行業(yè)大類、168個行業(yè)中類。2021年我國制造業(yè)機(jī)器人密度達(dá)每萬人超過300臺，比2012年增長約13倍。
“上游，減速機(jī)、控制器、視覺傳感器等核心零部件國產(chǎn)化進(jìn)程加快，為降本增效提供了更多可能。下游，新能源、汽車、鋰電等行業(yè)需求旺盛，發(fā)展后勁十足。深耕細(xì)作、奮力登攀，好戲還在后頭。”談及未來，周愛林信心滿滿。