大型礦用挖掘機(jī)，又稱電鏟。其一鏟斗的容量，相當(dāng)于一節(jié)多火車車廂的容量，高度相當(dāng)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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)遠(yuǎn)程駕駛

在車輪廠二線，記者看到生產(chǎn)線的上方是工人所在的監(jiān)測區(qū)，每道工序?qū)?yīng)著一個集控室。在電子顯示屏上，實(shí)時反映著產(chǎn)品溫度等生產(chǎn)狀況與產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)調(diào)整，“人”機(jī)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(shè)計圖紙。鋪開這些設(shè)計圖紙，長度可達(dá)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控的礦用挖掘機(jī)；52秒即可下線一片軌道交通用車輪；沒有駕駛室、實(shí)現(xiàn)語音操作的純電動工程挖掘機(jī)……

走進(jìn)太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司（以下簡稱太重集團(tuán)），從高速生產(chǎn)線到聰明的工業(yè)大塊頭，高端裝備正在實(shí)現(xiàn)“智”造升級。

太重集團(tuán)是重型設(shè)備智能化轉(zhuǎn)型的生動縮影。在山西，通過技術(shù)突破推動智能化變革，不斷提升生產(chǎn)效率與工作效率，優(yōu)化生產(chǎn)流程和資源配置，正在傳統(tǒng)行業(yè)中上演，越來越多“聰明的大塊頭”在市場涌現(xiàn)。

重型機(jī)械行業(yè)發(fā)展水平反映著制造業(yè)的發(fā)展水平。近年來，太重集團(tuán)通過攻關(guān)關(guān)鍵核心技術(shù)，不斷突破技術(shù)壁壘，將智能化改造融入到生產(chǎn)環(huán)節(jié)、運(yùn)營方式、管理理念等方方面面，推動制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展。

研發(fā)出斗容最大的電鏟

大型礦用挖掘機(jī)，又稱電鏟。其一鏟斗的容量，相當(dāng)于一節(jié)多火車車廂的容量，高度相當(dāng)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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)遠(yuǎn)程駕駛。

從“我不會造”到“僅我會造”，研發(fā)團(tuán)隊迎難而上、持續(xù)攻關(guān)，將“卡脖子”的技術(shù)轉(zhuǎn)化為“殺手锏”。

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

憋足一股勁，太重集團(tuán)下定決心，自主研發(fā)大型礦用挖掘機(jī)。大型礦用挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)怎么選擇？應(yīng)該怎樣變頻？這么大體量的機(jī)器，電機(jī)容量如何控制？……第一臺大型礦用挖掘機(jī)的研發(fā)，面臨諸多挑戰(zhàn)。

“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(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新的信心。”現(xiàn)年60歲的太重集團(tuán)電氣主任設(shè)計師劉曉星說。

電控系統(tǒng)是礦用挖掘機(jī)的核心技術(shù)，當(dāng)時的直流控制系統(tǒng)是國外普遍采用且更成熟的系統(tǒng)，但研發(fā)團(tuán)隊大膽嘗試，選擇了更有發(fā)展前景的交流控制系統(tǒng)。“在運(yùn)用層面，交流控制系統(tǒng)是一個相對空白的領(lǐng)域，但它能夠?qū)崿F(xiàn)平滑變速，效果好于直流控制系統(tǒng)。”劉曉星說。

經(jīng)過無數(shù)次計算、數(shù)年摸索，2006年首臺WK-20大型礦用挖掘機(jī)試制成功，結(jié)束了我國2000噸以上體量的露天礦用挖掘機(jī)長期被國外壟斷的歷史。在此基層上，經(jīng)過研發(fā)團(tuán)隊6年努力，世界上斗容最大的大型礦用挖掘機(jī)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(xiàn)場作業(yè)的視頻，視頻里的工人還沒有挖掘機(jī)最下方履帶的一半高。

“設(shè)備的大型化并不是簡單的等比例放大，其中涉及材料、力學(xué)、控制等諸多難題，從設(shè)計、研發(fā)到加工裝配，上萬個零件都必須精雕細(xì)琢。”太重集團(tuán)技術(shù)中心礦山所電氣專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人范喜斌介紹，10立方米體量的挖掘機(jī)重500噸，如果等比例放大，70立方米的挖掘機(jī)重量就將達(dá)到3500噸，而實(shí)際產(chǎn)品比這一數(shù)值輕了1500噸，以最低耗材達(dá)到最大載荷。

技術(shù)創(chuàng)新帶動產(chǎn)品的更新?lián)Q代，也催生著新的管理理念。“科技進(jìn)步催動產(chǎn)業(yè)變革，行業(yè)的變革也要求我們必須用新思路新技術(shù)重塑流程和產(chǎn)品。”太重集團(tuán)太原重工技術(shù)中心主任助理馬立輝說。

此前傳統(tǒng)重型機(jī)械企業(yè)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(jī)產(chǎn)品普遍更重視社會效益，企業(yè)自身造血機(jī)能嚴(yán)重缺失，生存環(huán)境艱難。對此，太重推動“政治賬、經(jīng)濟(jì)賬、社會賬改革”，以市場為導(dǎo)向，推動管理體制改革，加大科技開發(fā)與技術(shù)攻關(guān)投入。

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

實(shí)現(xiàn)在辦公室里開電鏟

距離太原幾百公里之外，在國家電投內(nèi)蒙古霍林河露天煤業(yè)股份有限公司南露天煤礦上，身著白襯衣的電鏟司機(jī)長賈文濤坐在遠(yuǎn)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(yuǎn)程操作大型礦用挖掘機(jī)的生動寫照。通過遠(yuǎn)程操作，把人從電鏟上、露天礦山的工作環(huán)境中解放出來，實(shí)現(xiàn)在辦公室里開電鏟。記者在太重集團(tuán)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(jī)即刻開始運(yùn)作，幾乎感受不到時延，模擬震動感十分真實(shí)。

太重集團(tuán)智能采礦裝備技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗室智能化所所長岳海峰介紹，太重的目標(biāo)分為兩個階段，一是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程操作，二是實(shí)現(xiàn)完全的無人操作，制造出擁有“智慧大腦”和“強(qiáng)健體魄”的電鏟機(jī)器人，助力我國“智慧礦山”建設(shè)。

智能化礦用挖掘機(jī)“出生”的背后，曾困難重重。

首先，礦山地形復(fù)雜，遠(yuǎn)程控制需要極低時延，通信時延超過300毫秒，可能導(dǎo)致設(shè)備之間的碰撞，引發(fā)生產(chǎn)安全風(fēng)險、造成重大經(jīng)濟(jì)損失。其次，相比實(shí)地操作，遠(yuǎn)程控制中駕駛員獲得的信息量不足，可能影響操作的精準(zhǔn)。此外，在機(jī)器執(zhí)行操作階段，并不能完全感知現(xiàn)場環(huán)境，容易出現(xiàn)卡頓、故障等風(fēng)險。

岳海峰說，團(tuán)隊用了兩年多時間，在機(jī)器感知—系統(tǒng)規(guī)劃—執(zhí)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(fā)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(xiàn)、人工智能輔助一鍵精準(zhǔn)控制、突發(fā)故障時安全性高的智控系統(tǒng)。

此外，礦用挖掘機(jī)加裝更多智能化設(shè)備，促進(jìn)重型設(shè)備的互聯(lián)互通。借助數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，設(shè)備能夠不斷學(xué)習(xí)和改進(jìn)自身性能，適應(yīng)不同的工作場景和需求。

岳海峰說，智能化應(yīng)用大大降低工人的勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。據(jù)測算，在相同工況下，這套系統(tǒng)平均每日作業(yè)時間能延長2個小時，整體作業(yè)效率較人工作業(yè)提高5%。
“燈塔工廠”打造競爭新優(yōu)勢

2024年10月8日，太原重工軌道交通設(shè)備有限公司獲評全球軌道交通行業(yè)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(jī)械手在有條不紊地進(jìn)行作業(yè)。

一塊特定尺寸的鋼錠，經(jīng)過1200多攝氏度高溫煅燒，進(jìn)入車輪全自動生產(chǎn)線。在生產(chǎn)線上，經(jīng)過預(yù)成型、成型、軋制、壓彎沖孔、打標(biāo)、測量等工序，一片軌道交通用熱態(tài)車輪就下線了。

智能化改造，不僅體現(xiàn)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化、數(shù)字化，還體現(xiàn)在操作和管控環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)化、精細(xì)化上，助力企業(yè)不斷提升生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

在車輪廠二線，記者看到生產(chǎn)線的上方是工人所在的監(jiān)測區(qū)，每道工序?qū)?yīng)著一個集控室。在電子顯示屏上，實(shí)時反映著產(chǎn)品溫度等生產(chǎn)狀況與產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)調(diào)整，“人”機(jī)嫻熟配合，在流水線上各司其職。

“以前在生產(chǎn)過程中，工人頻繁地設(shè)定和調(diào)整加熱爐的爐溫，不僅耗時耗力，而且難以確保溫度精準(zhǔn)、加熱均勻。”該公司設(shè)備能源室主管王沛說，現(xiàn)在有了智能燃燒控制系統(tǒng)的加持，加熱爐能夠自動精準(zhǔn)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(chǎn)品產(chǎn)量。

“‘燈塔工廠’通過智能化手段，把人從傳統(tǒng)制造業(yè)流水線上解放出來，讓智能化引領(lǐng)新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展。”太原重工軌道交通設(shè)備有限公司副總經(jīng)理蘆樹成說，這是質(zhì)的變化，工人們成為管理機(jī)器人的人，帶來了更高的效益。

經(jīng)過不斷研發(fā)，團(tuán)隊提高了車輪生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，通過數(shù)次測試將車輪缺陷率降低了33%，將產(chǎn)量提高了33%，公司年產(chǎn)車輪70萬片。

智能制造不僅是技術(shù)革新，更是生產(chǎn)模式的創(chuàng)新和變革，這些創(chuàng)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(chǎn)線，變成了一臺工程挖掘機(jī)。在太重智能高端工程挖掘機(jī)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，1216臺機(jī)器人、1216只揮舞的機(jī)械臂忙碌著，具備年產(chǎn)5萬臺挖掘機(jī)的生產(chǎn)能力。

這些“智”造，源自工程師們腦子里的71000卷設(shè)計圖紙。鋪開這些設(shè)計圖紙，長度可達(dá)400公里，這長長的設(shè)計圖紙，匯聚著70多年來的設(shè)計參數(shù)、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等，如今已濃縮在太重各條智慧生產(chǎn)線中。

除了人才支撐，政策正在為智能轉(zhuǎn)型注入動力。

據(jù)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(tǒng)制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造，重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)智能轉(zhuǎn)型取得明顯進(jìn)展。

近年來，太重集團(tuán)建立“3+5+3”特色產(chǎn)品體系。“我們做強(qiáng)礦用挖掘機(jī)、工業(yè)起重機(jī)、冶金裝備等傳統(tǒng)產(chǎn)品，做優(yōu)軌道交通部件、新能源裝備、鑄件鍛件基礎(chǔ)材料、高端液壓件、高端數(shù)控機(jī)床等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)品，做精智能工程起重機(jī)、工程起重機(jī)、新能源智能叉車等批量產(chǎn)品。”太重集團(tuán)副總會計師、戰(zhàn)略投資部部長邱英杰說。

隨著智慧工廠投入使用，太重集團(tuán)已具備年產(chǎn)300萬噸裝備的能力。如今，傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)品、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)品和規(guī)模化批量產(chǎn)品，這三大板塊齊發(fā)力，實(shí)現(xiàn)以“智”賦能，推動新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展。

來源：新華社

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