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實力的標桿，還是鋼絲繩檢測這樣看似偏門實則關鍵的細分領域，上海的“工匠”們都發揮了他們攻堅克難、精益求精的氣質，后發制人，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，北京大學政府管理學院教授路風發布年度課題研究報告《“i5”革命》。報告以沈陽機床集團開發“i5”數控系統的經歷為經驗證據，討論了中國產業升級的理論問題。報告認為，“i5”數控系統是全球第一個使機床成為智能、互聯產品的數控系統，甚至走在了德國工業4.0的前面。

“i5”數控系統誕生于2012年，是世界上首臺具有網絡智能功能的i5數控系統。數控系統是數控機床的靈魂，核心技術長期為外國企業壟斷，沈陽機床集團的突破可謂意義深遠。

“i5”是指Industry、Information、Internet、Integrate、Intelligent，即工業化、信息化、網絡化、智能化、集成化的有效集成。但不為人知的是，這個系統曾經被研發團隊內部取了另一個代號“Nut”。

Nut的一個含義是堅果，這代表了系統開發的難度。數控是一個超級交叉學科，涉及控制、驅動、電機執行、檢測、軟件、通信、電子、機械、工藝等眾多學科，交叉面多，且有很深的縱深。國內嘗試進行數控系統開發的企業也不在少數，但在沈機集團之前，幾乎都是在跟隨，中高端數控技術突破并產業化成功的案例幾乎為零，其難度可想而知。

2007年5月，同濟大學老師朱志浩正在沈陽機床數控園區做項目，被自己的校友、沈機集團董事長關錫友一個電話叫到辦公室。關錫友堅定拍板：開始自主研發數控系統！

于是，沈陽機床上海研究院就此成立。最初，在同濟大學四平路校區的小樓里，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。

當時加入團隊，現任上海研究院副總經理的黃云鷹告訴《新民周刊》記者，最初研究院是和意大利團隊合作開發，但后來發現，外方總是不愿意開放核心技術部分，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。

研究院必須選擇獨立面對挑戰。“當時最大的困難就是缺少技術。”黃云鷹說。當時團隊成員的專業有機械、有通信、有軟件……這些專業都是數控的一個方面，但并沒有人完整做過數控。團隊想出的辦法就是對照已有數控產品的說明書，研究系統的結果，然后用自己建立的數學模型去一次次逼近這個結果。

在團隊的成員看來，這真的像是在摸黑走夜路，并不知道明確的方向在哪里。現任軟件部部長的邱明勇說，開發中借鑒了很多開源工具，這是找不到技術支持的，有問題只能靠自己另行摸索；開發的過程中，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的調試和分析。

研發的過程中經歷了多少次挫折和失敗，只有親身參與者心知肚明。例如，核心的運動控制方面，僅僅是通過自主研發的控制器讓電機動起來，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。這個當下已經發展到300多人的團隊，其中七成年紀在30歲以下。愿當“傻瓜”，敢當“傻瓜”，“傻傻”堅持，這或許就是他們成功的秘訣。當然，這一切少不了沈機集團高層堅定的支持。5年里，集團累計投入研發資金達11.5億元。

讓數控飛上“云端”

從2012年開始，經歷了“黃金十年”的中國機床行業陷入深度調整。市場需求持續低迷，行業新增訂單和在手訂單連續多月負增長，利潤總額持續下降。“i5”是不是生不逢時呢？

事實證明這個擔心是多余的。2014年2月，搭載i5數控系統的智能機床展出，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，還在理念和技術上做出了自己的創新：一切以客戶需求為導向。這也充分發揮了沈機集團作為傳統制造企業的優勢：他們直接面對大量客戶，最懂客戶需求。

在沈陽機床上海研究院的“市場服務部”，部門成員并不是簡單的“客服”，而都是核心的技術開發人員。市場服務部項目經理方貽峰就是一名電氣工程師，他曾經在展會上調試系統，早上8點出發，次日凌晨2點才收工；在做技術攻關時，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”。但是這樣能現場發現和解決問題，對客戶而言減少了停工時間；對研發團隊而言，能最直接地了解到產品的現實狀況，解決了實驗室環境和現場工況的差距。在客戶現場，發現問題后，所有相關技術人員，甚至研究院的一把手朱志浩都會直接去研究解決。“不要僅僅把自己當成一個操作者來思考問題，否則就太low了。”方貽峰說，“畢竟這是你的產品，對客戶，要用心。”

在黃云鷹看來，i5數控系統就是針對客戶差異化需求，沿著智能化方向走的。客戶的感受和體驗是必須關注的重點，機構的設置當然要以市場為核心。

另外一個例子是，借助i5技術，沈陽機床為客戶提供智能機床的租賃服務，讓用戶有訂單時才為機床付費，顯著減少成本。一些小的制造企業很少有經驗豐富的技師，沈陽機床不僅在交付產品時為客戶提供至少2天的工藝、操作培訓，還將服務繼續延伸，讓客戶在有培訓需求時，都能有經驗豐富的“老法師”來帶路。沈陽機床還為客戶介紹沈機集團的優質供應商，讓客戶共享自己的資源。沈機將自己從一個裝備制造企業轉換成了服務方案提供者。

不僅如此，在云技術、大數據方興未艾的當下，沈陽機床上海研究院更打造出了i5的“云制造”功能。i5系統能通過其研發的iSESOL網絡平臺將分布在四面八方的各臺機器的生產數據匯集到一起，那么當企業有生產需求時，就可以通過數據平臺查詢到符合地理位置和產能、標準等需求的機器，將生產委托給這個機器擁有方執行。i5不僅是機床的“操作系統”，還成為產能交易的平臺。

同時，搭載i5的智能機床生產的不僅是物理產品，還有數據。這些工業生產大數據，在評估和預測國民經濟走勢等方面，具有重要的價值。在基于i5的數據挖掘方面，沈機集團在上海研究院之外，還專門成立了“智能云科”公司，深入研發iSESOL平臺，在“云制造”方面精耕細作。

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

鋼絲繩檢測的“一騎絕塵”

電梯已經成為現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量，關乎著使用者的生命安全，因而鋼絲繩的檢測技術也成為保障安全的關鍵。同時，煤礦礦車、起重機、客運索道等領域，都廣泛應用鋼絲繩。

百余年來，世界各國的科學家都在孜孜不倦地探索科學檢測鋼絲繩的方法，但受測鋼絲繩無限不確定長、結構復雜、型式又在不斷發展等因素限制，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60年代開始，中國也曾投入千萬元資金，委托有關科研單位開發，結果不理想，難以實際應用。

這觸發了上海交通大學幾位教授的創業動力。遺憾的是鋼絲繩檢測專業十分偏門，攻克難題涉及的領域又很多。為了快速解決技術問題，上海交大的董信華教授組織上海交大、華中理工大學、清華大學和上海煤科院、中科院冶金所、中船726所的各路專家合力攻關，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長材料的無損檢測也將迎刃而解。

在技術、資金、平臺“三無”的情況下，他們顛覆傳統，推出“鼠標+饅頭”的理念，也就是“信息技術+傳統產業”，還可以說是“軟件+硬件”。先將“饅頭”做好，選定國際公認的電磁方法研究傳感器，接著基于當時已經不斷進步的計算機技術，在儀器領域率先應用“鼠標”解決信號處理的最重要、最實質問題。

他們花了三年時間，一遍遍地運用數學模型推演，最終應用軟件取代傳統儀器，由電腦直接控制采樣傳感器，并進行處理和存儲，對鋼絲繩的材質變化實現了定性、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，只要會開電視機的人就能使用。檢測儀的商標命名為MTC。

在上海市科委的直接支持下，創新成果很快產業化，進入市場。1999年和2000年，MTC亮相上海第一屆和第二屆工博會，其中懸索斜拉橋復合纜索的電磁無損檢測系統得到了國家和上海的主要領導高度關注和贊賞。

董信華告訴《新民周刊》：“MTC的市場面對的是企業設備安全，而且從零開始，如果企業不發生因鋼絲繩斷繩的事故，一般來說企業領導是不會來找你的。”盡管如此，MTC還是耐住寂寞，自掏腰包，對鋼絲繩的檢測產品不斷升級擴展，同時又對其他六大類鐵磁性細長材料的電磁無損檢測儀器進行了大量的基礎研究工作。

功夫不負有心人。2002年，國家質檢總局和安監總局將鋼絲繩電磁無損檢測儀器列入各省市特種設備檢測機構和礦山設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行深化研究。例如迅達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致檢測難度變大，但董信華帶領團隊，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由于鋼絲繩高懸，檢測儀器的信號電纜無法連接各部件，導致長長的檢測盲區，曾引發多次事故。董信華又為此研制出無線檢測和以U盤為載體的新產品，攻破高空檢測的難題。

MTC的產品質量，已經得到國際同行的認可。“質量是硬道理，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的國家標準、行業標準、地方標準乃至企業規程。

“龜兔賽跑”做強技術

其實，早在1906年，南非就發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，也是受到20世紀80年代初期美國國家儀器公司提出“軟件就是儀器”的啟發。董信華笑稱，他的產品是“德國人的眼睛（傳感器），美國人的神經（模擬-數字轉換模塊），中國人的腦筋（軟件）”。

除了“腦筋”的控制優勢外，還有什么原因讓董信華把這項技術做到世界領先？

他分析說：鋼絲繩的生產單位，因產品量大面廣發展迅速，規格品種越來越多，各企業都自己不斷地進行深入研究，但在這些企業中沒有既懂軟件又懂電子、傳感器機械的人才，故而他們僅在提高鋼絲繩質量上下功夫。

中國的高校中僅華中科技大學擁有這一專業。上海交大和武漢理工大學的相關人士多次想在學校建立該專業，但均未成功。歐美各國在鋼絲繩檢測上也缺少基礎研究的機構和企業，盡管美國早就統計在鋼絲繩8000個應用場合中，2%存在嚴重事故隱患，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，南非僅約翰內斯堡大學兩位教授在做。

“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。”董信華說。

“兔龜賽跑的故事告訴我們，當兔子睡覺的時候，烏龜應該抓緊時間快跑。”這是董信華的領悟。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的發源地南非，他的技術演講和產品演示令當地20家鋼絲繩、吊索具和鋼絲繩芯皮帶的檢測公司十分贊嘆。“他們的管理先進，標準科學，可惜儀器落后。目前國外8家生產鋼絲繩檢測同類產品企業的技術，已經遠落后于中國的MTC。”

要走得更遠，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高于歐美，而MTC則利用質量和價格兩大優勢將進入中國的波蘭、俄羅斯產品市場壓縮到最低；外國人也常常不相信中國的技術，MTC只能采用比對法，將國外8家公司生產的儀器全部收集在一起實驗。“不怕不識貨，就怕貨比貨”，外國人在質優的事實面前不得不采購MTC。

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

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

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