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冲破封锁线——华中数控潜心攻关核心技术记略

2020/9/24    来源:荆楚网    作者:胡汉昌  韩炜林  方琳      
关键字:华中数控  数控系统  
高性能数控机床,制造“大国重器”不可或缺的利器。面对国外封锁、打压甚至制裁,一批武汉的专家以国家需要为使命,苦熬数十年,研制出达到国际先进水平的高性能数控系统,为中国机床装上“中国脑”。一颗“中国脑”的艰难孕育,再一次昭示国人:关键核心技术买不来、讨不来,唯有埋头苦干,自主创新,方能冲破封锁、不被“卡脖子”。
   这是一个知晓率并不高的故事——
   12年前的10月23日,美国政府一纸通告,将武汉华中数控股份有限公司(以下简称“华中数控”)列入制裁“黑名单”。
   当时的华中数控,在自主高性能数控领域刚刚崭露头角。
   12年后的2020年9月,新一代智能数控系统在汉量产,即将推向市场,宣告中国机床数控系统进入智能化时代!
   12年,一纪生肖轮回。一群中国专家,将寸寸光阴,浓缩进行行代码,铸就出一颗坚强的“中国脑”。
   一路走来,华中数控董事长、华中科技大学(曾用名华中工学院、华中理工大学,以下简称“华中大”)教授陈吉红更加心志归一——
   对于像数控系统这样的关键核心技术,要不来、买不来、讨不来。面对封锁、打压,唯一的出路就是埋头苦干,自主创新,研发出“共和国当家设备”。
重型七轴五联动车铣复合加工中心
2001年,武汉重型机床厂与华中数控联合开发的“重型七轴五联动车铣复合加工中心”,可加工8米船用螺旋桨,打破国外技术封锁,至今仍在使用。(资料图)
“颜色歧视”激发数控梦
   时针转回到1986年。
   时任华中工学院院长的机械制造专家黄树槐教授,带队前往日本考察。
   在日本一家著名研究所,看到陈列的日本机床数控系统被涂上不同颜色,中国学者有些不解。
   有人悄悄告知:不同颜色是标明不同的销售区域。卖给欧美的是先进型号产品,卖给中国等国家的是中低档或接近淘汰的产品。
   得知真相,中国学者深受刺激。因为他们清楚,先进数控系统意味着什么。
   从汽车、手机等产品,到卫星火箭、导弹航母等大国重器,都离不开现代“工业母机”——高性能数控机床
   那时,开放的中国,正在奔向“世界工厂”。提高中国制造品质,离不开高性能数控机床。
   然而,横在中国人面前的是一道道严酷的封锁线。如同被人扼住喉咙,中国制造业遭遇“数控之困”——
   新中国成立的次月,西方国家组建“巴黎统筹委员会”(简称“巴统”),对中国等国禁运包括高性能数控机床在内的上万种产品。
   1994年,“巴统”解散。两年后,《瓦森纳协定》出台,目的依旧:限制中国等国获得先进设备、技术与产品。
   在向中国出售、转让一些即将或已经淘汰的数控产品、技术时,卖方仍严格限制使用地点与用途。
   在湖北广水市的湖北毅兴智能装备股份有限公司,一台多年前进口的机床上至今仍安装着监控装置,一旦移动或改装,机床就会被锁死,成为一堆废铁。
   看到这些代表歧视的颜色,黄树槐愤懑难平:中国,必须搞出自己的高性能数控系统!
   说干就干。华中大随后成立数控研究所,举全校之力攻关。
   一颗装备中国机床的“中国脑”,在武汉悄然孕育。
装备华中数控系统的大型机床,被用于加工飞机起落架
装备华中数控系统的大型机床,被用于加工飞机起落架
熬出来的“中国脑”
   自主研发高性能数控系统,谈何容易?!
   数控系统,集机、电、液、光、计算机、自动化控制等技术为一体,所涉知识密集、学科众多,硬件、软件要求高。
   华中大集中骨干人员及设备,向数控系统发起冲击。陈吉红从华中大博士一毕业就投身其中,自此结缘数控。
   “变道”,是华中大研发高性能数控系统的突破点。
   当时,西方国家走的是“专用计算机+软件”路子。彼时的中国,高性能专用计算机等硬件瓶颈一时难以突破。
   1992年,时任华中大机械学院院长的周济教授接手数控研究所。反复推演后,他独辟蹊径:通用工业微机+软件。
   团队的想法很务实:选用常规的工业计算机和电子器件,通过更高水平的算法、更高性能的软件,弥补硬件方面的不足。
   数控系统,软件是灵魂,难度很大。让人没想到的是,团队设定的第一个目标竟是当时最先进的、支持五轴以上联动的数控系统。
   对此,有不屑的嘲讽:欺“软”怕“硬”;有善意的提醒:没学会走,就想跑?
   历史,证明了这一选择的超前眼光:以独特的技术路线,快速缩短与国外的差距。
   1993年,拥有自主知识产权的华中Ⅰ型数控系统在汉问世,实现了国产高性能数控技术的突破。
   国产系统做出来了,能否干出漂亮活?
   数控机床发展有自身的规律:通过大量应用,发现问题,持续修正,迭代升级,才能走向成熟、可靠。
   此时的华中Ⅰ型,遭遇“四面楚歌”——
   有怀疑。国产系统不会加工出废品吧?
   有拒绝。还是用进口的靠谱、放心。
   有怪圈。国产机床不用国产数控系统,国内企业不买国产机床。
   更有狙击。得知中国研发出新型数控系统,西方立即解除性能相当机床的出口禁令,并大幅降价,力图掐死新生的“中国脑”!
   研发出华中Ⅰ型的专家们四处联系厂家,提出免费试用,仍应者寥寥。
   无奈之下,华中大1994年创设华中数控,自己动手将成果产品化。
   一批教授和刚毕业的学生走出校园,来到武汉市江夏区汤逊湖畔。当时这里周边是农田,蚊蛾飞舞,有时晚上连灯都不敢开。
   第一步往哪里走?
   华中数控选择“游击战”——让开大道,占领两厢:瞄准旧机床改造和数控培训教学市场。
   “当时我们就像个小作坊,十几个人,既要做科研还要跑市场。”在陈吉红的记忆中,这段日子终生难忘。困难时,管理层不得不停薪3个月。
   屋漏偏逢连夜雨。
   在一次国家抽检中,华中数控一款产品14项指标中有10项不合格,被媒体曝光。
   此时十分困难的华中数控,硬是挤出几百万元买回检测设备,严控产品质量,大半年后才缓过劲。
   久旱时刻来甘霖。
   2009年,我国启动“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项,在重点企业应用、验证国产数控系统。
   华中数控胆子“忒大”,逮到机会就顶上去。
   接的活多,挨的“骂”也多。
   一家制造战斗机的大型飞机厂找来了——一台用了十几年的进口机床趴窝了,你们改造试试?
   华中数控一番改造,换上“中国脑”,对方开机试车,评价很高。
   当年春节前,信心满满的陈吉红趁势前去拓展业务,没想到对方兜头就是一盆“凉水”——
   你们的系统怎么回事啊,干废了一个钛合金零件,损失几十万元!
   赶到车间,通宵排查。最后确认,是老机床上原有的一根电缆老化,导致信号有误。
   对方心有不甘:信号有误,系统是否可以报警呢?
   “像这样的反馈,十分宝贵!”陈吉红说,华中数控很快优化了系统。
   这家飞机厂由此打消了疑虑,拿出60多台关键设备,装备国产数控系统,制造出一架架守护祖国蓝天的先进战斗机。
   一年接着一年跋涉,伴随着常人无法忍受的孤独和艰辛。
   一点点熬,一点点提升,一步步升级。当年的“游击队”——数控研究所,成长为“国家队”——国家数控系统工程技术研究中心。2001年,华中Ⅰ型数控系统获国家科技进步二等奖,成为迄今为止国产数控系统获得的最高国家级奖项。
   一颗“中国脑”就这样在不断解决问题中,向世界一流水平看齐。
   2016年,华中8型数控系统研发成功。中国机械工业联合会组织的鉴定会认为,该系统达到国际先进水平!
华中数控工程师正在调试华中9型数控系统
华中数控工程师正在调试华中9型数控系统。湖北日报全媒记者 方琳、通讯员陈娜摄
不当进口产品的“备胎”
   但凡中国在战略领域获得技术突破,一些西方国家的无端指责与制裁,便会接踵而至。
   1999年,美国政客考克斯在其炮制的《考克斯报告》中,诬陷中国偷窃美国尖端数控技术。
   2008年10月23日,美国无端指控华中数控等3家中国公司违反其国内法,对3家公司实施制裁。
   制裁,从另一个角度凸显出高性能数控系统关乎国家产业安全、经济安全和国防安全的战略价值。
   无征兆的制裁再次警醒国人:想成为制造强国,中国机床就不能没有“中国脑”!
   航空发动机叶片、潜艇螺旋桨、大型发电机转子、大型柴油机曲轴……高端复杂曲面零件的高精度制造,一度成为打造“国之重器”的“拦路虎”。
   驱赶“拦路虎”,像五轴联动这样的高性能数控机床必不可少。它们像长了几只手的能工巧匠,可以一次将金属加工成形状“怪异”、精度极高的零件,让“国之重器”本领大增。
   桂林机床股份有限公司数次申请五轴联动数控系统进口许可,均遭外国拒绝。
   难道中国人搞不出来自己的五轴联动数控系统?
   不服这口气,桂林机床股份有限公司董事长尹向东找到牵头研发出华中Ⅰ型数控系统的周济。
   2001年底,中国第一台国产五轴联动龙门铣床研制成功,我国航空制造领域自主可控水平大幅提升。
   深海潜艇,国之利器。
   多年来,潜艇螺旋桨高精度加工一直是我国的技术短板。武汉重型机床厂与华中数控合作,“重型七轴五联动车铣复合加工中心”突破国外封锁。
   巨大的机床工作台上,机床刀具左右开弓,巨型螺旋桨一次性高精度加工获得成功。这让中国造船界激动不已:几代中国舰船人“让螺旋桨安静工作”的梦想正在变成现实。
   在东方电机股份有限公司,工人们操纵华中数控系统制造出的巨型发电机组,已在三峡电站发出强大电能。
   在某航天企业,15台普通机床装上来自武汉的“中国脑”后,导弹零部件加工精度稳定,效率骤升5倍。
   “中国大脑”,赋能中国制造。眼下,从武汉走出的高性能数控系统,已在航空、航天、通信、汽车、造船等高端制造领域批量装备,中国企业对国产数控系统的信心空前提升。
   前行的脚步不能减缓,更不能停歇。陈吉红说,中国在高性能数控领域,不能总是跟跑,要奋力实现并跑、领跑!
   新一代信息技术,划出了新一代数控机床的起跑线。对于中国来说,这是奋力追赶的历史性机遇。
   2019年,华中数控在全球率先将人工智能芯片植入数控系统,中国新一代智能数控系统华中9型在汉造出样机,开启中国数控系统“换道超车”的新征程。
   不但打造“中国脑”,武汉的这群专家还要打造“中国标准”。
   听闻华中数控牵头制定中国数控机床互联通信协议标准,10年前已制定出标准的美国相关组织说:你们不用做,用我们的就行了。
   2019年,中国数控企业在德国汉诺威工业博览会展示中国标准。美国相关组织一看不吭声了,主动提出联合制定国际标准。
   从会场走出来的陈吉红给武汉的同事打电话:我们要有技术自信!
   自信,源自实力,源于坚毅。经历4轮百日攻关,新一代智能数控系统华中9型即将投入应用,换代的“中国脑”将变得更聪明、更强大。
   “我们不当进口产品的备胎!”陈吉红说,将数控系统这一事关国家战略安全的核心技术牢牢掌握在自己手中,是我们的责任。
   不惧制裁,艰苦磨砺。华中数控化蛹成蝶,标记出中国高端制造技术突破封锁线的鲜明足印。
华中9型数控系统
图为最新一代智能数控系统——华中9型数控系统。湖北日报全媒记者 方琳、通讯员陈娜摄
顶天立地“啃”硬骨头
   回顾“中国脑”的进化历程,我国研发数控系统的大学院所不在少数,为何华中大闯出了一条成功之路?
   从华中Ⅰ型,到华中9型,这是一跑数十年、不曾松劲的产学研“接力”——
   华中大国家数控系统工程技术研究中心预研一代、探讨一代,产生源源战略构想、技术路线;华中数控开发一代、生产一代,以市场力量将科学家脑中的奇思妙想变成现实。
   “熬”出来的“中国脑”,透露出一股什么样的力量?
   在华中大机械学院党委书记史铁林教授看来,这是一代代华中大机械制造专家“顶天立地”的家国情怀——
   以国家需要为使命,是谓“顶天”;紧贴国情,埋头苦干,是谓“立地”。
   数控系统,并非个案——
   36年锲而不舍,打造钢丝绳探伤最强力量。
   钢丝绳会“疲劳”,也会发生“内伤”。有国际专家曾断言:在线“体检”钢丝绳,是不可能破解的科学难题。
   华中大人不信邪,从杨叔子院士团队开始,几代人接力不断突破,从手持式检测到在线磁光融合无损检测,持续领跑钢丝绳探伤检测技术。
   20年潜心不止,张海鸥教授夫妇和弟子们攻克金属3D打印性能难题,将金属铸造、锻压技术创造性地合二为一,又好又快地制造出一批“国之重器”关键零部件,成为领先全球的颠覆性创新技术。
   10年步履不歇,尹周平教授和一批年轻人,从一台显微镜起步,研究分辨率更高、更轻薄更柔软的柔性显示技术。眼下,他们正在攻关的,是一批可折叠放入背包的电子产品。
   ……
装备华中数控系统的数控机床加工出高精度复杂零件
装备华中数控系统的数控机床加工出高精度复杂零件。湖北日报全媒记者 方琳、通讯员陈娜摄
   在华中大机械学院院长丁汉院士心中,一个科学家的成就,更重要的是体现在着眼国家战略需求的原创技术、重大成果,要把更多论文写在车间里、写在祖国广袤的大地上。
   这些年,一批批实现“零突破”的成果从这里源源走出——
   段正澄院士团队原创出世界首台大型放疗设备——全身伽马刀,已走进全国100多家医院,造福近百万人;
   邵新宇院士团队“汽车制造中的高质高效激光焊接、切割关键工艺及成套装备”项目打破国外40多年的垄断,在全国300多家车企成功应用;
   丁汉院士团队“复杂曲面数字化制造的几何推理理论和方法”让数控机床“72变”,在航天、能源和汽车领域广泛应用;
   ……
   身为中国顶级机械制造专家,丁汉眼下仍为中国制造的诸多短板忧心——
   与国际先进水平相比,部分领域里的差距仍在扩大;一些高精尖装备水平上不去,时现“高速抖动、重载趴下”的尴尬;部分先进材料、仪器、设备受制于人;时有精英流失……
   但丁汉并不气馁。
   从数控系统到钢丝绳探伤等领域的成功案例,让丁汉看到了清晰的突破路径——
   肩扛国家使命,一个硬骨头一个硬骨头地啃,一个碉堡一个碉堡地攻,代代接力,少则5年,多则10年、20年,我们必能突破一个个关键核心技术,中国工业特别是高端制造业,必将迎来一个冲破封锁、不被“卡脖子”的新局面。
   从来登顶无平路。
   不破楼兰誓不还!
 
湖北日报评论员:光荣的荆棘路
   12年,日月轮回。
   从12年前华中数控被美国政府列入“制裁名单”,到12年后新一代智能机床数控系统在武汉横空出世,漫漫荆棘路,其背后是极限施压下依然挺直的筋骨脊梁,是荆棘丛生处无路可退的奋力前行。
   作为后发追赶国家,中国的发展道路从来不是一帆风顺。从一辆拖拉机都不能造,到成长为全球唯一拥有全部工业门类的国家;从重工业几乎为零,到5G应用即将迎来新时代,中国现代化探索中的每一步,都曾遭遇过挫折、失败、打压、封锁,而正是这一步步的举步维艰,不断磨炼出愈战愈勇的智慧、信念、勇毅、笃行。
   近年来,美国政府一再滥用国家力量,对中国肆意挥舞制裁施压的大棒,“连环封杀”及“技术冷战”已经到了疯狂程度,封锁、遏制中国之心昭然若揭。种种经济霸凌和政治操弄的伎俩,再三对我们敲响警钟:关键核心技术受制于人,就是我们最大的隐患。
   必须清醒地认识到,尽管我国改革开放已取得巨大成就,但与发达国家几十年甚至上百年的工业发展和技术积累相比,我们在很多领域依然存在不小差距。如果核心技术和关键零部件制造始终掌握在别人手里,就会轻易地被扼住“命运的咽喉”,陷入“人为刀俎,我为鱼肉”的困境。唯有突破桎梏,方能化茧成蝶。
   重重封锁打压之下,华中数控的专家们用数十年如一日的“苦熬”,铺就了一条光荣的荆棘路。这是一条自力更生之路,这是一条不懈奋斗之路。在这条路上,唯有创新创造是发展的源动力,唯有独立自主是坚守的座右铭。现代化是等不来的,关键核心技术是买不来的,想成为全球产业链不可替代的一环,就要不断缩小与世界顶尖技术的差距,要完成从制造大国到制造强国的蜕变,就要埋头做好自己的事,把关键核心技术牢牢掌握在自己手里,这样才能在风起云涌的大时代,推动中国经济的巨轮破浪前行。
   自古以来,中华民族的英雄气概,不断在居安思危之处,在绝处逢生之间,被激发、被锻造,从而发扬光大、薪火相传。无论是“中国芯”,还是“中国脑”,都深深镌刻着中国科学家顶天立地的家国情怀,见证着一个五千年文明古国对人类发展的巨大贡献。新时代是奋斗者的时代,是合作共赢的时代,是全球化之势不可阻挡的时代。任凭风急浪高、道阻且长,那些打不垮我们的,只会使我们更加强大。
   星辰大海,征途在前。
   何为“中国奇迹”?相信奇迹并创造奇迹的中国人,就是奇迹本身。
责任编辑:杨培
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