走在世界前列的智能工匠

王煜

无论是智能装备制造这样的国家工业实力的标杆，还是钢丝绳检测这样看似偏门实则关键的细分领域，上海的“工匠”们都发挥了他们攻坚克难、精益求精的气质，后发制人，走到了国际同行的先列。

从“Nut”到“i5”

2016年1月23日，中国信息化百人会年会在北京召开。年会上，北京大学政府管理学院教授路风发布年度课题研究报告《“i5”革命》。报告以沈阳机床集团开发“i5”数控系统的经历为经验证据，讨论了中国产业升级的理论问题。报告认为，“i5”数控系统是全球第一个使机床成为智能、互联产品的数控系统，甚至走在了德国工业4.0的前面。

“i5”数控系统诞生于2012年，是世界上首台具有网络智能功能的i5数控系统。数控系统是数控机床的灵魂，核心技术长期为外国企业垄断，沈阳机床集团的突破可谓意义深远。

“i5”是指Industry、Information、Internet、Integrate、Intelligent，即工业化、信息化、网络化、智能化、集成化的有效集成。但不为人知的是，这个系统曾经被研发团队内部取了另一个代号“Nut”。

Nut的一个含义是坚果，这代表了系统开发的难度。数控是一个超级交叉学科，涉及控制、驱动、电机执行、检测、软件、通信、电子、机械、工艺等众多学科，交叉面多，且有很深的纵深。国内尝试进行数控系统开发的企业也不在少数，但在沈机集团之前，几乎都是在跟随，中高端数控技术突破并产业化成功的案例几乎为零，其难度可想而知。

2007年5月，同济大学老师朱志浩正在沈阳机床数控园区做项目，被自己的校友、沈机集团董事长关锡友一个电话叫到办公室。关锡友坚定拍板：开始自主研发数控系统！

于是，沈阳机床上海研究院就此成立。最初，在同济大学四平路校区的小楼里，朱志浩带着一帮80后年轻人白手起家干了起来。那时，在整幢办公楼里，上海研究院的灯光总是亮到最晚。

当时加入团队，现任上海研究院副总经理的黄云鹰告诉《新民周刊》记者，最初研究院是和意大利团队合作开发，但后来发现，外方总是不愿意开放核心技术部分，而这一部分变成了“黑匣子”后，我方的研究不可能取得核心突破。

研究院必须选择独立面对挑战。“当时最大的困难就是缺少技术。”黄云鹰说。当时团队成员的专业有机械、有通信、有软件……这些专业都是数控的一个方面，但并没有人完整做过数控。团队想出的办法就是对照已有数控产品的说明书，研究系统的结果，然后用自己建立的数学模型去一次次逼近这个结果。

在团队的成员看来，这真的像是在摸黑走夜路，并不知道明确的方向在哪里。现任软件部部长的邱明勇说，开发中借鉴了很多开源工具，这是找不到技术支持的，有问题只能靠自己另行摸索；开发的过程中，动不动就是几万甚至十几万行的代码量，面对问题需要耐心和仔细的调试和分析。

研发的过程中经历了多少次挫折和失败，只有亲身参与者心知肚明。例如，核心的运动控制方面，仅仅是通过自主研发的控制器让电机动起来，就花了整整三年时间！这样的冷板凳能坐得下来，所以团队成员们自嘲为“傻瓜”，这也是Nut的另一个含义。

年轻没有失败。这个当下已经发展到300多人的团队，其中七成年纪在30岁以下。愿当“傻瓜”，敢当“傻瓜”，“傻傻”坚持，这或许就是他们成功的秘诀。当然，这一切少不了沈机集团高层坚定的支持。5年里，集团累计投入研发资金达11.5亿元。

让数控飞上“云端”

从2012年开始，经历了“黄金十年”的中国机床行业陷入深度调整。市场需求持续低迷，行业新增订单和在手订单连续多月负增长，利润总额持续下降。“i5”是不是生不逢时呢？

事实证明这个担心是多余的。2014年2月，搭载i5数控系统的智能机床展出，引起巨大反响。随后，基于i5的一系列新品竟然在萧条的市场中逆袭出一波“井喷”行情。

之所以如此，是因为i5不仅完成了对国外垄断的打破，还在理念和技术上做出了自己的创新：一切以客户需求为导向。这也充分发挥了沈机集团作为传统制造企业的优势：他们直接面对大量客户，最懂客户需求。

在沈阳机床上海研究院的“市场服务部”，部门成员并不是简单的“客服”，而都是核心的技术开发人员。市场服务部项目经理方贻峰就是一名电气工程师，他曾经在展会上调试系统，早上8点出发，次日凌晨2点才收工；在做技术攻关时，每天只睡两三个小时。

2014年他去了第一家客户那里，感觉“被折磨得不行”。但是这样能现场发现和解决问题，对客户而言减少了停工时间；对研发团队而言，能最直接地了解到产品的现实状况，解决了实验室环境和现场工况的差距。在客户现场，发现问题后，所有相关技术人员，甚至研究院的一把手朱志浩都会直接去研究解决。“不要仅仅把自己当成一个操作者来思考问题，否则就太low了。”方贻峰说，“毕竟这是你的产品，对客户，要用心。”

在黄云鹰看来，i5数控系统就是针对客户差异化需求，沿着智能化方向走的。客户的感受和体验是必须关注的重点，机构的设置当然要以市场为核心。

另外一个例子是，借助i5技术，沈阳机床为客户提供智能机床的租赁服务，让用户有订单时才为机床付费，显著减少成本。一些小的制造企业很少有经验丰富的技师，沈阳机床不仅在交付产品时为客户提供至少2天的工艺、操作培训，还将服务继续延伸，让客户在有培训需求时，都能有经验丰富的“老法师”来带路。沈阳机床还为客户介绍沈机集团的优质供应商，让客户共享自己的资源。沈机将自己从一个装备制造企业转换成了服务方案提供者。

不仅如此，在云技术、大数据方兴未艾的当下，沈阳机床上海研究院更打造出了i5的“云制造”功能。i5系统能通过其研发的iSESOL网络平台将分布在四面八方的各台机器的生产数据汇集到一起，那么当企业有生产需求时，就可以通过数据平台查询到符合地理位置和产能、标准等需求的机器，将生产委托给这个机器拥有方执行。i5不仅是机床的“操作系统”，还成为产能交易的平台。

同时，搭载i5的智能机床生产的不仅是物理产品，还有数据。这些工业生产大数据，在评估和预测国民经济走势等方面，具有重要的价值。在基于i5的数据挖掘方面，沈机集团在上海研究院之外，还专门成立了“智能云科”公司，深入研发iSESOL平台，在“云制造”方面精耕细作。

在沈阳机床上海研究院人看来，他们的终极目标，是以工匠精神，精心打造一个国际领先的完整智能制造生态圈。

钢丝绳检测的“一骑绝尘”

电梯已经成为现代城市人生活的必需品，上海更以超过19万台的保有量成为全世界拥有电梯最多的城市。牵引部件的钢丝绳的质量，关乎着使用者的生命安全，因而钢丝绳的检测技术也成为保障安全的关键。同时，煤矿矿车、起重机、客运索道等领域，都广泛应用钢丝绳。

百余年来，世界各国的科学家都在孜孜不倦地探索科学检测钢丝绳的方法，但受测钢丝绳无限不确定长、结构复杂、型式又在不断发展等因素限制，一直没有找到可靠合适的仪器可以取代人工检查。从上世纪60年代开始，中国也曾投入千万元资金，委托有关科研单位开发，结果不理想，难以实际应用。

这触发了上海交通大学几位教授的创业动力。遗憾的是钢丝绳检测专业十分偏门，攻克难题涉及的领域又很多。为了快速解决技术问题，上海交大的董信华教授组织上海交大、华中理工大学、清华大学和上海煤科院、中科院冶金所、中船726所的各路专家合力攻关，于1994年组建公司。他们看到：只要解决钢丝绳的无损检测难题，其他六大类铁磁性细长材料的无损检测也将迎刃而解。

在技术、资金、平台“三无”的情况下，他们颠覆传统，推出“鼠标+馒头”的理念，也就是“信息技术+传统产业”，还可以说是“软件+硬件”。先将“馒头”做好，选定国际公认的电磁方法研究传感器，接着基于当时已经不断进步的计算机技术，在仪器领域率先应用“鼠标”解决信号处理的最重要、最实质问题。

他们花了三年时间，一遍遍地运用数学模型推演，最终应用软件取代传统仪器，由电脑直接控制采样传感器，并进行处理和存储，对钢丝绳的材质变化实现了定性、定量、定位和不漏检、不误判的在线检测。更重要的是，操作软件简单明了，只要会开电视机的人就能使用。检测仪的商标命名为MTC。

在上海市科委的直接支持下，创新成果很快产业化，进入市场。1999年和2000年，MTC亮相上海第一届和第二届工博会，其中悬索斜拉桥复合缆索的电磁无损检测系统得到了国家和上海的主要领导高度关注和赞赏。

董信华告诉《新民周刊》：“MTC的市场面对的是企业设备安全，而且从零开始，如果企业不发生因钢丝绳断绳的事故，一般来说企业领导是不会来找你的。”尽管如此，MTC还是耐住寂寞，自掏腰包，对钢丝绳的检测产品不断升级扩展，同时又对其他六大类铁磁性细长材料的电磁无损检测仪器进行了大量的基础研究工作。

功夫不负有心人。2002年，国家质检总局和安监总局将钢丝绳电磁无损检测仪器列入各省市特种设备检测机构和矿山设备安全检测单位的必备仪器，并拨款采购，成熟的MTC钢丝绳检测仪器一夜间就取得了大量的市场份额。

MTC还在钢丝绳这一类别上进行深化研究。例如迅达和奥的斯等电梯的曳引部件从钢丝绳改为钢带后，尽管钢丝的直径减小导致检测难度变大，但董信华带领团队，很快又推出了适用于曳引钢带的电磁无损检测仪。再如，海上石油平台起重机由于钢丝绳高悬，检测仪器的信号电缆无法连接各部件，导致长长的检测盲区，曾引发多次事故。董信华又为此研制出无线检测和以U盘为载体的新产品，攻破高空检测的难题。

MTC的产品质量，已经得到国际同行的认可。“质量是硬道理，就是你做得最好，他们不得不服。”

董信华的眼界不只在产品端。他还积极提出并参与制定七大类铁磁材料电磁无损检测的方法、仪器及受测材料报废基准的国家标准、行业标准、地方标准乃至企业规程。

“龟兔赛跑”做强技术

其实，早在1906年，南非就发明了世界上第一台钢丝绳电磁无损检测仪。董信华注重于软件开发，也是受到20世纪80年代初期美国国家仪器公司提出“软件就是仪器”的启发。董信华笑称，他的产品是“德国人的眼睛（传感器），美国人的神经（模拟-数字转换模块），中国人的脑筋（软件）”。

除了“脑筋”的控制优势外，还有什么原因让董信华把这项技术做到世界领先？

他分析说：钢丝绳的生产单位，因产品量大面广发展迅速，规格品种越来越多，各企业都自己不断地进行深入研究，但在这些企业中没有既懂软件又懂电子、传感器机械的人才，故而他们仅在提高钢丝绳质量上下功夫。

中国的高校中仅华中科技大学拥有这一专业。上海交大和武汉理工大学的相关人士多次想在学校建立该专业，但均未成功。欧美各国在钢丝绳检测上也缺少基础研究的机构和企业，尽管美国早就统计在钢丝绳8000个应用场合中，2%存在严重事故隐患，但人们的眼光并没有注重于此。至今，在钢丝绳检测仪器领域只有美国、加拿大、德国、瑞士、波兰、俄罗斯、日本、南非的几家小公司还在坚持，南非仅约翰内斯堡大学两位教授在做。

“2006年，我去南非，告诉他们电脑化的重要性和必要性，但是十年后，他们才有了电脑化的钢丝绳检测仪器。”董信华说。

“兔龟赛跑的故事告诉我们，当兔子睡觉的时候，乌龟应该抓紧时间快跑。”这是董信华的领悟。他也这么做到了。不久前，董信华受邀回到钢丝绳电磁无损检测技术的发源地南非，他的技术演讲和产品演示令当地20家钢丝绳、吊索具和钢丝绳芯皮带的检测公司十分赞叹。“他们的管理先进，标准科学，可惜仪器落后。目前国外8家生产钢丝绳检测同类产品企业的技术，已经远落后于中国的MTC。”

要走得更远，就要解决两个“不信任”。董信华说，中国人一般不信任中国自行研制的仪器技术高于欧美，而MTC则利用质量和价格两大优势将进入中国的波兰、俄罗斯产品市场压缩到最低；外国人也常常不相信中国的技术，MTC只能采用比对法，将国外8家公司生产的仪器全部收集在一起实验。“不怕不识货，就怕货比货”，外国人在质优的事实面前不得不采购MTC。

回顾20多年来的历程，董信华总结自己的成功的诀窍是“专注”：集中力量打歼灭战、踏踏实实打攻坚战。

他的企业里，股东不分红，利润全部投入科研。对于产品，他采取了“一年退、两年换、三年修”的政策。在他看来，产品“有人用，我最高兴”，“你三天用一次，我免费送给你”。他曾悬赏300万美元寻找该领域更好的技术；甚至从2010年起，他决定向社会免费转让钢丝绳电磁无损检测技术，鼓励有志创业，有心创新的人士参与这一产业。

“我的目的不是赚钱，而是要从技术上战胜外国人，展现中国自己的工匠精神。”董信华说。