铁建重工：中国装备长沙制造

周亚明 谢立言

新时代新气象新作为

“我们在长沙生产的新型盾构机，就是一台智能机器人，具有事物感知、自我修正、自我调节的功能。它上面搭载了几千个传感器，能将在地下施工的工况、设备状况等数据，直接传到施工现场的指挥中心和铁建重工的长沙总部。”在中国铁建重工集团采访时，董事长刘飞香对自己的产品显得尤为自豪，他将产品的智能程度描述成“一键完成”，“一个按钮按下去，工作人员就可以起身去冲咖啡了，一个小时以后，隧道已经打好了。”铁建重工的发展是对“智能制造看长沙”的生动注解。从本期开始，“芙蓉国里”栏目将讲述湖南实体经济从高速度增长走向高质量发展的故事，展现芙蓉国里新时代的新气象、新作为。

党的十九大报告要求，促进我国产业迈向全球价值链中高端，培育若干世界级先进制造业集群。这是我国政府继颁布实施《中国制造2025》后，再次吹响制造业全面振兴的号角，全国上下制造业大发展已成如火如荼之势。在这千帆竞发、百舸争流，不进则退、慢进亦退的态势下，作为拥有工程装备制造产业集群的长株潭城市群的湖南，如何抢占先机，实现向制造强省的“华丽蝶变”，引来万千瞩目和期待。“智能制造看长沙”是湖南在迈向制造强省进程中，发出的铮铮誓言。位于国家级长沙经济技术开发区的中国铁建重工集团有限公司就这样闯进了高端装备制造业领域，进入了人们的视野。

另辟蹊径，施工企业闯进了高端装备制造业

走进长沙经济技术开发区的铁建重工厂区，迎面是一台犹如变形金刚的巨型机械，这台巨型机械机身有4层楼高，230米长，全身安装着5万多个零件。这就是铁建重工自主研发的超级盾构机，被誉为地下“航空母舰”。

中国铁建重工集团有限公司成立于2007年，隶属于世界500强企业——中国铁建股份有限公司，是一家特大型综合建设集团。中国铁建在建筑施工中最常遇到的是隧道施工，盾构机是现代隧道施工必不可少的设备，也是其最主要施工成本构成。

盾构机被称为现代隧道施工中的“巨型人造穿山甲”，无论是高铁还是地铁都可以实现隧道开挖衬砌一次性完成。用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响等特点。虽然盾构机成本高昂，但可将地铁暗挖功效提高8到10倍，而且在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。因此，盾构机是现代隧道施工中必不可少的设备。

由于大型盾构机技术附加值高、制造工艺复杂，前些年，国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产。我国隧道施工使用的盾构机全部是国外企业生产，不但价格贵得离谱，而且维护成本也是非常昂贵。特别是如刀片等零部件耗材，价格更是极其高昂。即便如此，订货还要提前两年，更换一次主要零部件要等上3个月。设备每当出现故障，请厂家维修，还需要支付一大笔外国专家上门维修、生活补贴等费用。

已能娴熟操作世界上所有类型盾构机的中国铁建下决心自己制造盾构机，他们选择了工程装备制造业聚集的湖南长沙作为研发制造基地。2007年，中国铁建重工集团有限公司在长沙经济技术开发区成立。

面对创业之初的艰难，一些人打起了退堂鼓，“人才在哪儿？经验又在哪儿？盾构机可是高端装备啊！”临危受命的刘飞香说：“人才没有，我们诚心去请！经验没有，我们虚心去学！”由于盾构机属于机械集成产品，集机械、电气、液压、自动化、传感、信息技术于一体，同时又涉及到地质和水文、土木、力学等60多门学科技术，创业团队没有现成的技术人才，只能把这些环节分解开来，把国内做盾构机研究的、设计的、生产制造的摸排了一遍后，有针对性地去找这一领域的专家。洛阳有一家老国企，虽然效益不好，但是制造工艺管理水平一流，铁建重工就找他们来负责制造工艺。

通过各方的支持和努力，一批国内顶尖的人才迅速汇集到了铁建重工旗下。随即刘飞香带领他们到世界上最顶尖的盾构机生产厂家逐一去学习、取经。

短短一年多时间，铁建重工自主研发的首台盾构机“开路先锋19号”成功下线，国产化率达87%。在当年长沙地铁盾构机的招标中，铁建重工以每台比国外同类产品便宜约500万元的价格以及专业的售后服务解决方案，击败国际竞争对手一举中标。接下来，铁建重工生产的盾构机在北京、西安、武汉、广州、苏州、南京、福州等城市地铁工程中被广泛采用。

从零起步，技术创新撑起了中国制造新高度

一个脱胎于建筑施工行业的企业转行做装备制造，无论是技术还是人才储备，一切都要从零开始。但组建不到十年的铁建重工硬是从零开始，做到了今天全国最大盾构产业基地，拥有在工程机械领域被誉为地下“航空母舰”的超级装备——大直径全断面岩石隧道掘进机、世界最先进的智能化生产线和新型轨道交通综合试验中心，国内首家能提供车轨一体化整体解决方案的企业。同时研制出世界上独一无二的煤矿斜井掘进装备，占据中国高速道岔和盾构机两大领域的半壁江山。

铁建重工的技术创新之路一直是简单明了：走自主创新发展之路，用创新驱动制造业转型升级，最终成为面向服务的制造业。通过“原始创新、集成创新、协同创新、持续创新”的自主创新模式，铁建重工掘进机、特种装备、轨道系统、新型轨道交通装备等产业板块实现从零起步、从无到有、从有到大，历经“跟着跑”“并着跑”“领着跑”的“三级跳”，一大批重大技术装备戴上了全球首台套、国产首台套的光环，撑起中国制造的新高度，一大批拳头产品堪称大国重器、技术直逼国际巨头，达到世界领先水平。2017年完成产值120亿元，创造了主要經济指标30%以上的年均增长速度，昂首进入中国工程机械制造商5强、全球工程机械制造商50强，成为全球领先的隧道施工智能装备和高端轨道设备整体解决方案提供商。

2015年11月14日，由铁建重工研发的中国国产首台铁路大直径盾构机正式下线。这台大直径盾构机开挖直径8.8米，总长100米，每台售价比同类进口产品便宜2000万元以上，性价比高，可靠性好，能够适用于多种复杂地层。这台盾构机拥有完全自主知识产权，一举打破了国外近一个世纪的技术垄断，极大地加速了中国快速城市化和大铁路网建设的步伐。

2018年2月11日，由铁建重工自主研制的全智能型混凝土喷射机通过验收，标志着全球首台全智能型混凝土喷射机在铁建重工成功下线。该装备在世界上首次实现了对隧道喷射区域的3D扫描建模，具备自动定位、路径规划、智能喷射、自动修正、数据交互等功能，是全球首台具有自感知、自决策与自适应功能的全智能型混凝土喷射机，将极大满足我国山岭隧道、城市地铁隧道、矿山资源开采等地下空间的高速发展需要。

十年中，铁建重工实施创新发展战略，明确“自主研发、全球采购、系统集成、自主产权”的产业化理念和“原始创新、集成创新、协同创新、持续创新”的自主创新体制，实施“设计、制造、施工”三位一体的研发模式，构建独具特色的创新技术研发体系。

铁建重工通过开展科技创新平台建设，构建了国家级企业技术中心、工程技术研究中心、重点（工程）实验室、博士后工作站、院士专家工作站、工业设计中心“六位一体”的科技创新平台。与浙江大学、天津大学、上海交通大学、中南大学、西南交通大学等建立了深度项目合作；与浙江大学院士团队共建院士专家工作站，与中南大学共建博士后流动站协作研发中心、湖南省工程技术研究中心，联合开办研究生班；与勘察设计单位、施工单位、核心供应商、科研院所强化技术、产品等方面的合作。

独一无二的创新体系，别开生面的创新土壤，承担和参与国家科技计划12项，承担省部级科技计划20余项，铁建重工在技术创新的道路上大步迈进，向高端轨道交通建设纵向推进。短短十年时间里，铁建重工已发展成为一个集地下装备、轨道设备、特种装备和大型养路机械研究、设计、制造、服务于一体的专业化大型企业。

量身定制，个性服务成就制造业辉煌业绩

由于掌握了完全的自主知识产权，加上中国全方位的产业配套能力，铁建重工的产品很快受到市场欢迎，占据很大的国际国内市场份额。

每台售价只有4000多万元，逼得外国厂商现在也把价格降到了5000万元左右。铁建重工却从不打价格战，从无到有抢占市场，依靠的是不断的技术创新和量身定制的个性化服务。不论是零部件的更换还是维修服务，铁建重工始终随叫随到，铁建重工要做服务型高端制造企业。生产过程中邀请客户来监督制造，产品出厂后为客户提供售前、售中、售后、升级改造直到报废的全生命周期服务，进而整合客户及供应商共同研发设计新产品，个性化服务为铁建重工赢得辉煌业绩。

全国最大的煤炭生产企业之一神华集团，长期面临采煤与掘进速度严重不匹配难题。根据客户的需求，铁建重工组成一个20多人的科研小分队，在和矿工们同吃同住同劳动半年多后，创造性地提出了研制煤矿专用斜井掘进机的想法。

2013年8月，由铁建重工与神华集团联合研发，拥有完全自主知识产权的全球首台长距离、大坡度煤矿斜井TBM掘进机下线，不仅填补了国内外这一领域的空白，更颠覆了煤矿采掘的传统理念，标志着我国在大型高端装备制造领域取得重大突破。

蓝色“花心”，红色“花瓣”，刀盘貌似一朵绽放的桃花。具有中国最美盾构机之称的“沅安号”是专门为湖南常德沅江过江隧道的施工建设量身定制的，是国产首台常压换刀式超大直径泥水平衡盾构机，代表着中国盾构机技术的最新成果。该设备具有完全自主知识产权，填补了我国国产盾构机常压换刀技术领域的空白。

盾构机在工作中，刀盘上的刀具经常需要更换，但更换刀具是个费时、费力、费钱的活。以前，盾构机如需更换刀具，必须对刀盘后的压力舱加压，确保与地层环境保持相当的压力，工作人员“全副武装”在高于正常气压2倍的高压环境中更换刀具。由于是高压环境，操作人员每次进去只能工作半小时。因此，带压换刀需要耗费两天时间才能换1把，效率非常低，而且还对操作人员形成了较高的人身伤害风险。铁建重工的技术人员发明了常压换刀的“独门绝技”。通过设置一个闸门，切断刀盘位置与外部的联系，让工作人员可在常压环境下作业，这种常压换刀一般40分钟可换1把刀。这样既保障了换刀人员的安全，又提高了工作效率，降低了施工建设成本。

如果说盾构机是装备制造业的皇冠，那么大直径全断面隧道掘进机就是皇冠上那颗璀璨夺目的明珠。5年前，鐵建重工成功自主研制出全断面双护盾岩石隧道掘进机（TBM）。这台在工程机械领域被誉为地下“航空母舰”的掘进机直径15米，自带双护盾，不需要构建（铺设）隧道之“盾”，即不需要铺设管片，而是集开挖、支护、出渣于一体，可以实现隧道的一次成型。

铁建重工自主研制的这台大直径全断面双护盾岩石隧道掘进机（TBM），破解了困扰挖掘行业50多年的世界级难题——“卡机”。“卡机”是以往在复杂的隧道施工环境中经常要面对的一道难题。一旦遭遇“卡机”，只能通过人工清渣，工期一拖就是几个月。但现在，铁建重工工程师的一项独创技术，终结了整个行业的噩梦。

超过7米直径的大型掘进机，至少配8个电机，铁建重工工程师们将其中一个换成“液压马达”。传统的岩石隧道掘进机，多用于硬岩挖掘，通常选择转速更高的电机来驱动。而盾构机，多用于挖掘软岩，通常选择液压马达驱动。液压马达的转速虽低于电机，但在同样功率下的扭矩却是电机的5倍。通过液压马达和电机双驱动，就能彻底解决“卡机”问题。但是两套完全不同的驱动系统，如何协同工作，找到混合驱动的最佳平衡点，是突破技术桎梏的关键。铁建重工的工程师们在车间和试验台前度过了无数个不眠的夜晚，通过不断创新、彻夜攻关，终于掌握了制造诀窍，成就了震惊世界的“国之重器”。