铁建重工新疆公司高端采棉机研发团队：以青春之我，“智”造高端农机

2023-08-26王碧清

中华儿女 2023年6期

王碧清

如今，在新疆广阔无垠的棉田中，进入九月下旬的采收季后，当地种植户已经可以使用由铁建重工新疆公司研制的智能六行采棉机进行机械化、智能化采棉。

橘红色机身、明黄色采棉头，长10.28米、高5.3米、净重34吨，这样的一台智能六行采棉机，能够实现自主导航、自动采收打包、故障自诊断和数据远程操作等功能。一台采棉机一天可采收500亩棉田，相当于1500人一天的手工采摘量。

硬核的技术、鲜亮的色彩、灵活的行进轨迹，辉映着研发者的初心与使命。今年五四青年节前夕，铁建重工新疆公司高端采棉机研发团队被授予第27届中国青年五四奖章集体。这支62人组建的“铁军”，平均年龄不到35岁，一派青春昂然之姿。他们来自全国不同省市——长沙、山东、新疆等地；他们曾是地下工程装备、汽车制造等领域的核心骨干，在各自领域崭露头角、贡献青春力量；为“打造更智慧更好用的中国采棉机”，他们于祖国秀丽山河间激昂梦想，砥砺而行。

“怀着梦想，齐聚天山脚下”

中国铁建重工集团股份有限公司（简称“铁建重工”）创立于2007年，隶属中国铁建股份有限公司，在隧道掘进机、轨道系统、特种装备等领域，掌握多项核心关键技术，是解决制造业“卡脖子”技术难点的重要支撑力量。2015年7月，铁建重工新疆有限公司成立，并作出打造高端农机产业创效板块的战略部署。

新疆是全国重要的棉花生产基地，棉花产量全国占比达90%以上。每逢新疆丰收季，棉田如雪如浪。农业机械化也很早应用在棉花产业中。然而，新疆采棉市场，常年被国外农机巨头垄断。

在初期市场调研时，“进口设备贵”“维修周期长”“一机难求”“作为国家队，做大国重器的，能不能做棉花机械”等种植户的心声、不易，让不少第一次走进棉田的年轻人深受触动。铁建重工新疆有限公司党委书记、高端农机研究设计院院长伍涛回忆：“当时，使命感油然而生。调研之后，项目组很快组建，大家怀着梦想，齐聚天山脚下，立志要打造更智慧更好用的采棉机。虽然新疆距铁建重工集团总部长沙有些远，约有3000公里，但对于研发人员来说，在一个广阔平台进行技术攻关很有挑战性和吸引力！”

2017年6月，60余名青年骨干从各地赶赴乌鲁木齐。在踏入农机领域之前，团队成员曾在掘进设备等领域，参与完成多个首台（套）产品，战绩卓著。带着这样的自信与底气，团队开启采棉机的研制工作。

很快，大家发现，农机产品不止功能复杂，在车桥变速箱、打包系统等关键技术和核心零部件上，严重受制于人。虽“心里凉了半截”，但大家很快冷静下来，讨论后，决定兵分几路，从结构、原材料、控制逻辑等关键环节上展开攻关。

棉花的生长本身具有不规则性，受温度、湿度、品种等影响较大，在采摘时，有的棉花枝干可能一碰就断。团队要想实现棉花自然状态下的高效采摘，农机设计过程颇为复杂。以采棉头为例，每一个采棉头都有数千个零部件组成，研发技术难度高。团队通过不断优化采棉头结构和传动系统，对采棉头结构参数与工作参数进行优化，以提高采摘效率。

团队经过反复试验、调整，不断优化采棉头的运动軌迹，使之与采棉机行驶时高效匹配；再考虑到棉花品种、长势、湿度等因素，进行大量试验，一次次回溯、分析，最终攻克了采棉头的技术难点。

2018年9月7日，团队成功下线第一台高端智能六行箱式采棉机（4MZ-6）。该产品具有采棉、一键卸棉、故障监测预警、消防喷淋、倒车影像等智能功能，打破国外品牌对该领域装备技术长达数十年的垄断。该产品也获得2019年中国创新“好设计”金奖。

在小结会议上，团队提出：“我们只是实现进口机器替代就行了吗？”这样的问题，大家早已有了答案。同时期，国外同行开始研究“打包一体”的采棉机。时不我待，使命在肩，团队成员再一次一鼓作气，乘势而上。箱式采棉机已具备一定的智能化水平，但人工操作的强度不小，实现采棉全程机械化，势在必行。

“每一个百分点，我们都会尽可能地提高”

一朵朵棉花延绵相连，从空中俯瞰，颇为壮阔，采棉机行进其中，则是另一番风景。每一次技术升级，从想法到落地，常历经磨难与坎坷，难以一蹴而就，团队的心智与决心几经磨砺，在数不尽的总结、复盘之中，团队不断穷尽个人才智、精力，只为寻求、靠近最优解。

“汽车可以实现自动驾驶，采棉机能否也应用自动驾驶技术？”为了让用户降低劳动强度、轻松驾驶，同时保证采收品质，团队决定将自动驾驶技术运用在采棉操作。

从棉田的一行驶入另一行，准确调转、对行，是技术难点之一。团队通过自动导航RTK技术，确保精度控制在2.5厘米的误差范围内，来保证采棉机准确入行。

“准确”还体现于采净率、含杂率等关键指标。仅完成采摘还不足够，要采摘准确、采摘干净、含杂率低。机采作业一般要求采净率大于93%、含杂率小于11%。达到基本的标准，对于研发团队来说，只是起点。伍涛设想：也许，图像识别技术可以应用其中。在过去的实践经验中，伍涛在自动控制、图像识别等前沿技术已有积累。他直言感受：“我们的先进技术为什么不能用在农机上？我们不能总是跟着别人走，对吧？”

将图像识别技术创新融合到采棉机，是团队自主创新的重要突破之一。通过图像识别技术的成功应用，可以实时对比采收前后的棉花图像，机器随即自动调整相应的操作参数，采净率高达97%、平均95%，含杂率则不高于10%。

“看似是每一个1%，我们可能会花一两个月，甚至一两年去不停地测试、分析、提升。”团队深知，对于种植户而言，每一个百分比的提高，都是农户的收益与生计支撑。“所以，每一个百分点，我们都会尽可能提高。”

在打包覆膜阶段，难题再度出现。如何将松散的棉花压缩成高密度的棉包，同时可以持续采摘？团队成员孙奎回忆，棉花当中因有棉花纤维、容易在挤压中变形，因此对于打包覆膜的力度控制要求高。

在棉田里，团队不断填充棉花进行打包测设，终于在一个夜间成功打出一个棉包，但还来不及喜悦，孙奎发现，棉包两侧容易散落，并没有达到设计预期。经过重新调整设计，增加部件结构，当第一个完美的棉花包从采棉机成功吞吐而出，现场的团队成员兴奋欢呼，“有想流泪的冲动”。

2020年8月，国产首台自主研发的六行智能打包采棉机正式下线。团队攻克了棉花空满仓感应技术、棉花预压缩及输送技术、棉包成型技术、包膜技术等关键核心技术，完成采摘系统、风控系统、打包系统、附膜系统的高效衔接，打破一个个“不可能”，制造出先进、智慧的“铁建红”。

2022年7月30日，铁建重工新疆公司研制的智能六行采棉机通过了陈学庚院士及国内专家团队的鉴定，获得“成果整体达到国际先进水平，智能化应用技术达到国际领先水平”的评价；2022年9月27日，智能六行采棉机作为行业唯一代表，参加“奋进新时代”主题成就展。在加速实现六行采棉机产品的研发、试验、生产过程中，团队不负使命与重任，推进了国产化采棉机代替进口采棉机的速度，助力带动农机配套产业链高质量发展。

4MZ-6自走式采棉机、4MZD-6采棉打包一体机、4MZD-3采棉打包机……采棉机产品系列，经过团队的创新研发，从厂房走进田间地头。

孙奎说，“中国农机看两疆（新疆、黑龙江）”、新疆农业的发展前景，曾激励他从山东赶赴新疆从事农机制造，真正投身其中，研制农机固然艰辛，但随着与团队成员共同奋战，挥洒汗水取得一项项成果，内心更多的是自信与豪情。“首先是满足用户需要，为他们服务，很有成就感。其次，我们的很多对手都来自国外的巨头企业，而我们农机的自动化程度其实非常高，所以，我们特别自信、特别积极地向大家推广介绍我们的高品质农机，生怕大家不知道我们研制出来了高端农机。”

“我们是积极向上的，青春的，不畏困难的”

当将一辆辆4MZD-6采棉打包机运送而出，团队久违的愿望，落地成真。团队成员阿依仙母·巴哈克力木从小成长于棉花种植家庭，对手工采棉的辛苦非常了解，“手工采摘，腰疼，手上也都是棉花壳割伤的印子”。2019年，她加入研发团队，共同参与采棉机的结构件、传动系统、覆膜系统等关键技术的攻关。

对于阿依仙母而言，除了技术上的挑战，开展农机研究的主要挑战是直面农户。“他们是用辛苦换钱，因此对我们产品的可靠性、稳定性要求很高，他们的期望也很简单，就是在采收作业当中，不要发生任何故障。”这些心声和期待，正是团队成员对产品精益求精的动力。

团队成员分为研发小组和服务小组，在棉花采收季，常常24小时待命。大家或睡在办公室，或直接躺在棉花垛上过夜。“棉花采收季就一个多月，那都是用户一年的心血，10月下旬以后，可能会下雪，我们一定要确保地里的设备良好运转，那段时间，大家基本都休息得少。”孙奎说。

2022年采棉季即将到来，从采棉机的发送到保障服务，团队面临严峻挑战。因疫情影响，车辆的联系、发运、调试，都有困难。团队成员主动来到公司，吃住在公司，确保发送的车辆调试到位。采棉时，有技术人员驻扎在田间地头，吃睡都在服务车上。而后方的研发团队主动放弃休假、牺牲休息时间，坚守在岗位，前方“传来”技术难题时，研发人员及时分析故障、提出解决方案。在艰辛条件下，没有人有怨言，大家的目标只有一个：服务好车辆、保障采收作业顺利完成。

“还有一些地方，服务团队无法去现场，这个时候比的就是硬实力，要靠产品自身的技术，以及产品的稳定性、可靠性。”伍涛说，“之前有一个误区，就是认为国产设备需要服务人员一直跟着，实际上，打铁还靠自身硬，只要能把质量控制好，实际应用中，整个设备的运转一点不比进口设备差”。

从研发、试验、下线，到服务用户，团队面临的艰辛时刻不胜枚举；喜悦幸福的瞬间，亦常令大家感念。“我们一整晚地想解决问题的方案、一把把地做试验，在棉地里，灰尘很大，大家灰头土脸的，这里的紫外线又强。扎在农田里一身土，钻进机子里又是油……没有人说累，没有人怕，可能有压力，遇到问题，大家都在一遍遍去改进、去求证。我觉得我们整个团队是积极向上的，青春的，不畏困难的。我们就想着把产品做好，得到农户实实在在的认可，让大家觉得国产的采棉机顶呱呱！”阿依仙母有感而发。