向春天掘进

刘青山 曹婷

测试零件，上色刷漆，组装调试……临近春节，中铁工业旗下的中铁工程装备集团郑州总装车间里，等待“出海”的盾构机近百米长、数百吨重，如同一条“钢铁巨龙”，工作人员加紧赶工。车间里的大国工匠实验室，剪线区、打号区、材料中转区和控制盒制作区的工作人员有序忙碌，记录、调试、查看设备等。“车间的这一批机器都是海外订单，我们的订单满，订单‘赶着生产跑。”中铁工程装备集团有限公司（以下简称“中铁装备”）相关负责人向《国资报告》记者介绍。

前不久，“中铁912号”“中铁913号”土压平衡盾构机通过验收后，已经下线发运、漂洋过海，用于新加坡跨岛线CR109项目，助力新加坡跨岛地铁线一期工程建设。与此同时，世界首台绿色盾构机“中铁1237号”、国产首台大倾角向上斜井TBM也从这里验收下线……据统计，从引入国外盾构机开始，20多年来我国盾构机不断自主创新，一路向前掘进，目前我国已成为全球最大的盾构机生产和使用国家，盾构机在全球市场占70%以上。

迈向智能制造

上天有神舟，下海有蛟龙，入地有盾构。隧道掘进机可穿山越海，是集机械、电气、液压、传感、信息、力学、导向研究等技术于一体的高端装备，常被称为盾构机。作为“入地”利器，盾构机在某种程度上代表一国基建实力，是大国建设必不可少的核心装备。

走进郑州的中铁智能化高端装备产业园生产车间，迎面是一面醒目的显示屏，屏幕上生产情况、产品图纸、设备运行、订单交付等数据实时呈现，关键流程图一览无余。整个车间的显示屏和工位机有序配比分布。显示屏后端连接着传感器、边缘服务器等，设施设备进行了全面的智能化升级。

“公司通过精心策划项目生产，加快技术攻关，加强各工序协同，不断提高刀盘、盾体、驱动箱等各类结构件的制造能力。”中铁装备盾构制造有限公司总经理李楠介绍，投产后产业园进一步发挥了公司设计、工艺、制造智能化优势，在具备核心结构件制造能力的同时，缩短产品的工期，提升产品竞争力。

据了解，产业园致力于提高结构件自制能力，摆脱关键制造技术受制于人的“茧房”，应用了三维非标智能化设计与工艺、计划和执行信息化、生产制造资源动态监控和调配、智能机器人协同焊接、数字孪生、UWB定位等多项智能制造技术，以精益产线设计和盾构机制造全过程数字化为重点，实现研发数字化、生产过程数字化、工厂装备数字化以及制造资源物联化，赋能新园区智能工厂建设和运营。

随着智能制造及数智升级工程等项目的实施，多项产品的制造周期明显提升：10米级超大直径TBM刀盘制造工期约缩短2个月；15米超大泥水刀盘制造工期约缩短1个月等。

智能升级后带来的产品更加智能化。中铁装备科技创新部部长郑永光告诉《国资报告》记者，现在的盾构机，刀盘上装有感知探头，可以将前方的地质情况及时反馈给操作员，相当于为盾构机装上“智慧眼睛”，准确判断掘进情况，从而提升工程的安全性和施工效率。

根据不同的应用场景，中铁装备引入绿色理念，采用“智能+绿色”生产出世界首台绿色盾构机“中铁1237号”，它搭载了连续掘进技术、快速换模技术等，开挖直径9.16米，2023年下线出口意大利，用于西西里岛高铁隧道建设。绿色理念体现在智能控制和低碳环保两方面，通过对盾构掘进过程中各系统的自动智能管理，自主达到掘进效率和能源消耗的最佳匹配，设备整体耗能排放量比常规盾构降低20%左右。

绿色制造和智能技术的注入，提高了盾构机在国际市场的竞争力。记者从中铁装备了解到，未来的数智化进程中，中铁装备明确到2035年，建成新一代企业信息化系统，实现业务与IT的深度融合，打造企业全数据驱动的高效运营管理模式，由传统离散装备制造企业向“互联网+”模式下的“平台企业”转型；提高“智”造能力，加强高价值数据要素供给，实现人、机、物全面互联，打造“装备+服务”“终端+云端”智慧型业务模式，赋能行业发展。在全断面隧道掘进机领域，实现基于数据+知识双驱动智能辅助施工，达到人—机—地—隧全面实时感知和强劳动工序的机器人化新阶段，设备故障停机率降低25%，施工效率提升20%，劳动用工数量减少30%。

布局第二曲线

2019年，中铁装备出口意大利的大直径（10.03米）土压平衡盾构机在郑州下线，设备用于意大利北部高速铁路隧道项目。这是我国高端隧道掘进装备首次应用于欧盟国家，进一步彰显了中国中铁盾构在国际TBM高端市场的综合实力和品牌影响力。

北部隧道项目隶属于欧洲交通网，是意大利国家大型战略基建工程，连接了米兰—维罗纳—威尼斯。该项目建成后将使当地高铁时速从过去的200公里/时提升至300公里/时，通行时长可缩短三分之一。

据介绍，整个项目挨着阿尔卑斯山脉，遇到的地质很复杂，下穿地层包括了坍塌与冰川沉积物，同时还有大量粉砂、砂卵石，偶有大孤石（> 1米），还要克服高水压（强度为6巴）。针对地质情况复杂、间隧轴线距离近等特点，工程师通过精心设计，制造出了一台大直径（10.03米）土压平衡盾构机，助力隧道掘进。

“公司的海外战略布局早，2012年产品就出口到马来西亚，海外市场有很大空间，产品占比稳步增加，到2023年迎来大爆发，占到总量的40%。”中铁装备规划发展部部长鄢思星表示，盾构机“出海”已经成为一张“新名片”，从2012年至今，中铁装备已经陆续出口至德国、法国等30多个国家和地区超百台盾构机，产销量连续6年世界第一。订单总数1000多台，隧道掘进里程几千公里。其中，马来西亚、新加坡、格鲁吉亚、意大利等共建“一带一路”国家的隧道工程项目中，都有中国盾构机的身影。

对于不同的地质情况，中铁盾构机品种越来越多：超大直徑，能转弯，会爬坡，耐极寒……这些功能强大的盾构机，得到海内外的认可。比如提升设备性能应用于马来西亚隧道的“中铁50”盾构机，为新加坡汤申东海岸研发的矩形盾构机，国内地下矿山建设鞍钢西鞍山铁矿项目首次应用的TBM（全断面隧道掘进机）“基石号”，在非煤矿山领域斜井巷道施工的“中铁R277号”等。

鄢思星介绍，“公司从成立至今始终围绕地下空间，从事隧道及地下工程装备研发制造与服务的高端装备制造。随着我们对设备和市场的了解适应，不断作出相应的调整，将隧道掘进机、隧道机械化专用设备、地下空间开发三大产业有机联动、以地下工程装备综合服务统领多元发展。”

由于国内基建增速放缓，该公司聚焦优质项目，优化业务结构。大力开发“第二曲线”市场，强化市场前期风险识别，加快扩大水利水电、矿山能源市场份额，中标湖北鄂坪调水、果子沟天然气管道等项目。全力推进信息化建设，加强数字化牵引。完成了掘进机板块WBS自动挂接的思路研讨、软件开发与落地实施计划；推动生产看板二期信息化系统建设，实现各业务板块信息化集中管理，减少线下关键信息的传递，提高数据统计效率和安全性。同时创造一流综合服务。打造结构扁平化、管理流程化、服务属地化的服务体系，深挖客户真实需求和产品相关“软性服务”，创造更多增值领域。

记者从中铁装备了解到，目前“第二曲线”占比超过30%。预计3-5年后产品将以智能盾构为主，实现无人操作、有人看管。另外就是高海拔地区机械化施工的隧道施工专业设备，以及矿山和水利水电领域，市场前景较好，预计2024年占比将达4成。此外，海外市场也将有一些产品结构调整，预计市场份额将持续提升。

增强源动力

由于盾构装备制造工艺复杂，长期以来，世界上仅德国、日本等少数发达国家掌握制备技术，且对外封锁技术。核心技术买不来，要想突破只有靠自己创新研发。2001年，由中铁隧道股份新乡机械制造公司承担的“关于隧道掘进机关键技术的研究”被正式列入国家“863”计划。2002年10月，中国中铁“筑梦之队”盾构机研发项目组正式成立，开启了中国盾构研发的新征程。

2008年，中铁装备研发制造出我国第一台具有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机——中国中铁1号，突破国外核心技术封锁。随后，国内最大直径硬岩盾构机、世界超大断面矩形盾构机、世界首台马蹄形盾构机……中铁装备不断向世界最大、世界最小、世界首台冲锋，持续在世界盾构机领域刷出新高度，实现了从“跟跑”到“并跑”以及部分领域“领跑”的转变。

“创新与变革是中铁装备与生俱来的发展基因。”中铁装备党委书记、董事长赵华说，中铁装备始终坚持创新驱动发展战略，高度重视以科技创新为核心的全面创新，积极探索科技创新体制机制改革，不断健全科技创新治理体系，争当原创技术“策源地”。

打造“七院三站三中心一平台”的科技研发架构，聘请杨华勇院士、杜彦良院士等著名学者进行合作共建科研创新工作站，对产品与技术规划、设计与研发、配套工法研究、智能制造进行统筹协调……中铁装备紧密依托国家“863”计划和“973”计划，协同内外部创新优势资源，深度开展“政产学研用”协同创新，联合产业链相关企业及科研院所成立隧道掘进机产业技术创新联合体，形成了稳定的产学研用合作体系和产业链集群创新能力。由于研发平台体系完善，创新成果产出更加高效，盾构设计周期从60天缩短至30天、常规地铁盾构生产制造周期从150天缩短至120天。

人才是创新的根基。中铁装备人力部部长洪光介绍，中铁装备构建了“国内+国外”的高端人才协同创新机制，以全职引进、柔性引进、专家咨询等形式，相继聘请国内外科研领域、行业权威专家，形成以院士、大师等国家级专家为领军人物，中青年科技人才为主力军的协同创新科技人才智囊团队。截至2023年末，中铁装备累计拥有各类国家级人才15人，省部级高层次人才23人，研发技术人员1000余人。

作为中央企业，中铁装备肩负着振兴民族装备制造业的光荣使命，攻坚克难突破产业关键核心基础部件“卡脖子”技术难题义不容辞。郑永光介绍，公司集聚了内外部各类专业研发人才，构建基础部件“概念方案+功能设计+产品实现+产品测试”的开发模式，建立结构化、标准化技术开发流程和评审机制，突破了大排量泵、主驱动密封等多项“卡脖子”技术，实现了隧道掘进机关键核心基础部件国产化应用，增强了产业链供应链安全自主可控能力。土压、泥水和TBM三大主营产品的整机国产化率达到90%以上，累计攻克关键核心技术达350项，填补了国内外空白194项。

今年1月中旬，党中央、国务院开展“国家工程师奖”表彰，其中中铁装备盾构创新研发团队被授予“国家卓越工程师团队”称号。

“公司是盾构行業唯一获得国家科技进步奖一等奖、二等奖的企业，实现了我国盾构研发技术从‘跟跑到‘并跑再到局部‘领跑的跨越。”赵华说，下一步将围绕国家重大战略，面向产业发展前沿，持续提升创新能力，推出标志性创新成果，努力打造全球掘进机领域一流创新企业。