通過科技創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，智能化提高了重型設備的生產(chǎn)效率與工作效率，優(yōu)化了生產(chǎn)流程和資源配置。
體量比一個籃球場還大、還能實現(xiàn)遠程操控的礦用挖掘機；52秒即可下線一片軌道交通用車輪；沒有駕駛室、實現(xiàn)語音操作的純電動工程挖掘機……太原重型機械集團有限公司（下稱“太重集團”）緊跟市場需求和技術(shù)趨勢，不斷推動制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展。
8層樓高的挖掘機“活”起來
礦用挖掘機技術(shù)已經(jīng)強到什么程度？一鏟斗的容量相當于一節(jié)多火車車廂的容量，高度相當于8層樓高，體量比一個籃球場還要大，總重量近2000噸，還能夠?qū)崿F(xiàn)精準遠程駕駛，坐在辦公室里也能身臨其境地駕駛……從“我不會造”到“僅我會造”，聚焦技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)團隊面對困境迎難而上，將“卡脖子”的技術(shù)轉(zhuǎn)化為“殺手锏”。
多年來，由于無法掌握核心技術(shù)，大型礦用挖掘機一直是自主研制的難題。
圖為太重工程挖掘機產(chǎn)業(yè)園，中挖上車線，正在進行裝配作業(yè)。王澤龍 攝
面對困境，太重集團迎難而上?！暗谝慌_大型礦用挖掘機的成功經(jīng)過了幾代人的努力?！?0歲的太重集團電氣主任設計師劉曉星告訴記者。“當時面對的是從0到1、從無到有的問題，心里是很沒有底的。大型礦用挖掘機的控制系統(tǒng)應該怎么選擇與研發(fā)？應該怎么樣去變頻？這么大體量的機器，電機容量應該怎么控制？這些都不容許失敗，一旦失敗就是一個億的損失?！?/p>
電控系統(tǒng)是礦用挖掘機的核心技術(shù)，成功與否，全在電控系統(tǒng)。當時的研發(fā)團隊大膽嘗試，銳意創(chuàng)新，放棄了更為成熟的直流控制系統(tǒng)，開始突破更有發(fā)展前景的交流控制系統(tǒng)。
“國外在這方面一直采用的是直流控制系統(tǒng)，交流控制系統(tǒng)是一個空白的領(lǐng)域，但交流控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)平滑變速，效果一定是好于直流的，所以我們就咬牙，下決心研發(fā)交流控制系統(tǒng)。這不是一件容易的事，我們經(jīng)過了無數(shù)次的計算、無數(shù)天的摸索，好在結(jié)果并沒有辜負大家的心血?！?006年，我國首臺WK-20大型礦用挖掘機試制成功，結(jié)束了我國2000萬噸以上體量的露天礦用挖掘機長期被國外壟斷的歷史。
從2006年開始，研發(fā)團隊不斷創(chuàng)新，持續(xù)對大型礦用挖掘機進行更新迭代。經(jīng)過6年的研究，世界上斗容最大的大型礦用挖掘機終于在2012年成功下線。
“你可能感受不到這款電鏟（即礦用機械正鏟式電動挖掘機）鏟斗容量有多大，我給你看個視頻你就明白了?！眲孕钦f著打開了現(xiàn)場作業(yè)的視頻。視頻里，在現(xiàn)場作業(yè)的工人還沒有挖掘機最下方履帶的一半高。
“設備的大型化并不是簡單的等比例放大，這其中涉及材料、力學、控制等方面的諸多難題，從設計、研發(fā)到加工裝配，上萬個零件都必須精雕細琢。10立方米體量的挖掘機重500噸，如果等比例放大，70立方米的挖掘機重量就將達到3500噸，而實際產(chǎn)品比這一數(shù)值輕了1500噸，以最低的耗材達到了最大的載荷?！碧丶瘓F技術(shù)中心礦山所電氣專業(yè)技術(shù)負責人范喜斌對記者說。
辦公室里開電鏟
幾百公里以外的國家電投內(nèi)蒙古霍林河露天煤業(yè)股份有限公司南露天煤礦，身著白襯衣的電鏟司機長賈文濤坐在遠程操控室，精準操縱著5公里之外的大型礦用電鏟，不一會兒工夫，礦車就被裝滿了。
這是5G遠程操作大型礦用挖掘機的功勞。通過遠程操作，把人從電鏟上、露天礦山這種工作環(huán)境中解放出來，實現(xiàn)在辦公室里開電鏟。
記者在太重集團展覽中心體驗了這一過程，坐在駕駛位上操縱手柄，眼前的屏幕上，挖掘機即刻開始運作，幾乎感受不到時延，模擬震動感也十分真實。
太重集團智能采礦裝備技術(shù)全國重點實驗室智能化所所長岳海峰說：“我們的目標分為兩個階段，一是已經(jīng)實現(xiàn)的遠程操作，二是實現(xiàn)完全的無人操作，制造出擁有‘智慧大腦’和‘強健體魄’的電鏟機器人，推動我國‘智慧礦山’的建設，引領(lǐng)露天采礦裝備和我國制造業(yè)的發(fā)展?！?/p>
智能化礦用挖掘機“出生”的背后是重重困難。
首先，礦山地形復雜，遠程控制需要極低時延，通信時延超過300毫秒，可能導致設備之間的碰撞，引發(fā)生產(chǎn)安全風險、造成重大經(jīng)濟損失。其次，相比實地操作，遠程控制中駕駛員獲得的信息量不足，可能影響操作的精準。此外，在機器執(zhí)行操作階段，并不能完全感知現(xiàn)場環(huán)境，容易出現(xiàn)卡頓、故障等風險。
岳海峰說，團隊用了兩年多時間，在機器感知—系統(tǒng)規(guī)劃—執(zhí)行操作全過程中，摳問題、找原因、做修改，寫了上萬個代碼，最終研發(fā)出全鏈路140毫秒低時延傳輸、近180度裸眼3D沉浸式場景呈現(xiàn)、人工智能輔助一鍵精準控制、突發(fā)故障時安全性高的智控系統(tǒng)。
此外，礦用挖掘機加裝更多智能化設備，促進重型設備的互聯(lián)互通。借助數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，設備能夠不斷學習和改進自身性能，適應不同的工作場景和需求。
岳海峰說，智能化應用大大減少工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。據(jù)測算，在相同工況下，這套系統(tǒng)平均每日作業(yè)時間能延長2個小時，整體作業(yè)效率較人工作業(yè)提高5%。
“燈塔工廠”打響名號
智能制造不僅僅是技術(shù)革新，更是生產(chǎn)模式的創(chuàng)新和變革。據(jù)山西省工信廳，省級財政已撥付超過5億元資金支持智能制造項目，拉動社會投資超過100億元。目前，山西省傳統(tǒng)制造業(yè)重點領(lǐng)域基本實現(xiàn)數(shù)字化制造，重點產(chǎn)業(yè)智能轉(zhuǎn)型取得明顯進展。
2024年10月8日，太重集團軌道公司獲評全球第一座軌道交通領(lǐng)域“燈塔工廠”，在人工智能和柔性自動化技術(shù)下，生產(chǎn)線僅需52秒就能下線一片軌道交通用車輪。
踏入太重軌道公司車輪廠二線，只覺熱浪撲面而來，一個個加熱爐、一只只智能機械手正在有條不紊地、流暢地進行作業(yè)?！耙郧霸谏a(chǎn)過程中，工人頻繁設定和調(diào)整加熱爐的爐溫，這不僅耗時耗力，而且難以確保溫度精準、加熱均勻，”該公司設備能源室主管王沛說，“現(xiàn)在有了智能燃燒控制系統(tǒng)的加持，加熱爐能夠自動精準地控制每一塊鋼坯的加熱溫度，減少缺陷率的同時提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量?！?/p>
在研發(fā)過程中，團隊不斷提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，通過無數(shù)次測試，將缺陷率降低了33%，產(chǎn)量提高了33%?！拔覀儸F(xiàn)在的車輪生產(chǎn)線，可稱全球技術(shù)先進，智能化和自動化水平非常高，年產(chǎn)車輪70萬片，生產(chǎn)效率領(lǐng)先世界?！痹摴靖笨偨?jīng)理蘆樹成說。
人工智能以“智”賦能，讓太重集團實現(xiàn)了研發(fā)、制造、銷售、物流、售后全流程的數(shù)字“智造”，跑出了加速度，推動新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展。隨著智慧工廠投入使用，傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)品、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)品和規(guī)模化批量產(chǎn)品三大板塊齊發(fā)力，太重集團的生產(chǎn)能力大大提升，已經(jīng)具備生產(chǎn)300萬噸裝備或產(chǎn)品的能力。
此前傳統(tǒng)重型機械企業(yè)由于缺少市場概念，曾經(jīng)一度面臨無米下炊的窘境；走向市場后，又因為重機產(chǎn)品普遍更重視社會效益而非企業(yè)效益，企業(yè)自身造血機能嚴重缺失，生存環(huán)境艱難。面對窘境，太重堅定以市場為導向，推動管理體制改革，加大科技開發(fā)與技術(shù)攻關(guān)投入。
為此，太重集團連續(xù)4年召開科技質(zhì)量大會，累計投入研發(fā)資金40億元，年均增長25%。此外，還通過“揭榜掛帥”和“賽馬”機制，開展“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)，攻克設計、工藝、智能化等多項關(guān)鍵核心技術(shù)。去年4月，太重集團在科技質(zhì)量大會上拿出1854萬元重獎科技成果創(chuàng)新人才?！斑@對太重來說是史無前例，對一線科技人員是莫大的鼓舞?！碧丶瘓F太原重工技術(shù)中心主任助理馬立輝說。
“科技進步催動產(chǎn)業(yè)變革。行業(yè)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，必須用新思路新技術(shù)去重塑流程和產(chǎn)品?！瘪R立輝說。大國重器，智勇雙全。如今的國產(chǎn)制造業(yè)，正在穩(wěn)步向高端化、智能化、綠色化發(fā)展。
