“產(chǎn)學(xué)研用”合力打造國之重器

展堯

1月10日，在2019年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，以中交疏浚集團(tuán)及旗下公司為核心單位完成的《海上大型絞吸疏浚裝備的自主研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化》項(xiàng)目被授予國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)，這標(biāo)志著我國海上大型絞吸疏浚裝備的核心設(shè)備和總裝建設(shè)已形成自主技術(shù)體系，疏浚企業(yè)、高等院校、科研院所、造船廠在應(yīng)用、研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造方面有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建了產(chǎn)學(xué)研用高效協(xié)同的一體化創(chuàng)新鏈，海上高端裝備再添國之重器，疏浚行業(yè)再添尖刀利器，經(jīng)濟(jì)發(fā)展再添新動(dòng)能。

歷經(jīng)120余年實(shí)踐與創(chuàng)新，中國疏浚裝備實(shí)現(xiàn)了從無到有，從小到大，從弱到強(qiáng)的偉大變革，為推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)發(fā)揮了關(guān)鍵作用，為實(shí)施海洋強(qiáng)國、交通強(qiáng)國、美麗中國等國家戰(zhàn)略提供了裝備保障，為踐行“一帶一路”倡議，推動(dòng)沿線國家設(shè)施聯(lián)通、貿(mào)易暢通、民心相通貢獻(xiàn)了中國的疏浚力量，并使我國成為少數(shù)幾個(gè)掌握關(guān)鍵技術(shù)裝備建造主動(dòng)權(quán)的國家，步入世界疏浚強(qiáng)國行列。

百年匠心攻克疏浚裝備核心技術(shù)

博觀而約取，厚積而薄發(fā)。海上大型絞吸疏浚裝備是實(shí)施疏浚航道、吹填成陸、港口建設(shè)等工程建設(shè)的特種工程船，能挖掘海底各類巖土并同步遠(yuǎn)距離輸送，具備在惡劣海洋環(huán)境中抗風(fēng)浪、高強(qiáng)度、高可靠、高效率的連續(xù)作業(yè)能力，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量極高。上世紀(jì)70年代“三年大建港”期間，為滿足國家建港需求，中交疏浚所屬天津航道局、上海航道局和廣州航道局三家單位加快了購置和建造中小型挖泥船的進(jìn)程，到1978年擁有主力挖泥船舶已達(dá)58艘，通過不斷消化吸收引進(jìn)裝備技術(shù)，對挖泥船的運(yùn)行機(jī)理和建造工藝積累了大量經(jīng)驗(yàn)。

如果說上世紀(jì)是為滿足施工而做的獨(dú)立探索，那么進(jìn)入新世紀(jì)就是有組織的系統(tǒng)科研攻關(guān)。中交疏浚天航局總工程師顧明說：“建造挖泥船是一個(gè)多專業(yè)、多學(xué)科組成的系統(tǒng)工程，需要長期研究，并跟生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合。”2000年起，各航道局從組建主攻挖泥船船型開發(fā)設(shè)計(jì)小組開始，相繼成立了絞刀、泥泵、自動(dòng)控制系統(tǒng)等專業(yè)研發(fā)小組，在核心部件和關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域不斷突破。

泥泵相當(dāng)于挖泥船的“心臟”，技術(shù)先進(jìn)的國外公司出于壟斷原因不單獨(dú)出售，從一般的公司買來有改進(jìn)需求卻被對方“敷衍了事”。被迫之下，中交疏浚上航局經(jīng)深入研發(fā)，于2006年為“新海鱷”配備了自主泥泵。中交疏浚天航局聯(lián)合清華大學(xué)、河海大學(xué)等多家單位成立泥泵設(shè)計(jì)建造組，致力于攻關(guān)大型泥泵，在進(jìn)行大量國內(nèi)外泥泵調(diào)研、理論研究、水力、結(jié)構(gòu)分析、材料試驗(yàn).生產(chǎn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合長期使用泥泵積累的經(jīng)驗(yàn)，不斷總結(jié)、完善，于2010年10月在國內(nèi)成功研發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、高效、耐磨的大型泥泵TK1200，一舉打破歐美對大型泥泵的壟斷，且造價(jià)僅為進(jìn)口泥泵的40%。

相對泥泵，絞刀就相當(dāng)于“牙齒”，能否“挖得快”全靠它。過去依賴進(jìn)口，只能一把絞刀包打天下，但遇到“刁鉆”的土質(zhì)時(shí)，就會(huì)大幅降低挖泥效率，甚至無法施工。隨著上世紀(jì)90年代技術(shù)攻關(guān)的開啟，中交疏浚成功研制出4400KW功率以下的絞刀，隨后在2011年又聯(lián)合中船工業(yè)第七0八研究所、上海交通大學(xué)等單位申報(bào)了“5000KW絞刀功率絞吸式疏浚船關(guān)鍵技術(shù)”研究，打響了我國自主研發(fā)重型自航絞吸船的攻堅(jiān)戰(zhàn)。

有了“心臟”和“牙齒”等硬件，關(guān)系到綜合效率的控制系統(tǒng)當(dāng)然不能缺席。2002年，中交疏浚上骯局在荷蘭建成當(dāng)時(shí)世界最先進(jìn)、自動(dòng)化程度最高的大型耙吸挖泥船“新海龍”，其先進(jìn)的設(shè)備、高精的技術(shù)含量、現(xiàn)代化的電腦操控系統(tǒng)、科學(xué)高效的作業(yè)功能，讓中國疏浚造船界感覺到了差距，受到了震動(dòng)。

疏浚挖泥船在控制系統(tǒng)方面具有特殊性，據(jù)上航局董事長侯曉明介紹：“上航局成立了六個(gè)小組進(jìn)行專題研究，中國疏浚企業(yè)最終攻克了挖泥船的‘大腦和‘中樞神經(jīng)——船舶自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。此后，幾乎所有的國產(chǎn)挖泥船都用上了中國人自己的監(jiān)控系統(tǒng)。國外100多萬歐元的報(bào)價(jià)，也逐漸降到了30萬歐元?！贝送?，中交疏浚技術(shù)裝備研究中心還組建了包括自控、軟件、流體、巖土、機(jī)械數(shù)個(gè)專業(yè)專家的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，成功研發(fā)了具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的綜合控制系統(tǒng)。進(jìn)入智能化時(shí)代，中交疏浚開發(fā)的無人智能疏浚系統(tǒng)也已投入實(shí)船應(yīng)用測試，成為全球疏浚信息技術(shù)的領(lǐng)跑者。

經(jīng)過十余年的發(fā)展，如今，中交疏浚已經(jīng)建立了一支由1個(gè)國家工程研究中心、2個(gè)國家級企業(yè)技術(shù)中心、2個(gè)省部級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、4個(gè)省部級企業(yè)技術(shù)中心、2個(gè)博士后工作站，以及10個(gè)各類研發(fā)平臺(tái)組成的科技創(chuàng)新隊(duì)伍，逐漸攻克了泥泵、絞刀頭、自動(dòng)控制系統(tǒng)等一系列核心技術(shù)，疏浚機(jī)具和工藝實(shí)現(xiàn)了大幅進(jìn)步，挖泥船的核心技術(shù)牢牢掌握在中國人自己手里。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“十五”“十一五”期間，疏浚業(yè)累計(jì)獲得70多項(xiàng)核心專利技術(shù)，核心技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，支撐了中國疏浚裝備的升級換代。

與此同時(shí)，中國疏浚在國際疏浚行業(yè)的話語權(quán)和影響力顯著增強(qiáng)。由中國交建牽頭，中交疏浚及旗下三家航道局編制的5項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布實(shí)施，中國疏浚企業(yè)在國際標(biāo)準(zhǔn)化工作舞臺(tái)上提供越來越多的中國智慧。

中國特色“產(chǎn)學(xué)研用”一體化

以企業(yè)創(chuàng)新為主體構(gòu)建開放合作的創(chuàng)新體系，強(qiáng)化與創(chuàng)新鏈上下游的企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)等進(jìn)行聯(lián)合創(chuàng)新，提升產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力和產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平，海上大型絞吸疏浚裝備自主研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化是以企業(yè)為核心開展研發(fā)的成功，是國家總體實(shí)力增強(qiáng)的體現(xiàn)。

基于適配性等因素，疏浚裝備并不能像大型貨輪一樣標(biāo)準(zhǔn)化建造?！皻W洲有專業(yè)的挖泥船造船廠，建造挖泥船有百余年歷史。而中國在2000年前，由于挖泥船市場太小眾，沒有船廠和設(shè)計(jì)院專門研究挖泥船技術(shù)。因此，只有疏浚企業(yè)將積淀的經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)識(shí)、知識(shí)融入到裝備研發(fā)中，才能逐步實(shí)現(xiàn)挖泥船的自主研發(fā)。”中交疏浚副總裁劉樹東如是說。

企業(yè)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用提出船舶整體設(shè)計(jì)方案或零部件的具體需求，基于應(yīng)用場景及裝備性能開展科研攻關(guān)，并聯(lián)合高校、科研院所進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā)和船舶設(shè)計(jì)，最后由造船廠進(jìn)行建造，形成各盡所能、優(yōu)勢互補(bǔ)的“產(chǎn)學(xué)研用”一體化模式。

得益于各方的通力協(xié)作和科研人員的辛勤投入，僅用兩年左右，我國便成功自主設(shè)計(jì)建造了第一艘2500立方米/小時(shí)絞吸挖泥船——“航絞2001”輪。此后，中交疏浚旗下公司分別聯(lián)合國內(nèi)高等院校、科研院所、造船廠等單位在國內(nèi)率先成功建造了現(xiàn)代化大型絞吸挖泥船——“天獅”船、“新海鱷”輪，初步具備了國內(nèi)自主設(shè)計(jì)建造大型絞吸船的能力，在打破國外少數(shù)公司壟斷的同時(shí)，極大的降低了研發(fā)成本和裝備造價(jià)。由此，中國疏浚企業(yè)邁開了大規(guī)模建造大型疏浚船舶的步伐，“天?！毕盗?、“濱海”系列、“新215”系列、“新海鶴”、“新海鮫”等一大批國之重器相繼建成投產(chǎn)。

從2004年中交疏浚上航局建成“骯絞2001”到201 0年中交疏浚天骯局投資設(shè)計(jì)建造亞洲最大自航絞吸疏浚裝備4500方/時(shí)“天鯨號”，當(dāng)時(shí)絞吸疏浚能力一舉躍居亞洲第一、世界第三，只用了不到短短六年時(shí)間，裝備的更新升級標(biāo)志我國大型絞吸疏浚裝備設(shè)計(jì)制造躋身世界先進(jìn)行列。2017年，中交疏浚投資并聯(lián)合設(shè)計(jì)建造的首艘擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重型自航絞吸式挖泥船“天鯤號”成功下水，融合了先進(jìn)的挖掘、輸送和控制系統(tǒng)，成為中國疏浚高新技術(shù)與重型裝備制造高度融合的里程碑。至此，我國大型絞吸疏浚裝備設(shè)計(jì)建造完全實(shí)現(xiàn)了自主化和產(chǎn)業(yè)化，全面覆蓋全球各類型疏浚工程，多項(xiàng)技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，同時(shí)，在建造過程中大量采用國產(chǎn)設(shè)備，培育了成百上千家上下游中小企業(yè)，形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，從根本上突破了疏浚船舶裝備的可持續(xù)發(fā)展瓶頸。

海上大型絞吸疏浚裝備已成功實(shí)施了港珠澳大橋、長江口深水航道整治工程、深中通道等國家重大戰(zhàn)略工程，在上海洋山深水港工程、曹妃甸首鋼工程和環(huán)渤海灣經(jīng)濟(jì)帶、粵港澳大灣區(qū)建設(shè)中發(fā)揮了重大作用;與此同時(shí)，中交疏浚加快綠色發(fā)展，在一淀（白洋淀），兩江（錦江、沱江），三河（永定河、汾河、薊運(yùn)河），四湖（撫仙湖、杞麓湖、異龍湖、星云湖）等具有代表性、標(biāo)桿性的大型流域治理項(xiàng)目中全面發(fā)力;積極投身“一帶一路”倡議，實(shí)施了斯里蘭卡科倫坡港口城、沙特吉贊人工島、馬來西亞關(guān)丹深水港和巴拿馬科隆集裝箱港口等重大工程，促進(jìn)國家和地區(qū)間互聯(lián)互通，通過疏浚塑造了中國企業(yè)服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和履行社會(huì)責(zé)任的良好形象。