趙吉賓：工程所需亦是心之所向

干思思

經(jīng)過(guò)幾十年的快速發(fā)展，我國(guó)制造業(yè)規(guī)模已躍居世界第一位，“中國(guó)制造”已然聞名世界，但我國(guó)仍處于工業(yè)化進(jìn)程中，與先進(jìn)國(guó)家相比還有較大差距。

如何提升零件的性能，增加其疲勞壽命；提高設(shè)備的智能程度，降低生產(chǎn)成本，是我國(guó)制造領(lǐng)域面臨的諸多重大難題中的兩項(xiàng)。對(duì)此，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所研究員趙吉賓交出了令人滿意的答卷。

為零件提性能

2020年，趙吉賓主持的國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“高性能薄壁件激光沖擊表面強(qiáng)韌化機(jī)理及精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)”和科技部項(xiàng)目“高效智能激光強(qiáng)化裝備研制及在鐵路、航空領(lǐng)域的關(guān)鍵部件上的示范應(yīng)用”完美收官。這兩個(gè)項(xiàng)目完美地銜接了基礎(chǔ)研究、高技術(shù)開發(fā)和工程應(yīng)用，創(chuàng)造性提出了基于激光沖擊強(qiáng)化智能裝備的數(shù)字化工藝，成功解決了我國(guó)高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)件表面強(qiáng)化延壽的“卡脖子”問(wèn)題。

微裂紋是材料（特別是金屬材料）產(chǎn)生疲勞斷裂的主要原因，是材料在拉應(yīng)力作用下，出現(xiàn)的缺陷或薄弱處，與主應(yīng)力方向相垂直的長(zhǎng)條形微細(xì)凹槽。要提升零件的使用壽命，就必須設(shè)法避免微裂紋產(chǎn)生或者將已產(chǎn)生的微裂紋去除。

自古以來(lái)，凡是神兵利器，則其材料無(wú)一不經(jīng)受過(guò)工匠成千上萬(wàn)次的捶打。據(jù)介紹，激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)就是類似的道理，“使用激光沖擊的強(qiáng)大能量，用力捶打零件，提升零件的表面殘余壓應(yīng)力，這不僅能夠使零件避免產(chǎn)生裂痕，還能對(duì)其表面的微裂紋產(chǎn)生愈合作用，因此零件就變得更加結(jié)實(shí)，壽命更長(zhǎng)”?？稍趯?shí)際應(yīng)用中，激光沖擊的能量過(guò)大，像子彈一樣一發(fā)一發(fā)地打在發(fā)動(dòng)機(jī)葉片上后，就會(huì)造成葉片的變形。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的壽命雖然提升了數(shù)倍，但也變成了結(jié)實(shí)的廢鐵，項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)花費(fèi)了大量精力才得以解決這一問(wèn)題。

目前，基于激光沖擊強(qiáng)化智能裝備的數(shù)字化工藝已在我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤生產(chǎn)線上成功投產(chǎn)使用，經(jīng)過(guò)激光沖擊強(qiáng)化后，此型號(hào)葉片振動(dòng)疲勞壽命提高5～8倍。除此之外，該技術(shù)還推廣應(yīng)用于航空框梁結(jié)構(gòu)件、渦輪盤榫槽結(jié)構(gòu)、汽車輪轂等多個(gè)領(lǐng)域，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)關(guān)鍵零件的數(shù)字化激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)的空白。

趙吉賓參加學(xué)術(shù)會(huì)議留影

使設(shè)備更智能

當(dāng)前我國(guó)制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展階段，但在高端制造領(lǐng)域中，一些像渦輪葉片、戰(zhàn)斗機(jī)窗蓋這種“高精尖”的零件卻仍舊需要依靠人手打磨。隨著產(chǎn)品質(zhì)量精度控制愈發(fā)嚴(yán)格和生產(chǎn)任務(wù)的增加，傳統(tǒng)手工研磨拋光技術(shù)的弊端日漸凸顯，高端零件自動(dòng)化加工技術(shù)的需求逐漸增大?；诖?，趙吉賓及其團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了復(fù)雜曲面零件的智能磨拋加工工藝的研究。這項(xiàng)工藝技術(shù)門檻非常高，想要做好更是難上加難，其關(guān)鍵性難題在于“如何使機(jī)器像人手一樣柔順”，屬于典型的“說(shuō)起來(lái)容易，做起來(lái)難”。

一直以來(lái)，人們普遍認(rèn)為機(jī)器人只是重復(fù)定位精度高，其絕對(duì)定位精度較低，因此無(wú)法采用機(jī)器人加工高精度零件。趙吉賓告訴記者：“我們要做的就是采用某種手段，使低精度的機(jī)器人設(shè)備能夠生產(chǎn)出高精度的零件?！表?xiàng)目組以戰(zhàn)斗機(jī)艙蓋及航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤作為主要研究對(duì)象，經(jīng)過(guò)反復(fù)嘗試，成功突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，建立了大尺寸零件的機(jī)器人智能制造裝備、控制、工藝及驗(yàn)證技術(shù)群。

這項(xiàng)技術(shù)不僅對(duì)我國(guó)大型零件加工與機(jī)器人智能制造的發(fā)展起到了不可忽視的支撐作用，其更是一項(xiàng)突破性的研究，填補(bǔ)了我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的空白，意味著我國(guó)一部分高端零件的生產(chǎn)成本將大大降低?！霸瓉?lái)幾個(gè)人工作數(shù)月才能生產(chǎn)出的零件，現(xiàn)在用機(jī)器人工作7～10天即可完成。”不僅在應(yīng)用上，而且具有極高的學(xué)術(shù)價(jià)值。但趙吉賓顯然更愿意談?wù)撈鋺?yīng)用價(jià)值：“我個(gè)人認(rèn)為，做機(jī)械制造最重要的還是要面向應(yīng)用，面向國(guó)家需求?！?/p>

失誤率相對(duì)較高是傳統(tǒng)手工研磨拋光技術(shù)無(wú)法避免的問(wèn)題，零件在加工過(guò)程中出現(xiàn)失誤是時(shí)有發(fā)生的，隨之而來(lái)的就是巨大的麻煩和損失。面對(duì)質(zhì)量問(wèn)題，趙吉賓表現(xiàn)出了十足的信心：“使用機(jī)器人加工不會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，我們不僅能保證工期，更能保證質(zhì)量?！?/p>

要知道，即使我國(guó)在多年前就已摘得“國(guó)家工業(yè)皇冠上的明珠”，能夠自主研發(fā)航空發(fā)動(dòng)機(jī)，但直到如今也無(wú)法擺脫進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)的“魔咒”。其中一部分原因在于，我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心零件的制造裝備無(wú)法滿足工程需求，許多重要裝備還需進(jìn)口。因此趙吉賓及其團(tuán)隊(duì)關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤/葉片自動(dòng)化磨拋裝備與工藝的應(yīng)用及推廣將會(huì)為實(shí)現(xiàn)“未來(lái)我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)高端裝備市場(chǎng)占有率大幅提升，核心技術(shù)對(duì)外依存度明顯下降”的工業(yè)強(qiáng)國(guó)夢(mèng)起到重要的推動(dòng)作用。

詩(shī)和田野

趙吉賓之所以能取得相關(guān)領(lǐng)域的重大技術(shù)突破，離不開成千上萬(wàn)次的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，他的人生之路也是如此。正是經(jīng)過(guò)不同的嘗試，趙吉賓才找到了自己的“詩(shī)和田野”，并愿為其傾注一生之心血和熱情。

本科畢業(yè)后，并沒有想過(guò)從事科研工作的趙吉賓出于“人總得找份工作”的樸素想法，選擇到濟(jì)南鍋爐廠設(shè)計(jì)處擔(dān)任助理工程師。在他的回憶中，工廠里的一天是從吹號(hào)開始的，號(hào)聲一響就代表要開始工作了，待到下班，陪伴他的不只有同事，還有滿天的繁星。而令熱愛思想自由的趙吉賓最難以忍受的并不是嚴(yán)格的規(guī)定，也不是無(wú)休止的加班，而是每天重復(fù)被安排好的工作。他坦言：“我原來(lái)并沒有想得那么‘詩(shī)’，只是想著人要先工作掙錢?！钡@段工作經(jīng)歷給了趙吉賓更強(qiáng)的信號(hào)：無(wú)論如何，他都要自己選擇研究方向，追求心中喜愛的工作。為了避免生活變成死水，為了讓工作化作詩(shī)歌，為了追求更高的挑戰(zhàn)，趙吉賓毅然放棄了多數(shù)人看來(lái)穩(wěn)定吃香的工作，重回高校學(xué)習(xí)。

可碩士期間趙吉賓依然不能確定自己未來(lái)的研究方向，和大多數(shù)人一樣，他并非只有一項(xiàng)愛好。大學(xué)本科時(shí)，雖然趙吉賓選擇的是機(jī)械制造工藝及設(shè)備專業(yè)，但同時(shí)他還學(xué)習(xí)了計(jì)算機(jī)專業(yè)的所有課程，這種熱情直到讀研也未曾減退分毫，并且此時(shí)他開始嘗試將自己喜愛的軟件與機(jī)械制造相結(jié)合。出于對(duì)軟件制作的喜愛，他曾在魯能積成電子擔(dān)任軟件工程師長(zhǎng)達(dá)一年半，這也為他后來(lái)向智能制造工程方向發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

隨著時(shí)間的推移，趙吉賓心中的天平還是逐漸倒向了機(jī)械制造。2001年9月，他辭去軟件工程師之職，進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院大學(xué)攻讀博士學(xué)位，繼而來(lái)到沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所學(xué)習(xí)和工作。在這里，他不僅獲得了知識(shí)，更看到了人生的方向。

中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所向來(lái)以工程需求為導(dǎo)向開展研究工作，受到這種氛圍的影響，趙吉賓很少進(jìn)行純理論的研究，并日漸沉浸于研發(fā)實(shí)用性強(qiáng)的設(shè)備。與此同時(shí)，他延續(xù)碩士時(shí)期的嘗試，加強(qiáng)了軟件與機(jī)械制造的融合，當(dāng)前趙吉賓研發(fā)的所有設(shè)備所使用的軟件都是他自己制作的。曾經(jīng)在軟件制作行業(yè)的嘗試并未隨著轉(zhuǎn)行化作無(wú)用功，而是使得他有能力將激光沖擊強(qiáng)化、打磨拋光、增材制造等工藝集成在自己的軟件上，更加順利地推進(jìn)研究工作。有過(guò)這幾段經(jīng)歷后，趙吉賓深刻認(rèn)識(shí)到：“人生最快樂的事不是掙多少錢，而是能做自己喜歡的工作并沉浸其中，這才是真正的幸福?！?/p>

雖然趙吉賓的思想總在自由地探索天際，但他的研究向來(lái)都是穩(wěn)穩(wěn)地立在地上，深深地扎根于生產(chǎn)實(shí)踐。平日里他最喜歡的事情之一就是到生產(chǎn)線上去，看看哪里用了他研發(fā)的設(shè)備。他說(shuō)：“把論文寫在生產(chǎn)實(shí)踐中，比將論文發(fā)表在期刊雜志上更讓我高興?！?/p>

未來(lái)，趙吉賓還將繼續(xù)面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，探索相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)突破，為促進(jìn)我國(guó)裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)貢獻(xiàn)自己最大的力量。他相信不久的將來(lái)，一定能看到各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)合都有自己研發(fā)的設(shè)備在發(fā)光發(fā)熱，而這片立足國(guó)家需求奮斗的領(lǐng)域，正是他心中最美的“詩(shī)和田野”。