中國礦山機械如何在國外礦山機械巨頭的包圍中脫穎而出

我國礦山機械工業建立的歷史盡管不長，即 從 20 世紀 50 年代初仿制前蘇聯的階段和在 1978  年改革開放后引進西歐、美國和日本技術的階段。應當說這兩個階段靠國家計劃的強制推動，對我國礦山機械的發展起到很大的促進作用。盡 管品種規格與國外差距很大，但門類是基本齊全的。客觀地講，總體上仍然只是“有設備可選，高精尖難選”的狀態。

    我們必須承認，我國礦山機械的技術與國外有很大的差距。通常的說法是“15～20  年”，
其實這是一個十分模糊、沒有價值甚至還有負面影響的概念——如果拿樣本上的功能參數比，尚有可比性。但由于我們的產品普遍存在可靠性和維修性差、零部件壽命短、控制單一、“大馬拉小車”等等問題，在現場的實際表現卻是差別很大的，所以比功能參數也無法比出差別的年限，也毫無意義。但我們不妨這樣來看，應當承認，20 世紀 50 年代開始，我們當時因為是照搬前蘇聯的技術，由于前蘇聯當時的技術與當時歐洲和日本的差距并不大，所以我們照搬的技術與當時歐美和日本的差距也不大，且從 20 世紀 50 年代末開始，我們參照別人自行設計了不少產品。而 1978～1983 年，我國重型礦山機械行業僅從9個國家引進的技術就有100 多項，這些技術總體上都還是當時國外較先進的技術。而且從那時開始就大量地走出去請進來交流，并有許多來圖來料加工項目，企業也積極采用國際和國外標準。直到今日，盡管我們在很多領域取得科技突破，礦山機械某些機種也有大的進步，但礦山機械總體水平與國外的差距卻是在拉大。這種差距主要表現在產品品種、大型化與小型化、機電液一體化、可靠性、維修性、效率等等方面。
    
 究其原因，除了改革開放前基礎件工業薄弱等客觀原因外，主要有四個方面的主觀原因：
 一是我們的設計制造體制和礦山機械發展的軟環境存在問題，這是最基本的。導致很多好的指導方針或真知灼見得不到很好的采納和落實；
 二是對制造工藝技術對一臺 (套) 設備的影響認識不足；缺乏與工藝流程機電配套相適應的研究；
 三是沒有及時借用現代化的設計分析手段和試驗手段；
 四是從 20 世紀 80 年代末開始，我國從 20 世紀 60 年代末開始建立起來的、由國家牽頭的、已經很有章法和成果的國內外行業技術情報收集整理工作逐步癱瘓，到 90 年代中期基本停止。加之企業當時的困難，企業自身從事的調研和技術儲備工作也基本停止。致
使我們沒有全面及時跟蹤、掌握并應用隨著 90 年代初以來微電子技術的蓬勃發展帶來的技術革命新信息，甚至至今在設計環節沒有真正認識清楚機電液一體化的內涵。

 下面筆者謹就這四個方面來討論一下我們的對策。
1.1 完善我國礦山機械發展的環境
 長期以來，許多問題不是我們認識不到而是落實不到或落實不夠。1983 年原機械工業部的一些領導的意見就是今日看來仍然很值得去落實。這是為什么呢？其實就是缺乏一個更有利于礦山機械發展的制度環境和軟環境。20 世紀 90 年代開始，我們已經逐步采取了以企業技術創新為主體的市場引導與宏觀調控相結合的制度措施，但這個創新主體的產業機構和內部管理結構長期存在的問題仍然沒有根本改變。如何在改革中保留過去有益的經驗，在改革中借鑒先進國家經驗，創造適合礦山機械發展的制度環境尤其是軟環境等方面仍然沒有被充分認識和重視。國外礦山機械發展過程中，以產品相似性和工藝連接性為主的企業優勢互補、資產重組聯合從工業革命一開始至今就存在。而我國的企業至今習慣于單打獨斗、盲目跟著市場圈面，產品相關性很差，什么行業都干，卻又很少有一個行業的產品能夠成套發展。這個問題要解決，在我國國民的觀念還跟不上國際化環境和主要資產所屬背景等現實中，單靠某個企業自主是不行的。要強制提高產品市場準入標準；要利用當前主要資源仍然由國家掌控的優勢，以優化企業資源配置為目標，靠政府借助協會或組成各種專家委員會強力推動。關于軟環境，第一次工業革命從英國開始并迅速波及歐洲不是偶然的。這是因為 17 世紀中期的英國資產階級革命成功后，利用國家政權制定了一系列鼓勵發明創造的政策和措施，從上流社會到下層貧民，都形成了人人崇尚科學技術、力行發明創造的社會環境，對科技的敬仰已滲入到每個人的骨子里。而那時，我國在封建王朝體制下，士大夫階層還沉醉于
升官發財，有品位的閑來也大都只崇尚舞文弄墨，琴棋書畫；老百姓階層則忙于填飽肚子。至今，在歐洲除了壇壇罐罐之類的文物博物館外，甚至還有很多礦山機械博物館和收藏。有地方政府建的、還有社會組織、企業甚至個人建的。今天你打開國外的礦業類網站，不難發現礦山旅游、老礦井探險旅游的人很多。你甚至會發現國外有很多礦山機械迷，有很多礦山機械的模型工藝品、玩具等，有的就是某公司以自己的產品做的紀念品，可見人家的企業形象策劃和市場營銷已經細致到什么程度。此外由于我國的社會歷史背景不同，不但要加強全民科普教育，如培養多媒體科教人才，開設趣味性十足的科教電視頻道等等。而且從中學開始到大學，就應當對所有專業開設人類科技發展史的必修課程。對理工科學生開設有關科學技術學、科技哲學、創造學等方面的課程。

 目前企業作為創新的主體，鼓勵革新創造的措施還是遠遠不夠的，不僅是待遇問題，榮譽措施也不多。而在英國，盡管社會等級森嚴，但早在 18 世紀就可對貧民發明家授予爵位。

10 年來，尤其是行業經濟形勢喜人的近４年來，已經有近 20 多家國外礦山機械知名公司在我國獨資或合資建廠，并有更多的其他外國公司早已通過設立辦事處或銷售公司等形式陸續加入到中國市場。在以回轉窯水泥設備和礦山設備著稱、在我國水泥行業獨站螯頭的丹麥 FLsmidth 公司的 2007 上半年總結報告顯示，盡管其第一、二季度在全球 (特別是在中國) 水泥行業的訂單金額共計 67.3 億 DKK (約合人民幣 93.9 億元)，與 2006 年同期的 83.7 億 DKK (116.7 億元人民幣) 有所下降，但 2007 年仍有望突破預期的每年新增 1 億 t 的目標，達到 1.25～1.50 億 t。而在礦業領域的訂單金額卻分別增長 25.8％ 和 26.4％，達 12.7 億 DKK (17.7 億元人民幣) 和 23.9 億 DDK (33.3 億元人民幣)，很明顯 2007 年第二季度比第一季度增幅高達 88.5％。截止 2007 年 6 月 30 日，該公司在水泥和礦業的訂單儲備總額已高達 210.55 億 DKK (293.5 億元人民幣)，上半年營業額與上年同期相比增加 59%，達到 82.68 億 DKK (115.26 億元人民幣)。市場活力主要是受中國和印度的驅動，但非洲和中東也出乎意料地持續穩固增長。該公司認為，由于國際市場礦產品價格持續居高不下和礦業開采投資增長需求強勁 (特別是亞洲礦物勘探開采多年投資不足)，礦業領域的這一市場好形勢有望持續 3～5 年以上。

 在全球化的浪潮面前，我們唯一的價格優勢在國內大部分市場還能撐多久？我們除了繼續給人家打工 (當然也可提高自己)，是不是還應當立即采取措施，以在主流市場中站穩一席之地？但愿我們的礦山機械能舉起快速發展的大旗，躋身于世界高端市場之中。

1.2 加強制造和用戶工藝技術的研究 近年來企業對制造工藝的重要性已經有足夠的認識，很多企業也在近幾年大發展的資金積累和國家政策鼓勵下，實施工藝裝備的淘汰更新。國外的礦山機械機加工大量采用數控機床和加工中心。在焊接方面大量采用機器人。如上述 DBT 公司，對其地下采礦設備的焊接件全部采用機器人焊接。這些裝備的加工和焊接的質量與效率，是任何熟練工人不能相比的。

 20 世紀 80 年代以來，國外礦山機械設計制造商一直貫徹和宣傳一個理念，那就是“為用戶提供個性化的最終解決方案”，這是一個革命性的變化。表面看賣的仍然是設備，但實際上賣的是一個方案，一個由用戶提出產能和投資回報要求、由機械制造商來滿足這個要求的方案。這個方案包含了企業整體技術、經濟、質量、管理、服務、品牌等等綜合實力。我們自同一時期以來也倡導成套化，但我們的成套化長期還只是就自己已有產品而言的，認為只要自己的產品成套了，選什么那就是設計院或用戶的事，缺乏對用戶現場工藝技術的認識和研究。上述 DBT 公司不但有自己的礦山設計部門、甚至還有自己的礦山安全技術部門，它的技術人員都有多年采礦現場的職業背景，對采礦現場十分熟悉。這樣的公司顯然才能夠對整個一座礦山提供“個性化的整體解決方案”。我國長期將采選工藝和礦山機械設計制造分離，歸不同部委管理。20 世紀 90 年代末，盡管這些部委撤消，但因習慣和觀念問題，相互溝通仍然不夠，條塊分割依然嚴重。因此，我國應當將這兩方面的設計院按工藝與設備的相關性合并，至少目前的礦山機械研發部門，應當配備熟悉采選現場的工藝技術人員。我國的高等院校機電專業學生的培養中，也應當將設備技術與工藝技術培養結合起來，至少開設“概論”這樣的課程。礦山機械是為用戶采選作業而設計制造的，因此用戶始終都是中心。設備研發，要從熟悉用戶工藝需求和發展開始。

1.3 加強現代設計和試驗手段的應用
 我們現有的很多礦山機械圖紙，還是過去傳統的力學和安全系數設計法遺留下來的，不但零部件尺寸大，零部件之間尺寸、壽命、功率等協調性差，傳動和控制方式落后等等，而且基本沒有對用戶經濟性、人機工程學、環境友好和回收再造的考慮。要利用舊圖紙電子化的機會，基于自身效益和用戶經濟性 (如壽命周期費用) 平衡，利用現代 CAD 技術和機電液一體化技術，對舊圖紙進行升級換代。礦山機械的產品特點是品種多、批量小甚至沒有批量。這是由要采掘和處理的物料對象品種繁多、所在的地質條件、物理性質、工藝選擇、技術經濟條件等的特殊性和復雜性決定的。當今工程礦山機械領域推崇的面向具體用戶的“個性化解決方案”，又使大部分礦山機械整機產品完全標準化變得沒有意義，而是要盡可能追求整機設計的模塊化，在模塊化基礎上的部件標準化。這樣才能適應用戶的個性需求和市場的快速變化。要做到這一點，不但要引進當今先進的機械和工藝設計、物料分析、試驗理論和方法，而且僅引進 CAD、CAE、CAT 等軟件是遠遠不夠的，還要引進或者與軟件公司或高校充分合作，共同開發專用軟件，如利用參數化設計手段開發出圓錐式破碎機設計系統等。不但使設計人員從大量繁重而瑣碎的計算機繪圖工作中解脫出來，并可大大提高設計速度，并減少信息的存儲量。國外一些技術復雜程度很高的礦山機械產品，從調研到推出產品也能在短時間內完成，沒有這樣的研發平臺是不行的。可喜的是國內一些單位已經很重視這一問題，如近兩年中信重型機械公司就花巨資陸續建立了一流的電氣、液壓、物料破碎粉磨和燒結等試驗室。前述 1978 年 Krupp 推出的迄今仍然是世界上最大的斗輪挖掘機 RB288 型，用了 5 年時間就開發制造完成。而上述的世界上最大的液壓挖掘機 RH400，從調研到推出首臺產品，只用了 2 年多時間。

1.4 力行機電液一體化
 這個問題在前面已經有不少篇幅介紹。總之，無論是就一臺產品或一套成套設備的電液技術含量給用戶帶來的效率、可操作性、維修性和可改造升級性上講，還是從我國順應世界潮流將可持續發展作為基本國策講，機電液一體化都是到了不得不下大力氣推進的時候。在新產品開發方面，首先要花大力氣做前期調研。美國、日本等新產品開發人員，在進行一項新的研發項目前要花費一半的時間從事調研和信息的查詢。從產品方案設計開始，就應當更多地讓電液專家參與進來，充分地從市場、技術經濟性、單機控制與流程控制等方面進行討論論證，至少要對產品的升級換代或電液改造留下基礎或“接口”。我們礦山機械行業的廠家，在利用當代計算機技術對自己現有成熟產品進行梳理時，在優化機械結構的同時，還要積極采用現在已經相當成熟的軟啟動、變頻調速、電液伺服、自動監控保護、故障自診斷等電液技術和價格日漸走低的 CAC 等微電子技術，使成熟產品煥發出新的面貌和能力。

1.5 產品開發要有所為有所不為
 由于礦山機械要面向的工作對象——不同物料、工藝和產品要求情況復雜，不可能有適應任何場合而又效率高的機器。因此，新產品開發首先要盡可能在自己已經成熟的機型上，向處理不同物料和工藝要求的橫向品種延伸。這樣一是因原理結構相近較已成功；二是可以把自己這個門類的產品做全做強，而不是盲目擴大與已有產品既無結構相似又無工藝相關的新機型。我國的礦山機械產品品種數量與國外相比差距很大，是與此有很大關系的。此外，缺乏物料試驗手段，從而只好采用類比設計使擴展的品種往往不盡人意。對于不同原理產品的研發選擇，首先要立足于與自己已有優勢產品的配套上，這樣可以充分利用自己已經有的用戶工藝知識和經驗、自己的試驗條件和制造平臺。如已經有具優勢的旋回破碎機產品，就應當向其它破碎機延伸；已經有各種成系列的螺旋滾筒采煤機產品，就應當成套地向液壓支架、工作面輸送機和自動化控制方向發展，然后再向無軌采礦成套設備發展。我國目前需要填補的礦山機械品種空白仍然很多，企業大有作為的空間很大，如現代先進礦山工藝急需的關鍵設備，例如連續采礦機、地下蓄電池裝載機、礦山用移動式破碎站、給料破碎機等。這些品種我們是有能力設計制造的，如連續采礦機，完全可以由懸臂式掘進機廠家來做，因為兩者有一定程度的相似性。此外一些品種盡管有，但需要革新變種，例如內裝式提升機和多繩纏繞提升機。前者的市場不僅是豎井或斜井提升，而且該技術在我國的大型起重機、啟閉機等上都有廣闊的市場潛力。而且將電動機與運動工作部件合二為一，體現的更多的是一種打破傳統的設計理念，已經成為一種趨勢，如無齒輪磨機，直線電機空壓機等。省卻傳動部件，其效率是顯而易見的。

 在大型化方面，這是一個我們長期談論的話題，似乎產品越大越好。但無論是從市場量上講，還是從配套性上講，從 20 世紀 80 年代開始，除大型汽車和液壓挖掘機等個別產品外，國外設備的大型化程度和規模似乎存在一個趨緩或停止點 (有報道，前述 RH400 挖掘機盡管創造了礦山機械的奇跡，但之所以被稱為“液壓挖掘機的極限”，還因為它的超高壓，不得不在油管和接頭等零部件方面采取超過最大壓力 3 倍以上的安全措施，并施行泄漏監控報警，因為這些地方的泄漏可能傷及到人員)。而就露天采礦場、地下采礦和選礦場三大類設備的趨緩或停止點也是不相同的。因此，就單機而言大型化不是絕對的，要根據用戶需求和配套設備發展情況決定自己的大型化。就成套而言，多條相對小的單機組成的作業線并聯，仍然可以構成大型成套，甚至更靈活，更不至于因某臺單機發生故障而使整個現場停止生產。而當今控制技術的發展，并聯流程的控制實際已經不存在問題。

 就我國的礦產資源而言，盡管探明礦床儲量居世界第三，僅次于美國和獨聯體國家；礦種有 171 種，也相對齊全，但是我們的超大型礦床少，中小型礦床多；適合露天開采的少 (大都分布于北部)，只能地下開采的多，而且一些開采時間已長的露天礦，已在逐步轉入地下。即使我們的礦業公司將來要走出去，自身也要追求效率效益最大化，也會實行設備全球采購或租賃。

 因此，就礦山機械的具體某個產品而言，大型化一是與采選工藝流程的配套設備大型化相關的；二是與你的產品面向的市場對象的發展相關。針對具體的產品，大型化到中間規模的階段，市場需求是最大的。何況從技術角度講，當加大設備尺寸時，其重量和作用力會隨設備最大尺寸的立方增加；而支承這些力的面積僅隨最大尺寸的平方增加，顯然，對設備相關的機械強度和可靠性要求也是要按這個比例增加的。以球磨機為例，大型化盡管減少了用戶初次投資，也相對較易控制，但長期運行成本還有待檢驗。而且較之并聯多臺小規格球磨機，大型球磨機一旦發生故障，對整個工藝流程的影響也必然大甚至中斷。

 因此，就我們的礦藏條件和礦山機械的綜合實力而言，把精力主要放在中小型產品的成熟、升級和成套上，是我們明智的選擇。而且如此這樣地有所為有所不為，才能做精做強，從而也才能讓我們的礦山機械在國際市場的競爭中占到一席之地。事實上，就國外著名公司的產品銷量看，超過中間規格的產品越大市場容量越小，國外發展的特大型設備其實總是為特定大型用戶定制的，市場容量十分有限。憑我們企業現有的綜合實力和可以預見的未來，我們也是不可能分到這杯羹的。而小型化則不同，包括中國在內的許多國家正推行的可持續發展戰略，必然要在提高礦物的可開采回收率，如能適應更惡劣地質條件和更苛刻選礦條件方面引導出巨大的市場，而這個市場非小型化設備和精細化設備沒屬。

 盡管我們的礦山機械產品近 10 多年來與國外的差距拉大了，但我們已經處在開放的信息時代，有現成的榜樣可學。而美日也曾錯過第一次工業革命，發展是從 19 世紀中后期才開始的，比歐洲晚了差不多 100 年，但他們能迅速調整自己，充分利用當時迅速發展的電話電報技術加強溝通，美國還利用歐洲因工業革命而大量失業的技術工人和知識分子移民美國，迅速追趕，從而成為當今頭一二號經濟和技術強國。只要我們更新觀念、改良體制、培育和利用好人才、加快追趕的步伐，充分利用現在迅捷的溝通方式，結合與別人的合作，就可以迅速借鑒別人先進的觀念、經驗、手段、技術成果。站在巨人的肩頭可以攀登得更快更高，這是早已被證明的世界行的法則。