中国一汽无锡油泵油嘴研究所原所长朱剑明亲述:高压共轨是皇冠上的明珠

中国一汽无锡油泵油嘴研究所原所长朱剑明亲述:高压共轨是皇冠上的明珠

朱剑明,中国一汽无锡油泵油嘴研究所原所长。
        1956年,朱剑明出生在江苏宜兴县,6岁开始上学。1979年考取镇江农业机械学院,1983年毕业,被分到无锡油泵油嘴研究所。1989年至1993年,担任无油所中试厂厂长。1995年,无油所改制,加入一汽集团。2017年10月,无油所和锡柴厂合并成立一汽解放发动机事业部。
        1993年,朱剑明被提为无油所副所长,1997年升任所长,成为无油所第五任所长。到2016年退休,他在任近20年,殚精竭虑自主研发高压共轨系统技术,打破跨国公司垄断,使我国成为继德国、美国和日本之后,第四个攻克这一尖端技术的国家。
        其中前10年,攻克世界级难题电控高压共轨柴油喷射系统,让柴油发动机拥有“大脑+心脏“;后10年,以电控高压共轨柴油喷射系统产业化为导向,牵头国家04重大科技专项,联合汽车、内燃机、机床三大行业攻关,致力于高档数控机床国产化。最终摘取两颗“皇冠上的明珠”:一颗是高压电控共轨技术,一颗是精密加工机床国产化。
        2020年4月22日上午和4月23日上午,朱剑明分两次在无锡接受访谈,第一次时长1小时,第二次时长近3小时。太湖之畔,清茶两盏,他在时光倒流中开始这段讲述。

无油所改制
1956年我出生在江苏宜兴县,6岁开始上学。小学还没毕业,就赶上文化大革命,老师挨批斗靠边站。五六年级开课就不正常,初中和高中一共四年基本没正常上课。
高中毕业后,我到宜兴下面一个山村插队。尽管文化程度有限,我还识得一些字,算是知识青年。农民大都是文盲,农村女孩子一般都不念书,男孩念得也不多。那个年代都是这种情况。插队期间,我做过木匠,做过建筑工人,也做过公社农机厂车工。在乡下的最后一年(1977年),我到农业学大寨工作队,蹲点贯彻落实大寨精神。
在农村四年多,我感觉农民们大都很朴实。他们有着根深蒂固的农耕精神,相对来说目光不太长远,可能还会为一些小利益而斤斤计较,主要看天吃饭。人与人之间关系不那么复杂,直到现在,我还跟一些农民朋友有联系。
1978年全国恢复高考,我本来想认真复习参加高考。但当时工作队思想还有些左,他们会认为,你是不是想脱离农村,不想接受贫下中农再教育?其实,国家已经开始调整方针,只不过还没传播到基层。
我从1978年下半年开始,找当地中学老师借一些复习资料,完全用业余时间自学。1979年高考前请一个多月假参加高考,五门考试,语文、政治、化学三门不及格,数学和物理各考了90多分,后两门成绩加起来超过前三门总和。我一直喜欢数学。那个年代时兴趣味数学,我从小就解这些题。下乡这几年,也经常计算数学,主要出于对数学的爱好,所以容易入门。物理跟数学联系紧密,只要把概念弄清楚,就消化得很快。
当年重点大学录取分数线是300分,我远远超过了这个分数线。因为在农机厂干过,就报考了镇江农业机械学院(江苏理工大学前身,现为江苏大学)农机专业,1978年它是全国88所重点大学之一。
上学时我被调到师资班。何谓师资班?高校刚恢复招生,学校里师资紧缺,十来年没有培养年轻老师,老师们年纪普遍偏大。所以从1977年起,连续三届每所学校都设师资班,毕业后定向留校做大学老师。
我所在师资班是工程热物理专业,20多位同学全是江苏人,从数学和物理两门分数较高的同学中挑选而来。大学读到一半时,主张学校新开设这个专业的老师到美国读博,获得博士学位后去了上海。我们班就被改成内燃机专业。1983年毕业,我被分到无锡油泵油嘴研究所(无油所)。
无油所的成立有个大背景。根据当时政策,只要国家从战略层面分析认为是需要扶持发展的重点行业,就必须成立研究机构,因此汽车、坦克、装甲、军舰、船舶等行业都设有研究机构。有的延续新中国成立前的研究机构,有的为新中国成立后新成立。
1979年,项南同志担任农业机械部常务副部长,国家科委和农业机械部商量建立无油所,经国家科委和国务院批准成立,作为机械工业部直属的行业唯一归口研究所。1980年开始建设。为什么这么晚?解放后一段时间,国家并没有把油泵油嘴行业作为重点发展产业。后来研究认为,油泵油嘴行业太重要,如果不成立研究所,就会制约汽车、农业机械、船舶、内燃机等行业发展。
我到无油所时,正在搞土建,房子还没建好。无油所第一任所长是朱文斌,当过新四军,临近解放时,组织把他调往大苏南,担任常熟县县委书记兼太仓县工委书记。解放后,担任上海柴油机厂厂长。文革中挨批斗(文革期间王洪文是上海柴油机厂革委会主任(厂长)),文革后恢复工作,担任无锡油泵油嘴厂(无油厂,现为无锡威孚高科技股份有限公司)厂长,同时让他筹备无油所。
开始一两年,无油所从全国各地调来的老同志居多。当时大学生很稀缺,往往被分到政府机关、研究机构、国有企业和边疆等地,一般工厂没有大学生。我到无油所后,跟着老同志们一起筹建。
计划经济时代,研发归研发,企业归企业。研发是独立机构,企业只管生产,国家给什么技术就做什么。机械工业部本身不做具体研究和生产,而是进行资源配置。资源分配决定权集中在上面,研究所相当于一个科研工厂,企业是一个产品工厂。国家需要什么就交给研究所,研究完后调配给其他企业做产品。
无油所原来吃皇粮,上面派什么就做什么。我们也去争取一些国家项目,当时国家科委、国家经委、国家计委和机械工业部等都有项目。后来从计划经济转向市场经济,要求全部市场化。
1985年国家开始科研体制改革,其中一个重要内容是,从1986年起,把原来财政部划拨经费每年以20%速度递减,到1990年减到原来的20%为止。到1980年代后期,国家项目越来越少,其他经费需要研究所自筹。
无油所要自谋出路。以前技术是国家资源不能卖,以后研究所可以开工厂卖技术,完全市场化运作。企业放开后,哪些产品有市场需求,有市场前景,它就生产什么产品。到这时我们才发现,原来研发的一些技术,并不全是企业所需。由于开放得太快,大家都不太适应,磨合了十几年后,才慢慢相互适应。
为创收效益,头几年很困难。以前考核主要看技术,现在更强调经济效益,技术再好,卖不掉也没用。研究所要活下去,就要想办法挣钱,不挣钱就只能自生自灭。虽然当时上面没这么说,但实际情况就是这样。每个人都有危机感和紧迫感,都感受到生存压力,这反而激发了我们的生存斗志。
从1989年到1993年,我担任无油所中试厂厂长。中试厂怎么来的?研究所有技术,要把技术变成市场产品,需要一个中试过程。虽然不是真正意义上的中试厂,但目的很明确,技术掌握后,马上生产,变成产品,获得一些经济效益。
1993年我被提为无油所副所长,1997年成为无油所第五任所长。期间在任19年,超过前四任所长任期总和。

加入一汽
1994年无油所开始跟一汽集团接触,1995年1月加入一汽集团,成为最早转制的科研院所。
加入一汽集团,主要着眼于未来发展。当时无油所有两种意见:一种意见是变成一个企业活下去,但技术做不到国内领先,跟国外先进水平比也有较大距离。另一种意见是加入一个大企业,比如一汽集团,它有发动机方面的需求,也需要人才,而无锡地理位置还不错。
其实无油所和一汽集团双方都有需求,只不过我们从技术角度考虑得更多,想实现建研究所的初衷。加入一汽集团,能避免改制初期的垂死挣扎,也能避免残酷的竞争压力。机械工业部刚改制时,无油所活得最好,其他单位都很羡慕,也都认为应该加入一个大企业。跟我们同一批的机械部64个研究机构,后来都艰难地生存下来,到现在都活得很好。但改制初期很痛苦,某种程度上,改变思想观念比提升技术还难。
加入一汽集团,也有一个偶然契机。1994年年初,机械工业部在北戴河举行科研体制改革会。有一天晚上,我正好看到《新闻联播》里,时任国家科委副主任的邓楠(后担任科学技术部副部长、中国科协党组书记)在电视里讲,科研机构现在已经到了必须改革的时候。
她讲话的主要精神是,科研的主战场是企业,而不是研究所。以前科研的主战场是科研单位、研究机构和大学,那时候研究机构庞大,资源和人才远远超过大学。怎么改?邓楠接着讲,研究机构有三种选择:一是联合大企业或者加入大企业,二是变成一个科技型企业,三是成为公益研究机构,为社会公共服务。
对邓楠的讲话,我很敏感。当时毛履平和我住一个房间,毛总是一汽副总工程师,协助一汽副厂长、总工程师徐兴尧管技术。我们聊起研究所的出路,认为邓楠的讲话可能代表上层意思。
毛履平回长春后,向徐兴尧汇报了情况。我回无锡后,向时任无油所所长林圣光做了汇报,达成一致意见:无油所要在市场上求生存,压力很大,毕竟所里还有100多位同事,加入一汽是最好的选择。此后不久,我们到长春跟一汽谈,双方很快达成协议。
我们谈成的条件是:无油所划归一汽,成为一汽直属研究机构,所有人头费、科研经费由一汽负责。对外挂两块牌子,一块机械工业部无锡油泵油嘴研究所,一块中国第一汽车集团公司无锡油泵油嘴研究所。
但要经过机械工业部审批就有些难办,折腾好几个月都没批下来。机械工业部旗下有60多个研究机构,无油所归工程农机司管,工程农机司下面有5个研究所,一来大家都没这种想法,二来有些领导可能还站在本位角度思考,认为无油所划拨后,部里就没这个研究机构了。
这时机械工业部也在推动科研体制改革,中央精神已经下达,具体工作由副部长李守仁抓。科研体制改革归科技与质量监督司管,司长是练元坚,他是胡启立的妹夫,其夫人胡启恒是中国科学院副院长。我们又找机会去跟练司长汇报情况。
不久,李守仁副部长在北京召集一次专门会议,讨论无油所划拨情况。参加会议的有机械工业部八个司十几个人,大部分是司长参加。汽车司司长张小虞因出差,派副司长苗圩参加,林圣光和我代表无油所参会。
李副部长让大家讨论,结果其他人都反对,只有苗圩说,无油所加入一汽集团,他举双手赞成。当时一汽归汽车司管,无油所加入一汽,无非是从机械工业部的这个部门跑到那个部门,仍然没有离开机械工业部。2007年我到武汉见到苗圩时,他已是湖北省委常委、武汉市委书记,我们还聊起这段往事。
开完会后,我和林圣光商议,再向机械工业部部长何光远汇报。那时候去趟北京不容易,我们找酒店住下,一边写汇报材料,一边找人做工作,等着和何部长见面。
见面当天,我们把事情的来龙去脉,以及为什么加入一汽向何部长做了汇报。何部长没有表态,让我们先回去。后来我们才知道,何部长对这事极力支持,他还打电话给一汽厂长耿昭杰,让一汽全力支持。
1995年1月,机械工业部批准无油所加入一汽。当时全国有两家研究机构加入企业,另一家是洛阳拖拉机研究所(洛拖所)加入洛阳拖拉机厂(洛拖厂)。审批通过后,正式办资产划转手续时,无油所是第一家,洛阳那边出了些问题。
洛拖厂隶属河南省,洛拖所隶属机械工业部,人员关系已经划转,但资产进不去。把国家资产划转到地方,当时没有可操作的文件。洛拖所第一次操作没成功,等国家正式下文后,才把资产划拨到洛拖厂。
无油所加入一汽是先有机械工业部的批文,但国家各部委还没正式商量,国有资产要划转,相关人员不知如何操作。因此,1995年8月,科技部、国家计委、国家经委和国有资产管理局四个部委专门到无油所调研,起草资产划转文件。
总结起来,无油所改制较早,源于两个偶然机会:一是看到邓楠的电视讲话,二是跟毛(履平)总讨论研究所改革。当时的所谓改革,就是吃皇粮与不吃皇粮的关系,资产仍属国有,只是机制改革,还不是体制改革。现在的体制改革,已经推进到混合所有制或者私有化层面。
在科研体制改革方面,无油所起到了示范效应。1995年10月,机械工业部在无锡召开科研体制改革会议,邀请部属研究所所长参加。无油所是东道主,其实就是推广改革试点经验。何光远部长临时有事,委托时任机械工业部常务副部长张德邻参会,张德邻后来担任重庆(直辖)市第一任市委书记。
张德邻副部长在座谈会上说,他现在还是机械工业部常务副部长,受何光远部长委托,代表何部长来开会。但离开无锡,他就是重庆市委书记,任命书就在身上。他还讲,大家要开始找婆婆了,自己找到婆婆,部里都会同意。
1998年,科技部在无油所开现场办公会,邀请华东地区研究所所长参加。这时无油所已加入一汽三年,作为改革试点,我们受邀到现场介绍经验。
1999年,国务院办公厅就科研机构管理体制改革发文,全国第一批10个国家局242个科研单位都要改制时,改制已经水到渠成,该找婆婆的都找好了。

大脑+心脏
一汽对无油所也有强烈需求。当时一汽正处于卡车柴油化的关键时刻,一汽第一发动机厂主要生产汽油机,大柴(大连柴油机厂)从1986年开始与一汽紧密联营,锡柴(无锡柴油机厂)1992年加入一汽,但大柴和锡柴两者所占份额加起来还没有汽油机多。
随着卡车向柴油化、重型化方向发展,一汽在柴油机方面筹备不够,需要有个研究机构。长春汽车研究所主要研究汽油机,无油所研发柴油机的重要性就体现出来,加入一汽正好派上大用场,这是一方面。
另一方面,一直制约柴油机发展的核心技术——油泵油嘴燃油系统,后来是电控共轨系统,这是无油所的强项。电控共轨系统由高压油泵、共轨管、喷油器和电控单元组成,是柴油机中加工难度最大,精度要求最高的系统。什么概念?如果说发动机是汽车的心脏,油泵油嘴燃油系统就是发动机的心脏,电控共轨系统就是发动机的大脑+心脏。大脑+心脏这种说法是我最先提出。

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这里有个小插曲。2002年党的十六大召开,竺延风总经理(时任一汽集团总经理)在北京开会,他打电话问我,如何最简单表达电控共轨系统这个概念?我就解释说,原来油泵油嘴是发动机的心脏,现在电控共轨系统是发动机的大脑+心脏。
加入一汽后,无油所开始研发电控共轨柴油喷射系统。当时国外企业已经着手研究,但国内对这套系统意见不一致,都不是特别了解,没有一个明晰判断,但都很关注,尤其是国内知名大学的教授们。
柴油机燃油系统有好几种方式,电控共轨系统只是其中一种,它既能让柴油机节能减排,又能用电脑控制性能。从1990年代中期开始,国内企业、高校和研究机构纷纷尝试破解这一难题。但很多研究者越往后做,感觉难度越大,甚至认为在中国几乎不可能实现,便陆续退出研发,换做其他燃油系统。
无油所则一直坚持。我们认为,电控共轨系统虽然最难,但必须要做,否则我们就会受人制约。电控共轨系统的难度体现在方方面面,难度最大的一是控制系统,二是制造技术。尤其是后者,全球制造业中电控共轨系统加工精度要求最高,没有任何一个行业能超越它。
举个例子,电控共轨系统有几对耦合件,要承受2000多公斤压力,还要灵活运动,不泄漏,间隙只有2-3微米。相当于两个杯子都是圆的,直径公差要小于100纳米,要做到完全一致性,这在机械加工里是绝对挑战。在1990年代,博世公司也做不到这个精度,但前几年他们做到了。
为突破这个世界性难题,我们找过国外合作伙伴,也请过一些专家顾问。全世界号称电控共轨系统之父的,我认为有两个人,都给无油所做过指导。

中国一汽无锡油泵油嘴研究所原所长朱剑明亲述:高压共轨是皇冠上的明珠

其中一位叫贝克(N.JohnBeck),美国科学院院士,1980年代初开始研究电控共轨系统,是全世界电控共轨系统第一位发明人。他担任过两届美国SAE(美国汽车工程师学会,Society of Automotive Engineers)主席,后来开了一家私人研究所,主要研究电控共轨系统。
贝克研究的Servojet系统属中压共轨技术,美国方面没有接受这项技术,他就到中国找合作伙伴,跟我们合作。高压共轨系统加工精度高,而中压共轨系统加工精度有所降低,贝克当年做开发时,共轨系统是为满足柴油机性能要求,可以做到电子控制,但还没对发动机提出排放要求。十几年后,汽车排放要求越来越高,中压共轨系统就达不到要求。

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尽管如此,贝克给我们做了启蒙,培养了人才。1999年在上海国际内燃机展览会上,我们和锡柴联合研发的中国第一台电控共轨柴油机面世,用的就是贝克的方案。他提出方案,我们实现方案,双方合作。
另一位名叫藤泽英也,曾担任日本电装燃油系统总经理。日本电装研发的高压共轨系统比美国先进,但也是样品,没有批量生产。
如今贝克已去世。90岁那年,我还邀请他来过无锡,他当时说,这是最后一次到中国,以后就出不来了。藤泽英也夫妇80多岁时来过无锡,2015年我还去日本看过他,他夫人去世后,我们就失去了联系。
但是不管怎样,中国高压共轨系统应该感谢贝克和藤泽英也这两位前辈,他们在方法和加工工艺方面给我们提出指导性意见。这也说明在前进道路上,我们并非完全闷着头干,但在具体技术上还得靠自己。
博世现在拥有全世界最好的电控高压共轨技术,但贝克和日本电装的研发都走在博世前面。1990年,博世从菲亚特手中购买了高压共轨技术,菲亚特与瑞士苏黎世联邦理工学院(EidgenössischeTechnische Hochschule Zürich)合作研发高压共轨系统,几位教授设计了高压共轨系统方案。
当时博世虽然认为高压共轨技术是方向,但也没有完全吃准。博世有庞大的研发体系,有强大的试验能力,具备非常强的加工制造技术。只要有一个方案,一定有一帮工程师和工艺专家来实现它。其实菲亚特也是一个早期简单方案,博世购买知识产权后,开始从事高压共轨攻关研究和市场化运用,而且推进速度很快。
高压共轨系统用于卡车,在日本和美国较早,而博世的高压共轨系统首先用于欧洲轿车。日本高压共轨系统应用跟电装的客户有关,电装的主要柴油机客户是卡车厂商。日本轿车柴油机研发相对落后,轿车大都使用汽油机。而德国和欧洲发达国家轿车普遍使用柴油机,开始还不是高压共轨系统,而是分配泵,博世原来就生产电控分配泵。分配泵匹配柴油机震动噪声大,高压共轨系统很好地解决了震动噪声问题。
举个例子,早先坐柴油车,感觉像坐在拖拉机上,震动噪声大,很难替代汽油轿车。安装高压共轨系统后,震动噪声降下来,几乎跟汽油机一样,柴油机就开始大量替代汽油机。加之柴油机可靠性、动力性、经济性都不错,在欧洲柴油机占比最高时超过50%。最大技术突破就是高压共轨系统,没有高压共轨系统不可能实现。博世正是看到了巨大的市场前景和商机。高压共轨系统开发出来后,他们甚至放弃了成熟的电控分配泵技术和生产线,做这个决策需要勇气和决心。

放弃中压,确定高压
其实无油所1999年展出中压共轨系统样品前,就已经开始研发高压共轨系统,相当于重新确定技术路线。
1998年我们从德国、日本购买了最新高压共轨系统发动机样品进行研究,发现中压共轨系统技术已经落后很多,而且无法满足越来越严苛的排放标准。我们再去请教藤泽英也,他说,中压共轨不行,一定要做高压共轨。起初我们还有些怀疑,毕竟贝克是世界闻名的科学家。
1999年,无油所绘出高压共轨系统设计图纸。经过试验,确实高压共轨系统性能更好,但加工精度难度太高,而中压共轨系统,国内油泵厂基本都能做出来。这是一个很现实的问题,我们就想去看看欧洲共轨系统发展方向是什么?德国高压共轨怎么做出来的?也知道加工工艺难,设备精度要求高,但既然德国人能做,中国人为什么不能做?
因为遇到的这些技术难题,2001年我带队到博世考察。我们去了5个人,包括两个教授、两个博士和我。考察了很多地方,有研究机构,有企业,还有加工设备和试验设备厂等。往往是白天考察,晚上开会,把白天看到的东西,经过回忆和分析记录下来。
或许欧洲人认为,中国人不可能做出高压共轨系统,所以对我们全都开放。我们在博世参观了一整天,所谓外行看热闹,内行看门道,我们发现博世在菲亚特方案基础上做了些改进,不完全站在技术角度,也不完全站在节能减排角度。节能减排是必要条件,必须做到,同时还考虑到可实现性,博世方案是追求效益最佳化,找到最佳平衡点。
我请教过博世高级技术专家和首席科学家,他们承认博世方案在技术上并非最好。博世有庞大研发体系,有雄厚技术实力,他一定是经过慎重考虑做出的最优方案。我们可以做比博世更先进的方案,但市场竞争不仅仅比技术性能,还要考虑现有生产能力和制造技术。
所以,这趟欧洲行最重要的是,我们认定柴油机未来方向是高压共轨,中压共轨必须放弃。同时要像博世那样取得最佳方案,也就是效益最好、最有竞争力的方案。
2000年,无油所成立专攻电控单元的团队,经过半年多攻关,实现对高压共轨系统样品控制,并装车成功。2002年,中国第一套达到欧Ⅲ排放标准的电控共轨喷油系统在无油所诞生,之后安装到解放卡车上试运行。这标志着中国成为继美国、德国和日本之后,第四个掌握电控高压共轨技术的国家。
高压共轨系统具有批量大、高精度、高一致性特点,对加工工艺要求特别高。样品出来后,我们遇到的最大问题就是加工精度。无油所本身没有加工制造能力,国内所有柴油机厂都达不到制作要求。当时国内企业还在生产机械式油泵油嘴,如果要转做高压共轨系统,必须先购买进口设备,再进行工艺研究,最终能不能实现产业化谁心里都没底。

中国一汽无锡油泵油嘴研究所原所长朱剑明亲述:高压共轨是皇冠上的明珠

正好2003年非典前,何光远部长到无锡考察,因非典留在无锡一个月。我们就一起研究高压共轨系统加工工艺,他给我介绍了一位中国科学院院士,北京机床研究所(原属机械工业部)原所长徐性初,国内精密加工及超精密机床设计及工艺专家。
徐性初对油泵行业非常熟悉。以前无油所接触更多的是柴油机和油泵油嘴方面专家,跟他没接触过。非典过后,我邀请徐性初到无锡,把外国样品拿给他看,说明图纸要求后,他说,国内油泵厂都做不了,军工行业也做不出来。为什么?军工要求没有油泵油嘴行业高,相对油泵油嘴来说,枪炮武器要求更粗糙。
怎么办?徐性初建议道,要么不干,要干就自己干,自己想办法。他还说,找博世也不行,因为博世是竞争对手。这下我就铁心了,决定自己做。
其实还有一种可能,当时国内实力最强的威孚公司有这方面的能力。威孚公司前身是无油厂,老厂长就是无油所第一任所长朱文斌。之后,李荣融接任,李后来担任国务院国资委主任,2019年12月逝世。

中国一汽无锡油泵油嘴研究所原所长朱剑明亲述:高压共轨是皇冠上的明珠

无油所和无油厂本是亲兄弟。我们双方本来已经签订协议,无油厂上市募集10亿元,跟无油所合作生产高压共轨系统。其中,无油所以技术入股占20%,无油厂占80%,双方签订了合作意向书。
变化出现在2005年。博世分别邀请我们去看产品,之前博世正跟无油厂谈合资,知道无油厂和无油所之间的合作关系。在无油厂内部,一帮人主张跟我们合作,另一帮人认为自己干不行,不如跟博世合作轻松。而在无油所,也有少数人更希望跟博世合作。
博世主动邀请我们去参观,其实是想让我们知难而退。这是我第二次参观博世,它已经感觉到我们是潜在竞争对手。无油厂负责人跟我们私人关系还不错,参观回来后,马上给我来电话讲,朱所长,我们不要自己干了。
跟我们取消合作后,无油厂跟博世合资,其中博世占2/3,威孚占1/3。这个合资一度被炒得沸沸扬扬,后来以何部长为首的几位老部长联名上书,大意是,国内龙头企业被国外跨国公司收购、控股影响到国家安全,必须经过中央批准。联名书拿到政治局常委会上讨论,一些合资项目就此刹车,比如徐工集团。

两次重大机遇
从2005年开始,我们用十年时间来突破高压共轨系统工艺加工问题。
无油厂跟博世合资后,无油所电控共轨项目组成员有二三十人被挖走,但挖走的毕竟是少数,核心骨干基本还在。制造业、汽车零部件、发动机、燃油系统人才无锡很多,这也是博世选择无锡建厂的重要原因。
如何突破工艺精加工技术?首先,我们邀请一些国内外专家担任顾问,比如徐性初,每隔一段时间,他会到无锡来检查工艺方向对不对。
其次,自己培养人才。相对来说,中国制造业对工艺加工人才不如设计人才重视。我们聚集了方方面面的加工工艺人才,从重设计、轻工艺,变成两条腿同时走路。原来是一条腿硬,一条腿软,走路摇摇晃晃,现在两边都必须硬,而且还更重视工艺加工。
第三,工艺和设计形成联合机制,这非常重要。设计人员老站在自己角度,提出设计性能最优,但并非最具竞争力的方案。我们要求工艺人员和设计人员必须共同完成目标,工艺是突破口,工艺突破后,设计就要满足工艺要求。工艺做不出来,就不要去设计。
设备是瓶颈之一。我们联合国内机床厂和装备企业,一起研究工艺。以前我们跟机床厂不打交道,不但不打,还老给他们压任务,机床厂解决不了,就让他们买进口设备。其实进口只是解决手段,不是解决方法,而工艺就是方法。购买了设备,是不是找个工人师傅就能把产品做出来?显然不是。还要有工艺,有工艺技术人员用进口设备攻关,才可能变成产品。
在徐性初指导下,我们开始买设备。但不是进口大批量生产线,而是勒紧裤腰带,把所有积蓄砸进去,进口一些关键工艺设备。再由高级技师手工操作高档设备,用一把一把大牛刀,杀一个一个小鸡,把一个一个工艺做出来。工艺突破后,我们在行业里慢慢有了些名声。
到了2009年,电控共轨系统制造中难度最高的偶件配珩、凹端面超精密加工、表面涂层、预应力强化、量孔精密加工等技术壁垒均被攻克。无油所电控共轨系统产品,在公交车、卡车和发动机领域得到充分验证。而无锡公交车装上自主研发的高压共轨系统运行,甚至上了央视《新闻联播》的头条。
这个过程中,无油所获得一次重大发展机遇。2006年,新华社江西分社副社长到无锡采访,方向是谈人才,无锡市领导认为无油所在人才方面做得不错,安排我接受采访。采访完后,我说,高压共轨系统关系到国防安全。
她问,怎么回事?
我解释道,以后装甲车、坦克、军车、军舰等军事装备,只要用到柴油发动机,就要用到高压共轨系统,如果没有自己的高压共轨系统,只是购买国外产品,就会威胁到国防安全。
她专门写了一篇“电控共轨系统技术影响国防安全”,发表在新华社内参上,这篇文章引起高层关注。没过多久,解放军总装备部政委打电话给我,了解高压共轨系统情况。紧接着,安排陆军科研订购部一位少将带队到无锡调研,后来总装备部又派其他专家来调研。前后共调研六次,最后得出结论:支持无油所研发高压共轨系统,否则会影响到国防安全。
2007年总装备部立项,将高压共轨系统技术进一步升级,应用到新一代中型战术军车上。这不仅解决了无油所的资金难题,还为高压共轨技术产业化奠定基础,并拉动了锡柴和一汽解放的军品业务。
2009年,无油所建成电控高压共轨柴油喷射系统中试车间,具有年产军车5000套能力,当年通过验收定型。2012年,30多辆搭配电控高压共轨系统的军车完成道路试验。2013年完成生产定型,进行批量供货。之后,我们的高压共轨系统还中标军用重型车、高功率密度特种车辆、超重型军车、坦克和舰船等军品开发项目。
在军品项目推进过程中,无油所又获得一个重大发展机遇,这就是我后10年做的事情:以高压共轨系统产业化为导向,牵头国家04重大科技专项,联盟汽车、内燃机、机床三大行业,致力于高档数控机床国产化。
获得军品经费支持后,还要解决进口机床禁运问题。原来做民品,购买进口设备一般都要签署协议,承诺不会用来做军品。现在做军品,购买进口设备时,西方国家都要求签字,这就引起了我的警觉,把情况向上面进行汇报。
正好国家开始重视科技重大专项,大力推动重点领域突破发展有十个方向,其中高档数控机床和机器人列在第二,节能与新能源汽车列在第六。

中国一汽无锡油泵油嘴研究所原所长朱剑明亲述:高压共轨是皇冠上的明珠

开始我们不知道去申报04科技重大专项。张小虞(曾担任国家机械工业局副局长、中国机械工业联合会副会长,2014年11月去世,享年69岁)建议道,你这牵扯到禁运,加工机床精度要求最高,而且徐性初也是精密机床专家,你们申报的时机正好。
2010年无油所正式申报04重大专项——电控共轨柴油喷射系统制造技术与关键装备的研发和应用课题,张小虞(时任中国汽车工程学会理事长、中国内燃机学会理事长)帮我找苗圩(时任工信部常务副部长),苗圩批示支持立项。2011年工信报批准立项,课题总经费2.4亿元,是当年工信部科技专项中最大课题。
如果再算上04重大专项二期攻关课题,两期总经费达4.6亿元,其中拨付资金占1/3,自己配套2/3。其中,一期课题主要解决关键设备自主化问题,二期课题则是将一期的国产设备在可靠性、精度保持性,以及自动化、信息化、智能化上做提升。
这就又创造了一种研发模式,以用户单位牵头,联合三方攻关,研发高档数控机床。我们采取的技术路线是,以无油所为主,列出需要突破的关键技术,以及相关技术要求和工艺方案,提供相关样机和参数,由相关厂家进行设备研发和制造,无油所进行设备测试和验证,最后组成电控共轨生产线。
2014年,04重大专项课题通过国家验收(卢秉恒院士担任验收组组长),包括12台超精加工设备、“五轴”加工中心、亚微米精度数控硬切削机床等达到国外同等水平。高压流量试验台、喷油器综合性能试验台打破国外垄断。这些设备售价大都不到同类进口设备的1/3。
此外,课题还形成67份研究报告,46项专利技术,18项技术规范与标准。

“要是再给我10年”

中国一汽无锡油泵油嘴研究所原所长朱剑明亲述:高压共轨是皇冠上的明珠

但到批量化生产时,又遇到技术问题。2014年,我极力推行智能制造工厂。当时很多人都不理解,技术人员不理解,工艺专家也不理解。
我认为智能化不是自动化,两者有着本质区别。自动化是提高效率,降低劳动成本和工资成本,追求效益最大化。产品一致性,产品质量最优,自动化做不到。而智能化其实是一个跨越,智能制造不是为解决劳动生产力问题,而是要消除生产中的人为因素,确保质量最优。
我强制性拍板上智能化生产线,采用工业机器人。这个过程中,有人悄悄地把方向改回去,我发现后狠狠地批评了他们。尽管方向已经确定,而且已经按照决策实施,但我心底还有一丝犹豫。正好这时,中国内燃机工业协会要组织行业重点企业领导出国考察,我主要去看了博世、宝马、道依茨和几家柴油机厂。
这是我第三次去博世。高压共轨系统没让看,只看了为参观者建立的示范线。参观时我就发现,博世采用的正是智能制造思路,这就更加坚定了我的信心。
我们的目标是实现从设计、工艺、加工、试验,到售后服务全系统智能化。智能制造工厂包括7个方面:智能车间的总体设计与工艺流程仿真与优化;产品信息的全生命周期管理;制造执行系统建设;生产过程数据采集和分析系统建设;DNC系统与工业以太网建设;自动化生产建设和智能仓储与自动物流建设。
其中机床智能加工和智能检测都很重要。智能加工需要自动检测,否则无法判断零件好坏,中间监控检测环节也很重要,有了智能检测,才有智能制造。生产线是我们跟机床厂和大学合作,智能检测是西安交通大学卢秉恒院士团队和我们一起做。到2016年,我们基本实现智能化批量生产。
2016年我退休,完成了自己的历史使命。研究所从当时100多人,发展到500多人规模,其中博士、硕士400多人,中共党员380人,1998年建立了我国汽车和内燃机行业第一个博士后科研工作站,培养了一大批一流的科研人才。我花20年时间来做高压共轨系统,前10年研发,后10年制造,一直没停止过探索。直到现在,军品方面还一直在供应,可惜国内民品市场没大批量供上,基本被博世垄断。要是再给我10年,或许就能推动民品发展。
最后谈谈比较深的两个感受。一是知识产权。研发高压共轨系统时,我们非常注重知识产权。没有知识产权,做得再好,国外要制约你也没办法。怎么做?常见做法就是搜集资料,申请专利,但怎么建立知识产权体系,我们不清楚。
在这方面,我们拜段瑞春为师。在中国加入WTO时,作为吴仪副总理的助手,段瑞春担任中美等知识产权谈判首席代表。他曾担任过一汽集团监事会主席,是知识产权方面的国际著名专家。我们邀请段主席到无锡讲课,给无油所几百个技术人员进行培训,普及知识产权知识。
针对实际情况,段主席给我们提了不少建议,我们着手建立真正的知识产权体系。毛主席说过,党组织建立到连队,我们的知识产权就建立到部门科室,要求每个部门科室都要有知识产权小组。
将知识产权体系建立在基层,扎根在下面,建立不被人家制约的知识产权,这样来实现知识产权体系化。以前总感觉知识产权高高在上,很多企业的知识产权也只停留在战略层面,没有落到战术层面。
而我们是把知识产权战术基础上升到高层,我只把握方向,具体落实全在下面,申请专利给大家评奖,让所有参与者既有激励,又有荣誉,形成知识产权荣誉感,申请了很多专利,形成了知识产权体现。
博世曾派人调查过我们的共轨系统,但我们没有侵犯博世专利。研发早期,日本电装的专家曾辅导过我们,我们对它的样品做过测绘分析,但生产出来的产品有所改动,所以不存在知识产权问题。
想想也挺有意思,博世跟电装本来是竞争对手,但后来博世还提醒电装,他们坐到一起商量办法对付无油所。无油所虽然是潜在竞争对手,但还没有对他们构成威胁。2005年后,博世就开始关注知识产权,说要制裁无油所。我心里知道这不可能,刚开始研发时,我们就注意规避,否则后面就很危险。
期间,在武汉的一次国际汽车论坛上,我发言时有意说,我们不会侵犯任何跨国公司的知识产权,相当于正面回答博世的问题。从此,博世再也没提制裁之事。
第二个感受,在无油所发展过程中,还有一个值得铭记的人物,为我们把控方向,并给予巨大支持,他就是史绍熙。

中国一汽无锡油泵油嘴研究所原所长朱剑明亲述:高压共轨是皇冠上的明珠

史老先生是中国内燃机学科创始人,中国第一个内燃机博士、内燃机界第一个中国科学院院士。他是宜兴人,1935年考入北洋大学机械工程专业,1945年公费留英,1949年获得博士学位,1951年辗转回国,到天津大学任教,创建内燃机专业。
我年轻时就跟史老先生相识,拜他为师。每次行业开会,他都会向别人介绍说,我是他的“小老乡”。我担任无油所所长后,1998年邀请他担任名誉所长,这是他生前唯一担任的名誉职务。
研发共轨系统时,老先生认为这是方向,其他单位没条件做,但无油所必须做,否则对国家的贡献在哪里?所以,技术方向和共轨系统方案是他拍板确定,事实证明,他的判断是正确的。
史老先生平时一直住在天津。85岁那年,有段时间他感觉身体不舒服,胃口不好,其实当时已经到了癌症晚期(他本人不知道)。我邀请他和老太太回家乡无锡住了一段时间,回到天津不久就去世了。我们都非常怀念他。

 

 

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