中国工程机械液压零部件如何从“跟随”变为“引领”？
编辑|李伟
头部来源|受访者
[编者按]
工程机械行业是实体经济的重要组成部分之一，其发展水平是衡量一个国家工业化水平的关键指标。
近年来，中国工程机械制造业迅速崛起，成为全球最大的制造基地。2021年，全球工程机械企业10强中，中国占3席，总量第一；市场份额排名前三的国家是中国、日本和美国，分别为24.9%、22.4%和21.9%。中国超过美国和日本，排名第一。
然而，我国工程机械行业曾经呈现出“主机强，零部件弱”的格局。关键零部件长期进口，70%的利润被国外零部件厂商赚走。国产主机在国际舞台上可以与对手抗衡，但液压元件在高端领域竞争力较低，成为行业发展的典型瓶颈。
因此，近十年来，国内企业潜心研发，在高端液压元件方面取得了很大的突破。中联重科就是其中的代表。
截至目前，中联重科已自主掌握电液控制关键液压元件和关键算法，解决了工程机械产业链高端液压元件“卡壳”问题，部分性能指标甚至超过国外。
降落在长沙黄花机场时，首先映入眼帘的是一排醒目的登机桥——舰桥外观统一涂成绿色，上面写着“中联重科”字样。
在湖南，没有人知道中联重科。这家长沙企业成立于1992年，从事RD和高科技设备制造。是国内机械制造行业的龙头企业，位列世界工程机械五强。
来源:视觉中国
曾几何时，我国工程机械行业一直呈现“主机强，零部件弱”的格局。国内主机零部件已经能够在国际舞台上与对手抗衡，但液压元件在高端领域的竞争力较低。液压阀曾经是工程机械关键部件的典型瓶颈。
液压阀是工程机械的“控制中枢”，对加工和装配的精度要求极高，核心部件的精度要求达到微米级。
“为什么这个部件如此关键，因为它决定了整机的操控性。它的作用是控制机械臂，像人的手臂一样完成各种动作。液压阀的质量决定了机械动作的稳定性和准确性。”常德中联重科液压有限公司技术中心副经理郭坤告诉《中国企业家》。郭坤是一位在中联重科工作了16年的“老中联重科人”，一直战斗在主机和高端液压阀研发一线。
10年前，中国大型机械的关键零部件大多靠进口，话语权掌握在欧美、日本等国家的头部企业手中。不仅产品价格高，而且采购周期长，严重制约了我国工程机械行业的发展。
还有一个更重要的原因是，如果核心组件技术不掌握在我们自己手里，主机和组件就无法合作，主机的个性化发展就受到限制。
依赖国外进行个性化定制也是不现实的，因为国外对技术总是有所保留。只要有国外对核心部件的限制，国内工程机械企业主机做得再好，整机性能也是有限的。
在工程机械行业低周期的岁月里，国内企业潜心RD，在高端液压元件上取得了重大突破。中联重科就是其中的代表。
在高端液压阀和液压缸方面，中联重科聚焦智能、绿色、高性能等一系列关键技术。通过主机和零件的配合，从零件开发、组件集成、主机挂载到物联网应用，是四位一体、立体化的研究；在精密制造能力方面，2018年投资建设液压阀自动化工厂，20多条智能生产线全面投产，提升了加工制造、精密检验检测水平。
经过十几年的不断努力，中联重科现已实现关键液压元件和电液控制算法的自主控制，解决了工程机械产业链高端液压元件的“卡脖子”问题，部分性能指标甚至超过国外。
中联重科高端液压智能工厂。来源:受访者
被“限制”的那些年
与国外相比，中国的工业起步很晚，工业基础本身就比较薄弱。而欧美日的产业起步早，所以核心零部件产业有两大壁垒:一是技术壁垒，二是资金壁垒。
液压元件作为工程机械的核心和基础部件，其性能和质量稳定性直接决定了整机的操纵性、燃油经济性和质量稳定性。但越是基础的东西，技术含量越高。
据了解，高端液压件对技术和生产工艺门槛要求非常高，需要材料力学、机械设计、金属技术、热处理技术、自动控制技术等多学科知识。应该是综合应用的，不可能缺少任何一个环节，这需要企业长期的技术和经验积累。然而，在过去，企业无法将这些环节发展成一个系统，RD和生产之间，或大学和企业之间没有联系。
资金也是中国液压行业发展的一大障碍。
过去中国液压行业其实有很多小企业，但规模都不大。正是由于资金壁垒的制约，早年我国液压件生产企业普遍长期处于低端领域。液压元件的生产需要大规模的固定资产投资，特别是精密加工设备、热处理设备、检测设备等。，这就要求企业有更高的前期资金投入。
一个高端液压阀厂，成本上亿元。所用的检测设备，一台就是几百万元起步。而开发的单个产品销售价值少则几百元，多则上万元，需要有相当的销售规模来匹配巨大的投入。很多小企业无能为力，只能“望洋兴叹”。
所以国内企业严重依赖欧美日等国家的进口。比如在起重机、混凝土企业领域，液压泵、电机、主阀、平衡阀等产品长期依赖于力士乐、布赫、哈维、派克等欧美企业。在挖掘机领域，日本品牌如川崎和KYB是主要的。
这也导致站在食物链顶端的外企话语权很强。“十几年前，国外一些厂商某些材料的采购周期甚至长达18个月，现在看来不可思议。我想做点东西，所以要提前一年半采购。这种长周期对国内行业的发展影响很大，因为市场多变，工程机械行业也是如此。买完了，市场变了，行业恶化，就白投了；或者这个行业已经非常火了，购买数量不够。这几年国外采购周期缩短了，但也就几个月。”郭坤告诉《中国企业家》。
高新区中联智慧产业城挖掘机械园完成仲达挖掘流水线安装调试，成功下线首台挖掘机械。来源:视觉中国
先打破资本的技术壁垒。
“国产替代必须靠自主研发实现”，这是国内工程机械龙头企业和专业液压公司的重点领域之一，他们已经开始在技术上投入“逆袭”。在行业发展的现阶段，技术研究没有捷径可走，需要大量的人力、物力和时间去沉淀和积累。
以中联重科为例，企业主要通过液压阀、液压缸领域的自主研发和液压泵、马达领域与国内供应商的深度合作两种策略解决高端液压元件问题，其中主机向供应商提出实际需求，供应商研发后主机提供测试。通过产业链上下游的合作和行业资源的整合，实现高端液压元件的突破性发展。
近年来，国内专业液压公司的核心产品逐渐高端化，产品溢价明显；工程机械行业龙头企业的研发成果正逐渐显现。“卡脖子”的局面逐渐破解。
在这方面，工程机械行业的头部企业具有一定的优势。除了有资本储备突破资本壁垒，更重要的是主机制造一直走在前列，可以产生天然的协同效应。基于此，中联重科形成了总部研究院和分公司技术部联合起来，基础研究、备件研究、主机研究交织的“立体研究”模式。
承担“破局者”的角色，必然面临诸多压力和挑战。郭坤回忆，最困难的时候是团队用几年时间做了大量实验，终于做出了样品。在测试过程中，与部分进口产品相比，性能也不错。
“我们非常自信，觉得我们离成功不远了。但是当我们用新设备加大批量生产时，发现生产出来的产品不一样，不稳定。当时很沮丧，因为开发的时候花了很多心血。我们反复检查，RD没有问题，但是生产的产品不稳定。我们该怎么办？”
后来团队采用了“笨办法”，用精密设备检测整个过程中的每一道工序，然后对数据进行分析。先处理哪个流程？先加工哪个尺寸？加工过程中的变形是怎样的？我们都得去摸索，就这样一步步，我们终于找到了问题的症结所在。如果你知道问题是什么并改正它，就会快很多。
目前国内企业正在积极研发，高端产品的突破已见成效。一些国内高端产品已经能够与国际主流产品竞争。在产品开发方面，头部企业通过技术攻关和积累，掌握了高端液压元件的设计方法、制造技术、测试技术等具有自主知识产权的成套技术，确保RD风险最小化。结合严格的测试和考核标准，自主研发的产品性能可以达到进口产品的水平。
同时，一批行业领先的液压阀智能制造工厂投产，实现了装配全流程数字化。每道工序都由系统智能控制，可以实时监控和分析物料需求、装配参数、装配过程、工艺测试结果、设备管理等数据，保证产品批次的一致性和可追溯性。
在应用方面，高端液压阀的国内进口替代也取得了稳步进展。以中联重科为例。10年前，其大吨位汽车起重机用高性能负载敏感多路阀处于进口垄断状态。目前，其国产化覆盖率已超过95%，其中800吨及以下汽车起重机100%实现全覆盖。
中联重科高端液压智能工厂。来源:受访者
从头到脚跑。
当前，在新一轮科技革命下，我国在工业互联、人工智能、5G通信等领域形成了新的科技产业优势。智能制造赋能为中国高端液压阀行业的发展提供了新的机遇。
采访中，中联重科相关技术专家介绍，中联重科新液压工厂已于2020年投产，公司建设的22条国际先进生产线实现了生产工艺的智能化升级，大大提高了生产效率。过去使用五种不同设备需要70分钟才能完成的处理，现在使用一种设备只需5分30秒即可完成。目前公司30%的生产线可以实现8小时无人值守生产。到2025年，基本实现24小时无人值守生产，建成真正的“黑灯厂”。
不能只起到“跟跑”“并肩跑”的作用，还要做到未来的领先地位。业界达成的共识是:解决卡脖子问题，也要有超前意识，用发展的眼光看问题。比如高端液压领域，既要解决传统高压大流量液压产品的技术难题，又要提前布局和研究智能液压技术。否则，很可能我们会在传统领域被赶上，但在智能液压技术领域我们将面临一个新的局面。
因此，国内企业的另一个关键技术方向是机械的智能化。“大型机械装上芯片和传感器后，可以更精确地操作。例如，挖掘机非常依赖人的经验。手柄推多大，看师傅的感觉。如果配备芯片和传感器，可以在程序中设置，对人的依赖会减少很多，整机的可控性也很高。”郭为说。
政策支持和政企合作也有助于行业“弯道超车”。在湖南省政府的支持下，中联重科率先承担了湖南省十大重点技术攻关项目之一“智能电液集成多路阀关键技术研究及产业化”。在该项目中，中联重科自主研发了带专用控制器的智能驱动模块，与上游供应商联合研发了专用传感器，并基于起重机、挖掘机等车载应用开发了多工况自适应控制、设备健康管理、设备辅助、自动化作业等应用功能。产业化后价格会降低30%，交货期可以缩短到一个月以内。
未来，中联重科在高端液压元件领域主要有两个技术发展方向:一方面，通过产品结构优化、功能集成和3D打印技术的应用，液压元件将继续向高压化、小型化、高可靠性方向发展；
另一方面，基于工程机械的电动化、智能化、绿色化发展趋势，未来液压元件的主要技术研究方向也在智能化方向，包括物理层面，传统液压结构与各种压力、温度、位移传感器、内置微芯片的集成，以及控制层面，智能液压技术带来的精确控制技术、主机健康管理、大数据寿命预测等技术研究。
中联重科董事长兼首席执行官詹纯新表示，企业的技术创新需要基础研究成果的支撑。目前，一些龙头企业已经处于全球行业第一阵营，技术创新进入“无人区”。要进一步创新突破，必须加大基础研究投入，以原创性、基础性基础研究成果支撑应用技术创新。这将是中联重科持续努力的重点。
