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農(nóng)機鳴響 顆粒歸倉(深度觀察·重大技術(shù)裝備這樣攻關(guān)③)
時間:2023-06-21 09:12:44  來源:人民網(wǎng)-人民日報  作者:

 

  東方紅YT6668大型高效谷物聯(lián)合收割機在田間作業(yè)。
張建宗攝

  東方紅YT6668大型高效谷物聯(lián)合收割機在進行調(diào)試。
趙睿涵攝

  “轟隆隆——”

  芒種時節(jié),江蘇鹽城,金色麥浪滾滾,3臺大型收割機排成一排、往來穿梭??罩懈╊?,小麥如潮涌般匯入,好不壯觀。定睛一看,機身亮麗的“中國紅”底色上赫然印著三個大字——“東方紅”。

  走進位于河南洛陽市的國機集團所屬中國一拖中試基地,記者見到了這款先進農(nóng)機裝備——我國自主研發(fā)的首臺大型高效谷物聯(lián)合收割機東方紅YT6668。它長近10米、高約4米、重19噸左右,搭載370馬力東方紅發(fā)動機,每秒喂入量可達15公斤,作業(yè)效率高達每天500畝。它的橫空出世,填補了國內(nèi)大喂入量高端收割機的空白,批量生產(chǎn)后將打破國外壟斷,為實施國家糧食安全戰(zhàn)略保駕護航。

  糧食安全是“國之大者”。習(xí)近平總書記強調(diào):“要把發(fā)展農(nóng)業(yè)科技放在更加突出的位置,大力推進農(nóng)業(yè)機械化、智能化,給農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化插上科技的翅膀。”國產(chǎn)大型高效收割機如何從無到有?其間闖過哪些難關(guān),突破了哪些瓶頸?記者進行了采訪。

  “算總賬,慢也是快”

  花3個月時間,走進一線、了解用戶,在幾十頁產(chǎn)品需求表中梳理出目標(biāo)收割機的樣貌

  “我們完成了一項幾乎不可能完成的任務(wù)!”見面第一句,中國一拖集團公司總經(jīng)理助理趙一榮自豪地說。

  拖拉機平整土地、播種機埋下種子、收割機完成收割脫粒……農(nóng)業(yè)走向現(xiàn)代化,離不開農(nóng)機裝備。都說“長在地里的是莊稼,收入倉里的才叫糧食”。中國一拖要做的,便是研制這最后一道讓顆粒歸倉的關(guān)鍵裝備——大喂入量高效智能收割機。

  大喂入量有多大?降下割臺,每秒可吞入谷物15公斤,作業(yè)效率是中小型收割機的4至5倍。近年來,隨著農(nóng)業(yè)適度規(guī)模經(jīng)營發(fā)展,農(nóng)村集中成片的地塊越來越多,收割機也適應(yīng)需求,加速邁向大型化、功能復(fù)合化和智能化的目標(biāo)。“以15公斤喂入量產(chǎn)品為例,5年前國內(nèi)年銷量僅約200臺,到去年已超1300臺。”趙一榮說。

  市場需求與日俱增,供給水平卻一度滯后。“目前,國內(nèi)主銷的收割機產(chǎn)品最大喂入量為每秒10公斤,且智能化水平較低,難以滿足大型農(nóng)場規(guī)?;崭钚枰?rdquo;趙一榮介紹,由于此前不具備研制能力,10公斤以上喂入量的高端收割機市場被國外品牌占據(jù),用戶普遍購機成本高、采購周期長,“一款每秒13公斤喂入量的收割機,售價高達每臺240萬元。不僅影響用戶收益,也會影響國家糧食安全。”

  邁向自主化,刻不容緩。2021年6月,“大型高效谷物聯(lián)合收割機研發(fā)團隊”在中國一拖技術(shù)中心成立。按照計劃,首臺樣機試制要在2022年7月完成。

  一年時間,從零開始,研制一項具有國際領(lǐng)先水平的產(chǎn)品,挑戰(zhàn)巨大。

  “起跑的姿勢一定要對,不然會越使勁越偏離方向。”盡管時間緊、任務(wù)重、難度高,一拖研發(fā)團隊卻決定先花3個月時間,廣調(diào)研、下慢功。

  搞調(diào)研,去哪里、看什么?從以往經(jīng)驗出發(fā),一拖決定:走進一線、了解用戶。

  “作物成熟季,作業(yè)期短,收割要快,耽誤一天損失5萬元。”

  “大豆比小麥更嬌貴,收早收晚都不行,搶收要有‘飛起來’的感覺。”

  “收割機駕駛室要密封好,干完一天活兒,身上得干干凈凈的。”

  …………

  從初夏到入秋,團隊成員走訪東北地區(qū)數(shù)十個農(nóng)場,與上百農(nóng)戶、農(nóng)機手交流,現(xiàn)場看、當(dāng)面聽、直接問,整理出幾十頁的產(chǎn)品需求表,要制造的收割機眉目漸清——

  效率得更高,喂入量提升至每秒15公斤后,作業(yè)效率達到每小時50畝;

  用途要更廣,割臺要能實現(xiàn)快速更換,適應(yīng)多種作物的聯(lián)合收割;

  機器需更智能,割臺調(diào)整、谷物脫粒、秸稈排出等全流程智能化,農(nóng)機手在駕駛艙就能完成所有操作……

  “算總賬,慢也是快。”趙一榮感慨道?;谇捌谔皆L成果,一拖對標(biāo)一款國際先進產(chǎn)品開始了自主研制,產(chǎn)品同時也是當(dāng)前國際市場主銷的智能化程度最高、喂入量最大的產(chǎn)品型號。“唯有對標(biāo)最高標(biāo)準(zhǔn),才有可能迎頭趕上,才有機會彎道超車。”

  “壓力也是動力”

  歷時7個月,設(shè)計圖紙超5000張,攻克割臺設(shè)計、動力輸出、電控系統(tǒng)、機艙環(huán)境等研發(fā)難關(guān)

  2021年9月,近50人的研發(fā)團隊分成割臺、過橋、脫粒、清選、液壓、電控等10個研發(fā)小組,一場自主創(chuàng)新攻堅戰(zhàn)拉開序幕。

  重構(gòu)割臺是第一場硬仗。“割臺好比收割機的‘嘴巴’,大喂入量得匹配‘長割臺’。”中國一拖技術(shù)中心收獲機具所副所長代占朝介紹,YT6668的割臺幅寬達7.6米,是中小型收割機的兩倍多,地面橫向波動加大,給貼地搶收低稈作物帶來不小挑戰(zhàn)。

  如何讓“長割臺”在起伏不平的地面上平穩(wěn)前行?

  “化直為曲!”反復(fù)琢磨之下,收獲機具所收獲機械室主任趙子龍有了主意,“如此一來,割臺便能在農(nóng)田中‘蛇形走位’,還能自如應(yīng)對玉米、大豆、小麥等多種作物。”

  “‘食量’變大,‘胃動力’也得跟上才行。”代占朝粗略計算,喂入量從10公斤增長到15公斤,發(fā)動機提供的動力得從230馬力提升至370馬力,這在國產(chǎn)收割機上還是頭一遭。

  強勁動力從哪里來?往返多個廠區(qū),中國一拖技術(shù)中心副主任馮春凌靈光乍現(xiàn),想到了一拖的“老本行”——拖拉機。參考拖拉機的動力結(jié)構(gòu),在給YT6668換上東方紅370馬力自研柴油機這顆“大心臟”后,采用多動力輸出的中央變速箱,使得動力可在割臺、脫粒、清選、搬運、切碎等多道流程合理分配、高效傳輸。

  至此,技術(shù)團隊迎來他們最嚴峻的考驗:為大型聯(lián)合收割機加裝“智慧大腦”,實現(xiàn)全部操作駕駛室內(nèi)自動控制。對于收割機產(chǎn)品還大多處在手工操控階段的一拖而言,又是一個“前所未有”。

  大型聯(lián)合收割機中,整機電控系統(tǒng)需要有30多個控制器、上百個傳感器,它們之間彼此排列組合,形成數(shù)千條數(shù)據(jù)交互。整個系統(tǒng)就像一個“黑箱”,輸入指令,機器會執(zhí)行相應(yīng)動作,但具體如何實現(xiàn),全靠一遍遍摸索試驗。

  “數(shù)據(jù)梳理,好像一根無盡的線。”中國一拖智慧農(nóng)業(yè)工程部部長郭延超印象深刻,“有一次,早上一到工位,團隊成員高聲喊著,昨天晚上做夢還在做控制器的交互分析!”沒有捷徑,就下笨功夫。3個月內(nèi),團隊從3人擴充到16人。從網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、人機交互到控制器開發(fā),一場場“阻擊戰(zhàn)”過后,終于實現(xiàn)所有操作調(diào)整的自動控制。

  一路闖關(guān)奪隘,重任還在前方。覆蓋件,收割機的“外衣”,其質(zhì)量優(yōu)劣,不僅影響美觀,更關(guān)乎舒適性,是產(chǎn)品競爭力的重要組成部分。YT6668整機共有4000多種零件,覆蓋件就占了1/4。在團隊前期調(diào)研得到的需求列表中,駕駛環(huán)境的舒適度名列前茅。

  “坐進咱們的收割機,工作一天渾身是土;進口的收割機,干凈不說,還能聽音樂,就像‘毛坯房’和‘精裝房’的差別。”走訪中,農(nóng)機手的一個比喻,讓中國一拖拖拉機所造型及人機工程室主任楊茵記憶猶新。

  一句無心之言,讓楊茵團隊鼓足干勁,“我們也能造出‘精裝房’!” 經(jīng)過分析,楊茵發(fā)現(xiàn),駕駛室的舒適性主要源自密封性。“過去的思路是封得越嚴密越好,但長時間作業(yè),會導(dǎo)致呼吸不暢。”

  思路一變天地寬。通過創(chuàng)新采用正壓送風(fēng)模式,當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)開啟后,駕駛室內(nèi)的實時壓強可達到50帕,既能有效阻止粉塵進入,也能保持空氣清爽。此外,為了破解作業(yè)噪聲大這個“老大難”問題,團隊借鑒汽車制造中的阻尼減震法,在駕駛室內(nèi)壁增加吸音材料的使用,使得作業(yè)時艙內(nèi)音量降至85分貝,正常接打電話沒問題。

  “壓力也是動力,是創(chuàng)造力和生產(chǎn)力。”在一拖技術(shù)中心,馮春凌向記者展示了一組數(shù)據(jù):歷時7個月,先后查閱設(shè)計手冊、專業(yè)論文100多項,完成設(shè)計圖紙超5000張,人均出圖量500張左右……“每一次都是第一次。我們不僅做到了,還比預(yù)期時間快了兩個月。”馮春凌言語中透著自豪。

  “堅持就是勝利”

  上下游企業(yè)協(xié)同作戰(zhàn),4600多種零部件兩個月內(nèi)完成裝配,首臺樣機加速邁向量產(chǎn)

  在一拖中試基地,首臺YT6668功能樣機正靜靜佇立在庫房中。此刻的它,褪去“外殼”,內(nèi)部機理清晰可見:一人多高的巨大輪胎上,各種樣式、尺寸的箱體、齒輪犬牙交錯,不同的傳送帶、管道宛若一根根血管,錯落分布、交織其中。從圖紙到實物,裝配之難可見一斑。

  起初,接到研制高精尖產(chǎn)品任務(wù)時,收獲機具公司總裝工藝員李濤興奮了好一陣。可見到圖紙的那一刻,壓力陡增——4600多種零部件,要在兩個月時間內(nèi)裝配完成。

  零部件的快速供應(yīng)是當(dāng)務(wù)之急。“通過采用先進增材制造技術(shù),我們在1個月內(nèi)完成了約30件關(guān)鍵傳動箱的快速鑄造,但首臺樣機仍然有大量零部件需要專門定制。”中國一拖收獲機具公司總經(jīng)理張賓說。

  怎么辦?作為農(nóng)機裝備鏈主企業(yè),一拖開始與產(chǎn)業(yè)鏈上的主要供應(yīng)商協(xié)同作戰(zhàn)。

  “我們承接了整機的九大部件、3000多種零部件,其中自主研發(fā)工裝模具600余套,占整機一半以上。”中國一拖福萊格公司副總經(jīng)理李奇介紹,以脫離滾筒為例,所有喂入的谷物會以每秒15公斤的高速拍打滾筒葉片,滾筒葉片的強度、硬度和耐磨性必須符合嚴苛要求,且經(jīng)過動平衡測試后才能裝機。

  挑戰(zhàn)不期而至。“初次測試時,還未達到預(yù)定轉(zhuǎn)速,滾筒就出現(xiàn)劇烈跳動。”李奇回憶,設(shè)計師和技術(shù)員在現(xiàn)場反復(fù)優(yōu)化工裝,經(jīng)過50多次調(diào)試,最終達到設(shè)計要求。“像這樣的現(xiàn)場聯(lián)動,整個裝配階段開展了上千次,破解了20多項裝調(diào)技術(shù)難題。”

  全部零部件備齊,“進度條”走到了最后的裝配環(huán)節(jié)。“YT6668對精度要求極高,每個環(huán)節(jié)都不能出紕漏。”李濤記得,為清理傳送箱中翻砂鑄造的殘留物,他一手拿著螺旋毛刷,一手舉著手電筒,挨個清刷近百個指甲蓋大小的螺紋孔。正值盛夏,車間好似蒸籠,李濤一刷便是小半天,工服經(jīng)常濕透黏在身上。

  功夫不負有心人。2022年8月,首臺功能性樣機如期完成裝配調(diào)試。隨著現(xiàn)場“測試開始”一聲令下,所有設(shè)計人員、裝配工人,一起屏住呼吸,目光全都盯在樣機上:發(fā)動機正常啟動,割臺順利升降,滾筒運行如常……

  “成功了!你快聽聽這個聲音。”李濤在現(xiàn)場給張賓打電話,聲音都在顫抖。

  “沒想到,我們真的創(chuàng)造了奇跡!”電話那頭,張賓笑著,眼眶一下濕潤了。

  攻下首臺功能性樣機這座“堡壘”,一拖正在量產(chǎn)的軌道上提速奔跑:5月25日,6臺可靠性樣機試制完成。此時此刻,它們正在江蘇連云港的廣袤麥田進行測試作業(yè),在維護改進后,將一路向北,去往內(nèi)蒙古、黑龍江等地,陸續(xù)開展小麥、玉米、大豆等田間作業(yè),力爭用5000小時的作業(yè)試驗,達到能連續(xù)作業(yè)100小時的可靠性要求。

  “明年實現(xiàn)量產(chǎn)后,預(yù)計年產(chǎn)量將達到約500臺,用戶購機成本將降低近四成。”采訪結(jié)束時,趙一榮說,研發(fā)團隊用一年時間實現(xiàn)“從0到1”的突破,完成“從1到6”的壯大,未來將以更快速度實現(xiàn)“從6到成百上千”的飛躍,“堅持就是勝利,邁向自主化的中國農(nóng)機裝備前景廣闊!”

  

  ■記者手記

  錨定市場抓創(chuàng)新

  在中國一拖采訪,有兩件產(chǎn)品讓記者印象格外深刻。

  一件是陳列在東方紅農(nóng)耕博物館的八擋小四輪拖拉機。上世紀80年代初,適應(yīng)大塊地變成“面條田”的趨勢,一拖自主研發(fā)了我國首臺八擋小四輪拖拉機,一時掀起搶購熱潮,“以一個產(chǎn)品救活了一個廠”,也由此帶動我國農(nóng)機行業(yè)走出低谷。

  另一件是擺放在東方紅智創(chuàng)空間的我國首臺大型高效谷物聯(lián)合收割機。去年9月,為滿足當(dāng)下集中連片土地耕作需要,一拖創(chuàng)新研制了這款產(chǎn)品,批量生產(chǎn)后將打破國際市場壟斷,為糧食安全保駕護航。

  兩件展品相距數(shù)百米,歷史和當(dāng)下的兩次“高光時刻”,訴說著一拖數(shù)十年來對自主創(chuàng)新的不懈堅持,也為更多企業(yè)開拓創(chuàng)新提供了啟示:新技術(shù)新工藝要以市場需求為牽引、以用戶痛點為導(dǎo)向,真正創(chuàng)造價值。

  上世紀80年代,農(nóng)村分田到戶后,一拖派出上千人,赴全國百余個縣作市場調(diào)研,造就了小四輪拖拉機的熱銷。這一次,一拖也是依靠深入田間地頭、問計于農(nóng),才得以有針對性地研發(fā)出市場前景廣闊的大型高效聯(lián)合收割機。從北斗系統(tǒng)到中國高鐵,從刀片電池到柔性顯示,但凡在中國市場乃至國際舞臺具有競爭力的產(chǎn)品,往往是從市場中來、到市場中去、以響應(yīng)市場需求的關(guān)鍵創(chuàng)新贏得了市場的正向反饋。

  中國制造業(yè)生產(chǎn)能力強大,產(chǎn)業(yè)配套齊全,規(guī)模優(yōu)勢明顯。依靠市場、錨定市場,充分發(fā)揮市場對技術(shù)研發(fā)方向、路線選擇、要素價格、各類創(chuàng)新要素配置的導(dǎo)向作用,廣大企業(yè)將在創(chuàng)新之路上創(chuàng)造更多佳績、贏得更大主動。

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