經(jīng)濟觀察網(wǎng) 記者 田進 深入鄭州市第六大街地底十七米，你能感受到撲面而來的現(xiàn)代工業(yè)氣息——隧道內(nèi)的轟鳴聲使一側(cè)用于通行的鐵踏板都在震動，延綿五十余米的機器上附著著掌心粗的線路、數(shù)不清的儀表盤與各色按鈕開關，35公分厚的鋼筋混泥板將隧道與四周的砂石隔開，連空氣都比地面要熱上幾度。

這里是4月28日鄭州地鐵七號線施工現(xiàn)場，而隧道的盡頭是正在掘進的國產(chǎn)盾構機。

十三年前，這樣的盾構機設備基本依靠進口。中鐵工程裝備集團有限公司（簡稱中鐵裝備）副總經(jīng)理張志國介紹，2008年，國內(nèi)首臺擁有自主知識產(chǎn)權的復合式土壓平衡盾構機才誕生。十三年后，中國市場基本以國產(chǎn)盾構為主，而且盾構機的關鍵部件、元器件已實現(xiàn)部分國產(chǎn)化，“卡脖子”現(xiàn)象得到很大程度的改善。

張志國向經(jīng)濟觀察網(wǎng)表示：“以2020年為例，在充分競爭的國際市場上中鐵裝備占據(jù)了其中25%市場份額，我們海外的主要競爭對手是55%。而在7年前我們才實現(xiàn)國際市場零的突破，相比之下我們與主要競爭對手的差距越來越小。我們有信心能夠做這個小眾行業(yè)的全球領軍者。”

回看過往，張志國說，在盾構機技術上，中國用十幾年走過了國外近50年的發(fā)展歷程，但當下依舊有很多難題等待著去國內(nèi)企業(yè)去突破。

企業(yè)的崛起

中鐵裝備的前身頗具歷史淵源。

2001年，由中國中鐵承擔的“土壓平衡盾構關鍵技術研制”被列入“863計劃”。2002年10月，中國中鐵盾構機研發(fā)項目組成立。六年之后，中國第一臺具有自主知識產(chǎn)權的復合式盾構機誕生。

2009年，在中國基礎設建設狂飆猛進之時，彼時鐵路、公路、水利、海底隧道等基礎設施建設對盾構機的需求占全球的60%以上，而近95%的盾構機依賴進口且價格高昂。在這樣的背景下，中鐵裝備應運而生。

張志國介紹，2010年，中鐵裝備開始量產(chǎn)盾構機，此時集團員工數(shù)300多人；十年后的現(xiàn)在，人數(shù)已上漲10倍達3000多人，盾構機的總產(chǎn)量突破1100臺，走過了主要國外競爭對手近50年的發(fā)展歷程。作為全斷面隧道掘進機單項冠軍企業(yè)，中鐵裝備盾構機已連續(xù)9年保持國內(nèi)市場占有率第一，連續(xù)四年產(chǎn)銷量世界第一。

在國際化方面，自2013年出口馬來西亞實現(xiàn)中鐵裝備盾構機海外第一單的突破后，目前已銷往馬來西來、新加坡等25個國家和地區(qū)。國內(nèi)，中鐵裝備在全國布局了18個生產(chǎn)基地，盾構年產(chǎn)能280臺以上，產(chǎn)品遍布國內(nèi)40多個省市地區(qū)。

對于能取得這樣的成績，張志國認為中鐵裝備有其獨特的優(yōu)勢。“一方面，經(jīng)過多年的技術和業(yè)績的積累，中鐵裝備的品牌、技術已經(jīng)被國際市場普遍認可，與國際的競爭對手相比我們在工期的靈活性、服務的靈活性及價格上有一定的優(yōu)勢；另一方面，中鐵裝備在國際化的過程中，逐步實現(xiàn)了屬地化，吸收當?shù)氐馁Y源，在發(fā)展過程中實現(xiàn)了持續(xù)的深耕和經(jīng)營。”

在國內(nèi)企業(yè)快速崛起的另一面，張志國也有著自己的擔憂。

“目前，國際市場上的競爭對手已經(jīng)逐漸減少，但絕大部分國內(nèi)競爭對手在國際市場上以價格來驅(qū)動，很多的價格低到我們都沒法想象，為此有些國外項目我們被迫放棄，我們也是希望這樣的局面能夠被約束”，張志國表示。

國產(chǎn)化進程

“前段時間我參加了國資委的一個活動，跟華龍一號機組的人同時接受采訪。我發(fā)現(xiàn)，華龍一號的研發(fā)歷程和我們類似”。

談及盾構機的國產(chǎn)化路為什么不好走，中鐵裝備副總經(jīng)理王杜娟表示，這是很多人曾向自己提出的問題，對于此，需要從用戶層面和自身技術層面來看待。

從用戶層面而言，王杜娟表示：“首先便是可靠性問題。華龍一號核電站對安全可靠的要求非常高。同樣對于我們的盾構機而言，需要在地底下施工，甚至在房子底下穿梭，一旦導致樓塌了，代價誰來負責？所以最開始的問題是即使你掌握了相關技術，用戶對你的設備可靠性存疑，不敢用。”

曾經(jīng)的一個案例是，在成都地鐵剛剛開始的時候，因為國產(chǎn)盾構也剛剛興起，市場上主要都是國外品牌盾構，幾經(jīng)波折，中國中鐵的盾構才中標進入市場。最終中國中鐵盾構以更好的地質(zhì)適應性和掘進效率的表現(xiàn)，才取得了客戶、業(yè)主的認可，中鐵裝備盾構品牌才逐漸被接受。

當下，正在實施的盾構機關鍵部件國產(chǎn)化同樣遇到這樣的現(xiàn)實問題。

“如果一個核心部件使用國產(chǎn)的，出了問題怎么辦？外界都有這樣的疑問，隧道施工不比其他，出了問題都是大問題，所以很多人會認為明明有可替代的、成熟的國外產(chǎn)品，為什么要選擇新研發(fā)出來的國產(chǎn)設備”，王杜娟表示。

在可靠性之外，地質(zhì)適用性同樣是一大阻礙。王杜娟介紹，盾構機需要根據(jù)不同地質(zhì)來量身定造。“我們也需要更多的試驗找到屬于這個地質(zhì)最適應的機型。”

對于產(chǎn)品自身技術的突圍，王杜娟認為關鍵的難題在于盾構機的核心部件。

王杜娟表示，“研發(fā)初期，技術難題在于盾構的選型和部件的選擇。比如一臺盾構設計好后要買其中一個閥，一開始我們不知道從哪買，需要在全球范圍內(nèi)找供貨商，供貨商因為定制的原因可能還不賣給你。這樣的供應鏈完整也是一種競爭力。”

在王杜娟看來，經(jīng)歷十余年的發(fā)展，國內(nèi)的部件供應鏈已經(jīng)很成熟——從盾構機大部件上看，并不會被完全卡脖子，核心部件有國產(chǎn)替代產(chǎn)品；對于控制系統(tǒng)的控制器而言，雖然是從國外引進的，但國內(nèi)也有企業(yè)的產(chǎn)品可做替代，可能可靠性略差一點點但問題也不大，成本受小批量生產(chǎn)的制約，比進口貴一點。

中鐵裝備還在向更小的核心部件進發(fā)。

“減速機、泵等部件我們都能實現(xiàn)國產(chǎn)化，但這些部件里還有一些小控制器是需要進口的，現(xiàn)在我們正在往這一步深入研究。從大部件來說，基本沒有卡脖子的技術，無非一些可靠性、壽命與價格的問題”，王杜娟表示。

用戶數(shù)據(jù)分割難題

走過國產(chǎn)化路后，智能化成為業(yè)界對下一代盾構機的期待。

中鐵裝備智能工程研究院副院長荊留杰向經(jīng)濟觀察網(wǎng)介紹，盾構機掘進時經(jīng)常碰到一些斷層和破碎帶，可能會導致塌方，最終導致設備被卡住。而一旦發(fā)生卡機，工期就會出現(xiàn)延誤，并且需要依靠人工去打洞清理卡機的部分。為此，對隧道前方地層的掌握（如地層是否完整，水含量是否高等）成為最強烈的需求。

目前來看，市場主要有兩條發(fā)展方向來解決此需求——一是超前探測，即通過多圖像識別、地震波等技術去探測前面的地層；二是通過歷史大數(shù)據(jù)的繁衍循環(huán)，能智能的實時判斷下一步地層情況。

荊留杰表示，即使前期已經(jīng)做了很詳細的勘測，具體實踐過程中仍然可能地質(zhì)會有一些突發(fā)情況。為此中鐵裝備當前在走第二條智能化的路徑，智能化本質(zhì)上是讓沒有“眼睛、皮膚”的盾構機擁有實時感知功能。

在研發(fā)盾構機智能化近十年的荊留杰發(fā)現(xiàn)，智能化發(fā)展路并不好走。

荊留杰介紹，智能化最需要的就是收集大量的數(shù)據(jù)。一方面，如果擁有大量的掘進實驗數(shù)據(jù)，就能根據(jù)掘進后排出來的各種渣土數(shù)據(jù)來智能的判斷前方的地質(zhì)；另一方面，如果能把工人的施工操作用數(shù)字化記錄下來，當數(shù)據(jù)積累足夠多，人工智能模型就能學習司機的駕駛經(jīng)驗，最終實現(xiàn)智能化操作。

只是，設備制造商苦于數(shù)據(jù)來源久矣。

荊留杰面臨的問題是，盾構機制造商只是丙方，施工方為乙方，投資機構為甲方，很多時候施工方不讓制造商裝數(shù)據(jù)采集盒。“施工方最大的顧慮可能是如果出現(xiàn)設備故障或一些安全事故，責任到底歸誰。如果有相應施工數(shù)據(jù)，就能斷定責任。”

這種情況不只發(fā)生在國內(nèi)。王杜娟介紹，在產(chǎn)品的智能化起跑上，中鐵裝備跟國際競爭對手處在同一起跑線。但在數(shù)據(jù)的共享問題上，國際競爭對手面臨的問題更嚴重——他們的工程量更小，同時涉及國家和國家之間的數(shù)據(jù)共享。

現(xiàn)在，中鐵裝備正采取兩方面舉措來解決數(shù)據(jù)來源問題。

“一是和施工單位加強合作，通過數(shù)據(jù)實時共享或者其他方式獲得他們的施工數(shù)據(jù)。比如給他們做數(shù)據(jù)異常分析、危險預警、參數(shù)優(yōu)化等實時的指導和幫助，施工單位就可能愿意提供數(shù)據(jù)”，荊留杰表示。

其次，中鐵裝備也在向制造商兼具施工方的方向發(fā)展。荊留杰介紹，這樣的方式能直接獲得大量施工數(shù)據(jù)。其實，真正智能化做的比較好的，在國外反而是一些施工單位而不是盾構機制造商，因為施工單位有著能收集大量數(shù)據(jù)的獨特優(yōu)勢。

在智能化發(fā)展路上，王杜娟同時預警：“智能化其實還涉及盾構機的生產(chǎn)過程，作為離散制造業(yè)，前兩年很多企業(yè)大量的上智能化設備。而現(xiàn)在大家有一個初步的共識是，生產(chǎn)過程的智能化更多要提升效率、降低成本，不能為了智能化而智能化。比如實現(xiàn)車間的關燈化是不現(xiàn)實的，成本與收益不成正比。我們現(xiàn)在在管控軟件等一些點上做智能化從而提升整體效率。可能看起來并不是很高大上，但能起實際的效果。”