引进设备备件的国产化

刘少君

    摘  要  介绍引进设备备件国产化的几个阶段，重点论证国产化的若干途径，举例分析此项工作所蕴含的直接和间接的经济效益。
    关键词  设备  国产化  设计制造  经济效益
    中图分类号  U270.8  文献标识码  B

    上世纪90年代，中国北车集团齐齐哈尔铁路车辆（集团）有限责任公司利用世界银行贷款先后从美国、英国、德国、意大利、日本等国引进了数控剪板机、数控折弯机、车轴磨床、车轮撞床等大量设备以及轮轴加工组装线、货车钢材预处理线、气冲造型车钩铸造生产线、水平分型造型铸铁生产线等多条具有世界同期先进技术水平的自动化生产线，使公司在铁路货车制造行业内的工艺装备水平显著提高，企业竞争实力增强。十余年来，运用先进的技术，陆续完成了大部分引进设备的关键备件乃至整机（线）的国产化，在长期摸索和反复实践过程中，积累了一些经验，取得了成效。
    一、国产化工作的几个阶段
    1．初期准备阶段
    设备进厂时，厂方会随机配备一些易损易耗件的备品。这些备件在国产化初期起到了至关重要的作用。
    2．技术调研阶段
    在翻译整理随机资料的同时掌握其工艺流程和设备性能，将易损件分门别类，按照随机备件样品测绘图纸，进行实物成分化验和性能测试；无备件样品的则需要现场跟踪、测绘，进行各项参数的积累。
    3．方案论证阶段
    考察国内早期引进的同类设备使用状况、国产化效果，进行比较分析；考察国内机电行业配件专业厂家，收集样本资料，掌控可用资源；信息汇总，确定设计方案并小批量试制。
    4．试验反馈阶段
    在不影响生产的适当时机将少量试件安装试用，并逐步加以改进，经过质量认证和寿命周期验证合格后，即可正式定型推广。
    二、国产化工作的途径
    1．寻访代理公司上世纪90年代初，配件市场的供需环境不成熟，供求信息较为闭塞。设备投产初期，由于随机资料不全、实物标牌不清等原因，迫使向设备原产厂商订货，造成很大损失和浪费。国产化工作启动后，先后在北京、上海等地区建立联络站，按照配件厂商的产品样本或实物，核对设备原产厂商提供的原始备件清单，逐一澄清各类配件的准确型号和参数，掌握各配件厂商后期研制的升级替代产品等信息。
    通过对电气系统品牌厂商的接触和了解，在引进设备的电气系统升级改造中也使我们获益匪浅。例如，从德国引进的气冲造型车钩铸造生产线在经过巧年的满负荷生产使用后，其电控系统老化，故障频发。经过与德国西门子股份有限公司在中国的合资公司——西门子工厂自动化工程有限公司合作，除保留设备原有SIEMENS 610伺服系统及伺服电机等执行元件和全部线缆外，用其SIMATIC S7-400可编程序控制器替代原S5控制系统，采用其FM453位控模块替代原ABB T300伺服控制系统，成功完成了电气系统的升级改造，不仅使该设备能够继续稳定运行，而且用较为合理的投入使设备在整体上提升了一个档次。
    2．自行设计制造
    以从英国引进钢材预处理线为例。在其抛丸室的国产化中，自主设计、联合研发、铸造生产的抛丸叶片、衬板、分丸轮、定向套等50余种耐磨件，综合性能指标接近国外产品。后期，随着零配件的定型，对该设备的关键组件—抛丸器进行了整体国产化，为了测试其使用性能，研制了专用试验台，模拟其工况指标进行带负荷运行试验，在不影响全线生产的前提下完成了国产化任务。耐磨件国产化的成功，推动了钢材预处理线设备的国产化进程，带动了国产特种合金铸造产业和抛丸设备制造产业的进步。此后，又将抛丸室、喷漆室、烘干室进行了国产化改造，实现了全线国产化。
    货车底架铸造生产线的大翻转机由于长期超负荷生产，直径近4m的大翻转机钢结构机体多处变形、开焊、疲劳裂纹，滑动导轨严重磨损、连接件紧固件多次剪断。设备原产厂商意大利IMF公司的设计是按照国外钢材性能选用的，国内钢材性能无法达到要求，如果进行改造必须重新选用代用材料，要重新设计。经过现场测绘，决定更新改造其机体的回转框架部分，改进钢结构方式以提高整体强度和刚度，改进导向杆与框架连接部位的轴销结构，使之更便于维修维护。为了提高工作效率和保证设计的精确性，应用了PROE设计软件技术，从制图、建立模型、对其进行构造分析、强度刚度校核和尺寸公差优化，利用三维模型动态演示工况效果。由于设计方案合理，加工制造进展顺利。从分解拆除原机体、吊装组配新机体到恢复液压和电控系统，仅用5天时间一次调整试车成功。
    3．标准化组件替代
    实践证明，引进设备中的电气元件，液压、气动元件以及齿轮、链条、轴承、减速器、直线导轨等机械零部件可进行单件或系统用国产化替代。以生产线输送辊道的传动系统为例，设备原传动系统选用的是英国标准的径节制蜗轮蜗杆减速器，抗冲击、耐磨损，但是出现故障后，用现有的机床和刀具无法对其传动零件进行修换。如果对设备原传动系统整体进行改造，是最为经济可行的。原设计该传动辊道线速度6～8m/min，所以改造应以保证传动链的传动比为前提，选配最接近英国蜗轮蜗杆减速器减速比的国产蜗轮蜗杆减速器，重新设计减速器输出轴上的主动链轮及被动链轮，选用国产传动链条，对改造过程中涉及的减速器中心高和地脚孔的变化在机体的钢结构上加以简单调整即可。这种结构改进方法难度相对较小，效果也很好。
    4．进行专项科技攻关
    国外设备虽然设计精巧、工艺先进，体现了现代工业发展水平，但其备件因价格、供货时间等问题也必须国产化。如在钢材预处理线清扫刷国产化过程中发现，该刷毛材质特性是介于尼龙和工程塑料之间的一种高分子复合材料，其主要技术性能指标是，在长期连续滚动清扫条件下产生的持续高温环境中，直径3mm长度500mm的刷毛能够保持不折、不弯、不卷，而且磨耗均匀、使用寿命稳定。对其进行国产化的研究工作前后经历了7年时间，经北京大学某研究所专家的反复试验，研制出了一种替代材料，虽然使用寿命只能达到进口刷毛的75%，但从性能价格比来衡量，非常经济适用。
    三、国产化工作的经济效益
    1．直接经济效益
    以钢材预处理线耐磨件国产化为例。英国耐磨件报价价格（含关税、运杂费用等）折合人民币约为18万元/t；理论上其平均使用寿命为800h，经过实际测试其平均使用寿命不能够达到理论值。而国产耐磨件其销售价格仅为2万元/t，在平均使用寿命上，经过抛丸计时器测定为600h，性能价格比较英国原产件高出6～7倍。仅此一项每年可节约费用368万元。
    再以钢材预处理线清扫刷为例。英国清扫刷使用寿命为1年，但其每套价格折合人民币约为20万元，而国产清扫刷虽然使用寿命为9个月，但每套价格仅为3万元人民币。性能价格比较英国原产件高出5倍。每套清扫刷年均可节约费用16万元。公司共引进四条钢材预处理线生产线，每条需配用两套清扫刷，共需配用八套清扫刷，故每年可节约费用128万元。
    2．间接经济效益
    如果引进生产线中某一工序的设备因故障停机，备件不能及时供应，企业则要承受超过原值几十倍甚至上百倍的巨额损失。经过十几年的努力，公司引进的数十台单机和八条生产线的机、电、光、液、气等类别的常用易损易耗件，均已通过上述手段达到部分或者完全国产化，并在本系统推广，使信息、经验、产品共享。陆续为国内十余家工厂设计制造出样机，安装、使用后深受用户好评。
    四、国产化工作应注意的问题
    综上所述，国产化工作潜在的巨大经济效益已越来越多的为人们所认识。但是在实际工作中，国产化工作面临的困难仍然很多。在国产化研究、技术转化、技术革新和推广过程中，还必须注意考证所研制的项目、产品的原型所属专利性质、涵盖内容、有效年限，严格遵守国际及国家相关的知识产权保护的法律法规，加强对自身研究成果的专利保护等自主知识产权的保护意识。