高速動車組引進技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新的感悟
2007-05-11 來源:張衛(wèi)華 作者:牽引動力國家重點實驗室主任 瀏覽次數(shù):摘要:按照鐵道部“引進先進技術(shù)、聯(lián)合設計生產(chǎn)、打造中國品牌”的總體要求,
鐵道部在2004年10月和2005年11月,兩次采購了160列時速
1 引進——實現(xiàn)鐵路跨越式發(fā)展的需要
1.1 國民經(jīng)濟發(fā)展需要鐵路跨越式發(fā)展
交通運輸是文明社會不可或缺的基礎產(chǎn)業(yè),是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的命脈,對保障國民經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展、提高人民生活水平、促進國土開發(fā)和國防現(xiàn)代化建設,具有極其重要的作用。國家要發(fā)展,交通運輸必須先行,這是一條普遍規(guī)律。在交通運輸各主要方式中,鐵路作為我國中長距離、大運量、快捷、安全、低耗、環(huán)保的運輸形式,是綜合交通體系的重要組成部分。在我國,鐵路承擔著每年上百億噸的煤、石油等能源、原材料與工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品等大宗貨物和戰(zhàn)備物資的運輸,每年以數(shù)億人計的民工潮、學生潮,春節(jié)、“五一”、“十一”黃金周旅行高峰日均高達數(shù)百萬人的旅客出行運送。我國人口與資源分布不平衡、資源分布和工業(yè)布局不均衡,地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡,能源資源的壓力,決定了鐵路這一綠色、環(huán)保、安全、便捷、大容量的運輸方式質(zhì)量的優(yōu)劣、現(xiàn)代化水平,直接關(guān)系到國家經(jīng)濟發(fā)展、政治穩(wěn)定和現(xiàn)代化進程。鐵路的進步與發(fā)展,將極大地提升我國綜合交通整體實力,促進社會經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展。
盡管鐵路歷來是國家建設的重點,但從現(xiàn)狀來看,我國鐵路基礎設施總量規(guī)模仍然不足, 與發(fā)達國家鐵路相比,鐵路網(wǎng)的密度和質(zhì)量存在較大差距,國情資源分布不均、新型工業(yè)化進程的推進等又造成龐大運量。我國以6%的世界鐵路營業(yè)里程完成了世界鐵路24%的工作量,運輸密度為世界之最,主要干線和部分地區(qū)運輸能力利用處于飽和狀態(tài)。目前,我國鐵路存在高達40%的貨運和50%的客運缺口,運能遠不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需求,運輸難、乘車難、速度慢仍然是鐵路運輸?shù)闹饕獑栴}。根據(jù)國家統(tǒng)計局最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,今年上半年全社會貨運量累計實現(xiàn)14.8億噸,比去年同期增長19.2%,貨運周轉(zhuǎn)量合計31336.62億噸公里,同比增長23.8%,今年上半年客運量累計20.5億人,同比增長39%,旅客周轉(zhuǎn)量合計8053.32億人公里,同比增長29.2%。在鐵路、公路、水運和民航4種運輸方式中,鐵路增長最少,貨運量和貨運周轉(zhuǎn)量僅比去年同期增長8.7%和10.8%,增長速度遠遠小于交通運輸業(yè)的平均增長速度。在運輸能力瓶頸的作用下,煤炭、化肥和鋼材等重要物資運輸不及時,而且影響到價格波動,嚴重影響到了國家宏觀經(jīng)濟的穩(wěn)定。與此同時,國民經(jīng)濟對運輸?shù)男枨筮€在不斷增長,預計到2020年,旅客運輸?shù)闹苻D(zhuǎn)量將增加3.0~3.2倍,貨物周轉(zhuǎn)量增加1.6~2.0倍。鐵路運輸生產(chǎn)力與全社會日益增長的運輸要求不相適應的矛盾,已經(jīng)非常突出,鐵路運輸已成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。因此,實現(xiàn)鐵路運輸能力的快速擴充和技術(shù)裝備水平的快速提升,解決運能、運力問題,實現(xiàn)鐵路的跨越式發(fā)展已成為國家經(jīng)濟發(fā)展亟待解決的重大問題。
1.2 鐵路跨越式發(fā)展的核心是路網(wǎng)建設與提速
如果說鐵路實現(xiàn)跨越式發(fā)展所要解決的主要矛盾是運輸能力的短缺,而實現(xiàn)跨越式發(fā)展所要解決的中心環(huán)節(jié)則是路網(wǎng)建設和提高鐵路運輸速度。
一個國家鐵路的運輸能力和發(fā)達程度首先表現(xiàn)為路網(wǎng)的發(fā)展狀況。到2005年底,我國的鐵路總營業(yè)里程為75000公里。盡管中國鐵路運營里程位居世界第三和我國國土面積相比,鐵路里程總體偏低,如英國國土面積只及我國的近1/40,但其路網(wǎng)的營業(yè)里程卻達到4.44萬公里。日本國士面積僅是我國的1/25,而路網(wǎng)營業(yè)里程卻達到5.4萬公里。美國與我國國土面積相當,但目前鐵路營業(yè)里程為27萬公里,為我國鐵路營業(yè)里程的近4倍。而美國鐵路營業(yè)里程在1910年最高峰時曾達到40萬公里。從人均的角度,情況更差,我國人均占有鐵路僅約5.4厘米。路網(wǎng)密度也大大低于主要發(fā)達國家鐵路的平均水平,為美國的1/3,日本的1/7,德國的1/15,英國的1/10,法國的1/8,甚至低于發(fā)展中國家印度。無論從任何角度觀察,我國鐵路網(wǎng)的建設還遠未達到極限,還有相當大的發(fā)展空間。
目前我國路網(wǎng)總體數(shù)量還相當短缺,在路網(wǎng)的一些運輸繁忙干線上,其運輸能力已經(jīng)達到超飽和狀態(tài),同時我國既有線路總體質(zhì)量不高,可以運行準高速以上的商業(yè)化線路尚不多;客運運行速度達到
交通運輸?shù)谋举|(zhì)要求之一是速度。尤其在各種運輸方式之間的競爭日趨激烈的背景中,鐵路運輸速度的提高其重要性愈來愈凸現(xiàn)出來。在一些發(fā)達國家,鐵路運輸?shù)闹饕獌?yōu)勢也體現(xiàn)在速度上。
發(fā)展高速鐵路是鐵路重新崛起的最主要標志,也是鐵路未來的發(fā)展趨勢。目前高速鐵路已呈現(xiàn)新的發(fā)展態(tài)勢:一是在地域上從日本和歐洲擴展到其他國家和地區(qū);二是從獨立開發(fā)走向產(chǎn)品貿(mào)易和技術(shù)貿(mào)易;三是越來越多的國家和地區(qū)已把高速鐵路作為實現(xiàn)宏觀發(fā)展戰(zhàn)略的重要手段。
在鐵路跨越式發(fā)展的需求下,在國家已經(jīng)批準的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中,確定到2020年將建設200公里/小時及以上(最高設計速度350公里/小時)的高速客運專線1.2萬公里,這是一個震動全世界的中國高速鐵路跨越式發(fā)展的宏偉規(guī)劃?!笆晃濉逼陂g,我國將修建9800公里高速客運專線鐵路,比世界范圍內(nèi)近半個世紀修建的所有高速鐵路的總和還要多,這就是跨越式發(fā)展的速度。因此,跨越式發(fā)展也可以理解為在一定歷史條件下落后者對先行者走過的某個發(fā)展階段的超常規(guī)趕超行為。跨越式發(fā)展具有相對性,它是與漸進式發(fā)展方式相比較而存在的一種特殊發(fā)展方式,是實現(xiàn)生產(chǎn)力的跨越發(fā)展的一種戰(zhàn)略選擇。
1.3引進消化吸收再創(chuàng)新是快速提升高速動車組技術(shù)的途徑
有路就必須有車,這樣才能構(gòu)建成完整的高速鐵路系統(tǒng)。對于移動設備機車車輛來說,始終是鐵路的主體,鐵路現(xiàn)代化水平的象征。長期以來,包括1997年4月起來所實現(xiàn)的5次鐵路大提速,鐵路機車車輛始終走自主研發(fā)的道路,列車的運行速度從10年前的70~80公里/小時提速到了160公里/小時。隨著高速客運專線的建設,如何選擇高速機車車輛,是引進?還是國產(chǎn)?成為一個棘手的技術(shù),同時也是個敏感的政治化問題。
“跨越式發(fā)展”是指,在一定歷史條件下,依靠后發(fā)優(yōu)勢,落后者對先行者走過的某個發(fā)展階段的超常規(guī)、大跨步趕超行為。鐵路技術(shù)的跨越式提高,是通過整合鐵路內(nèi)部與外部技術(shù)資源,實現(xiàn)技術(shù)能力快速累積并形成后發(fā)優(yōu)勢的過程。對于一個經(jīng)濟系統(tǒng)而言,技術(shù)發(fā)展的突破口通常有兩個:一是通過自主創(chuàng)新;一是通過技術(shù)引進-創(chuàng)新建立自己的鐵路技術(shù)體系?!耙宰灾鲃?chuàng)新為主”和“以技術(shù)引進-消化吸收-二次創(chuàng)新為主”兩個截然不同的技術(shù)發(fā)展路徑。
高速鐵路是一項復雜而又系統(tǒng)的工程,而高速列車更是集機械、電氣、材料、電子等為一身的復雜系統(tǒng),是工業(yè)的現(xiàn)代化水平的縮影。因此,高速動車組的研制不是一蹴而就的事情,如果走自主創(chuàng)新的道路,需要長期的積累。事實上,法國從1955年用電力機車進行
自主創(chuàng)新是指不做國外先進技術(shù)的被動使用者,僅依靠自身力量實現(xiàn)技術(shù)突破推動技術(shù)發(fā)展的一種方式。由于自主創(chuàng)新必須建立在長期的技術(shù)能力積累和充分的資金支持基礎之上,顯然,我國鐵路在存在較大技術(shù)缺口的條件下,很難在短時間內(nèi)形成技術(shù)后發(fā)優(yōu)勢。我國機車車輛盡管堅持走自主創(chuàng)新的道路,而且研制了時速
“技術(shù)引進消化吸收再創(chuàng)新”是指通過跨國的技術(shù)轉(zhuǎn)移,如貿(mào)易或經(jīng)濟合作的途徑,從技術(shù)先進國獲得技術(shù),在此基礎上消化吸收,結(jié)合本國實際實現(xiàn)二次創(chuàng)新的過程。這種方式使得鐵路技術(shù)后進國家有可能直接引進、吸收并運用當代世界鐵路發(fā)展的最新成果,跨越技術(shù)先進國家發(fā)展過程中曾經(jīng)經(jīng)歷過的某個階段和某些彎路。同時,由于該方式下的技術(shù)提升成本要比最初的自主創(chuàng)新者低得多,而且在同樣的資金資源、技術(shù)成本條件下,往往還具有勞動力成本低的優(yōu)勢,從而能夠形成后發(fā)優(yōu)勢,追趕或超越先行者,直接進入到鐵路科技水平的現(xiàn)代化時代。因此,從這個角度上說,“技術(shù)引進消化吸收再創(chuàng)新”是我國鐵路跨越式發(fā)展的重要手段。
2 消化吸收——實現(xiàn)市場換技術(shù)的關(guān)鍵
2.1 動車組市場換技術(shù)的必要性
如果說動車組引進是發(fā)展我國高速鐵路的目的,那么,中國鐵路機車車輛工業(yè)將面臨汽車工業(yè)的厄運。鐵道部在制定鐵路跨越式發(fā)展規(guī)劃時,把運輸能力的快速擴充和技術(shù)裝備水平的快速提高作為目標。高速動車組的引進,不僅僅是考慮到滿足高速鐵路動車組運用之需,更長遠的目標是提高技術(shù)裝備水平。因此,鐵道部提出了“引進先進技術(shù)、聯(lián)合設計生產(chǎn)、打造中國品牌”的總體要求,走市場換技術(shù)的路子,在較短的時間實現(xiàn)我國機車車輛工業(yè)的快速提升。那么以如此巨大的成本進行市場換技術(shù)是否必要。
10年前,我國機車車輛總體水平和世界鐵路發(fā)達國家相比至少落后30年。隨著鐵路提速和高速鐵路預研究,不僅給我國鐵路發(fā)展帶來極大的生機,同時我國鐵路機車車輛在發(fā)展自主工業(yè)方面取得令人鼓舞的成績,縮小了和鐵路發(fā)達國家的差距,這種差距已縮小到10~15年左右,這種技術(shù)水平的縮小,當然也和世界科技的飛速發(fā)展所分不開的。但是和世界鐵路機車車輛相比,我國鐵路機車車輛在設計、關(guān)鍵技術(shù)、制造裝備等方面還存在不足,制約著自主知識產(chǎn)權(quán)的機車車輛發(fā)展。
(1)整體工業(yè)水平相對落后。蒸氣機的出現(xiàn)帶來了第二次工業(yè)革命。現(xiàn)代化的機車車輛集機械、電子、計算機、材料等于一身,鐵路機車車輛一直是現(xiàn)代工業(yè)的縮影,現(xiàn)代機車車輛的發(fā)展依賴于工業(yè)整體水平。和國外工業(yè)發(fā)達國家相比,我國無論在機械、材料、電子等方面均有較大差距。就機械而言,差距不僅僅在于各種材料的性能,更反映在工藝和制造水平上。例如,現(xiàn)代車輛廣泛采用的鋁合金車體,這在歐洲和日本成功已應用到了高速和城軌車輛上,但我國才剛剛起步,在鋁型材、焊接等方面還有不小的差距,反映在鋁合金型材的強度低、型材斷面均勻性差、材料一致性差等方面,這些缺點使得國產(chǎn)化鋁合金車體還要走更長的路。
(2)整體設計水平有待提高。無論是機械、電子、還是計算機,設計是產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵。然而,設計水平的提高是一個積累的過程,我國軌道車輛的設計水平受到三個不利因素的制約。不利因素之一是我國機車車輛原有的技術(shù)落后,基礎差,在發(fā)展提速和高速以及城市輕軌車輛時沒有良好的設計參照對象,要實現(xiàn)大跨度的提高比較困難,這些困難甚至反映在對新型機車車輛的認識上。例如在我國首臺250公里/小時高速動力車轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)中,采用了一般機械結(jié)構(gòu)中廣泛采用的開口軸擋環(huán),結(jié)果在試驗中,因高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用使開口軸擋脹開、斷裂后飛出等事故。又例如原有的提速制動盤采用“half”結(jié)構(gòu)(兩個半圓盤對接結(jié)構(gòu)),結(jié)果在高速試驗時同樣出現(xiàn)制動盤因離心力作用而破裂的事件,這些事故均是由于對“高速”沒有足夠認識所造成的。為了彌補經(jīng)驗上的差距,我國曾在研制首批提速車輛時引進了英國BT10轉(zhuǎn)向架,用于參考學習。不利因素之二是人才上的斷層,由于十年浩劫,中國人才斷層明顯,在鐵路提速,特別是發(fā)展高速鐵路過程中,青年人成為機車車輛設計的主角,盡管他們在計算機等新知識方面有優(yōu)勢,但在設計經(jīng)驗方面明顯不足,易犯一些低級錯誤。不利因素之三是設計手段,盡管目前鐵路機車車輛工廠在大力推廣三維CAD設計,但基于性能分析的CAE應用不夠,在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)化方面工作開展不夠,因此,提速機車車輛在運行中均出現(xiàn)大量的結(jié)構(gòu)可靠性問題。和鐵路發(fā)達國家相比,我國機車車輛在整體的設計能力和水平上存在一定差距,有待迅速提高。
(3)關(guān)鍵技術(shù)和裝備存在差距。對于鐵道機車車輛,其關(guān)鍵技術(shù)主要有:轉(zhuǎn)向架、輕量化車體、交直交傳動、智能制動系統(tǒng)、列車網(wǎng)絡及控制系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)等。通過近十幾年的努力,我國在關(guān)鍵技術(shù)上開展系統(tǒng)的攻關(guān),已經(jīng)取得良好的進展,特別是直接關(guān)系到運行品質(zhì)的轉(zhuǎn)向架技術(shù)已有所突破,但在交直交傳動、列車網(wǎng)絡及控制和診斷系統(tǒng)等方面和國外先進的機車車輛相比有明顯差距,這些差距直接影響機車車輛的性能和現(xiàn)代化水平。為此,運營部門和生產(chǎn)企業(yè)不得不花巨資對這些系統(tǒng)進行成套引進。
應該說,我國機車車輛在技術(shù)集成方面卓有成效,除了一些直接影響運行安全和運行品質(zhì)的關(guān)鍵裝置上采用國外引進,大部分配套裝置,如門、風擋、燈具、熱水器等,都直接采用國內(nèi)產(chǎn)品,從而提高了國產(chǎn)化率,降低了成本。但目前我國在一些小配套裝置上,普遍存在著質(zhì)量差和性能不穩(wěn)定等缺點。造成配件質(zhì)量差的因素,這一方面是我國整體工業(yè)水平低,但更主要的原因是鐵路小配件大都是個體類小型企業(yè)生產(chǎn),在技術(shù)、產(chǎn)生裝備、生產(chǎn)管理等方面的投入不夠,另外和市場機制不完善也有直接關(guān)系,人際關(guān)系往往比產(chǎn)品質(zhì)量更重要。
(4)生產(chǎn)管理和工藝水平相對落后。盡管我國鐵道機車車輛生產(chǎn)企業(yè)頗具規(guī)模,但由于長期生產(chǎn)普通速度的普通車輛,對材料、工藝、加工和組裝的精度要求相對較低。和生產(chǎn)高速機車車輛有著天壤之別,這不僅僅反映在生產(chǎn)裝備上,如下料、焊接、冷熱加工、熱處理等先進生產(chǎn)裝備,同時在對材料、構(gòu)建、部件和整車的檢測和調(diào)試裝備方面差異更大。另外就是看不到的生產(chǎn)管理和生產(chǎn)工藝,長期以來就沒有得到真正重視,工藝落后,管理缺乏科學性和制度性,原有的生產(chǎn)和管理水平根本就無法滿足批量化的高速動車組的生產(chǎn)要求。實際上,這里還有人才隊伍和人員素質(zhì)問題,這僅僅是前面提到的設計人員,更是一線的技術(shù)工人隊伍,由于沒有得到嚴格的高要求訓練,他們的技術(shù)水平和服務意識也無法滿足高速動車組這樣的精品產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。
(5)標準體系不健全。有句話是:“第一是標準,第二是技術(shù),第三才是產(chǎn)品”,也有稱:“得標準者,得天下”,這足以看到標準的重要性。中國鐵路雖然有自己的標準體系,但不完善,這并不是否定前人的工作。一個高水平的標準是在通過大量試驗和研究的基礎上總結(jié)獲得的,我國在標準制訂時投入很少,研究不夠,現(xiàn)有的標準多數(shù)是參考國外標準制訂,甚至是直接翻譯獲得。因此,標準的系統(tǒng)性和科學性都有待提高。歐洲對一個墊片的標準要求有一本,而我國相關(guān)標準可能只有一頁,同時標準要求也相差甚遠。我們在已有的和國外企業(yè)的合作,由于我國材料、配件沒有相應的執(zhí)行標準和達不到國外同類產(chǎn)品的標準要求,就無法使用國產(chǎn)材料和配件。嚴重影響到國產(chǎn)化率。
對于標準,一般僅僅想到國家標準和行業(yè)標準,而對生產(chǎn)產(chǎn)品而言,最高標準是企業(yè)標準,企業(yè)標準往往高于國家標準。如轉(zhuǎn)向架的疲勞強度試驗標準,UIC標準也僅僅要求對構(gòu)架的主結(jié)構(gòu)加載,而國外企業(yè)標準一般都要求進行仿真載荷加載,加載的作動器達到20多個。在我國鐵路機車車輛企業(yè),基本上沒有相應的企業(yè)標準,而且在執(zhí)行標準的態(tài)度上也低標準通過為原則,而不是嚴格要求自己,使自己的產(chǎn)品質(zhì)量保持在最高水平。
事實上,這樣差距和不足還有很多,原有的中國機車車輛工業(yè)還根本無法滿足高速動車組的批量化生產(chǎn)要求。采取市場換技術(shù)的唯一可以選擇的途徑。
2.2 動車組市場換技術(shù)的可行性
鐵道部提出動車組引進技術(shù)路線無疑是鼓舞人心的,但事情是否會朝著設想目標前進嗎。事實上,從2004年開始,一些人士就開始對“以市場換技術(shù)”的發(fā)展思路進行反思,這種反思和批評在2005年中央強調(diào)自主創(chuàng)新的背景下達到高潮。這其中,去年底國家科技部副部長劉燕華在“中國科學與人文論壇”上對“以市場換技術(shù)”的痛加撻伐,以其身份之重、言辭之烈而最受矚目。劉燕華列出了“以市場換技術(shù)”的“四大原罪”:“第一,市場是有限的,一旦讓出去了,奪回來十分艱辛;第二,讓了市場并不見得會得到技術(shù);第三,讓了市場則廢掉了自己的技術(shù);第四,讓了市場又缺乏核心技術(shù),有可能發(fā)展成為依附型國家,最后受制于人?!?他以汽車制造業(yè)為例:“以前上海、長春都有汽車生產(chǎn)能力和一批研發(fā)隊伍,但為了引進德國大眾,中國自己的品牌給廢掉了,研究隊伍、研究平臺也不要了,形成購買一套生產(chǎn)線生產(chǎn)一批汽車,然后再購買一套生產(chǎn)線、再生產(chǎn)一批汽車的情況。中國的汽車生產(chǎn)技術(shù)和能力就在這種壯士斷臂之舉之下被廢掉,直接導致目前中國汽車市場90%已經(jīng)被跨國公司所占領?!?盡管汽車業(yè)不是高速鐵路重大裝備,但相同的技術(shù)引進路徑仍無法揮去人們重蹈覆轍的擔憂。與命運多舛的汽車產(chǎn)業(yè)一樣,在高速鐵路領域的“以市場換技術(shù)”和追求國產(chǎn)化率,也將遇到一個根本性的拷問:以市場換技術(shù),真的能換來技術(shù)嗎?追求國產(chǎn)化率的生產(chǎn)制造是否真能提高中國企業(yè)的技術(shù)能力?還是只能將中國又一個重要產(chǎn)業(yè)引入拉美化的泥潭?
作為一個鐵道機車車輛研究工作者,筆者從心底里感激廣大民眾對鐵路跨越式發(fā)展,特別是動車組引進的關(guān)心和所敲的警鐘。事實上鐵道部在動車組引進過程中已經(jīng)注意到如何去通過市場來獲得技術(shù):
(1) 先進、成熟的動車組。由于本次引進的200公里/小時動車組即將在第六次鐵路提速時要投入運行,技術(shù)的成熟和先進并重。實際上所引進的200公里/小時動車組,由于運行速度相對300公里/小時高速列車低,所以在技術(shù)先進上并沒有完全體現(xiàn)出來,但這些車型有很好的技術(shù)延伸價值,如日本川崎引進的E2-1000動車組,實際上可以局部技術(shù)改進,可直接運用到300公里/小時以上。而從ALSTOM引進的動車組,從速度和結(jié)構(gòu)來看似乎并不先進,但它可以通過改型,直接發(fā)展成高速擺式列車。在進行300公里/小時高速動車組引進時,所引進的300公里/小時高速動車組是目前世界最高技術(shù)水準的德國ICE3高速動車組。ICE3是1995年德國鐵路股份公司委托西門子/龐巴迪集團開發(fā)的,實現(xiàn)了ICE高速列車由動力集中向動力分散的過渡。ICE3高速列車滿足了全部互用性技術(shù)規(guī)范(TSI),并作為作為多流制列車可在歐洲范圍內(nèi)運行。
(2) 融合世界先進技術(shù)。始于西方工業(yè)革命的現(xiàn)代經(jīng)濟之中的絕大多數(shù)經(jīng)濟技術(shù)和方法,都源于西方發(fā)達國家。就鐵路技術(shù)而言,目前世界高速動車組的生產(chǎn)集中在Siemens、Alstom、Bombardier和川崎重工這四個國際著名企業(yè),他們在技術(shù)、裝備、管理和工藝方面各有所長。如Alstom在高速列車、擺式列車、電動車組等方面擁有領先技術(shù)優(yōu)勢;Adtranz一向在電力機車、客貨車輛和地鐵動車技術(shù)方面擁有優(yōu)勢,而收購Adtranz之前的Bombardier則以客車車輛、特別是鋁合金車體技術(shù)領先于其他制造商。因此,本次引進利用市場杠桿,獲得多種技術(shù),實現(xiàn)博采眾長的目的,實現(xiàn)全面、安全的技術(shù)引進,而不在“一棵樹上吊死”。
(3) 鐵道部在進行動車組引進時,并不是直接從國外購置全部車輛,而是要實現(xiàn)合作生產(chǎn),國內(nèi)制造。這和汽車的引進有本質(zhì)的區(qū)別,最后的生產(chǎn)主體是國內(nèi)原有機車車輛生產(chǎn)企業(yè),如南車四方車輛南車四方機車車輛股份有限公司、長春軌道客車股份有限公司,而不是“一汽大眾”、“上海通用”這樣的合資或外資企業(yè)。最后產(chǎn)品生產(chǎn)管理、工藝技術(shù)、檢修和維修技術(shù)完全掌握在中國人手里。像采用日本E2-1000技術(shù)的300公里/小時高速動車組直接從南車四方車輛南車四方機車車輛股份有限公司訂貨,有該廠依托川崎的技術(shù)支持,進行研制和生產(chǎn)。
(4) 在動車組引進時,技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議是重要的內(nèi)容之一,我們不僅僅購置產(chǎn)品,同時引進技術(shù),而且是關(guān)鍵技術(shù)。像從西門子引進300公里/小時動車組是,同時進行關(guān)鍵技術(shù)轉(zhuǎn)讓,涉及到動車組總成、車體、轉(zhuǎn)向架、牽引變流、牽引變壓、牽引電機、牽引控制、列車網(wǎng)絡和制動系統(tǒng)9項關(guān)鍵技術(shù)。
(5) 俗話說:人的因素決定一切,因此人員素質(zhì)的提高決定到高速動車組技術(shù)引進的成敗。為此在動車組引進時,按照技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議,要求技術(shù)轉(zhuǎn)讓方應負責對國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)進行包括設計、工藝、生產(chǎn)、管理等崗位的人員進行培訓。南車四方車輛南車四方機車車輛股份有限公司將有300多人到日本川崎車輛廠接受培訓,學習和消化日方的管理經(jīng)驗和制造技術(shù)。
盡管鐵道部在以市場換技術(shù)方面已有所考慮,是否我們真正就可以獲得技術(shù)呢?有關(guān)業(yè)內(nèi)專家提醒,這次技術(shù)轉(zhuǎn)讓究竟能轉(zhuǎn)讓到什么程度還很難說,合同中也明確指出“部分重要零件在德國生產(chǎn)”。顯然,國外企業(yè)不會無所保留和盤托出的,這是自然規(guī)律。打個比方,你花錢,別人可以教會你如做一個杯子,并提供設備、工藝和管理手段把杯子做出來。但可能不會告訴你如何進行杯子設計的技術(shù),你花更多的錢,也許你還可以得到杯子的設計技術(shù),甚至杯子的材料配方,但你絕對得不到為什么這樣配方的基礎理論和技術(shù)。這就像可口可樂的配方一樣,絕對機密。事實上在我們技術(shù)引進過程中,主要的技術(shù)是產(chǎn)品本身及相關(guān)的制造、工藝和管理技術(shù)。產(chǎn)品本身的設計技術(shù)、參數(shù)和程序的源代碼是難以得到。從動車組的轉(zhuǎn)向架引進就反映出這一點。他們把相應的轉(zhuǎn)向架圖紙轉(zhuǎn)讓給了我們,但其中設計方法和具體參數(shù)并沒有得到。因此,此前的引進,包括圍繞生產(chǎn)的消化吸收,僅僅是學會了所轉(zhuǎn)讓的產(chǎn)品技術(shù)??萍疾扛辈块L劉燕華指出“引進技術(shù)不等于引進技術(shù)創(chuàng)新能力,真正的核心技術(shù)是買不來的。如果說買一批學一批,中國的技術(shù)就永遠沒有市場,也就無法形成自主創(chuàng)新的能力?!?SPAN lang=EN-US>
北京師范大學管理學院文力教授生前曾經(jīng)說過:“一筆錢我們支付得起,但如果我們得不到關(guān)鍵技術(shù),后續(xù)問題會很多,大量零件的維修是需要很多技術(shù)和設備的。如果真出現(xiàn)了什么敏感問題,人家不賣給你零件,封鎖了技術(shù),那中國鐵路就要受制于人了”。聽起來十分可怕。的確,按照此前的引進工作,我們很難得到真正的關(guān)鍵技術(shù)和進一步的創(chuàng)新能力。讓我們感到欣慰的是,國家提出了原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新的創(chuàng)新思路,鐵道部根據(jù)國家創(chuàng)新要求和動車組引進的實際情況,進行了引進消化吸收再創(chuàng)新的工作部署,并設立了“裝備現(xiàn)代化引進技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新重點項目”。2006年3月25日,鐵道部召開了“裝備現(xiàn)代化引進技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新重點項目座談會”,并設立了轉(zhuǎn)向架技術(shù)、弓網(wǎng)關(guān)系等9個重點課題,從此拉開了動車組消化吸收的序幕。在2006年8月2日,時速200公里及以上動車組引進技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新5個重點項目的合作協(xié)議在北京簽署,此次率先啟動的5個動車組引進技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新重點項目是:動車組轉(zhuǎn)向架、動車組車體和轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)強度、牽引傳動系統(tǒng)、空氣動力學、摩擦材料。這些協(xié)議的簽署,級別之高、規(guī)模之大、經(jīng)費之多(近8000萬元),充分顯示出鐵道部對引進技術(shù)進行消化吸收的決心。
除了鐵道部對引進消化吸收的決心,良好基地和人才隊伍是這次消化吸收工作的基礎。應該說在提速機車車輛和高速鐵路預研究過程中,從人才、技術(shù)和基地方面都得到很好的培育,成為當今動車組引進技術(shù)消化吸收工作的良好基礎。
(1)自主創(chuàng)新和自主產(chǎn)權(quán)深入民心。我國鐵路機車車輛自鐵路提速以來,打造自主知識產(chǎn)權(quán)的機車車輛在業(yè)內(nèi)業(yè)外均深得民心,自主創(chuàng)新的意識空前高漲,干勁十足,研制出像“先鋒號”、“中華之星”的高速動車組和內(nèi)燃擺式列車。
(2)對高速動車組有了初步的了解。由于我國從“八五”就開始進行高速動車組的預研究,并在本世紀初研制了“先鋒號”、“中華之星”。應該說我國有了一定的高速動車組基礎,掌握了一定的技術(shù),如高速轉(zhuǎn)向架技術(shù)、電空聯(lián)合制動技術(shù)等。與此同時,通過預研究,對國外高速動車組多少有了一定的認識。
(3)建立相關(guān)的研究基地。由于在“八五”到“十五”期間高速鐵路預研究的展開,我們除了有鐵道科學研究院和專業(yè)研究所外,同時在高校建立一批研究基地。如西南交通大學的牽引動力國家重點實驗室,成為我國軌道車輛走行部設計、分析和試驗研究的基地,建立了以獲得國家科技進步一等獎的機車車輛整車滾動振動試驗臺為標志的一批機車車輛動力學性能相關(guān)檢測設備。該實驗室2003年被國家評為優(yōu)秀國家重點實驗室。又如中南大學的軌道交通安全教育部重點實驗室,已成為我國高速列車空氣動力學研究的基地。
(4)培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的中青年人才。通過“八五”到“十五”的十多年的鍛煉和培養(yǎng),一批原來剛剛大學畢業(yè)的大學生,已經(jīng)成為我國鐵路機車車輛的研究的主力軍,國家的高級知識分子,相當一部分人已成為國家級專家,成為本領域的學科和技術(shù)帶頭人。
2.3 消化吸收的基本要求
到了具體工作,消化吸收不再是一句口號,更不應該附有任何的政治色彩,而是踏踏實實的工作,是光榮而又沉重的歷史使命。有批評者認為,“引進—消化吸收—自主創(chuàng)新”的方式看起來非常合理,即能在短時間內(nèi)實現(xiàn)我國鐵路技術(shù)裝備水平的大幅度提高,又能培養(yǎng)出自己的研發(fā)能力,但要承擔很大風險。一旦消化吸收中出現(xiàn)障礙,不能完全消化吸收,或者無法在消化吸收的基礎上實現(xiàn)創(chuàng)新,那后果只能是不斷地重復引進,永遠步他人之后塵,為別國的高新技術(shù)產(chǎn)品研制費用埋單?!币虼?,市場換技術(shù)是否取得成功,實現(xiàn)既定目標,消化吸收是關(guān)鍵。消化吸收工作是真正掌握核心技術(shù)的戰(zhàn)略性一步,事關(guān)引進工作,特別是以后良好運行的成敗,當然直接影響到進一步創(chuàng)新的基礎和后發(fā)優(yōu)勢的建立。
因此,動車組的消化吸收工作應該是一項系統(tǒng)科學的研究工作。消化過程中,應該注意以下幾點。
(1)關(guān)聯(lián)和系統(tǒng)。盡管動車組消化吸收再創(chuàng)新的9個重點項目,是相對獨立的課題,而且每個課題代表一個關(guān)鍵技術(shù)。由于動車組本身是一個系統(tǒng),各個關(guān)鍵技術(shù)之間是關(guān)聯(lián)的,目前的課題設置和運作方式,勢必造成各種關(guān)鍵技術(shù)在研究上的分割,這不利于動車組總體消化吸收工作的系統(tǒng)性和高質(zhì)量完成。在這些課題之間,結(jié)構(gòu)疲勞強度研究和車輛動力學研究及轉(zhuǎn)向架技術(shù)分不開,有如動車組的牽引控制技術(shù)和轉(zhuǎn)向架動力學性能相關(guān),牽引過程中粘滑振動不僅是牽引系統(tǒng)特性所造成,同時也和轉(zhuǎn)向架懸掛技術(shù)及結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此,應該加強各課題組之間的聯(lián)系,強調(diào)研究系統(tǒng)性,并充分發(fā)揮專家委員會在課題聯(lián)系方面的作用。
(2)基礎和技術(shù)。消化吸收不是做表面文章,僅僅消化看得到的東西,往往是膚淺的不深入的。如轉(zhuǎn)向架技術(shù),如果僅僅分析看得到的結(jié)構(gòu),也許你人為沒什么可以消化的東西。然而,參數(shù)和性能設計方法,包括一系、二系懸掛比的選擇,參數(shù)靈敏度分析和性能的穩(wěn)定性分析等,這些東西看不到,但是這才是轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵。又如,結(jié)構(gòu)的疲勞的研究,不僅僅對結(jié)構(gòu)具體分析,更重要的結(jié)構(gòu)可靠性的設計方法、檢驗標準和相關(guān)材料疲勞特性數(shù)據(jù)庫。技術(shù)的東西往往容易被了解和學習,但基礎的東西往往被忽略,而且基礎理論是技術(shù)之父,應該得到特別的關(guān)注和重視。
(3)規(guī)范和標準。首先是消化國外動車組每一個相關(guān)標準和技術(shù)文件。實際上,國外的技術(shù)水平往往體現(xiàn)在相關(guān)標準和技術(shù)文件內(nèi),消化和解讀國外標準,就可以從源頭去理解和消化其核心技術(shù)。比如說一個構(gòu)架的仿真疲勞試驗標準,你不僅可以學習到國外如何做類似試驗,也能明白為什么這樣做試驗,關(guān)鍵你通過對加載方式和評判標準的分析,你甚至可以理解國外在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架設計中的考慮,不同焊縫的承載特征,以及這類轉(zhuǎn)向架在線路上運行的振動特性和受力狀況。
(4)比對和優(yōu)化。本次消化吸收的最大特點是提供了四個不同技術(shù)平臺高速動車組的研究平臺,而且他們代表當今國家先進水平。因此,我們可以通過對不同平臺的動車組消化,了解高速動車組技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,通過比對,掌握最先進的技術(shù),同時通過下一步的再創(chuàng)新,進行系統(tǒng)的優(yōu)化,實現(xiàn)高速動車組技術(shù)的跨越。
3 再創(chuàng)新——實現(xiàn)自主創(chuàng)新、打造中國品牌的保證
從理論上講,技術(shù)轉(zhuǎn)移是由技術(shù)勢差引起的,技術(shù)轉(zhuǎn)移過程中創(chuàng)新技術(shù)的采用者必將得到一定的能量補充,從而提高技術(shù)勢位,在一定程度上實現(xiàn)技術(shù)進步。同時,在技術(shù)支撐體系可行的條件下,創(chuàng)新技術(shù)采用者往往通過對創(chuàng)新技術(shù)的消化吸收,產(chǎn)生新的創(chuàng)新,這又促進了技術(shù)趕超,也就是真正意義上的跨越。鐵道部通過項目的實施,促進國內(nèi)企業(yè)引進國外先進、成熟、經(jīng)濟適用的鐵路動車組設計和制造技術(shù),提高設計和制造水平,并通過消化吸收,提高自主創(chuàng)新能力,形成高速動車組的持續(xù)研發(fā)能力,實現(xiàn)鐵路跨越式發(fā)展的宏偉藍圖。這其中,消化吸收是關(guān)鍵,再創(chuàng)新僅僅是消化吸收的一個結(jié)果,一個持續(xù)發(fā)展的過程。
再創(chuàng)新是消化吸收工作的一個繼續(xù),根據(jù)不同的需求和目的,再創(chuàng)新需要從以下方面做工作:
3.1 技術(shù)轉(zhuǎn)移和本土化
任何一種技術(shù)的產(chǎn)生、存在和發(fā)展總要依賴于與之適應的技術(shù)支撐體系,同理,國外輸入的技術(shù)在本國生存、發(fā)展也要求這種技術(shù)與本國的技術(shù)支撐體系相適應。但事實上,要選擇與本國支撐體系完全適應的國外技術(shù)是很難的,這就要求技術(shù)輸入國不能生搬國外技術(shù),必須進行二次創(chuàng)新來實現(xiàn)有效的技術(shù)轉(zhuǎn)移。何況我們在動車組引進時,還沒有真正考慮到鐵路系統(tǒng)中相關(guān)的其它系統(tǒng),如線路、接觸網(wǎng)、通訊信號等,和鐵路大系統(tǒng)之間還有一個融合問題,這也需要在動車組消化吸收的基礎上,通過二次創(chuàng)新得以實現(xiàn)。
談到“與本國的技術(shù)支撐體系相適應”,事實上就是一個水土不服的問題。隨著我國改革開放,我國軌道交通已經(jīng)引進了大量的軌道車輛和車輛技術(shù),然而或多或少都出現(xiàn)水土不服現(xiàn)象,如上海地鐵從德國進口的車輛,曾出現(xiàn)大量轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)問題;廣州1、2線引進的車輛其輪軌匹配相當糟糕,輪軌磨耗很大。在貨車方面,我國引進的Y32轉(zhuǎn)向架,在運用中出現(xiàn)構(gòu)架開裂;引進技術(shù)生產(chǎn)的擺動式(swing motion)轉(zhuǎn)向架,出現(xiàn)奇怪的側(cè)架內(nèi)傾,失效擺動作用,惡化了性能,而研究發(fā)現(xiàn),在引進國,由于車輪踏面不一樣,這樣的問題就很輕,這是一個典型的水土不服問題。
掌握引進動車組的適應性研究十分重要,在消化吸收重點課題中,把動車組的適用性研究列為重點研究內(nèi)容,就是出于使動車組本土化。最近在膠濟線的川崎200公里/小時動車組試驗中,就發(fā)現(xiàn)(德國模式的)受電弓和(法國模式的)接觸網(wǎng)的匹配出現(xiàn)比較大的問題,最后通過簡單的匹配研究,才基本解決了高速受流,特別是雙弓受流問題,保證200公里/小時動車組的開通運行。因此,只有真正實現(xiàn)了技術(shù)轉(zhuǎn)移和技術(shù)的本土化,才能保證動車組的良好運用。
創(chuàng)新作為經(jīng)濟學的概念,是經(jīng)濟學家熊彼特提出的。他認為創(chuàng)新包括五種情況,一是提供某種新產(chǎn)品或提高產(chǎn)品的新性能,二是采用新的生產(chǎn)方法,三是開辟新的市場,四是控制新的原材料供應來源,五是實現(xiàn)企業(yè)組織變革。因此,創(chuàng)新含義廣泛的,并不是一提創(chuàng)新就錯誤地認為是發(fā)明創(chuàng)造。劉友梅院士曾經(jīng)對筆者說過:把別人先進技術(shù)理解用好的過程就是創(chuàng)新。所以,動車組再創(chuàng)新的第一步就是技術(shù)轉(zhuǎn)移和本土化。
3.2 技術(shù)支撐體系建設
通過動車組的引進消化吸收,不僅僅要學會高速動車組的關(guān)鍵技術(shù),也不僅僅滿足于高速動車組的研究方法,最重要的是構(gòu)建高速動車組的技術(shù)支撐體系。只有建立了這樣一個技術(shù)支撐體系,我們才真正有再創(chuàng)新的能力和后發(fā)優(yōu)勢,推動鐵路技術(shù)的不斷進步。
所謂動車組的技術(shù)支撐體系,應該涉及設計、生產(chǎn)、試驗和維護,具體的建設內(nèi)容很多,不同的專業(yè)也會有要求,這里僅僅以動車組轉(zhuǎn)向架技術(shù)和動力學研究這樣消化吸收重點課題為例加以分析。
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