咨询专线:400-685-8581     加入收藏  
首 页 关于我们 新闻动态 建机安全 专家视点 在线学习 政策法规 技能竞赛 教材资料 教学设备 下载中心 公益培训 在线问答
 
当前位置: 首页 >> 专家视点 >> 正文  
金东寒院士:​国产发动机目前达到了什么水平,与强国之间的差距在哪儿​?

      发布时间:2019/11/18 8:57:14     浏览:85

 法律顾问:赵建英律师

来源:中国经济大讲堂(ID:cctvzgjjdjt)

作者:金东寒

 

金东寒,中国内燃机学会理事长,中国工程院院士,天津大学校长。他是杰出的动力机械工程专家,我国特种发动机动力系统技术领域的开拓者和领军人物。他是国际内燃机学会主席,是这一国际学术组织成立近70年来,担任该职务的第一位中国人。

 

从中船重工上海船用柴油机研究所所长,到担任上海大学党委书记、校长,再到2019年5月履新天津大学校长,30载砥砺前行,他始终致力于特种发动机及其动力系统的研究与应用开发,主持研制的我国首台具有自主知识产权的特种发动机及其动力系统,开创了我国新型特船从无到有的历史,使我国特船技术水平、综合性能步入世界先进行列,他为中国舰船装上了性能优越的“中国心”。 

 

汽车、火车、飞机、轮船等交通工具,挖掘机、起重机、盾构机等工程机械,还有热电厂、发电站以及工业制造领域,包括我们熟知的神州飞船、蛟龙号潜水器等特种设备,乃至大兴国际机场、青藏铁路、港珠澳大桥等超级工程,可谓天上飞的、地上跑的、海里游的各种设备和大大小小的工程建设,都离不开发动机作为动力。发动机广泛应用于各个领域,在国民经济和国防建设中具有不可替代的地位。

1/ 怎样评价发动机的先进性呢?

 

怎么样评价发动机的先进性呢?主要有这么五个指标:高效率、低排放、高可靠性、便于操作、智能化。

 

拿高效率来说,大家都知道越省油越好,对于一艘船而言,船的价格在全寿命周期里边只占10%,90%是油的价格,所以船东对主机的油耗是非常看重的。如果说多加几百万元,你油耗少了5克每千瓦时,他是马上就会下单的。低排放主要是氮氧化物和硫化物,要满足日益严苛的排放标准。氮氧化物是致癌物质,硫化物是酸雨的来源。高可靠性就是大修期要长,对于车用发动机谁都不希望去大修,对于船用发动机实际上跟船是同寿命的,但是也需要定期地维修。智能化最主要的目的是让它更高效、更可靠、更便于操作,所以智能化是要给发动机赋能。

 

我们举一个实例,目前船用发动机达到了什么水平?油耗已经到了159克每千瓦时,效率就远远超过了50%,所以跟车用发动机相比,领先了起码是10到15个百分点,同时排放满足国际海事组织第二阶段的标准。我们的所有船用发动机现在都采用电子控制,智能化水平是比较高的。另外,它的大修期已经达到了24000小时,是非常可靠的。通过50年的努力,船用柴油机的油耗降低了25克每千瓦时。油耗降低1克每千瓦时意味着什么?经过50年的努力才降低了25克每千瓦时,实际上平均两年降低1克每千瓦时,对于一艘一万箱的集装箱船来说,油耗降低1克就意味着每年节省150万元人民币

 

2/ 面临两个重大挑战

 

发动机类似于人体的心脏,它可以将一次能源转换成源源不断的动力,为人类充分享受现代生活提供便利。2018年我国各种交通工具运送旅客176.7亿人次,相当于把全世界人口运送两次。2018年,中国发电量居全球第一,达到了6.8万亿千瓦时,而带动发电站运行的核心正是发动机。与此同时,发动机也是能源消耗的第一大户和多种污染物的一个主要来源。我国60%的石油被发动机消耗,59%的煤炭被蒸汽轮机消耗,如今,污染控制成为全社会的共识,污染排放标准不断提高,高性能、低排放对发动机的性能提出了越来越高的要求。

 

我们花了非常大的力气来降低油耗、保护环境、减少排放,为什么?主要是我们面临了两个重大挑战。
第一个挑战就是能源紧缺。根据2019年英国石油公司发布的世界能源统计,世界煤炭可开采188年,中国只有53年;世界石油可开采为54年,中国只能开采18.5年。但是再看看我们的消费结构,我们每年用了所有煤炭消费的50%,我们用了所有石油消费的14%,所以我们的消费量光靠我们自己的开采量是远远满足不了的,我们大概超过60%的石油要依赖于进口。
第二个挑战就是污染严重。我们通过研究发现,道路交通和航运是有害气体排放的第一、第二个源头。我们举一个例子,一艘集装箱船的排放量到底是多少?一艘一万箱的集装箱船的氮氧化物和硫化物的排放量相当于15万辆卡车的排放量,这个排放量是非常大的。
从氮氧化物的空间分布情况来看,氮氧化物浓度高的主要是从印度沿海经马来西亚,然后再到中国的沿海,中国的沿海排放是污染物最严重的。航线上我们的排放比在其它的地方也要严重得多。
国际海事组织对有害物质的排放要求也越来越严格,其中美国和加拿大沿海水域,北海还有波罗的海实行了排放控制区,日本海还在申请当中。如果这些地方实行了更加严格的要求,而我们还是用一般的船去运输的话,到了港它就会不让你停靠码头,那时候你换船肯定是不行的,所以它就用这种方式限制你必须满足更高的要求。不像是陆用的车,我们国家说欧洲实行欧5标准,我们可以实行国4标准反正我们的车不开出国门。但是船就不能做到这一点,所以我们国家从去年开始也开始实行了排放控制区,主要是在珠三角、渤海湾还有长三角。

3/ 与制造强国之间的差距在哪儿?

我国发动机行业经历了从仿制、到联合开发、再到自主开发的历程,创新能力持续提高。在内河航运、航海运输领域,我国陆续开发出的自主品牌系列船用柴油发动机,性能已经达到了国际先进水平。在重型卡车等运输领域,我国生产的多系列柴油发动机,技术水平已经同世界先进国家并驾齐驱,涌现出了像潍柴、玉柴这样的领军企业,自主品牌约占全球重卡柴油机市场份额的三分之二。而在家用轿车等乘用车领域,我国生产的发动机由于油耗较高、可靠性不足等原因,目前占据的主要是低端市场,正处在奋勇直追的跟跑阶段。从整体来看,我国在发动机新材料研发、自主创新能力等方面依然存在一定的瓶颈,我们该如何突破瓶颈,缩短与制造强国之间的差距呢

我们现在是发动机的制造大国,但还不是制造强国。主要体现在以下这几个方面。

 

1)差距一是高端产品的自主创新能力不足。在大部分细分市场上,我们开发的发动机还不能满足高端客户的需要,所以我们占据的都是低端的市场。在高端市场我们自主开发的产品与国际先进水平也有一定的差距,主要反映在效率可靠性上,这说明我们还不掌握正向设计的能力,我们没有办法满足用户的需求,通过建立数学模型,然后正向设计开发出满足需要的发动机。

 

2)第二个差距,核心零部件制造能力不足。所谓核心零部件通常是技术难度大、投入大、回报周期长、风险大的这样一些零部件。通常是被国际少数几家公司所掌握,处于垄断地位。现在即使国内有些公司能够做一些核心零部件,它也做得不如人家更便宜、效率更高

 

2018年上海举行的中国国际进出口博览会上展出的价值最高的一台设备,重量超过200吨,2000多万元人民币,这个设备非常贵。船用四冲程柴油发动机的零部件一般都是用数控龙门镗铣床来加工,它一天的折旧费就要高达一万块钱。现在我们的员工工资只是国外员工的十分之一,我们这样算出来的话,成本还是非常高的,为什么?因为在国外他们做了大量的工艺研究,加工这个机身只花12到15个小时,而我们加工这个机身用同样的设备要超过50个小时,甚至70、80个小时,这样一算的话,我们的成本可能是别人的两倍。

 



 

这三个产品实际上就是所谓的高端产品,高压共轨、模块化的选择性催化还原系统以及增压器。共轨系统的喷嘴精度是0.5微米,什么概念?就是一根头发丝的1%,30年前我们说精度达到一根头发丝,那都是很精密了,现在是一根头发丝的1%,这个要求非常高。现在我们的柴油机用的一些还是合资品牌的,只是在中国制造的而已。最早的时候我知道这个共轨系统占发动机总成本的要超过20%,现在由于我们的话语权不断地在提高,现在已经降到了10%。那么增压器也差不多,只不过增压器的价值更少一点。

 

那么怎么样来衡量说是哪个产品或者核心零部件是高附加值的?根据定义它是说在原有的价值上附加了一个价值,这个就是高附加值。其实我觉得没那么复杂,我找到了一个简单的办法可以衡量哪些产品算是高附加值,就是用单位重量的价值。我们这里面列出来的东西主要的原材料都是钢铁,航空发动机每公斤超过15000元,空中客车每公斤超过12000元,宝马740根据配置不一样每公斤在700到1000元,引进的中速柴油机每公斤是250元,潍柴的重卡发动机大概就每公斤100到200元之间。雅马哈摩托车每公斤是70元,永久自行车只有40元。所以100元钱以下的基本上就跟高附加值搭不上边,单价越高,附加值越高。

 

3)第三个差距,在产品质量稳定性方面我们还有差距。近30年来,中国产品的质量进步应该说是很大的,但是目前存在的问题就是质量不稳定。根据原国家质量监督检验检疫总局抽检的结果来看,我们的制造业的产品大概在市场上有10%不合格,所以每年造成的损失要超过2000亿元。所以我就称之谓有一个叫“99分”的现象,就是说我们现在的产品不大能看出来质量不好但是总是那么差一口气,得不了100分,所以我们只能靠价格去跟别人竞争。我们国家企业的理念基本上首先关心成本,比如说今天做一个东西我卖100元钱,我就在想着我明天怎么做能够卖90元钱也能挣钱。它就是怎么样做降低成本,至于质量呢?差不多就行。所以我们的排序是首先关注成本,然后关注交付,最后才关心质量。那么那些世界上的百年老店最关注的就是质量,就是怎么想着把质量做好,其次关心的是交付,按时交付,最后才关心成本。

 

我还发现一个现象,我看了很多企业,特别是一些中小企业,它们生产的产品品种很多,但是这些产品之间没有什么相互的协同联系,就是拼凑个规模。包括一些国有企业,特别一些集团化的企业给子公司下指令,你今年要增长多少,明年要增长多少,那么很多人都关注规模而不是关注效益

 

同时我也看到另外一些企业,这些企业非常专注就做它自己的那个产品,别人说现在做房地产赚钱,赚钱多,它不为所动,几十年做下来,它在这个方面做得非常厉害,占据国际市场20% 甚至30%。这种企业被人们称作隐形冠军。据调查统计,全球有2300家隐形冠军企业,德国有1300家,美国有将近700家,日本有超过200多家,中国只有78家。所以我非常地欣赏这种隐形冠军企业,我主张要做就要做得专注,就要做得极致,我觉得我们太缺少这样的企业了

 

 来源:中国经济大讲堂

 

 

 


友情链接:
首页 | 理事会组成 | 协会文化 | 建机安全 | 名师专家 | 在线学习 | 政策法规 | 技能竞赛 | 教材资料 | 在线留言 | 联系我们 | 公益活动
 

主办单位:中国建设教育协会建设机械职业教育专业委员会             
Copyright (C) 2007-2008 中国建设机械职业教育网 版权所有 京ICP备13050984号 安全联盟
网站维护:北京建筑机械化研究院(廊坊部) 地址:河北省廊坊市金光道61号,邮编:065000 咨询电话:400-685-8581