三一重工:海量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出節(jié)能版圖
——第十二屆中國(guó)專利金獎(jiǎng)"一種混凝土輸送泵的節(jié)能控制方法"研發(fā)側(cè)記
福特公司的創(chuàng)始人亨利·福特曾說(shuō)：如果我當(dāng)年問(wèn)我的客戶們想要什么，他們一定會(huì)告訴我“一匹更快的馬”。
用這句話來(lái)比喻三一重工股份有限公司(下稱三一重工)在節(jié)能混凝土輸送泵上所獲得的成果相當(dāng)貼切。三一重工總裁助理、三一重工研究總院副院長(zhǎng)劉永紅在接受中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào)記者采訪時(shí)介紹，在節(jié)能混凝土輸送泵被創(chuàng)造出來(lái)之前，并沒(méi)有聽(tīng)到過(guò)客戶對(duì)于混凝土泵不節(jié)能方面的抱怨，“大家可能覺(jué)得，混凝土機(jī)械就應(yīng)該是這個(gè)樣子，發(fā)出‘轟轟’的巨響，費(fèi)油、費(fèi)電。”然而，第十二屆中國(guó)專利金獎(jiǎng)項(xiàng)目“一種混凝土輸送泵的節(jié)能控制方法”發(fā)明專利的出現(xiàn)，卻徹底改變了他們的看法。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新點(diǎn)
三一重工的工程師們?cè)谡{(diào)研中發(fā)現(xiàn)了資源浪費(fèi)對(duì)企業(yè)運(yùn)行成本的影響：混凝土輸送泵在工作時(shí)，無(wú)論負(fù)載多少，發(fā)動(dòng)機(jī)都在以最大輸出功率、最高轉(zhuǎn)速點(diǎn)工作，多余的能量都被液壓系統(tǒng)消耗掉了。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、可靠，缺點(diǎn)是給用戶造成了巨大的浪費(fèi)。
劉永紅表示：“這就好像一個(gè)總是開(kāi)到最大的水龍頭，不管你是要一杯水還是一桶水，它流量都那么大。要是只接一杯水，其余的大部分就被浪費(fèi)掉了?！?/FONT>
三一重工的工程師們決定改變這個(gè)狀況。他們要掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況，制造出一套可以根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行輸出功率自適應(yīng)調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。
但是，研發(fā)阻力非常大。劉永紅表示：“我們的發(fā)動(dòng)機(jī)是買來(lái)的，液壓泵是買來(lái)的，自己做的是控制系統(tǒng)。要做好節(jié)能，我們必須了解發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的工作方式，但是發(fā)動(dòng)機(jī)廠商不提供這些數(shù)據(jù)。”
據(jù)了解，很多工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有變速的概念，從被制造出來(lái)開(kāi)始，就是“一根筋”地勻速運(yùn)行。既然沒(méi)有唾手可得的數(shù)據(jù)，三一重工的工程師們就到全國(guó)各地的工地上去，從工作中的發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。劉永紅告訴記者，他們最終完成的混凝土泵全工況載荷譜，是經(jīng)過(guò)數(shù)百次的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，采集分析了幾百萬(wàn)組數(shù)據(jù)才得來(lái)的。
整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程非常漫長(zhǎng)，細(xì)節(jié)也非常復(fù)雜。劉永紅介紹：“由于發(fā)動(dòng)機(jī)在不同海拔高度、不同氣溫、不同氣候條件下的運(yùn)行情況都各不相同，所以我們的工程師北到哈爾濱，南到海南，東到上海、江浙地區(qū)，西到烏魯木齊，幾乎跑遍了整個(gè)中國(guó)，測(cè)試了各種條件下的混凝土泵發(fā)動(dòng)機(jī)工況數(shù)據(jù)?！?/FONT>
在哈爾濱進(jìn)行測(cè)試時(shí)，氣溫只有零下20多度，機(jī)器可以在保溫狀況下運(yùn)行，但工程師們卻要在露天工作，監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況；在西北地區(qū)的沙漠里，氣候干燥，風(fēng)沙漫天，水源稀缺，工程師們幾天幾夜無(wú)法洗澡，渾身都是沙塵。
就是在這樣艱苦的條件下，三一重工的工程師們測(cè)得了數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)細(xì)致而艱苦的數(shù)據(jù)整理與分析，他們從這中找到了發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓泵馬達(dá)工作的規(guī)律，形成了一套三一重工自己的節(jié)能控制理論。值得一提的是，除了混凝土機(jī)械之外，這套節(jié)能控制理論還可以應(yīng)用在其他工程機(jī)械上。
“我們這套技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)不是來(lái)源于理論，而是在實(shí)踐中提取出來(lái)的。”劉永紅介紹，實(shí)際上關(guān)于節(jié)能控制有很多分散的理論，但是真正把他們集成在產(chǎn)品上，并且有龐大、翔實(shí)的技術(shù)數(shù)據(jù)做支撐，這還是第一次。
最終，三一重工的工程師們開(kāi)發(fā)出了能對(duì)功率進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)的節(jié)能控制方法，并形成了核心專利“一種混凝土輸送泵的節(jié)能控制方法”。該技術(shù)可以實(shí)時(shí)采集整機(jī)的負(fù)載情況，使輸出功率能夠隨著負(fù)載工況的變化進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)與液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，節(jié)油率最高可達(dá)40%。改造中推廣新專利。
然而，在這項(xiàng)專利技術(shù)剛開(kāi)始實(shí)施的時(shí)候，很多客戶并不“買帳”，他們認(rèn)為混凝土機(jī)械就應(yīng)該發(fā)出巨大的轟鳴聲，每天都用掉很多油。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)三一重工的新混凝土輸送泵的聲音比以前“輕柔”許多時(shí)，有的客戶疑惑地跑來(lái)問(wèn)，是不是機(jī)器有什么問(wèn)題，怎么顯得“沒(méi)勁兒”了?
當(dāng)節(jié)能混凝土泵被研發(fā)出來(lái)之后，三一重工首先做的不是推廣銷售新產(chǎn)品，而是派工程師改裝老客戶的機(jī)械。劉永紅說(shuō)，老客戶的認(rèn)可對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的推廣至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)比，他們最能直觀地看到新技術(shù)帶來(lái)的好處。“以前一天加2箱油，現(xiàn)在兩天加3箱油。財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)可以直觀的反映出成本的變化，省下來(lái)的錢能實(shí)實(shí)在在地看到。所以，后來(lái)的客戶都主動(dòng)提出要這種節(jié)能型的混凝土泵?！眲⒂兰t表示。
三一重工用3年時(shí)間對(duì)2072臺(tái)已售出的老舊泵車進(jìn)行了節(jié)能改造。若以20%的平均節(jié)油率計(jì)算，這些改造后的泵車3年中可節(jié)省柴油18.64萬(wàn)噸；按照每噸柴油6300元計(jì)算，三一重工為施工單位節(jié)省了11.75億元的燃油成本。除了節(jié)能、節(jié)約成本之外，由于提高了輸出效率，混凝土機(jī)械設(shè)備的壽命還得到了延長(zhǎng)。三一重工因此收到了不少客戶贈(zèng)送的錦旗、感謝信，感謝他們?yōu)榭蛻艚档土顺杀尽?/FONT>
“我們要求三一重工的所有關(guān)鍵研發(fā)人員，每年至少對(duì)客戶進(jìn)行4次現(xiàn)場(chǎng)考察，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決?！眲⒂兰t介紹。
雖然直接詢問(wèn)用戶的需求，用戶只會(huì)說(shuō)“一匹更快的馬”。但是，三一重工從客戶需求出發(fā)，以客戶的視角去觀察、發(fā)現(xiàn)，最終產(chǎn)生了混凝土機(jī)械中劃時(shí)代的“福特汽車”，也產(chǎn)生了這個(gè)為企業(yè)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益、被客戶交口稱贊的專利金獎(jiǎng)項(xiàng)目。
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