科技日报记者 王延斌
在历时十年，投入1.2亿元攻关，接连突破甲醇发动机抗机油乳化技术、低温冷起动技术、控早燃爆震技术等多项行业难题，由山东重工集团旗下潍柴动力股份有限公司（以下简称潍柴）研发的国内首台甲醇燃料矿用挖掘机发动机，于近日交付新疆矿区。
这是潍柴交付的众多以“打破垄断”为标签的产品之一。
作为中国装备制造业的翘楚，潍柴不断推陈出新、持续突破的背后，是新技术的支撑、新模式的锤炼、新场景的塑造，是发动机制造业全链条的焕新，也是以潍柴为代表的中国制造不断寻求自主可控，迈向全球价值链高端的典型叙事。
自主可控，大型矿卡用上“中国心”
七月的矿产资源大区内蒙古，一如既往地繁忙。位于鄂尔多斯市东北部的露天矿场中，众多矿山用挖掘机在陡峭崖壁上持续攀爬掘进，重达400吨的矿用卡车满载矿产辗转输出。
在上述繁忙场景背后，一个残酷现实是：作为大型露天矿山开采和剥离矿石的主力军，无论是矿山用挖掘机还是矿山用卡车，核心设备发动机长期被外企垄断。
“当下，我国重型矿山装备大多由国际巨头垄断，他们凭借丰富经验和先进技术占据优势，市场售价、维修费用都十分昂贵。”包钢白云鄂博铁矿副矿长王国栋向记者坦言，“外资品牌让人放心，也让人操心。”“放心”意指其可靠性，“操心”则指向其零部件严重依赖进口、维修昂贵以及核心数据不共享问题。
制造业升级，需要瞄准行业痛点，但研发矿山动力不容易。据了解，露天矿场的工作条件异常艰苦，各类矿山装备通常要面对-45℃至45℃极端工作温差，保持每天22小时以上重载作业，并保证90%以上出勤率，服役长达30年。除此之外，它们还要直面高海拔、高粉尘、高强度振动三重考验。
“如果说普通重卡用的发动机是奔跑的马拉松选手，那么矿卡、矿挖等使用的矿山动力设备就是负重攀岩的极限运动员。”中国矿业大学教授周伟向记者表示，矿用设备的工作循环通常都处于峰值负荷状态，这对动力系统的热管理、材料强度、控制精度等提出了远超常规运输设备的要求。
上述严苛要求，构筑起了矿山动力行业超高的技术壁垒。
瞄准痛点，“混编部队”攻关国产ECU
如何打破垄断？记者采访了潍柴动力总经理助理、电控研究院院长刘兴义，他以矿山动力电控系统（ECU）为例，分享了坎坷的研发故事。
ECU曾是中国制造业最深的“痛点”——这块巴掌大的电路板，控制着发动机的“呼吸与心跳”，却长期被国际巨头垄断。2010年，潍柴在行业内率先启动自主电控系统的研发，但这条路非常难走。
攻关ECU，潍柴组建了一支“混编部队”：顶尖专家与科技人员并肩作战，硬件工程师与软件算法团队日夜兼程。其采用32位高性能微控制器，经过了各种严酷的试验，包括“三高”试验、-40℃到105℃的高低温试验、盐雾试验、高达10G的振动试验、电磁兼容EMC试验和1700多小时的加速寿命试验，确保ECU能在各种复杂的环境中正常工作……
七百多个日日夜夜地攻关，中国首款高压共轨电控系统最终诞生。
刘兴义说，首款自主ECU产品之后，潍柴目前已成功开发73款电控产品，从传统动力到新能源，涵盖八大产品系列，市场配套量超过330万台。
动力多元，新技术“保驾护航”
从原先100%柴油机到如今燃气、混动、甲醇乃至纯电动力，新疆永华建设（集团）有限公司服务总监邵宇辉正在适应矿用动力的这种变化。在“双碳”目标下，这是工程机械必须迈出的关键一步。
在中国工程机械工业协会秘书长吴培国看来，潍柴构建了柴油、甲醇、天然气等多燃料动力平台，实现了全场景解决方案的国产化突围。
新场景的出现、新产品的迭代，除了研发给力，更要有制造“引擎”的能力。
每90秒就有一台发动机下线，这是记者在全球首个发动机数字化无人工厂——潍柴智能数字化工厂（以下简称智能工厂）感受到的智能化生产的高效率。
“在这里，视觉识别、在线检测、机器人等诸多先进的智能制造技术被广泛应用，全流程智能化生产线提高了产能，保障了产品质量。”潍柴流程与IT部部长常秀书向记者提到一组数据：该工厂加工自动化率100%，装配自动化率80%，零部件物流配送自动化程度100%，关键过程100%在线检测。
聪明、高效、智能是记者眼前这座工厂的三大标签。据了解，在智能工厂里，关键过程参数100%实时在线测量和自动上传，5G网络全覆盖实现AGV小车调控零延迟，自动快换卡爪实现不同产品秒级换型，实现全程柔性化、敏捷化、数字化、智能化生产。
