只因一个零部件，工程机械行业受制于人数十年，终于实现自主替代

中国工程机械液压零部件如何从“跟跑”变成“领跑”？

编辑｜李薇

头图来源｜受访者

【编者按】

工程机械行业是实体经济最为重要的部分之一，其发展水平是衡量一个国家工业化水平的关键指标。

近年来，中国工程机械制造业快速崛起，成为全球最大的制造基地。2021年，全球工程机械企业10强，中国拥有三席，总数位列第一；市场份额排名前三的国家分别是中国、日本、美国，分别为24.9%、22.4%、21.9%，中国超越了美国和日本，排名第一。

不过，中国工程机械行业曾一度呈现“主机强、元件弱”的格局，关键零部件长期依赖进口，70%的利润都被国外零部件制造商赚去。国产主机部分能在国际舞台与对手竞争，但却因液压等零部件在高端领域竞争力偏低，成为行业发展的一个典型瓶颈。

为此，过去十年，国内企业潜心研发，在高端液压零部件方面取得了很大突破。中联重科就是代表者之一。

截至目前，中联重科已经实现液压核心部件和电液控制关键算法的自主掌握，破解了工程机械产业链中高端液压元件“卡脖子”难题，在某些性能指标上甚至反超国外。

落地长沙黄花机场，首先映入眼帘的是一排排醒目的登机廊桥——廊桥外观统一刷成绿色，上面写着“中联重科”四个大字。

在湖南，无人不知无人不晓中联重科。这家成立于1992年的长沙企业，从事高新技术装备研发制造，是国内机械制造行业的龙头企业，并跻身全球工程机械前五强。

来源：视觉中国

曾几何时，中国工程机械行业一直呈现“主机强、元件弱”的格局，国产主机部分已经能够在国际舞台与对手竞争，但液压零部件在高端领域竞争力却偏低，液压阀曾经就是工程机械关键元器件的一个典型瓶颈。

液压阀是工程机械的“控制中枢”，对加工和装配的精度都有极高的要求，核心部件精度要求都是微米级。

“为什么这个零部件如此关键，因为它决定了整机的操控性。它的作用就是控制机械臂，像人的手臂一样完成各种动作，液压阀的品质决定了机械动作的稳定和精确。”常德中联重科液压有限公司技术中心副经理郭堃告诉《中国企业家》。郭堃是一名“老中联人”，在中联重科从业16年，一直战斗在主机研发和高端液压阀研发的一线。

10年前，我国大型机械的关键元器件大多依赖进口，话语权掌握在欧美日等国家的头部企业手中。产品不仅价格高且采购周期长，严重制约了我国工程机械产业发展。

另一个更重要的原因，是核心零部件技术不掌握在自己手中，则主机和零部件无法协同，主机的个性化发展受限。

依赖国外做个性化的定制也根本不现实，因为国外对技术始终有所保留。只要存在国外对核心零部件的制约，国内工程机械企业的主机就算做得再好，整机的性能也会受限。

在工程机械行业周期低谷的几年，国内企业潜心研发，在高端液压零部件方面取得了很大突破。中联重科就是代表者之一。

在高端液压阀和油缸方面，中联重科聚焦智能化、绿色化、高性能化等系列关键技术，通过主机和零部件协同，从零件研制、元件集成、主机搭载到物联应用，四位一体，立体攻关；在精密制造能力方面，2018年投资建设液压阀自动化工厂，20余条智能化生产线全面投产，提升加工制造、精密检测及测试水平。

经过十余年的持续发力，如今中联重科已经实现液压核心部件和电液控制关键算法的自主掌握，破解了工程机械产业链中高端液压元件“卡脖子”难题，在某些性能指标上甚至反超国外。

中联重科高端液压智能工厂。来源：受访者

“被制约”的那些年

中国的工业较之国外起步很晚，工业基础本身相对薄弱。而欧洲、美国、日本这几个地区工业起步早，所以在核心零部件产业形成了两大壁垒：一是技术壁垒，二是资金壁垒。

作为工程机械核心、基础零部件，液压元件的性能与品质稳定性直接决定了整机操纵性、燃油经济性、整机品质稳定性等指标。但越是基础的东西，技术密集度越高。

据了解，高端液压件需要非常高的技术和生产工艺门槛，需综合运用材料力学、机械设计、金属工艺学、热处理技术、自动化控制技术等多学科知识，缺少一个环节都不行，这需要企业长期的技术及经验的积累。但在过去，企业没办法把这些环节成体系发展，研发与生产之间、高校与企业之间，都没有实现打通联动。

资金也是中国液压行业发展的一大“拦路虎”。

过去中国液压行业中其实有很多小企业，但规模都做不大，就是因为资金壁垒的限制，导致我国早些年液压件厂商普遍长期处于低端领域。液压零部件产品的生产需要大规模的固定资产投入，特别是精密加工设备、热处理设备、检测设备等，需要企业有较高的前期资本投入。

一个高端液压阀工厂，投入动辄几亿元。采用的检测设备，一台就是几百万元起步。但研发出来的单品，销售的价值小到几百元，大到几万元，必须要有相当的销售规模才能与巨大投入相匹配，很多小企业都有心无力，只能“望壁垒兴叹”。

所以国内企业十分依赖欧美日等国家的企业进口。比如在起重机、混凝土企业等领域，液压泵、马达、主阀以及平衡阀等产品长期依赖于力士乐、布赫、哈威、派克等欧美公司；在挖掘机领域，则以川崎、KYB等日本品牌为主。

这也导致站在“食物链顶端”的国外企业话语权十分强硬。“十几年前，一些国外厂商的某些物资采购周期甚至长达18个月，这在现在看来是不可思议的，我要做一个东西，竟然要提前一年半去采购。这种长周期对国内行业发展造成很大影响，因为市场都有波动性，工程机械行业也如此，等采购完，市场行情已经变了，如果行业变差，白白投入；又或者行业变得十分火爆，采购的数量不够。 这几年国外的采购周期缩短了一些，但也要等几个月。”郭堃告诉《中国企业家》。

高新区中联智慧产业城挖掘机械园区完成中大挖装配线安装调试，顺利下线首台挖掘机械。来源：视觉中国

先破资金技术壁垒

“必须用自主研发实现国产替代”，这是国内工程机械龙头企业和专业液压公司重点发力领域之一，开始在技术上投入“反击”。行业发展到这个阶段，技术研究已经没有捷径可走，必须花费大量的人力、物力和时间去沉淀和积累。

以中联重科为例，企业主要通过两个策略去破解高端液压件的难题，在液压阀和油缸领域是采取自主研发，在液压泵、马达等领域则是通过和国内供应商深度合作，主机向供应商提实际需求，供应商研发之后主机则提供测试。通过产业链上下游协同、整合行业资源重点攻关，实现高端液压件的突破发展。

近年来，国内头部的专业液压公司核心产品逐步迈向高端化，产品溢价明显；工程机械行业龙头企业研发成果也逐步显现。“卡脖子”局面逐渐破解。

在这方面，工程机械行业头部企业是有一定优势的。除了有资金储备去突破资金壁垒之外，更重要的是主机制造一直走在前沿，由此可以产生天然的协同。正是基于这一点，中联重科形成“立体攻关”模式，总部的研究院和分公司的技术部门联合，将基础研究、零部件研究和主机的研究交织立体化。

承担“破局者”的角色，势必要面对很多压力与挑战。郭堃回忆，最困难的时候，是团队用几年时间做了大量实验，终于把样品做出来了。在测试过程中，和一些进口产品做对比，性能也还不错。

“我们当时很有信心，觉得离成功不远了。但当我们用新设备加大一点批量去投产，才发现生产出来的产品都不一样，不够稳定。当时是非常受挫的，因为花了很大力气去研发。我们反复检查，研发是没有问题的，但生产出来的产品就是不稳定，怎么办？”

后来，团队采用“笨办法”，用精密设备把整个过程中加工的每一道工序都检测出来，然后再分析数据。先加工哪一道工序？先加工哪个尺寸？加工的过程中有什么变形？都是要去摸索的，就这么一步一步试验，终于找到了问题症结。知道问题在哪，再修正，就会快很多。

目前国内企业积极研发，高端产品突破已见成效，国产部分高端产品已能与国际主流产品匹敌。在产品开发方面，头部企业通过技术攻关和技术积累，已经掌握了高端液压元件设计方法、制造技术、测试技术等具有自主知识产权的成套技术，确保研发风险降到最低。结合严苛的试验考核标准，来保证自主研制的产品性能达到进口产品水平。

同时，一批行业领先的液压阀智能制造工厂投产运营，实现了装配过程全程数据化，每一道工序均由系统智能控制，能够对物料需求、装配参数、装配工艺、过程检测结果、设备管理等数据进行实时的监控和分析，保证产品批量一致性、可追溯性。

在应用端，高端液压阀国内进口替代也实现了稳步推进。以中联重科为例，其大吨位汽车起重机用高性能负载敏感多路阀10年前还处于进口垄断状态，目前，其国产化覆盖率已超95%，其中800吨及以下吨位汽车起重机实现100%全覆盖。

中联重科高端液压智能工厂。来源：受访者

从跟跑、并跑到领跑

当前，在新一轮科技革命下，我国在工业互联、人工智能、5G通信等领域已经形成新的技术产业优势。通过智能制造赋能，为我国高端液压阀产业发展提供了新机遇。

采访中，中联重科相关技术专家介绍，中联重科液压新厂区已在2020年实现投产，公司建设的22条国际先进生产线实现了生产工艺智能化升级，生产效率大大提升，以前需要5种不同设备工作70分钟才能完成的加工，现在在一种设备上用5分30秒就能完成。目前，公司30%的生产线能够实现8小时无人值守生产，到2025年，基本可实现24小时无人值守，建成真正的“黑灯工厂”。

不能只做“跟跑”“并跑”的角色，还要实现未来的领跑。行业达成的共识是：解决卡脖子问题还应该有超前意识，用发展的眼光看问题，比如说在高端液压领域，不光要解决传统的高压、大流量液压产品技术问题，更要提前布局研究智能液压技术。不然很可能面临着在传统领域费了九牛二虎之力追赶，却又面临着在智能液压技术领域新的卡脖子局面。

所以国内企业的另外一个重点技术攻坚方向是机械的智能化。“大型机械搭载芯片和传感器后，就可以做到操作更精确。比如挖掘机，非常依赖人的经验，手柄要推多少，全凭师傅的感觉。如果搭载了芯片和传感器，就可以在程序里设定，对人的依赖会减少很多，整机的可控性也很高。”郭堃表示。

政策支持、政企合作也助力产业“超车”。在湖南省政府的支持下，中联重科牵头承担了省十大技术攻关项目之一“智能型电液一体多路阀关键技术研究及产业化”项目。在该项目中，中联重科自主研制带有专用控制器的智能驱动模块，与上游供方联合开发专用传感器，并且基于起重机、挖掘机等搭载应用，开发多工况自适应控制、设备健康管理、设备辅助和自动作业等应用功能。产业化后，实现价格降低30%，交货周期可缩短至1个月以内。

未来中联重科在高端液压元件领域的技术发展方向主要有两个：一方面，液压元件持续通过产品结构优化、功能集成以及3D打印技术的应用，产品持续向高压、紧凑、高可靠发展；

另一方面，基于工程机械的电动化、智能化、绿色化发展趋势，液压元件未来主要技术攻关方向也是在智能化方向，包括物理层面，传统液压结构和各种压力、温度、位移传感器以及内置微芯片的融合，也包括控制层面，基于智能液压技术带来的精准操控技术、主机健康管理、利用大数据进行寿命预测等技术研究。

中联重科董事长、CEO詹纯新表示，企业技术创新需基础研究成果的支撑。当前，一些龙头企业已经处于全球行业的第一阵营，技术创新进入“无人区”。要进一步创新突破，就必须加大投入做好基础研究，用原创性、根本性的基础研究成果支撑应用技术创新。这将是中联重科持续发力的重点。

中国工程机械求解“卡脖子”难题

新华社北京6月7日电（记者宋振远 刘璐璐 白田田）工程机械是“中国制造”的一张名片，很多设备可谓“大国重器”，其关键零部件“卡脖子”问题一直备受关注。《经济参考报》记者在“工程机械之都”长沙等地采访了解到，近年来国内工程机械行业关键零部件的国产化率不断提升，能够“顶得上”，但部分高端零部件仍然依赖进口，国产零部件离“用得好”还有差距。而随着行业加快智能化、数字化转型，控制器、传感器等技术难题又摆在了企业面前，急需奋力求解。

中联重科位于长沙的生产基地，各种4.0产品整装待发。资料照片

国产零部件“顶得上”

位于湖南长沙经开区的三一重工“18号厂房”，一派繁忙的生产景象。车间显要位置展示的不是企业获得的荣誉，而是发动机、马达、轴承、液压件等各种关键零部件。工作人员说，这些关键零部件都是三一自己设计、制造，并且实现了全面应用。

这是行业破解关键零部件瓶颈的一个缩影。事实上，工程机械行业很长一段时间存在“卡脖子”问题。以至于在2010年前，中国市场生产多少台挖掘机，是由国外油缸企业决定，因为当时国产油缸密封性不好、容易漏油，挖掘机所需的油缸只能依赖进口。

2020年新冠肺炎疫情在全球蔓延，国内一些工程机械企业面临海外零部件供应商停产、减少的严峻形势，这再次对供应链安全敲响了警钟。一家企业的负责人告诉记者，去年6月，国外某品牌的汽车底盘断供，主机厂不得不赶紧在国内寻找替代产品。

不过，这次危机并没有真正卡住国内工程机械行业的脖子。在业内人士看来，这得益于近年来整个行业不断加大研发投入，推动关键零部件的国产化，国产零部件在关键时刻能够“顶得上”。

中国机械工业联合会的分析称，在国家“强基”工程的引导和市场需求的拉动下，一批具有自主知识产权的关键零部件实现了技术和规模应用的重大突破，部分核心零部件“卡脖子”问题有所缓解。

以徐工为例，这家企业在“十三五”期间攻破的关键技术中，20%都是“卡脖子”技术。如今，徐工的起重机、挖掘机等主机实现了全型谱系统化配套，液压件、传动件、电气件的自制率快速提升。

“关键零部件是一个投入大、短期内又难以见效的领域，一旦被人‘卡脖子’，滋味是不好受的。”徐工集团工程机械有限公司董事长王民说，如今，国内的很多研发成果已经达到国际先进水平，不少自主可控的硬核技术掌握在自己手中。

自2005年以来，三一重工成立了10多家零部件公司，通过自主创新和协同创新对关键零部件进行研发及产业化。这家主机企业拥有了不少“叫得响”的关键零部件，比如三一中兴公司成为国内规模最大、品种最多的液压油缸生产基地之一，三一自产的发动机和底盘开始应用于工程机械和重卡。

三一重工总裁向文波认为，关键零部件过于依赖国外，产业链就会很脆弱，这既是安全问题，也是成本问题。经过这几年的努力，三一的国产配置率不断提高，提升了企业的整体竞争力。

向“最后10%”高举高打

记者了解到，尽管工程机械零部件取得了长足进步，但还存在“高端产品缺失、中低端产品同质化”的问题。高端液压件、高端底盘、大吨位发动机等零部件进口量大，面临价格高、周期长、供货不稳定等掣肘。

中联重科副总裁孙昌军认为，在中低端设备领域，零部件逐步实现国产替代，但部分高端关键零部件仍旧依赖从欧美日等地进口。当前，中国工程机械龙头主机企业已经处于全球行业的第一阵营，一旦企业进入“高端竞争”“精品竞争”阶段，就可能被“卡脖子”。

记者了解到，由于材料、设计、制造工艺等方面的差距，一些国产关键零部件的稳定性、可靠性、耐久性有所欠缺，导致客户不敢试，主机厂也不敢用。比如，核电站吊装需要特大吨位起重机，客户对于国产关键零部件“心里没底”，还是得用国外产品。挖掘机被称为“工程机械皇冠上的明珠”，由于其性能要求高，配置的发动机也大量是国外品牌。

此外，国产关键零部件还缺乏创新，一些零部件停留在仿制国外产品的阶段。特别是前沿产品落后于人，比如汽车起重机的“单发”发动机便是由德国企业首先推出，国内企业再跟进学习。

王民认为，中国工程机械行业已经解决了90%的难题，但最关键的是要攻克最后10%，这就如同攀登珠穆朗玛峰的最后几百米。中国工程机械产业核心零部件要向“高新优独”上进取，必须“主攻高端、高举高打”。

一方面，要重视基础创新。山河智能董事长何清华说，要突破高端关键零部件的设计“门槛”，不是“运动式、砸钱”能解决的，而要精耕细作、埋头苦干，鼓励在某个方面有绝技的企业沉下心研发。对于单个主机厂研发零部件的投入太大、市场太小、不划算的问题，可以通过主机厂参与投资的基金引导，重点建设、扶持高端核心零部件企业，最终辐射整个行业。

另一方面，有业内人士建议在需求端借鉴新能源汽车扶持政策，补贴终端用户，引导和激励国产关键零部件的使用，把市场真正培育起来，以解决过去国内产品不被接受而没有办法改进和迭代的问题。

探索智能转型新课题

当前，工程机械行业加快智能化、数字化转型，各大企业都在布局智能制造工厂，5G遥控挖掘机、无人起重机、无人压路机、无人搅拌车等新型设备层出不穷。记者了解到，传统制造企业在智能化、数字化领域的基础薄弱，从研发设计到生产服务环节面临一些新的“卡脖子”问题。

湖南省工信厅装备工业处有关负责人说，原来制造业“卡脖子”的地方，主要还是在某个核心部件，如发动机、液压件，而随着智能化升级，更重要的“卡脖子”问题是涉及高端精密加工的制造装备。

记者在一家工程机械企业的智能制造车间看到，整个车间有上百台工业机器人。技术人员坦言，在硬件层面，智能化产线、工业机器人很多“工具”需要从日本等国家进口；在软件层面，数字化、智能化离不开“算法”，现在使用的大多还是国外算法。

不仅如此，工程机械行业需要的仿真分析等工业软件、被称为工程机械“大脑”的控制器以及设备上遍布的传感器，也大量需要进口。一家工程机械企业的研发人员说，控制器对可靠性要求很高，而国外企业不开放控制器的“底层”（即与硬件匹配的驱动，相当于手机的安卓系统），国内企业受制于人，只能在其平台上进行小应用的编程。

上述工信部门负责人建议，要大力推进短板装备攻关，引导企业充分利用数字化、网络化技术，研发智能化装备产品。把提升智能制造供给能力放在更为突出的位置，加快突破智能制造核心装备及工业软件系统，尽快补齐关键装备、基础零部件、系统软件等短板。

业内人士指出，破解新的“卡脖子”问题，传统制造企业不能单打独斗，而要整合行业资源，形成能力互补、利益共享、风险共担的产业生态圈。记者了解到，有的企业已在和国内供应商“齐头并进”，探索构建智能化、数字化时代的协同创新模式。（完）

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