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這家安徽啟迪投資孵化企業(yè)，讓中國自動(dòng)化焊接閃耀世界！打印

發(fā)布時(shí)間：2021-07-27來(lái)源：瞭望

在第25屆北京·埃森焊接與切割展覽會(huì )上，博清科技攜核心產(chǎn)品——無(wú)軌導全位置爬行焊接機器人精彩亮相?；顒?dòng)現場(chǎng)，94歲高齡的潘際鑾院士親臨觀(guān)摩指導，向大家講解焊接機器人。

作為中國焊接泰斗、中國高鐵焊接第一人，潘際鑾院士長(cháng)期研究焊接技術(shù)并不斷創(chuàng )新和發(fā)展。2017年9月27日，潘際鑾院士帶著(zhù)他的研發(fā)團隊來(lái)到合肥，將其研究成果落地在合肥啟迪科技城，并與安徽啟迪聯(lián)合成立了安徽博清自動(dòng)化科技有限公司。作為安徽啟迪投資并孵化畢業(yè)的重點(diǎn)企業(yè)，博清科技致力于成長(cháng)為爬行焊接機器人行業(yè)領(lǐng)導者，專(zhuān)業(yè)從事爬行焊接機器人系統研發(fā)、制造與焊接技術(shù)服務(wù)。同年，全國首家在高端制造領(lǐng)域內從事焊接技術(shù)基礎研究的專(zhuān)家工作站——潘際鑾院士工作站在合肥啟迪科技城正式啟動(dòng)。

作為中國焊接科學(xué)的奠基人、清華大學(xué)焊接專(zhuān)業(yè)的創(chuàng )始人，潘際鑾院士對我國現代化工程做出了不可磨滅的貢獻。新華社《瞭望》新聞周刊對潘際鑾院士進(jìn)行了專(zhuān)訪(fǎng)，以下為訪(fǎng)談的全部?jì)热荨?/p>

焊接領(lǐng)域開(kāi)拓者

《瞭望》：你是如何進(jìn)入焊接領(lǐng)域并主持創(chuàng )建我國第一個(gè)焊接專(zhuān)業(yè)的？

潘際鑾：我的大學(xué)是在西南聯(lián)大和清華度過(guò)的，學(xué)的是機械工程。1948年畢業(yè)后，我留在了清華大學(xué)當助教。1950年，教育部從全國各高校選拔了150名青年教師到哈爾濱工業(yè)大學(xué)（下稱(chēng)哈工大）進(jìn)修俄語(yǔ)，為全面學(xué)習蘇聯(lián)、改革中國教育制度做準備，我是其中之一。當時(shí)我們一邊進(jìn)修俄語(yǔ)，一邊給哈工大本科生上課。

進(jìn)入焊接領(lǐng)域，主要是因為我的導師普羅霍洛夫教授，他是蘇聯(lián)著(zhù)名的焊接專(zhuān)家。在此之前我對焊接并無(wú)特別偏好，只是在清華讀書(shū)時(shí)聽(tīng)過(guò)李輯祥教授講授的焊接學(xué)課程，知道焊接技術(shù)的重要性。普羅霍洛夫教授來(lái)到哈工大后，我主動(dòng)報名跟他攻讀焊接專(zhuān)業(yè)。1952年，哈工大決定籌建焊接實(shí)驗室和焊接專(zhuān)業(yè)，這是全國第一個(gè)焊接專(zhuān)業(yè)。這一年我既要完成研究生畢業(yè)論文，又要給本科生上課，還承擔了焊接實(shí)驗室和專(zhuān)業(yè)的籌建工作，自己不僅在科研、教學(xué)上，而且在組織和管理上，逐漸成熟起來(lái)。

1953年暑假，我回清華大學(xué)向學(xué)校匯報了自己在哈工大的學(xué)習工作情況。清華大學(xué)委托我主持籌建清華大學(xué)焊接專(zhuān)業(yè)和焊接教研組，為我國工業(yè)發(fā)展培養人才，也為正在興起的國家工業(yè)建設提供技術(shù)支撐。經(jīng)兩校協(xié)商，決定讓我在哈工大研究生畢業(yè)后工作兩年再回清華。這樣，我就在1953年9月，帶領(lǐng)清華大學(xué)10名學(xué)員來(lái)到哈工大，我在校工作，他們參加焊接師資研修班的學(xué)習。在蘇聯(lián)專(zhuān)家的指導下，我跟學(xué)員們一起，進(jìn)一步明確了焊接專(zhuān)業(yè)的方向和培養目標，研究制定了教學(xué)計劃，完成了清華大學(xué)焊接實(shí)驗室的規劃設計。

1955年暑假，我跟學(xué)員們一起從哈工大回到清華大學(xué)。清華大學(xué)正式組建了焊接教研組，我被任命為教研組主任。當時(shí)學(xué)校沒(méi)有房屋、設備，經(jīng)費也很緊張，我從規劃設計實(shí)驗樓、訂購實(shí)驗設備做起，開(kāi)始了清華大學(xué)焊接專(zhuān)業(yè)和焊接教研組的建設。

《瞭望》：你是如何推動(dòng)這一專(zhuān)業(yè)發(fā)展、培養學(xué)生的？

潘際鑾：上世紀50年代，大家對焊接并不太了解，有的學(xué)生認為焊接沒(méi)什么好學(xué)的，要求調換專(zhuān)業(yè)。一些學(xué)生認為學(xué)焊接會(huì )埋沒(méi)自己的才能。

1956年上半年，焊接教研組開(kāi)出了第一門(mén)專(zhuān)業(yè)課——焊接冶金原理，下半年又開(kāi)出了六門(mén)專(zhuān)業(yè)課。在抓教研組教學(xué)工作的同時(shí)，我鼓勵教師積極開(kāi)展科學(xué)研究，希望通過(guò)承接科研項目和讓學(xué)生參與科研，使他們從科研中感受到國家工業(yè)發(fā)展對焊接專(zhuān)業(yè)需求的緊迫性。那段時(shí)間，我們結合工業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟建設和國防建設的需要，研制成功了重型軋鋼機架的電渣焊技術(shù)、大型錘鍛模堆焊技術(shù)、我國第一臺真空電子束焊機，完成了2500噸水壓機全套高壓蓄勢器的研究及生產(chǎn)任務(wù)、清華大學(xué)核反應堆焊接工程的研究及生產(chǎn)任務(wù)、我國第一個(gè)汽輪機大型拼焊轉子工程等。這些項目都是在西方國家對我國進(jìn)行封鎖和禁運、蘇聯(lián)對我國中斷援助、科研資料極其匱乏、科研條件極其艱苦的情況下完成的。

科研工作所取得的成績(jì)，鼓舞了師生。部分課題吸納了學(xué)生參與，使同學(xué)們感受到了焊接專(zhuān)業(yè)在國家工業(yè)建設和國防建設中的作用，感受到國家對焊接人才的迫切需求?？梢哉f(shuō)中國所有焊接工作者都是從哈工大、清華大學(xué)的焊接專(zhuān)業(yè)培養出來(lái)的。

《瞭望》：你擔任了秦山核電站工程的焊接技術(shù)顧問(wèn)，當時(shí)情況是怎樣的？

潘際鑾：焊接是建設核電站的關(guān)鍵技術(shù)。如果盛放核燃料的管道因焊接質(zhì)量問(wèn)題造成放射物質(zhì)的泄漏，后果不堪設想。1987年初，當時(shí)的核工業(yè)部請國外專(zhuān)家參觀(guān)正在施工的秦山核電站。外國專(zhuān)家認真察看了工作流程，發(fā)現工程中有些焊接結構質(zhì)量不合格，他們十分擔憂(yōu)，緊急向中央寫(xiě)信報告此事。

受?chē)鴦?wù)院委托、核工業(yè)部聘請，我去秦山核電站實(shí)地考察，對重要結構的焊接情況進(jìn)行深入了解研究，發(fā)現了很多焊接問(wèn)題。我與當時(shí)的核工業(yè)部副部長(cháng)及歐陽(yáng)宇院士商量，決定立即停止工程，有問(wèn)題的焊接結構全部推倒重做，并與電站施工單位共同制定了焊接結構、焊接性能及焊接工藝試驗方案。推倒重來(lái)使核電站建設工程工期推遲了一年，到1991年時(shí)才建成，但工程質(zhì)量得到了保證，從1991年底秦山核電站并網(wǎng)發(fā)電，運轉至今，主要焊接結構未發(fā)生問(wèn)題。

填補國際空白

《瞭望》：怎樣想到要研發(fā)無(wú)軌導全位置爬行焊接機器人？

潘際鑾：1979年，我在參加一場(chǎng)全國焊接學(xué)術(shù)會(huì )議時(shí)，看到工人要焊接一個(gè)大直徑合金鋼罐體，為達到工藝質(zhì)量要求，管件必須預熱到200℃。工人要穿厚厚的石棉服進(jìn)入罐體內焊接，在里面堅持十幾分鐘。灼人的高溫使狹小的空間里聚積了大量有害氣體，救護車(chē)必須一直在場(chǎng)，隨時(shí)準備搶救休克的工人。這個(gè)場(chǎng)景讓我印象很深刻，從那時(shí)起我就下決心要實(shí)現大型工件的焊接自動(dòng)化。

大型結構件的自動(dòng)化焊接一直是焊接領(lǐng)域的一大世界難題。雖然已有的焊接機器人能夠替代一部分人工，但焊接機器人的機械臂運動(dòng)范圍只能在兩米直徑內，面對火箭、巨輪、油罐等超大型工件，依然束手無(wú)策。一次考察期間，我看到國外一家公司研發(fā)的焊接機器人可以像壁虎一樣沿軌道爬到工件上焊接，這給了我啟發(fā)，我們也要研究爬行式焊接機器人。

不過(guò)國外的爬行式焊接機器人需要預先在要焊接的物體表面鋪設軌道，但在大型結構件的焊接上，往往面臨焊接作業(yè)面大且變化多樣。特別是在有曲面焊縫以及不規則焊縫的場(chǎng)景中，軌道很難與焊縫完全平行，焊接效果差。我們想要研究一款可以在不斷運動(dòng)中自動(dòng)調整、自動(dòng)焊接的機器人。它有三個(gè)定語(yǔ)，一是無(wú)軌導，可以不用鋪設軌道；二是全位置，可以平焊、立焊、仰焊；第三個(gè)是爬行式，它能夠爬行運動(dòng)，這款焊接機器人當時(shí)在世界上是沒(méi)有的。

《瞭望》：團隊是怎樣突破無(wú)軌導全位置爬行焊接機器人技術(shù)瓶頸的？

潘際鑾：無(wú)軌導全位置爬行焊接機器人涉及數學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、焊接、機械、控制、軟件、電氣等專(zhuān)業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科交叉融合的系統工程產(chǎn)品，我們用20多年時(shí)間，突破了三大難題。

解決的第一個(gè)難題是讓機器人要爬上去并且在不掉下來(lái)的前提下能運動(dòng)。我們前后共研制了電磁式、履帶永磁式、輪式、輪履結合式四代焊接機器人，最終采用了輪履式與懸浮磁吸附相結合的結構，實(shí)現了低自重、高負載的三維曲面吸附和爬行能力。

第二個(gè)是研發(fā)了控制系統。機器人主要由爬行機本體、電氣控制柜、激光焊縫跟蹤系統和焊接負載組成，要使各系統之間協(xié)調工作，我們研發(fā)了多傳感器的信息融合控制技術(shù)，搭建了中央控制器，無(wú)需編程就能實(shí)現自動(dòng)化操作。

解決的第三個(gè)難題是焊縫識別以及確保焊接質(zhì)量。通過(guò)機器人搭載的激光跟蹤傳感器抓取焊縫特征，結合姿態(tài)傳感器的數據，中央控制器實(shí)時(shí)計算運動(dòng)偏差，輪履式機構實(shí)時(shí)調整位置，實(shí)現自主識別焊縫、自主對中焊縫，并實(shí)現自主焊接。通過(guò)對焊接材料的研究，焊縫能夠成型，焊接質(zhì)量得到保證。

1997年，我們研發(fā)出了無(wú)軌導全位置爬行焊接機器人原型機；2006年，焊接機器人在第十一屆北京·埃森焊接與切割展覽會(huì )首次露面，受到了許多參觀(guān)者的青睞和好評。同行專(zhuān)家評價(jià)無(wú)軌導全位置爬行焊接機器人填補了國內外該項技術(shù)的空白，是國際焊接領(lǐng)域中的首創(chuàng )，屬于國際領(lǐng)先、原始創(chuàng )新的科研成果，成為解決大型結構件在工地實(shí)現自動(dòng)化焊接的強大武器；2009年，焊接機器人申請到了美國專(zhuān)利。

《瞭望》：在將無(wú)軌導全位置爬行焊接機器人產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，又遇到了哪些困難？

潘際鑾：1993年到2003年期間，我在南昌大學(xué)任校長(cháng)。2003年回到清華大學(xué)后，繼續研究焊接機器人，但要做產(chǎn)業(yè)化，一是沒(méi)人，二是沒(méi)錢(qián)。博士生的主要任務(wù)是搞科研，不懂如何產(chǎn)業(yè)化。課題經(jīng)費也只能用來(lái)做科研，不能用來(lái)做產(chǎn)業(yè)化。在從社會(huì )上找投資中，發(fā)現社會(huì )資本愿意做短期內能更快賺錢(qián)的產(chǎn)品，例如對那些跑來(lái)跑去能說(shuō)會(huì )跳的機器人更感興趣。但我不想去做那些，因為它們解決不了我最關(guān)心的問(wèn)題。

2017年，我的學(xué)生，清華大學(xué)機械工程系博士馮消冰創(chuàng )立了北京博清科技有限公司，承接了我們團隊的焊接機器人創(chuàng )新成果，組建了由機械、焊接工藝、控制、圖像處理專(zhuān)業(yè)博士、碩士等組成的研發(fā)和管理團隊，開(kāi)始了焊接機器人的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。經(jīng)過(guò)近四年的刻苦攻關(guān)，在國際上，率先將可在三維曲面大型結構件上自主尋縫焊接的新一代無(wú)軌導全位置爬行焊接機器人推向市場(chǎng)。

2018年，無(wú)軌導全位置爬行焊接機器人實(shí)現在大型儲罐的焊接應用；2019年，中國機械工程學(xué)會(huì )在北京組織召開(kāi)了無(wú)軌導全位置爬行焊接機器人科技成果鑒定會(huì )。鑒定委員會(huì )認為項目成果技術(shù)難度大，創(chuàng )新性強，具有自主知識產(chǎn)權，整體技術(shù)達到國際先進(jìn)水平，其中在三維曲面的大型結構件上自主尋縫及焊縫對中技術(shù)達到國際領(lǐng)先地位。

目前無(wú)軌導全位置爬行焊接機器人已經(jīng)在中石化中科煉化一體化湛江項目上得到應用，經(jīng)檢測焊縫質(zhì)量驗收標準一次性合格率達到98%以上，焊接精度高于行業(yè)相關(guān)標準，而且工作效率比傳統的人工焊接提高3到5倍，深受客戶(hù)好評，在國家重點(diǎn)行業(yè)的建設中發(fā)揮了重要作用。隨著(zhù)博清科技特種焊接機器人產(chǎn)品的更新迭代，全自動(dòng)化焊接將陸續進(jìn)入到油氣化工、軌道交通、船舶制造、核電、能源和建筑鋼結構等眾多重要建設領(lǐng)域。同時(shí)，博清科技已在韓國和美國設立銷(xiāo)售機構，并與沙特阿美等國外重要行業(yè)客戶(hù)達成合作意向。在歐洲和中亞等項目資源比較豐富的地區也在積極布局。

需重視工程技術(shù)研究

《瞭望》：如何評價(jià)目前國內焊接技術(shù)的發(fā)展？

潘際鑾：現在大家對焊接的重要性仍然是認識不夠，認為這是一項很普通的工作。焊接作為組裝工藝之一，通常被安排在制造流程的后期或最終階段，對產(chǎn)品質(zhì)量具有決定性作用。發(fā)展好焊接技術(shù)需要很多基礎研究工作，包括材料基礎、工藝基礎、焊機裝備基礎、焊接自動(dòng)化基礎等等。此外，隨著(zhù)用鋼強度、厚度及合金元素新材料的不斷變革，對焊接水平也提出了新的要求。

清華大學(xué)機械工程系焊接團隊承擔了上海汽輪機廠(chǎng)一項百萬(wàn)千瓦汽輪機轉子焊接工作。這個(gè)轉子有3米粗、13米長(cháng)、300噸重，鍛造是沒(méi)法鍛造出來(lái)的，只能靠焊接。我們把8個(gè)3米粗的圓餅焊接成13米長(cháng)，成功完成了任務(wù)。

轉子的工作環(huán)境是高溫高壓，每分鐘要達到1500～3000轉，這對焊接質(zhì)量要求非常高，而且焊接過(guò)程中，材料性質(zhì)是會(huì )發(fā)生變化的，必須要研究清楚其中的變化機理?？梢钥闯?，焊接并不是一項簡(jiǎn)單的工作，工程技術(shù)研究應該受到社會(huì )更高的關(guān)注。但現在，焊接領(lǐng)域最好的技術(shù)大部分都在國外。

2005年開(kāi)工建設的京津城際鐵路，關(guān)鍵之一是以焊接方法制造無(wú)縫鋼軌。我是清華大學(xué)與北京鐵路局共同成立的京津城際鐵路鋼軌焊接項目組總指揮，我們焊無(wú)縫鋼軌的焊機都自己制造不了，是買(mǎi)國外的。

從北京南站到天津站全程約120公里，共有3680個(gè)接頭，只有接頭不出問(wèn)題，才能保證高速鐵路高平順性和高穩定性。我們先要在天津楊村基地把5根單根長(cháng)100米的鋼軌焊成500米的長(cháng)軌，這臺焊機是花了1300萬(wàn)元從瑞士買(mǎi)的。500米鋼軌焊好后，用火車(chē)把鋼軌運到現場(chǎng)，再用焊機把6根鋼軌焊成3000米長(cháng)的鋼軌，最后把3000米長(cháng)的鋼軌焊接合攏，這臺焊機是花2000萬(wàn)元從烏克蘭買(mǎi)的。大家愿意仿造國外焊機，但是不愿意做扎實(shí)的研究，社會(huì )對工程技術(shù)研究重視不夠。

《瞭望》：如何推動(dòng)國內工程技術(shù)研究的發(fā)展？

潘際鑾：現代工程和技術(shù)科學(xué)是科學(xué)原理和產(chǎn)業(yè)發(fā)展、工程研制之間不可缺少的橋梁，在現代科學(xué)技術(shù)體系中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。

加強現代工程和技術(shù)科學(xué)研究，首先要堅持正確的科研導向。雖然國家倡導破“四唯”，也出臺了一系列政策，但到了高校層面仍然非?？粗卣撐?。不管是基礎研究還是工程技術(shù)研究，都要看發(fā)表論文數量、論文發(fā)在了哪些期刊上?，F在一些高校教師科研目標就是做理論、出論文。這是很危險的事情，如果大家都為了追求論文而故意設置一些能出論文而對解決現實(shí)問(wèn)題毫無(wú)意義的課題，不僅浪費科研經(jīng)費，對我國經(jīng)濟建設也不會(huì )有什么貢獻?？萍紕?chuàng )新要著(zhù)眼于產(chǎn)業(yè)化，要將能否產(chǎn)生經(jīng)濟效益、能否產(chǎn)業(yè)化視為評價(jià)科研成果的首要標準。

再者就是國家仍要大力宣傳大國工程、工匠精神，倡導科研人員依據國家需求做工程技術(shù)研究?？萍脊リP(guān)要堅持問(wèn)題導向，奔著(zhù)最緊急、最緊迫的問(wèn)題去。要從國家急迫需要解決的問(wèn)題、事關(guān)發(fā)展全局和國家安全的基礎核心領(lǐng)域開(kāi)展課題研究。做工程技術(shù)研究也要注重動(dòng)手能力?，F在為數不多的大學(xué)內設置的焊接專(zhuān)業(yè)，學(xué)生只學(xué)習理論知識，并不會(huì )自己具體操作焊接工作。我是從進(jìn)入焊接專(zhuān)業(yè)開(kāi)始就到車(chē)間跟著(zhù)工人師傅學(xué)習焊接的。創(chuàng )新應該是理論與實(shí)踐螺旋式上升，又有理論又有實(shí)踐，這樣不斷發(fā)展才能實(shí)現創(chuàng )新。

應當認識到，我們需要理論，但不是為理論而理論，而是為實(shí)踐做理論。我們的目標應該是對國家有用，對人類(lèi)有貢獻，只做論文無(wú)應用是沒(méi)有意義的。博清科技公司就是把理論做成了實(shí)踐，把實(shí)踐做成了產(chǎn)業(yè)，用產(chǎn)業(yè)貢獻世界。所以我現在很熱心他們的工作，這是在產(chǎn)業(yè)報國。我跟他們提了4個(gè)要求，國家需要堅決上馬、知難而進(jìn)敢于攀登、團結友好共同戰斗、只求奉獻淡泊名利。

來(lái)源：《瞭望》