中国矿山机械如何在国外矿山机械巨头的包围中脱颖而出

我国矿山机械工业建立的历史尽管不长，即 从 20 世纪 50 年代初仿制前苏联的阶段和在 1978 年改革开放后引进西欧、美国和日本技术的阶段。应当说这两个阶段靠国家计划的强制推动，对我国矿山机械的发展起到很大的促进作用。尽 管品种规格与国外差距很大，但门类是基本齐全的。客观地讲，总体上仍然只是“有设备可选，高精尖难选”的状态。



我们必须承认，我国矿山机械的技术与国外有很大的差距。通常的说法是“15～20 年”，

其实这是一个十分模糊、没有价值甚至还有负面影响的概念——如果拿样本上的功能参数比，尚有可比性。但由于我们的产品普遍存在可靠性和维修性差、零部件寿命短、控制单一、“大马拉小车”等等问题，在现场的实际表现却是差别很大的，所以比功能参数也无法比出差别的年限，也毫无意义。但我们不妨这样来看，应当承认，20 世纪 50 年代开始，我们当时因为是照搬前苏联的技术，由于前苏联当时的技术与当时欧洲和日本的差距并不大，所以我们照搬的技术与当时欧美和日本的差距也不大，且从 20 世纪 50 年代末开始，我们参照别人自行设计了不少产品。而 1978～1983 年，我国重型矿山机械行业仅从9个国家引进的技术就有100 多项，这些技术总体上都还是当时国外较先进的技术。而且从那时开始就大量地走出去请进来交流，并有许多来图来料加工项目，企业也积极采用国际和国外标准。直到今日，尽管我们在很多领域取得科技突破，矿山机械某些机种也有大的进步，但矿山机械总体水平与国外的差距却是在拉大。这种差距主要表现在产品品种、大型化与小型化、机电液一体化、可靠性、维修性、效率等等方面。



究其原因，除了改革开放前基础件工业薄弱等客观原因外，主要有四个方面的主观原因：

一是我们的设计制造体制和矿山机械发展的软环境存在问题，这是最基本的。导致很多好的指导方针或真知灼见得不到很好的采纳和落实；

二是对制造工艺技术对一台 (套) 设备的影响认识不足；缺乏与工艺流程机电配套相适应的研究；

三是没有及时借用现代化的设计分析手段和试验手段；

四是从 20 世纪 80 年代末开始，我国从 20 世纪 60 年代末开始建立起来的、由国家牵头的、已经很有章法和成果的国内外行业技术情报收集整理工作逐步瘫痪，到 90 年代中期基本停止。加之企业当时的困难，企业自身从事的调研和技术储备工作也基本停止。致

使我们没有全面及时跟踪、掌握并应用随着 90 年代初以来微电子技术的蓬勃发展带来的技术革命新信息，甚至至今在设计环节没有真正认识清楚机电液一体化的内涵。

下面笔者谨就这四个方面来讨论一下我们的对策。

1.1 完善我国矿山机械发展的环境

长期以来，许多问题不是我们认识不到而是落实不到或落实不够。1983 年原机械工业部的一些领导的意见就是今日看来仍然很值得去落实。这是为什么呢？其实就是缺乏一个更有利于矿山机械发展的制度环境和软环境。20 世纪 90 年代开始，我们已经逐步采取了以企业技术创新为主体的市场引导与宏观调控相结合的制度措施，但这个创新主体的产业机构和内部管理结构长期存在的问题仍然没有根本改变。如何在改革中保留过去有益的经验，在改革中借鉴先进国家经验，创造适合矿山机械发展的制度环境尤其是软环境等方面仍然没

有被充分认识和重视。国外矿山机械发展过程中，以产品相似性和工艺连接性为主的企业优势互补、资产重组联合从工业革命一开始至今就存在。而我国的企业至今习惯于单打独斗、

盲目跟着市场圈面，产品相关性很差，什么行业都干，却又很少有一个行业的产品能够成套发展。这个问题要解决，在我国国民的观念还跟不上国际化环境和主要资产所属背景等现实中，单靠某个企业自主是不行的。要强制提高产品市场准入标准；要利用当前主要资源仍然由国家掌控的优势，以优化企业资源配置为目标，靠政府借助协会或组成各种专家委员会强力推动。关于软环境，第一次工业革命从英国开始并迅速波及欧洲不是偶然的。这是因为 17 世纪中期的英国资产阶级革命成功后，利用国家政权制定了一系列鼓励发明创造的政策和措施，从上流社会到下层贫民，都形成了人人崇尚科学技术、力行发明创造的社会环境，对科技的敬仰已渗入到每个人的骨子里。而那时，我国在封建王朝体制下，士大夫阶层还沉醉于

升官发财，有品位的闲来也大都只崇尚舞文弄墨，琴棋书画；老百姓阶层则忙于填饱肚子。至今，在欧洲除了坛坛罐罐之类的文物博物馆外，甚至还有很多矿山机械博物馆和收藏。有地方政府建的、还有社会组织、企业甚至个人建的。今天你打开国外的矿业类网站，不难发现矿山旅游、老矿井探险旅游的人很多。你甚至会发现国外有很多矿山机械迷，有很多

矿山机械的模型工艺品、玩具等，有的就是某公司以自己的产品做的纪念品，可见人家的企业形象策划和市场营销已经细致到什么程度。此外由于我国的社会历史背景不同，不但要加强全民科普教育，如培养多媒体科教人才，开设趣味性十足的科教电视频道等等。而且从中学开始到大学，就应当对所有专业开设人类科技发展史的必修课程。对理工科学生开设有关科学技术学、科技哲学、创造学等方面的课程。

目前企业作为创新的主体，鼓励革新创造的措施还是远远不够的，不仅是待遇问题，荣誉措施也不多。而在英国，尽管社会等级森严，但早在 18 世纪就可对贫民发明家授予爵位。

10 年来，尤其是行业经济形势喜人的近４年来，已经有近 20 多家国外矿山机械知名公司在我国独资或合资建厂，并有更多的其他外国公司早已通过设立办事处或销售公司等形式陆续加入到中国市场。在以回转窑水泥设备和矿山设备著称、在我国水泥行业独站螯头的丹麦 FLsmidth 公司的 2007 上半年总结报告显示，尽管其第一、二季度在全球 (特别是在中国) 水泥行业的订单金额共计 67.3 亿 DKK (约合人民币 93.9 亿元)，与 2006 年同期的 83.7 亿 DKK (116.7 亿元人民币) 有所下降，但 2007 年仍有望突破预期的每年新增 1 亿 t 的目标，达到 1.25～1.50 亿 t。而在矿业领域的订单金额却分别增长 25.8％ 和 26.4％，达 12.7 亿 DKK (17.7 亿元人民币) 和 23.9 亿 DDK (33.3 亿元人民币)，很明显 2007 年第二季度比第一季度增幅高达 88.5％。截止 2007 年 6 月 30 日，该公司在水泥和矿业的订单储备总额已高达 210.55 亿 DKK (293.5 亿元人民币)，上半年营业额与上年同期相比增加 59%，达到 82.68 亿 DKK (115.26 亿元人民币)。市场活力主要是受中国和印度的驱动，但非洲和中东也出乎意料地持续稳固增长。该公司认为，由于国际市场矿产品价格持续居高

不下和矿业开采投资增长需求强劲 (特别是亚洲矿物勘探开采多年投资不足)，矿业领域的这一市场好形势有望持续 3～5 年以上。

在全球化的浪潮面前，我们唯一的价格优势在国内大部分市场还能撑多久？我们除了继续给人家打工 (当然也可提高自己)，是不是还应当立即采取措施，以在主流市场中站稳一席之地？但愿我们的矿山机械能举起快速发展的大旗，跻身于世界高端市场之中。

1.2 加强制造和用户工艺技术的研究

近年来企业对制造工艺的重要性已经有足够的认识，很多企业也在近几年大发展的资金积累和国家政策鼓励下，实施工艺装备的淘汰更新。国外的矿山机械机加工大量采用数控机床和加工中心。在焊接方面大量采用机器人。如上述 DBT 公司，对其地下采矿设备的焊接件全部采用机器人焊接。这些装备的加工和焊接的质量与效率，是任何熟练工人不能相比的。

20 世纪 80 年代以来，国外矿山机械设计制造商一直贯彻和宣传一个理念，那就是“为用户提供个性化的最终解决方案”，这是一个革命性的变化。表面看卖的仍然是设备，但实际上卖的是一个方案，一个由用户提出产能和投资回报要求、由机械制造商来满足这个要求的方案。这个方案包含了企业整体技术、经济、质量、管理、服务、品牌等等综合实力。我们自同一时期以来也倡导成套化，但我们的成套化长期还只是就自己已有产品而言的，认为只要自己的产品成套了，选什么那就是设计院或用户的事，缺乏对用户现场工艺技术的认识和研究。上述 DBT 公司不但有自己的矿山设计部门、甚至还有自己的矿山安全技术部门，它的技术人员都有多年采矿现场的职业背景，对采矿现场十分熟悉。这样的公司显然才能够对整个一座矿山提供“个性化的整体解决方案”。我国长期将采选工艺和矿山机械设计制造分离，归不同部委管理。20 世纪 90 年代末，尽管这些部委撤消，但因习惯和观念问题，相互沟通仍然不够，条块分割依然严重。因此，我国应当将这两方面的设计院按工艺与设备的相关性合并，至少目前的矿山机械研发部门，应当配备熟悉采选现场的工艺技术人员。我国的高等院校机电专业学生的培养中，也应当将设备技术与工艺技术培养结合起来，至少开设“概论”这样的课程。矿山机械是为用户采选作业而设计制造的，因此用户始终都是中心。设备研发，要从熟悉用户工艺需求和发展开始。

1.3 加强现代设计和试验手段的应用

我们现有的很多矿山机械图纸，还是过去传统的力学和安全系数设计法遗留下来的，不但零部件尺寸大，零部件之间尺寸、寿命、功率等协调性差，传动和控制方式落后等等，而且基本没有对用户经济性、人机工程学、环境友好和回收再造的考虑。要利用旧图纸电子化的机会，基于自身效益和用户经济性 (如寿命周期费用) 平衡，利用现代 CAD 技术和机电液一体化技术，对旧图纸进行升级换代。矿山机械的产品特点是品种多、批量小甚至没有批量。这是由要采掘和处理的物料对象品种繁多、所在的地质条件、物理性质、工艺选择、技术经济条件等的特殊性和复杂性决定的。当今工程矿山机械领域推崇的面向具体用户的“个性化解决方案”，又使大部分矿山机械整机产品完全标准化变得没有意义，而是要尽可能追求整机设计的模块化，在模块化基础上的部件标准化。这样才能适应用户的个性需求和市场的快速变化。要做到这一点，不但要引进当今先进的机械和工艺设计、物料分析、试验理论和方法，而且仅引进 CAD、CAE、CAT 等软件是远远不够的，还要引进或者与软件公司或高校充分合作，共同开发专用软件，如利用参数化设计手段开发出圆锥破碎机设计系统等。不但使设计人员从大量繁重而琐碎的计算机绘图工作中解脱出来，并可大大提高设计速度，并减少信息的存储量。国外一些技术复杂程度很高的矿山机械产品，从调研到推出产品也能在短时间内完成，没有这样的研发平台是不行的。可喜的是国内一些单位已经很重视这一问题，如近两年中信重型机械公司就花巨资陆续建立了的电气、液压、物料破碎粉磨和烧结等试验室。前述 1978 年 Krupp 推出的迄今仍然是世界上最大的斗轮挖掘机 RB288 型，用了 5 年时间就开发制造完成。而上述的世界上最大的液压挖掘机 RH400，从调研到推出首台产品，只用了 2 年多时间。

1.4 力行机电液一体化

这个问题在前面已经有不少篇幅介绍。无论是就一台产品或一套成套设备的电液技术含量给用户带来的效率、可操作性、维修性和可改造升级性上讲，还是从我国顺应世界潮流将可持续发展作为基本国策讲，机电液一体化都是到了不得不下大力气推进的时候。在新产品开发方面，首先要花大力气做前期调研。美国、日本等新产品开发人员，在进行一项新的研发项目前要花费一半的时间从事调研和信息的查询。从产品方案设计开始，就应当更多地让电液专家参与进来，充分地从市场、技术经济性、单机控制与流程控制等方面进行讨论论证，至少要对产品的升级换代或电液改造留下基础或“接口”。我们矿山机械行业的厂家，在利用当代计算机技术对自己现有成熟产品进行梳理时，在优化机械结构的同时，还要积极采用现在已经相当成熟的软启动、变频调速、电液伺服、自动监控保护、故障自诊断等电液技术和价格日渐走低的 CAC 等微电子技术，使成熟产品焕发出新的面貌和能力。

1.5 产品开发要有所为有所不为

由于矿山机械要面向的工作对象——不同物料、工艺和产品要求情况复杂，不可能有适应任何场合而又效率高的机器。因此，新产品开发首先要尽可能在自己已经成熟的机型上，向处理不同物料和工艺要求的横向品种延伸。这样一是因原理结构相近较已成功；二是可以把自己这个门类的产品做全做强，而不是盲目扩大与已有产品既无结构相似又无工艺相关的新机型。我国的矿山机械产品品种数量与国外相比差距很大，是与此有很大关系的。此外，缺乏物料试验手段，从而只好采用类比设计使扩展的品种往往不尽人意。对于不同原理产品的研发选择，首先要立足于与自己已有优势产品的配套上，这样可以充分利用自己已经有的用户工艺知识和经验、自己的试验条件和制造平台。如已经有具优势的旋回破碎机产品，就应当向其它破碎机延伸；已经有各种成系列的螺旋滚筒采煤机产品，就应当成套地向液压支架、工作面输送机和自动化控制方向发展，然后再向无轨采矿成套设备发展。我国目前需要填补的矿山机械品种空白仍然很多，企业大有作为的空间很大，如现代先进矿山工艺急需的关键设备，例如连续采矿机、地下蓄电池装载机、矿山用移动式破碎站、给料破碎机等。这些品种我们是有能力设计制造的，如连续采矿机，完全可以由悬臂式掘进机厂家来做，因为两者有一定程度的相似性。此外一些品种尽管有，但需要革新变种，例如内装式提升机和多绳缠绕提升机。前者的市场不仅是竖井或斜井提升，而且该技术在我国的大型起重机、启闭机等上都有广阔的市场潜力。而且将电动机与运动工作部件合二为一，体现的更多的是一种打破传统的设计理念，已经成为一种趋势，如无齿轮磨机，直线电机空压机等。省却传动部件，其效率是显而易见的。

在大型化方面，这是一个我们长期谈论的话题，似乎产品越大越好。但无论是从市场量上讲，还是从配套性上讲，从 20 世纪 80 年代开始，除大型汽车和液压挖掘机等个别产品外，国外设备的大型化程度和规模似乎存在一个趋缓或停止点 (有报道，前述 RH400 挖掘机尽管创造了矿山机械的奇迹，但之所以被称为“液压挖掘机的极限”，还因为它的超高压，不得不在油管和接头等零部件方面采取超过最大压力 3 倍以上的安全措施，并施行泄漏监控报警，因为这些地方的泄漏可能伤及到人员)。而就露天采矿场、地下采矿和选矿场三大类设备的趋缓或停止点也是不相同的。因此，就单机而言大型化不是的，要根据用户需

求和配套设备发展情况决定自己的大型化。就成套而言，多条相对小的单机组成的作业线并联，仍然可以构成大型成套，甚至更灵活，更不至于因某台单机发生故障而使整个现场停止生产。而当今控制技术的发展，并联流程的控制实际已经不存在问题。

就我国的矿产资源而言，尽管探明矿床储量居三，仅次于美国和独联体国家；矿种有 171 种，也相对齐全，但是我们的超大型矿床少，中小型矿床多；适合露天开采的少 (大都分布于北部)，只能地下开采的多，而且一些开采时间已长的露天矿，已在逐步转入地下。即使我们的矿业公司将来要走出去，自身也要追求效率效益最大化，也会实行设备全球采购或租赁。

因此，就矿山机械的具体某个产品而言，大型化一是与采选工艺流程的配套设备大型化相关的；二是与你的产品面向的市场对象的发展相关。针对具体的产品，大型化到中间规模的阶段，市场需求是最大的。何况从技术角度讲，当加大设备尺寸时，其重量和作用力会随设备最大尺寸的立方增加；而支承这些力的面积仅随最大尺寸的平方增加，显然，对设备相关的机械强度和可靠性要求也是要按这个比例增加的。以球磨机为例，大型化尽管减少了用户初次投资，也相对较易控制，但长期运行成本还有待检验。而且较之并联多台小规格球磨机，大型球磨机一旦发生故障，对整个工艺流程的影响也必然大甚至中断。

因此，就我们的矿藏条件和矿山机械的综合实力而言，把精力主要放在中小型产品的成熟、升级和成套上，是我们明智的选择。而且如此这样地有所为有所不为，才能做精做强，从而也才能让我们的矿山机械在国际市场的竞争中占到一席之地。事实上，就国外公司的产品销量看，超过中间规格的产品越大市场容量越小，国外发展的特大型设备其实总是为特定大型用户定制的，市场容量十分有限。凭我们企业现有的综合实力和可以预见的未来，我们也是不可能分到这杯羹的。而小型化则不同，包括中国在内的许多国家正推行的可持续发展战略，必然要在提高矿物的可开采回收率，如能适应更恶劣地质条件和更苛刻选矿条件方面引导出巨大的市场，而这个市场非小型化设备和精细化设备没属。

尽管我们的矿山机械产品近 10 多年来与国外的差距拉大了，但我们已经处在开放的信息时代，有现成的榜样可学。而美日也曾错过第一次工业革命，发展是从 19 世纪中后期才开始的，比欧洲晚了差不多 100 年，但他们能迅速调整自己，充分利用当时迅速发展的电话电报技术加强沟通，美国还利用欧洲因工业革命而大量失业的技术工人和知识分子移民美国，迅速追赶，从而成为当今头一二号经济和技术强国。只要我们更新观念、改良体制、培育和利用好人才、加快追赶的步伐，充分利用现在迅捷的沟通方式，结合与别人的合作，就可以迅速借鉴别人先进的观念、经验、手段、技术成果。站在巨人的肩头可以攀登得更快更高，这是早已被证明的世界行的法则。

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