文/本刊記者 馬小妹

黑龍江賽區(qū)

哈爾濱博實(shí)自動(dòng)化股份有限公司

我國(guó)“富煤、貧油、少氣”的資源稟賦，決定了需要大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)，以此降低對(duì)石油化工的依賴程度。隨著國(guó)際石油價(jià)格不斷上漲，以電石法制PVC為代表的煤化工路線成本優(yōu)勢(shì)凸顯，需求加速上漲，已納入國(guó)家戰(zhàn)略儲(chǔ)備。

目前，電石冶煉生產(chǎn)多為人工作業(yè)，生產(chǎn)中人員密集，存在工作環(huán)境惡劣、安全隱患大和勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題。由于電石冶煉行業(yè)自動(dòng)化水平不高，電石出爐環(huán)節(jié)又多是人工作業(yè)，爐內(nèi)溫度極高，安全事故頻發(fā)，同時(shí)，其他冶煉領(lǐng)域也面臨此問(wèn)題。如，2017年，新疆某電石爐發(fā)生爆炸，現(xiàn)場(chǎng)傷亡多人；2018年，甘肅某電石渣庫(kù)發(fā)生爆炸，數(shù)人受傷。

為此，國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局迫切提出“自動(dòng)化冶煉”戰(zhàn)略。

鑒于以上背景，哈爾濱博實(shí)自動(dòng)化股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“博實(shí)股份”）肩負(fù)使命，開(kāi)發(fā)了可替代人工的冶煉機(jī)器人，代替人工作業(yè)。至此，博實(shí)股份將操作工從爐前環(huán)境溫度高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高的作業(yè)現(xiàn)狀中解放出來(lái)，極大程度上提高了生產(chǎn)安全性，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工人操作環(huán)境。

博實(shí)股份成立于1997年，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)及機(jī)器人研究所科研骨干創(chuàng)辦，是專業(yè)從事化工、冶煉、物流、食品、飼料、建材等領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人及智能制造裝備的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)，并圍繞系列產(chǎn)品提供智能工廠整體解決方案的高新技術(shù)上市公司。博實(shí)股份擁有國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心，是國(guó)家先進(jìn)制造業(yè)與現(xiàn)代服務(wù)業(yè)融合試點(diǎn)單位、中國(guó)機(jī)器人TOP10峰會(huì)成員、全國(guó)商品售后服務(wù)達(dá)標(biāo)認(rèn)證五星級(jí)企業(yè)。公司系列產(chǎn)品覆蓋國(guó)內(nèi)除港、澳、臺(tái)的所有省區(qū)，并出口歐、亞、美、非洲多個(gè)國(guó)家。

2022年中國(guó)創(chuàng)新方法大賽全國(guó)總決賽期間，博實(shí)股份的“多方法融合的電石出爐機(jī)器人系統(tǒng)研發(fā)與工程應(yīng)用”項(xiàng)目以小組第一名的成績(jī)榮獲一等獎(jiǎng)，成功晉級(jí)天津衛(wèi)視電視擂臺(tái)賽。這也是博實(shí)股份繼2018年首屆全國(guó)創(chuàng)新方法大賽后，第二次榮獲一等獎(jiǎng)。

“博實(shí)股份自2008年引入TRIZ創(chuàng)新方法后，研發(fā)團(tuán)隊(duì)全員培訓(xùn)，為企業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新提供了不竭動(dòng)力。”此次參賽項(xiàng)目負(fù)責(zé)人姜海濤對(duì)記者說(shuō)，“‘多方法融合的電石出爐機(jī)器人系統(tǒng)研發(fā)與工程應(yīng)用’參賽項(xiàng)目能獲得一等獎(jiǎng)，更多是建立在公司和部門前期投入的大量研發(fā)、實(shí)踐工作基礎(chǔ)之上取得的成績(jī)。我們?nèi)w參賽隊(duì)員將把所學(xué)到的TRIZ創(chuàng)新方法繼續(xù)應(yīng)用到新產(chǎn)品研發(fā)中，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，助力冶煉行業(yè)綠色發(fā)展、智能制造！”

在新疆中泰礦冶有限公司原董事長(zhǎng)介紹下，博實(shí)股份研發(fā)團(tuán)隊(duì)第一次接觸“電石”和“電石冶煉出爐”，在技術(shù)交流會(huì)上得知，由于國(guó)內(nèi)自動(dòng)化水平不足，導(dǎo)致出爐技術(shù)被國(guó)外長(zhǎng)期封鎖，沒(méi)有屬于我國(guó)自己的自動(dòng)化出爐設(shè)備，所以電石冶煉出爐多是人工作業(yè)，安全事故頻發(fā)。由于爐前作業(yè)環(huán)境惡劣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，多年來(lái)一直是重大行業(yè)難題。幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)尋求多家知名企業(yè)后，終因?yàn)榧夹g(shù)不成熟等原因，未能達(dá)成合作意向。

交流結(jié)束后，博實(shí)股份肩負(fù)解決行業(yè)難題使命，派出研發(fā)精銳力量，一行數(shù)人前往新疆實(shí)地考察調(diào)研。到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，一行人員再次被震撼，現(xiàn)場(chǎng)是半開(kāi)放廠房，環(huán)境溫度在零下20℃～30℃之間，操作工人頂著寒風(fēng)，8人合力進(jìn)行開(kāi)眼作業(yè)，爐眼打開(kāi)后，爐內(nèi)2200℃電石溶液瞬間噴涌而出。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)工人介紹，電石具有腐蝕性，一旦發(fā)生燙傷需要立即脫去污染的衣著，并用大量流動(dòng)清水沖洗至少15分鐘，但這種傷口極難愈合。

在現(xiàn)場(chǎng)完成尺寸測(cè)繪和工藝學(xué)習(xí)之后，博實(shí)股份立刻展開(kāi)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)套自動(dòng)化出爐機(jī)器人的研發(fā)工作。

在2200℃超高溫和4000A～10000A強(qiáng)電流等極端惡劣環(huán)境中，研發(fā)工作異常艱難，但在公司領(lǐng)導(dǎo)的帶領(lǐng)下，博實(shí)股份歷時(shí)數(shù)年完成了3款機(jī)器人方案設(shè)計(jì)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)試驗(yàn)，機(jī)器人終于可以在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。但那時(shí)還有兩個(gè)棘手的問(wèn)題尚未解決：一是開(kāi)眼工具變形，二是堵眼工具燒損?！皺C(jī)器人雖然能使用，但耗材消耗量巨大，廠家難以承受，一時(shí)間我們陷入困局，沒(méi)有好的解決辦法?！苯貞浀?。

在博實(shí)股份的組織下，姜海濤、孫掖君、宋旭智接觸了TRIZ創(chuàng)新方法。通過(guò)學(xué)習(xí)了解到，TRIZ的精髓在于打破慣性思維，激發(fā)創(chuàng)新靈感，從更廣的角度來(lái)看待和解決問(wèn)題。

于是，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員認(rèn)真反復(fù)學(xué)習(xí)了方法教程。通過(guò)不斷探索實(shí)踐，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝需求，開(kāi)展了新一輪的產(chǎn)品研發(fā)，應(yīng)用TRIZ理論來(lái)解決目前的棘手問(wèn)題。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首要面臨的就是超高溫和工具燒損這個(gè)矛盾問(wèn)題。博實(shí)股份創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)按照TRIZ問(wèn)題解決方法，對(duì)兩個(gè)問(wèn)題逐步展開(kāi)求解。通過(guò)九屏圖和完備性法則得出系統(tǒng)進(jìn)化方向；通過(guò)功能分析進(jìn)一步明確問(wèn)題；通過(guò)因果鏈確定變形主因，運(yùn)用最終理想解對(duì)受力變形進(jìn)行研究，并用物理矛盾進(jìn)行深度求解；通過(guò)物場(chǎng)模擬提出受熱變形解決方案，同時(shí)運(yùn)用資源分析和“小人法”（對(duì)因果分析中“材料不耐熱”進(jìn)行研究）提出強(qiáng)沖擊抑振和耐熱涂層等技術(shù)手段，最后利用“精益六西格瑪管理方法”（對(duì)因果分析中“加工成本”和“質(zhì)量缺陷”進(jìn)行研究）解決了加工成本和質(zhì)量缺陷的問(wèn)題。

電石出爐機(jī)器人在危險(xiǎn)環(huán)境下，代替人工冶煉作業(yè)

“接下來(lái)需要面臨更難解決的堵眼工具燒損問(wèn)題，在嘗試上述所有方法之后，沒(méi)有找到解題思路?！苯M(jìn)一步說(shuō)，“于是我們尋求黑龍江省內(nèi)知名TRIZ創(chuàng)新方法老師幫助，老師提出我們可以嘗試?yán)肨RIZ高級(jí)解題工具ARIZ-85C來(lái)求解，于是我們又展開(kāi)了新一輪創(chuàng)新方法深度學(xué)習(xí)。”

博實(shí)股份創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)嚴(yán)格按照書(shū)本指導(dǎo)逐步進(jìn)行求解，通過(guò)問(wèn)題最小化、問(wèn)題分析與表述、分析問(wèn)題模型，確定“理想解”“物料矛盾”“小人法”等解題步驟后，終于打破慣性思維，找到突破點(diǎn)——通過(guò)引入壓縮空氣這一超系統(tǒng)元素，解決了堵眼工具燒損的問(wèn)題。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)3個(gè)月的反復(fù)驗(yàn)證，運(yùn)用TRIZ工具求解，“開(kāi)眼工具變形率高”和“堵眼工具燒損率高”的問(wèn)題迎刃而解，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用良好。

十年磨一劍，礪得梅花香。電石出爐機(jī)在多年努力下成功解決了現(xiàn)場(chǎng)面臨的多種問(wèn)題，該款機(jī)器人突破國(guó)外技術(shù)封鎖，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。

談及今年中國(guó)創(chuàng)新方法大賽歷程，參賽團(tuán)隊(duì)表示：“如何在工作、比賽和家庭之間做好平衡，是我們團(tuán)隊(duì)成員首要面臨的問(wèn)題。我們先是認(rèn)真踏實(shí)做好本職工作，再抽時(shí)間或加班來(lái)準(zhǔn)備比賽，在大賽即將開(kāi)始前的多個(gè)周末，我們?nèi)旒影鄟?lái)完善PPT圖片、動(dòng)畫(huà)、素材、版面和內(nèi)容等資料，有時(shí)加班到晚上10點(diǎn)后，回家還演練到凌晨1點(diǎn)才睡……備賽期間，公司主管領(lǐng)導(dǎo)高度重視，為本次參賽提供了很多支持與指導(dǎo)。”

目前，博實(shí)股份的電石出爐機(jī)器人系統(tǒng)已在新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、安徽等多地投入使用，累計(jì)銷售800余臺(tái)套，累計(jì)銷售額超12億，技術(shù)成果未來(lái)估值超百億。電石出爐機(jī)器人系統(tǒng)打破國(guó)外長(zhǎng)期壟斷，突破技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化冶煉，技術(shù)水平國(guó)際領(lǐng)先，在降低人身傷害，實(shí)現(xiàn)本質(zhì)化安全的同時(shí)，助力企業(yè)產(chǎn)量提升、能耗下降，為國(guó)家雙碳戰(zhàn)略貢獻(xiàn)力量。

付出總有收獲。“多方法融合的電石出爐機(jī)器人系統(tǒng)研發(fā)與工程應(yīng)用”這一創(chuàng)新成果，加速推進(jìn)了電石出爐機(jī)器人系統(tǒng)集群化發(fā)展與批量應(yīng)用。