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黄成海:自主研发出流程

黄成海:自主研发出流程

黄成海一汽解放动力总成事业部副总经理兼战略与MKT部部长,享受国务院政府特殊津贴专家。

1966年,黄成海出生在江苏启东。1972年随父亲到北京,在那里念完小学和初二后,1979年回江苏念初三和高中。1983年,考入江苏工学院(现在的江苏大学)动力机械工程系内燃机设计制造专业。1987年7月毕业,分配进入锡柴

在锡柴一干就是30多年。黄成海先后从事柴油机产品设计、开发、试验、销售、进出口贸易、技术改造、战略规划和投资等工作。1988-1997年,他先后参与设计开发X4125、4110、4113型产品。1998-2002年,组织开发国家重点新产品CA6DF1、CA6DF2和CA4DF2。

自1999年起,作为主要开发人员,黄成海参与了CA6DL研发全过程。在产品设计阶段,他作为驻外项目经理驻奥地利一年多。CA6DL是一汽锡柴自主研发的国内第一台拥有自主知识产权,具有国际先进水平的四气门大功率重型柴油机。在CA6DL基础上,锡柴继续开发CA6DL欧Ⅲ电控共轨柴油机,填补了国内四气门电控共轨欧Ⅲ柴油机空白。

因业绩突出,黄成海于2003年被锡柴授予科技功臣,2010年获得一汽集团科技创新一等奖。2007年,获得国务院授予的国家科学技术进步奖二等奖。2013年,获得国务院授予的制造事业突出贡献奖。

2017年,一汽集团大改革后,黄成海担任一汽解放发动机事业部副总经理兼前瞻技术研究院院长,负责前瞻技术研究、天然气发动机 和共轨系统开发。2022年11月9日,任一汽解放动力总成事业部副总经理兼战略与MKT部部长。

初进锡柴

1983年,我考入江苏工学院动力机械工程系内燃机设计制造专业。学校比较重视学生的专业兴趣,安排动力系主任高宗英教授做专业教育,那时,高教授刚从奥地利格拉茨工业大学留学回国,他给我们介绍内燃机发展前景。李德桃教授也做过类似工作。两位教授虽然在教学理念上有差别,但对培养我们的专业兴趣起到很大作用。

内燃机专业性强,师资力量有限,学校规定单届单班双届双班。读大四时,我被保送本校研究生,但因体检查出先天性心脏病而作罢。如果留校读研,我可能经历另一种人生。

内燃机专业实习在无锡。当时,无锡有很多工厂,包括发动机厂和零部件企业,比如锡柴厂、动力机厂(生产增压器)、汽油机厂、活塞厂、油泵油嘴厂等,我们每天去一家。这让我们受益匪浅,至少知道中国内燃机行业所处水平及地位。

1987年大学毕业,我被分配到锡柴厂。大学生进厂先实习半年。内燃机专业毕业生大都安排到装配车间,管理和机械加工专业的就到加工车间。装配车间生产不均衡,往往是月初没活干,月底加班忙,工人算加班,实习则不算。大家集体去找车间领导,没得到解决,有一天中午正好碰到张(翁午)厂长在食堂吃饭,就围着桌子跟他反映问题,事情很快得到解决。

那半年我感受颇深,对工人们的辛苦有了深刻理解,还结识了很多一线工人,后来我做设计、到装配车间服务,他们都愿意提供帮助。

1988年1月,实习期结束后,我被分配到设计科工作,先到产品实验室干半年,跟着工人一起装柴油机。那时没有电脑控制,做发动机耐久性实验要三班倒,我们4个大学生跟着4个师傅,轮班负责1000小时可靠性实验,时长两个月。这些老师傅技术水平很高,带我的师傅是产品实验室工段长。

设计科有四五十人,按照发动机缸径分成4个设计组,每组十几人。其中,300设计组负责300mm缸径船用发动机。110设计组负责车用发动机,即CA6110柴油机。120设计组负责120mm缸径农机工程机械发动机。再一个是机组设计组,负责发电机组。

从设计班组就可以看出,锡柴主要靠农机、汽车和船用发动机等三大支柱支撑。到底是以农机、工程机械、发电机组为导向,还是以车用发动机为导向?工厂内部是有争论的,因为当时锡柴要找饭吃,日子比较难过,企业到1990年出现了亏损。1991年,蒋彬洪厂长上任后,认为柴油机是中间产品,如果不进入大市场,很难有大发展,最终加入了一汽集团。

设计科当年进来7名大学生,我和王天灵到120设计组工作,他负责性能试验,我负责产品设计。锡柴老干部、老师傅对大学生很宽容,但对工作要求严格。我比较幸运,师傅让我学习过设计组几乎所有的设计文档,除锡柴博物馆保存的第一代产品没有接触外,我对第二代产品110系列、第三代产品120系列,包括125扩缸机型、120风冷柴油机等都非常熟悉,能感受到老一辈设计师做事的严谨。

我还获得一个机遇,是跟着另一个师傅负责110系列产品。110系列产品30年一贯制,到20世纪80年代末才正式停产。当时要出口印度尼西亚,根据当地政策,发动机CKD(全散件组装)或者SKD(半散件组装)才能免税,我们把发动机包装成CKD,再发到印度尼西亚,这样干了一年多。

在设计科4年半,印象较深的是设计新凸轮轴。这是设计组符(儒桐)高工负责的项目,他知道我在大学学过计算机辅助设计,便让我承担设计。设计凸轮轴要用计算机辅助设计优化算法,否则人工计算时间太长。锡柴有个计算机中心,有需要可申请用,我利用老师教的凸轮型线计算方法完成设计,给设计科领导留下一些印象。

▎转战销售

1991年,设计科提倡干部年轻化,50岁以上老工程师退居二线,年轻大学生开始承担重任。当年10月,我被提为120设计组组长。年底,蒋彬洪担任厂长后,提出要培养年轻干部,要从科技人才中提拔中层干部,明确设计科(产品设计)、工艺科(冷加工)、锻冶科(热加工)各推荐一名大学生。

设计科推荐了我。领导以为就在设计科任职,没想到蒋厂长说,让设计科的到销售部门锻炼,两个工艺部门的都到车间锻炼。这样,我到销售科当科长助理。当时销售分为国内销售、国外销售、配件销售和售后服务等4个部门,我先协助管理国内销售,因机缘巧合,后来又管过产品销售、售后服务和外贸。

刚转销售岗时,还真有些不适应。首先是心理不适应,我那时26岁,但要领导50多岁的老同志。当他们来请示工作或者沟通问题时,我还很有些不习惯。其次是跟原来产品设计相比,销售完全跨领域,同时还要面对售后服务。当时锡柴产品质量确实不过关,有时遇到用户上门吵闹,售后服务科老同志就会说,这个客户蛮刁蛮,我们先处理,处理不好再向你汇报跟进。

通过处理几起类似事情,我逐渐明白跟客户的相处之道。第一,要抱有同情心。第二,要真心帮他们解决问题。第三,要坚持原则。用户来解决问题,他希望更换柴油机,但如果只是小故障,换零件就能解决,那就要给他修好,这样既能保障工厂利益,又能让用户满意。

锡柴加入一汽集团后,一汽集团认为,锡柴销售模式不适应汽车行业需求,要求我们派人常驻(一汽集团)7个销售大区。1995年2月,锡柴成立销售公司,下设7个分公司,从中层干部中抽调7个人担任首批驻外经理,对接一汽集团大区制销售。某种程度上,这是锡柴从生产转向经营、向市场化发展的重要标志。

负责外贸期间,当时市场效益不好,国家鼓励企业走出去赚外汇。1992年,又恰逢小平同志南方谈话,要改革开放,要加强外贸。我们参加过几次广交会(中国进出口商品交易会,创办于1957年4月,每年春秋两季在广州举办)。农机工程机械不让进馆,设在广交会南广场上,工程机械在外面展示,合作洽谈就在临时展棚里进行。

锡柴也有出口,将1250千瓦发电机组出口到印度尼西亚。项目由新加坡一个贸易商代理,他在印度尼西亚有个纺织厂,因工厂电力供应紧张,要自建发电机组。锡柴发电机组卖得比欧美产品便宜,当时一个机组售价100多万元,客户购买了8台发电机组,反映有很多小毛病。

1994年,我们到印度尼西亚走访客户调查情况。东南亚没有基础工业,对方购买发电机组时考虑到,日本产品较贵,但可靠性好;中国产品性价比高,但可靠性差,因此提出派人常驻,做好服务。锡柴派出工程技师常驻印度尼西亚,当地治安不太好,外派人员只能待在厂区里,生活单调,很是辛苦。最糟糕的是当地没有配件,配件要从国内运过去。

那次走访,我们决定在当地建一个配件销售点,为(印度尼西亚)雅加达和万隆提供服务,让机组保证生产运营。

我在销售公司3年,组织机构发生过几次变化。1992年叫销售科,1993年(加入一汽集团后)成为销售处,我是副处长。1995年成立销售公司,我是经理,负责外贸。这3年,无论是知识面,还是领导能力,都有较大提升。

黄成海:自主研发出流程

从自然吸气到电控共轨

1995年12月,我调任柴研所产品研究室副主任,又回到研发领域。(柴研所产品研究室)主任和副主任都是原设计科的老领导。锡柴正好要开发4110四缸柴油机配轻卡,我便分管四缸机开发。锡柴的产品开发组织机构做过多次调整。

1997年,柴研所一拆为二,分出技术处,主要负责工艺技术。1999年底,又整合成立技术中心,我担任技术中心副主任兼柴研所副所长。2000年10月,锡柴以大部制的形式进行机构改革,设立“六部一室”,成立研发部,当时我正在奥地利,写好竞聘报告发邮件回国,委托技术中心同事代读。机构调整后,研发部设立一正一副一助理,我担任副部长,分管产品,向钱(恒荣)总汇报。

从1998年到2002年,我主要参加CA6DF1、CA6DF2和CA4DF2柴油机研发。CA6DF1是在CA6110基础上做增压和增压中冷,功率指标达到280马力,比CA6110增加一倍。这个项目按一汽集团产品开发领域设立主查,我的老领导程尔昌和许宗尧担任主查,他俩经验丰富。其中,许宗尧负责新产品研发,程尔昌负责产品配套和生产服务工作。

CA6DF2是CA6DF1的升级版本,CA6DF1满足欧Ⅰ排放标准,CA6DF2满足欧Ⅱ/国二排放标准。排放标准升级,氮氧化物排放指标收紧,因此,燃烧室、燃油系统都要进行改进。我们通过优化燃烧室,提升燃油系统的喷射压力,降低燃烧产生的氮氧化物,以此满足排放要求。燃油系统中的喷油泵问题是一道难题。

当时无锡泵所(无锡油泵油嘴研究所)还不归锡柴管理,我们装配的是威孚油泵和龙口油泵,将原来PW泵用P7100喷油泵替代。通过技术攻关,P7100喷油泵喷射压力增加到1000个大气压,问题得以解决。

CA4DF2是在CA6DF2基础上,针对中卡及轻型车市场开发的系列四缸机,功率140马力,可替代CA6110自然吸气发动机。四缸机开发难点在于平衡,因为二阶惯性力,发动机振动较大。再加上货车是平头车,发动机装在驾驶室下面,司机容易感受到振动。这就要求我们解决好悬置,把隔振做好。至此,锡柴完成从自然吸气式柴油机到增压和增压中冷柴油机的跨越。

而啃下电控共轨这块硬骨头,完成从传统机械式发动机向电控共轨重型柴油机的突破,则是又一个具有里程碑意义的跨越。

2003年,我担任研发部部长。2004年,我担任主查兼研发部部长,主查相当于副总工程师。钱总分管产品、工艺和技改,我协助他管部分技术。其间,作为CA6DL欧Ⅲ电控共轨项目负责人,我自主完成无EGR条件下,机内净化燃烧系统的设计与研发,以及发动机台架标定和整车标定工作,掌握了电控重型柴油机开发技术。

欧洲技术路线采用电控共轨。燃油系统从机械控制升级到电子控制很难,从机械泵升到电控共轨,对燃油要求较高。电控喷嘴非常精密,燃油中不能有任何杂质,否则容易堵塞。在国二排放阶段,堵塞后可以拆开清洗,再装上去也没问题,行业术语叫洗油嘴。但到国三排放阶段,电磁阀拆下来再装上就不对了,需要到专业的维修站进行测试校正。

对电控共轨产品,用户反馈喷嘴容易坏,不太能接受,后来我们了解到,原因在于他们对滤清器不太重视,这是一方面。另一方面,国家当时没有明确的排放法规升级时间表,大家都比较犹豫。中国重汽装配了日本电装的电控共轨,但电装认为,中国有可能不普及电控共轨,因此没有在中国建生产线。中国重汽拿不到足够的电控共轨,市场形势急转直下,便采用直列泵+外置EGR技术路线。

EGR指废气再循环(Exhaust Gas Recirculation),是一种降低氮氧化物排放的技术。因故障率少,中国用户更倾向于直列泵+EGR技术。锡柴面临产品难销局面,蒋厂长和钱总要求我们解决这个问题。当时外置EGR技术故障率也很高,我们以前出国访问日本电装公司时曾经请教过,在国三阶段,为什么欧洲不用EGR技术,而日本要用EGR技术?电装告诉我们,EGR可以降低油耗。

面对国三排放升级以及老6DF产品升级需求,我让主任工程师高治宏做过内置EGR课题,在发动机运转过程中,凸轮轴的一个凸起稍微把排气门再开启一点,让废气回到缸内。课题获得的成果是,内置EGR能降低1~2克油耗。

市场形势不容乐观。既要符合法规,又要满足市场需求,我们就通过两种技术来实现目标:一种基于内置EGR技术,一种是把喷油泵的喷射压力适当提高,达到国三排放标准。CA6DL四气门内部燃烧好于两气门,通过直列泵+内置EGR,同时对喷油泵的柱塞增加一个顶部间隙倒角,根据不同时刻喷射,尽量推迟喷油,以此降低缸内NOX排放。

这样做下来,成本增加不多,但用户使用体验更好,燃油适应性也更好。这个项目是中国第一个投入批量生产的直列泵+内置EGR欧Ⅲ柴油机,产品推出后,支撑了一汽解放后面几年的销售。

▎联合开发CA6DL

产品是企业的最终竞争力。6DF在开发过程中遇到的一些问题,解决时间较长,很难快速提升产品力。加之从计划经济转向市场经济,企业外部竞争压力增大。这种情况下,从1998年开始,蒋厂长就和产品开发领域讨论:如何让锡柴产品换代升级?

产品换代升级主要有三条路径。第一条是技术引进。1991年,锡柴跟康明斯谈过合资合作,但没有成功。第二条是逆向开发,就像上柴D6114仿制康明斯C8.3那样。第三条是自主开发,当时锡柴设计部只有50多人,开发能力较弱。

蒋厂长坚持自主开发。这时CA6110已经到生命周期尾期,需要换代升级,但考虑到柴油机技术难度,大家认为还是走联合开发路线更好。

这就是CA6DL诞生的大背景。CA6DL是一汽锡柴自主研发的国内第一台拥有自主知识产权、具有国际先进水平的四气门大功率重型柴油发动机。我参与了研发全过程。

1997年,一汽锡柴经营状况稍好,我们就跟奥地利AVL公司合作一个技术咨询项目,把6113型自然吸气发动机做到180马力。但项目进展并不顺利。一方面,AVL公司所提零部件设计要求,我们的工艺做不到。另一方面,按照技术分工,双方配合时存在差距,比如国外使用CAE仿真设计,而我们还在手工画图,CAE仿真设计刚起步,赶不上进度。

我们认为,如果跟AVL公司合作,对他提出的要求,我们又无法达到,那也不能算成功。同期我们也找过其他一些咨询公司,少花钱但先走一步,但这些公司都不愿意承诺产品能成功。蒋厂长的意见是,我们不能只做技术咨询,一定要让产品成功。

6113咨询项目结束后,我们跟AVL公司谈下一步合作。其副总裁莫泽(Moser)博士刚从道依茨转战AVL公司,他说,要保证产品成功,就要以产品导向来开发。锡柴下定决心跟AVL公司合作,联合开发新一代重型柴油机,动力指标300马力,爆发压力目标160个大气压,而当时柴油机爆发压力为100~120个大气压。

我们的策略是,产品设计由一汽锡柴与AVL公司在奥地利完成,设计全过程严格遵照国际设计理念和设计方法。1999年5月,我们跟AVL公司签订合作框架协议,就CA6DL项目签订开发目标和技术协议。

蒋厂长的目的不只是做一个项目,他希望我们跟着AVL公司一起干,掌握他们的开发流程和方法。他给我们下达的任务是出产品、出人才,掌握开发技术。后来,竺(延风)总对CA6DL项目提出更高目标,要求“出产品、出机制、出流程、出人才”。

1999年10月,锡柴将王一江、王亚伟和我作为第一批设计人员,派驻奥地利进行概念设计。

王亚伟来自无锡泵所,曾留学德国,德语和英语都不错,主要承担翻译工作,此外,他在凸轮轴仿真计算方面也有经验。王一江是主任工程师,负责总布置和性能开发。我是驻奥地利项目经理。CA6DL项目经理是钱总,我每周写材料,向他汇报进展情况。王亚伟在奥地利待了3个月,王一江待了半年多,我的时间最长,待了一年多。

前期每次跟AVL公司沟通,都是我们3个人一起,以我为主。有些内容我先讲汉语,王亚伟再翻译,项目启动3个月后,我们基本过了语言关。

在这之前,咨询项目签订后,锡柴对设计科30多人进行强化英语培训,每周上两次课,主要培训口语和听力。

虽然前方只有3个人,但在锡柴后方,有一个由七八个人组成的支持团队。发动机极其专业,涉及仿真计算、设计和未来生产线方案,需要经过内部研讨,牵头人是许宗尧。我们把文件发回国,后方团队学习理解,从各自专业方向提出不同意见,再整理成邮件发给我们。我们综合这些意见后,再跟AVL公司沟通,让设计方案更完善。

CA6DL项目推进的同时,1999年,一汽集团开始跟奔驰谈合资。奔驰方面提出,如果合资,可提供OM906发动机,功率达到270~300马力,但整车要挂奔驰LOGO。一汽集团认为,一汽是中国汽车工业长子,解放是新中国第一个汽车品牌,不管是从企业角度,还是从政治角度,如果放弃解放品牌,都说不过去。双方谈判失败。

这个过程中,也有人提出,CA6DL项目能不能停?蒋厂长认为,一汽锡柴这么做,是为一汽集团谈判做筹码。因此,1999-2000年,一汽集团跟奔驰谈判期间,CA6DL发动机成为重要筹码。

设计与试制

2000年6月,我和AVL公司项目负责人、主设计师纳亘专程到中国,向一汽集团专务经理郭谦,长春汽车研究所副所长康展权、主查李骏汇报开发方案。纳亘主汇报,我做补充。

大家认为,开发方案已经基本达到当初设想目标,即功率达到300马力,满足国二排放标准。根据国家规划,国二标准到2003年实施,我们提前4年做准备。

不仅如此,设计方案还考虑到应用共轨系统后,满足国三和国四排放需求。为此,我们特意到德国斯图加特,跟马勒公司和博世集团探讨燃油系统、活塞方案,希望他们共同参与研发。AVL公司做整合设计,很多零部件需要供应商提供技术方案。AVL公司也做了大量工作,他们告诉欧洲零部件供应商,CA6DL是一汽集团未来产品,如果提供设计方案,上量后就等于打开了中国市场。

我驻奥地利期间,每当一个项目或者一个零部件与供应商谈不通时,AVL公司首先邀请对方到奥地利,向他们介绍技术方案,我们再跟AVL公司到对方公司敲定方案。这让我有机会接触到很多零部件供应商,既看到像博世这样的跨国公司,也看到一些作坊式工厂,尤其是后者,让我感觉到中国零部件企业差距并不太大,只要努力就有机会赶上去。还有些铸造厂条件虽然不是很好,但工人们的敬业精神很值得学习。

2000年1月,锡柴派出第二批设计人员到奥地利,进行柴油机方案设计。开发方案得到一汽集团认可后,将CA6DL项目纳入一汽技术中心管理。当年7月,第三批设计人员,包括一汽技术中心整车和发动机设计人员,到奥地利进行柴油机详图设计。AVL公司做方案设计,我们画详图,画完他们审阅,对一些详细公差、材料和工艺要求,我们做好标注。他们审核后,有问题再互相沟通。经过这个过程,我们学到了设计流程和方法。

2000年10月,总体概念设计、方案设计、详细图纸设计和整车配套设计完成,最终设计评审在奥地利斯太尔小镇进行,我印象很深,那次去了很多人,包括技术、工艺和采购等近20人。终审通过后,AVL公司租了一辆大巴,把我们20多人从斯太尔小镇拉到格拉茨市,AVL公司李斯特(List)总裁、莫泽(Moser)副总裁出席了阶段验收协议签字仪式。

为加快进程,试制工作在详图设计阶段同步推进,要求6个月内完成。

2000年10月全部图纸发送完毕,实际到2001年6月底,我们才完成试制,做出样机。

试制主要有3大难点。第一个难点是缸盖。在这之前,我们只做过两气门(柴油机)缸盖,铸造砂芯不会断,变成四气门后,铸造砂芯很小,局部只有10毫米或者6毫米,搬运过程中容易断掉,浇铁水进去也容易冲断。

国内也曾试制过四气门缸盖,两个气门之间被铁水堵死。锡柴曾在300mm缸径上做过四气门,当时主要得益于大缸径和当中的大油嘴,但车用柴油机体积变得紧凑后,做起来难度很大。

AVL公司建议让英国GW公司试制,这个公司专门为赛车或者大公司试制新产品,并一直和AVL公司联合开发新产品和科研项目试制。我们直接跟AVL公司签订试制合同,AVL公司再跟英国GW公司签,确保对方提供合格缸盖。其间,我还特地去过一次英国,一是确认由英国GW公司试制,二是跟着AVL公司到英国,跟对方做技术交流,确定缸盖工艺参数。

第二个难点是曲轴。曲轴锻模到底怎么锻?国内的传统工艺先把曲轴平锻,再以不同角度进行扭拐。AVL公司推荐使用立体分模工艺,钢坯进去锻造曲轴时,六缸机有不同角度,120度布置一个曲拐。当时国内这方面工艺还不太成熟,AVL公司向我们推荐国内供应商丹东五一八曲轴厂,我们同时也找过其他国内外供应商,比如印度巴拉特锻造公司(Bharat Forge),主要给欧美汽车企业生产曲轴。

曲轴样品由丹东五一八曲轴厂提供,磨削在锡柴中试车间进行。批量生产后,考虑到曲轴生产有风险,确定由蒂森克虏伯巴西工厂生产一部分,巴西工厂报价跟国内差不多,因材料价格和人工成本相对较低。后来,我们在长春基地投了一条曲轴生产线。

第三个难点是曲轴油孔的倒角工艺。原来我们用人工砂轮磨倒角,AVL公司认为,只要是人工就会犯错,应该通过机加工把倒角磨到位,他们向我们推荐了一家欧洲工厂。这个问题双方探讨了很久,争论较大的是曲轴和缸盖的锻造、铸造工艺和机加工工艺。

CA6DL项目带动了一批本土零部件供应商发展。蒂森克虏伯跟锡柴合作时,曾想收购天润曲轴(天润曲轴股份有限公司,前身为山东文登曲轴厂),但何光远部长(机械工业部原部长)认为,曲轴是核心零部件,不能被外资收购。后来天润曲轴获得国家银行贷款,新建锻造线和机加工磨削线,现已成为一家上市公司。蒂森克虏伯收购未果,在南京建独资企业,后期因为价格偏高,市场份额逐步被天润曲轴吞食。

还有滨州活塞厂(山东渤海活塞有限公司)。2003-2005年开发CA6DL2时,因压缩比较低,需要采用钢活塞。我们最早让马勒(德国马勒公司)配套,滨州活塞厂看到机遇,也上马钢活塞。CA6DL2国产化后,我们开始让滨州活塞厂配套,逐步提升其钢活塞能力。

这个过程中,有些零部件供应商没有下定决心,他们认为CA6DL前景不明晰,不肯花本钱投设备。蒋厂长给采购部下令,不合格产品坚决不用,采购部给各供应商下军令状。各供应商有的采用试制手段,有的投新产线来满足CA6DL产品要求,因此带动一大批零部件企业投产线。

黄成海:自主研发出流程

出产品、出机制、出流程、出人才

2001年7月16日,竺总在一汽技术中心发出“义无反顾,坚决干好”总动员令,CA6DL项目作为一汽集团十五发展“一号工程”正式启动。刚退居二线的王镇昆(原一汽副厂长)担任项目总指挥,李骏担任项目总设计师,王立志担任项目总工艺师。

竺总为什么要求CA6DL项目“出产品、出机制、出流程、出人才”?其中有个小插曲。一汽集团跟奔驰合作谈判失败后,CA6DL到底是否具备世界水平?跟欧洲技术差距能否缩短20年?项目开发流程能否保证一汽集团产品要求?这些都是考验。

2001年8月,竺总到德国参加法兰克福车展,顺访AVL公司。让AVL公司介绍奥威产品开发流程、技术水平以及特殊要求等。根据一汽集团与大众汽车集团和丰田汽车合作经验,他认为奥迪、大众、丰田之所以能成功,是因为有一套成熟的开发流程。

AVL公司先介绍他们在这个行业已深耕多年,工程师大都有着30多年甚至40年从业经历。紧接着,负责开发流程的工程师介绍了AVL公司三代开发流程:第一代开发相当于国内制造A样机,是验证设计,看概念设计能不能实现功能。比如CA6DL目标是300马力和国二标准,A样机要实现这些功能。

第二代开发制造B样机,是验证工艺,产品最好在批量生产的锻造、铸造模具上做出来,机加工能采用批量生产工艺进行迂回生产。产品要做1500小时测试,AVL公司设计了五个试验,全部都要通过。像曲轴断裂、缸体缸盖开裂这样的大故障坚决不允许发生,只允许有一些小故障。

第三代开发制造C样机,从批量生产线下来。A样机结束说明结构没问题,同步开展生产线设计,生产线建设要一年时间。

当竺总的助理通知我们,准备让AVL公司介绍开发流程时,我还有些不理解。但等到对方介绍完毕,我发现在每一代样机开发中,设计、工艺和产品认证分别要做哪些工作,整套流程清晰明了。会后,我们拿到了这套详细流程文件。

竺总要求我们严格按照AVL公司三代开发流程执行。每一代发动机的可靠性试验要达到1万个小时,三代开发就要试验3万个小时。这个过程中,蒋厂长担心产品质量不过硬,对一台发动机测试了5000个小时,确保产品过关。

另有两台B样机装到汽车上,做20万公里道路试验。这两辆车从无锡出发,将批量生产的发动机拉到长春,再从长春把铸造公司生产的缸体和毛坯拉回无锡,历时一年。我们再对发动机进行拆解测量,保证发动机满足故障磨损要求。

CA6DL项目组严格按照AVL公司开发流程编制工作计划。对于零部件供应商,我们制定标准,像缸体、缸盖、曲轴、连杆等关键零部件不允许让步接收,不允许不合格,对一些非核心小部件,要求合格率大于95%。

2000年10月我回国,锡柴大部制改革后,我负责项目管理。CA6DL项目需要协调各方资源,保证项目进展,具体技术工作主要由王一江、许宗尧和长春团队做。

我们招聘了一些研究生,将英语不错的派到CA6DL项目组。性能开发和机械开发的部分试验要在奥地利格拉茨市做,两个团队各派3人常驻奥地利。性能开发由王一江带队,机械开发由许宗尧带队,一个老兵搭配两个新手。长春技术中心也派了相关工程师参加了开发工作。

2001年底进行性能验收,2002年底进行可靠性验收。随后进行项目验证,根据实际情况总结经验并进行固化。2003年,我们对开发流程进行梳理,由我牵头制定一汽锡柴柴油机产品诞生流程,后面产品开发都按照这套流程执行。

CA6DL系列后续不断升级。CA6DL1是7.7升,同时开发同一缸径的5.1升CA4DL四缸系列。随着卡车对功率要求越来越高,在CA6DL1基础上,再扩缸到8.6升的CA6DL2,功率达到350马力。在CA6DL这个平台上,我们不断开发满足国三、国四、国五、国六排放要求的产品。

通过CA6DL项目,锡柴建立CA6DL机加工车间和装配车间,生产方式发生脱胎换骨的变化。当我们把产品诞生流程和产品推向市场机制都建立起来后,这套流程又升级成为一汽集团动力总成产品诞生流程。

至此,我们实现了竺总提出的“出产品、出机制、出流程、出人才”要求。

为何要建重机部

2007年底,钱恒荣担任锡柴厂长,他一上任就提出“313”战略,即未来3年,实现柴油机销量超30万台,销售收入超100亿元,利润超3亿元。围绕这个战略,重型产品布局完毕,接下来就要投产。

2010年7月,惠山基地(重机部)开工建设,项目总投资20亿元,钱厂长担任项目总指挥。我当时是厂长助理,分管战略规划、产品开发、制造技术和投资。

为什么要建重机部?原因之一是,“313”战略完成后,我们目标已指向50万台,即使塘南厂区再扩产能,也无法达到50万台。原因之二是,无锡市2010年左右提出退城进园,要求内环以内工业企业全部搬走。经过一汽集团和锡柴努力争取,锡柴得以保留。

我有过国外工作经历,知道像马勒公司和博世集团等跨国公司总部都设在诞生之地。我跟钱厂长观点一致,塘南厂区作为锡柴研发、管理总部,产能保持现有,新扩产能放到惠山。

当时CA6DM产能1万台,无法满足市场需求。选址时考虑过宜兴等地,最后定在惠山原因有三:一是惠山离无锡市区20公里,员工上下班方便。二是惠山招商引资政策较好,已建立动力产业园,引进了上汽大通和威孚等企业。三是配套设施不错。

惠山基地设计产能12.5万台,2010年7月开工,2012年2月投产。我同时还管技术改造,对塘南厂区进行国六改造。改造过程中,撤销了老加工车间,彻底停掉老6DF产线,老CA6110正式停产。新建油漆线和试机线,贯彻冷试,满足新排放法规要求。

冷试是重机部一个重大工艺突破,主要检测发动机的装配精度和质量。发动机出厂原来采用热试,烧柴油产生排放,成本较高。采用冷试后,发动机在不点火的状态下由电机拖动,发动机在运转过程中,通过冷试台架的传感器捕捉相关信息,检测发动机各项指标的精度。

上冷试也有个故事。记得有一年,竺总到南京参加全国青联会议期间,到锡柴参观,我和蔡真法书记(锡柴原党委书记)负责接待。参观后竺总说,锡柴生产线整个工艺都非常先进,就是发动机出厂试验不是冷试,跟国外还有差距。

跟热试相比,冷试的难点在于,要对所有故障进行模拟。做到1万台后,才能收集相关数据,将冷试数据和热试数据对比,确定正确阈值。同时,还要考虑各种故障并作出决策,传感器精度要足够高,确保控制程序能实现。

2015年,惠山基地率先实现冷试。企业发展并非量的增加,而要高质量发展,一要适应节能减排,二要环保。

重组前瞻院

2017年,一汽集团大改革后,我担任(一汽解放)发动机事业部副总经理兼前瞻院(前瞻技术研究院)院长。

成立前瞻院的想法由来已久。2010年,钱总提出锡柴要进行第四次创业,时间从2011年到2025年。他还提出要做到四个转变,即由学习型企业向创新型企业转变、由技术跟随型向技术引领型转变、由产品营销向品牌营销转变、由内涵管理向精益管理转变。技术要从跟随型向引领型转变,就要研究5~10年技术。

2017年上半年,我们在研发部成立前瞻院,技术领头人是张展腾首席,他是锡柴引进的海归,带领七八个人负责前瞻技术研究和规划。当年9月,发动机事业部成立后,将无锡泵所纳入管理。

无锡泵所原来隶属一汽技术中心,技术中心将研发分为三个领域。第一个领域R(Research,研究),原理性研究,以高校或者研究院为主,由一汽技术中心研究部负责协同推进。第二个领域E(Engineering,工程),从原理技术到工程。第三个领域P(Product,产品),产品平台以一汽技术中心为主,应用产品以锡柴研发部为主。到我接手时,一汽技术中心对无油所的定位是工程,研发5~10年的工程产品。

无锡泵所400多人,并入发动机事业部后,主要有两大职能:其一,前瞻院负责产品开发和科研项目。其二,共轨系统制造,主要用在特种装备上,成立共轨制造部,更多做生产工艺,有100多人。研发归研发,制造归制造,分成两个单元。

还加入一个部门——代用燃料发动机开发部,当前开发天然气发动机。钱总认为,前瞻院如果不做一些产品,就没有市场紧迫感,划过来有个前提条件,前瞻院有天然气发动机试验台架,原来只有一个台位,现在增加到四个台位,可以做天然气发动机性能试验等。

难的是共轨产品。2000年锡柴开发CA6DL时,无锡泵所就开始做共轨项目。遗憾的是,20多年来,共轨系统始终没有产业化。问题在于精密制造,制造出来的喷油嘴一致性无法达到柴油机的要求,为什么过不了关?第一,先进企业垄断。第二,商业竞争使然。你成本做到8000元时,对手就卖8000元,你成本做到6000元,它就降到6000元,让企业无法决策投资提升制造能力,因为无法实现盈利。

无锡泵所的共轨系统产品现已相对成熟。我们给共轨的定位是,立足特种装备,拓展非道路领域。商用车市场我们已经错过机会,非道路领域即将实行国四排放,也需要共轨,这块市场很大。做好定位后,2018年立项,用自主共轨匹配6DM3柴油机,满足非道路移动机械国四排放要求。2020年,两个市场销售了5000套。

2019年,前瞻院围绕业务进行第二次重组,主要有三大任务:第一,共轨系统;第二,未来5~10年先进技术研究;第三,代用燃料发动机开发。

先进发动机部(包括氢发动机)主要做柴油机未来5~10年节能减排。新能源部主要做电池及燃料电池研究。特种产品部就做共轨系统。基础研究部主要负责实验室和电控等,作为独立部门支持其他三个部门业务,可充分发挥团队作用,否则容易形成“部门墙”。

接手前瞻院后,我主管综合管理部和代用燃料发动机开发部,其他四个部门交给宋国民(前瞻院副院长)分管。管理过程中,我感触最深的是改变人的思维。无锡泵所原来是科研机构,一直是做课题研究思维,不是产品开发思维,工作节奏没有工厂紧张。他们的观念是,只要完成课题就好,至于产品能不能批产,第一没想法,第二没概念,不知道怎么做产品。

先抓建立开发流程。按照发动机事业部产品开发流程,制定共轨系统开发流程,以后共轨产品开发全都按照流程执行。对产品开发节点,我们规定了很多工作,提出一代样品、二代样品和三代样品概念,用一代样品作为共轨系统研发的样品,而不能作为配发动机的样品,要用二代样品去配发动机。

由张展腾和宋国民联手,制定前瞻技术开发流程。前瞻技术研发也需要流程,不是想到哪儿就做到哪儿,我们按照G1、G2、G3确定评审节点。经过征求各方意见和试行,2018年10月,前瞻技术开发流程发布。

我对锡柴80年寄语就两句话:创新创业,做百年企业。创新大家都容易理解,为什么提创业?要有从零开始的思维。眼下,商用车正面临“双碳”战略转型,锡柴也要转型。转型就必须要有创业思维。唯有只争朝夕,才能在竞争中胜出,否则做不了百年企业。反之,只有大部分管理者,特别是领导层,具有这种创业精神,企业才能做到百年。

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