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          實探央企科研生產一線:從“跟跑”到“領跑”,央企硬核攻破科技“無人區”

          每日經濟新聞 2025-02-26 19:20:27

          ◎憑借自主研發,白鶴灘水電站水輪發電機組實現從設計到制造的完全國產化。

          ◎國產AI大模型的爆發式增長對國產芯片替代形成利好,一方面,國外高端芯片封鎖倒逼國內算力需求向國產芯片傾斜;另一方面,AI大模型催生端側、邊緣側等多元化算力需求場景,而這類場景對算力要求相對可控,國產芯片已具備適用性。

          每經記者 石雨昕    每經編輯 陳星    

          一臺機組運行一小時就能發電100萬度,16臺機組一天發電量夠50萬人用一年;我國自主研制的3噸級鈦合金真空自耗凝殼熔鑄爐可打造出世界上最大鈦合金鑄件……

          近年來,國資央企加強自主創新,推動“中國制造”向“中國智造”邁進,取得一系列重大成果。

          近日,《每日經濟新聞》記者跟隨國務院國資委新聞中心“走進新國企·科技創新主力軍”主題活動,深入哈爾濱、沈陽、天津三地,探訪多家央企科研生產一線,見證“國之重器”如何硬核破解“卡脖子”難題,在能源安全、高端裝備、智能制造、數字經濟等領域筑起科技長城,為傳統制造業升級與新興產業突破注入強勁動力。

          中國水電裝備已全面超越國際同行

          冬天的哈爾濱白雪皚皚,萬籟俱寂,然而哈電集團的機械轟鳴聲卻打破了這種寂靜。在白鶴灘水電站項目展示區,全球首臺百萬千瓦水電機組模型靜靜矗立,散發著令人震撼的氣息。

          白鶴灘轉輪模型

          哈電集團電機公司黨委副書記、工會主席王曉群告訴《每日經濟新聞》記者:“2021年6月28日,我們研制的白鶴灘14號機組成為全球首臺發出第一度電的百萬千瓦水電機組,開啟了100萬千瓦機組運行的新時代。”

          這可不是簡單的數字提升,單機容量100萬千瓦,遠超國外70萬千瓦的最高水平,這一突破表現在發電能力上,背后卻隱含了技術上的巨大飛躍。

          “雖然從70萬千瓦提升到100萬千瓦,每小時發電量僅增加30萬度,但背后技術差異巨大。例如,百萬千瓦帶來的電機發熱問題對絕緣技術提出了極高的要求。為確保白鶴灘項目的順利實施和運行,我們設立了12個實驗室,專門研究不同方向的技術難題。”

          據了解,憑借自主研發,白鶴灘水電站水輪發電機組實現了從設計到制造的完全國產化。轉輪最優效率提升至96.7%,機組運行也因此更加穩定、高效。

          哈電集團首席科學家、水力發電設備全國重點實驗室主任覃大清告訴記者,白鶴灘機組的成功,意味著中國水電裝備已全面超越國際同行。

          中國水電裝備如何實現從“跟跑”到“領跑”?覃大清表示,這個過程就是不斷解決難題的過程。哈電集團每一個世界性難題的解決,都需要近百人的團隊持續5~10年的攻關,幾百個流體方案的計算和10~20個模型轉輪的設計,上百次的模型試驗,千萬元級的高強度投入。

          白鶴灘項目可不僅僅只有這一個“第一”,記者了解到,水輪發電機組的全部導葉也都是我國自主研發的,其制造者正是中國機械總院集團沈陽鑄造研究所有限公司(以下簡稱沈鑄所)。

          在沈鑄所30米寬、20米高,占地面積4000平方米的熔鑄車間里,記者看到各類先進的鑄造設備井然有序排列著。巨大的鑄造爐穩穩矗立在車間中央,粗壯的管道如同鋼鐵脈絡般向四周延伸。

          中國機械科學研究總院集團有限公司首席科學家、高端裝備鑄造技術全國重點實驗室主任婁延春向《每日經濟新聞》記者介紹:“白鶴灘機組堪稱水電行業的‘珠穆朗瑪峰’,關鍵構件制造技術沒有國際先例,大型水輪機葉片疲勞裂紋和空蝕破壞更是世界級難題。”

          為突破這些難題,科研團隊另辟蹊徑,開辟出電渣精煉、電渣鑄焊、熱模壓多學科交叉大型復雜構件精密成形技術新方向。經過無數次試驗,發明了電渣熔鑄大型變曲面異形件關鍵技術,成功研制出世界首個百萬千瓦級水輪機電渣熔鑄模壓葉片。

          沈鑄所青年科技代表宋照偉告訴記者,這種世界首創的“電渣熔鑄+熱模壓”復合成形技術,讓重達15噸的變曲面不銹鋼葉片實現綠色制造。目前,該技術被列入我國限制出口技術清單,這正是我國自主研發實力的有力證明。

          據了解,這項技術能使葉片內部質量提高一個等級,金屬利用率提高40%,制造周期縮短65%,被國際同行譽為“水電裝備制造的綠色革命”,為中國水電裝備闖入“世界水電無人區”提供了堅強支撐。

          3噸級鈦合金真空自耗凝殼熔鑄爐打破國外技術封鎖

          沈鑄所的“看家寶”可不止水輪發電機組導葉這一樣。

          走進沈鑄所熔模精密鑄造型殼制備數字化生產車間,記者已被眼前的景象震撼。燈光亮如白晝,將整個車間照得通明。熔模精密鑄造技術制備正在持續運行,設備發出有節奏的轟鳴聲,機械臂高高揚起,機械關節處閃耀著金屬光澤,精準地抓取材料,流暢地進行制殼、搬運等操作,動作一氣呵成。

          熔模精密鑄造型殼制備數字化生產線

          車間工作人員向記者介紹,通過自動化生產流程與數字化系統的深度融合,這些設備可以24小時不間斷作業,極大提升效率、降低人力成本的同時,制造工藝更是實現了質的飛躍。

          沈鑄所副總經理趙軍向記者介紹,鈦合金作為新材料產業的重要組成部分,是航空航天、深海探測、新能源等國家戰略性新興產業發展不可或缺的關鍵核心材料之一。但是多年來,在大型鈦合金精密鑄造技術,特別是在2米以上的大型整體鈦合金鑄造技術領域,我們一直被國外技術壟斷,這也在一定程度上制約了我國高端國防裝備的發展。如果不從源頭上掌握關鍵核心技術,就很難突破別人“卡”我們“脖子”的局面。

          “我們在國內率先提出研制3噸級的大熔量真空自耗凝殼熔鑄爐,聯合國內優勢單位協同攻關,經過無數次的試驗與改進,先后攻破多項行業難題,最終成功研制出一臺3噸級的鈦合金真空自耗凝殼熔鑄爐,它目前也是亞洲最大的鈦合金鑄造裝備,最終制造出有可見報道中的世界上最大鈦合金鑄件,打破了國外的技術封鎖。”趙軍表示。

          優化管理體系,解決多任務下人力資源分配難題

          說到國之重器,總有一個繞不過去的領域——航空航天。從前不久珠海航展門票一票難求的盛景就可看出,社會各界對我國高端裝備制造和軍事裝備制造的推崇與贊譽。

          帶著對航空航天裝備的好奇,《每日經濟新聞》記者來到中國航空工業集團沈陽飛機設計研究所(以下簡稱中航工業沈陽所)。

          中航工業沈陽所展廳

          展廳里,從第一代飛機的模型到四代機模型依次陳列,它們靜靜矗立,無聲訴說著中國航空工業一路走來的艱辛與輝煌。

          “無論是為了快速實現截擊追求高空高速性能的殲8飛機,還是面對空戰制勝機理轉變改進機動性能的殲8Ⅱ系列飛機;無論是強化海洋攻防力量實現我國艦載機‘零的突破’的殲15飛機,還是適應協同作戰要求能夠組織殺傷網的殲35系列飛機,我們的每一型飛機都是瞄準國家需求、瞄著裝備發展需要而設計研發的。”中航工業沈陽所首席專家王永慶向記者介紹,“可以說,自主創新已經寫進了沈陽所的基因。”

          在去年舉辦的珠海航展上,由中航工業沈陽所研制的新一代隱身戰斗機殲-35A,無疑是一顆耀眼的明星。去年珠海航展首秀上,殲-35A飛出了馬赫環,引得全場歡呼,在馬赫環之后,它一個轉身“消失”在云層中。而這款戰機的設計核心團隊,平均年齡才30歲出頭。

          科研能力的提升不僅需要創新人才,構建起與新興科學技術發展范式相匹配的管理體系更是至關重要。王永慶向記者坦言,面對戰機型號任務從“數年一型”到“一年數型”的跨越式增長,傳統層級化管理體系已嚴重制約研發效率。

          “面對多型號并行的研制壓力,我們啟動IPT(集成產品團隊)模式改革,而初期最大的挑戰是打破雙重匯報體系。”王永慶解釋,技術人員既要向原部門匯報,又要接受項目團隊管理,導致績效考核機制沖突。后期通過建立強項目矩陣管理體系,全面改變計劃分解、責任傳遞、績效考核方式,實行“強項目制”管理,將各專業部門轉為技術支撐單元,根據項目需求靈活動態調配人力資源,構建“1+3+1”新型科研組織架構,有效解決了多型號、多任務情況下的資源分配難題。

          國產芯片發展迎來重要機遇

          人工智能、DeepSeek……一個個新名詞、新產品不斷出現在人們的視野,其背后的算力、芯片也逐漸為大家熟知。

          芯片作為數字時代的算力底座,已經成為改造提升傳統產業、培育壯大新興產業、布局建設未來產業的基石。

          在CPU(中央處理器)研發設計“國家隊”——中國電子飛騰信息技術有限公司(以下簡稱飛騰公司)科技成果展示區,擺放著各種先進的技術產品,其中芯片展示尤為吸睛。

          在水晶展架上,一枚枚芯片整齊排列著,它們體型小巧,卻凝聚著巨大的科技能量。錯綜復雜的電路,如同城市中密密麻麻的交通脈絡,而芯片核心區域,更是科技的精華所在。那些微小的內核,雖肉眼難以看清細節,但憑借旁邊的電子顯微鏡放大展示,人們能清楚地看到其精密的構造。內核中的晶體管如同一個個微小的開關,以極高的速度開合,進行著復雜的數據運算和處理,為各種設備的高效運行提供強大動力。

          在水晶展架上,一枚枚芯片整齊排列著

          “我們公司負責芯片的設計任務。當我們接到功能需求時,首先要將其轉化為系統架構設計,然后通過邏輯電路設計將其轉化為可實現的邏輯架構。設計團隊完成邏輯綜合、布局布線和時序驗證后,會將精密的設計方案交付給制造工廠。”飛騰公司副總經理張承義向記者介紹,制造廠通過光刻、蝕刻、沉積等工藝將設計逐步實現在晶圓上,就像在硅基畫布上構建微縮城市。晶圓經精密切割成為獨立晶片,再通過封裝工藝將微型電路進行電氣連接、保護并增強散熱性能,最終形成功能完整的芯片。

          飛騰晶圓

          “當前國際環境下,國產芯片發展迎來重要機遇。”飛騰公司首席科學家竇強對《每日經濟新聞》記者表示,國產AI(人工智能)大模型的爆發式增長對國產芯片替代形成利好,一方面,國外高端芯片封鎖倒逼國內算力需求向國產芯片傾斜;另一方面,AI大模型能力的突破(如推理、編程、數學等智力增強)正推動AI應用加速落地,催生端側、邊緣側等多元化算力需求場景,而這類場景對算力要求相對可控,國產芯片已具備適用性。

          張承義表示:“春節前夕,DeepSeek爆火,而在這之前,我們有客戶已經使用DeepSeek,并且對我們的芯片提出了要求,所以公司在其2.5版本時就已經可以適配,性能和算力水平能夠滿足用戶需求。隨著DeepSeek-V3出圈,用戶對于計算能力和硬件設備的要求不斷提升,對我們芯片的需求量也大幅增加。”

          除了DeepSeek,在海油發展安全環保公司安全環保院視覺識別技術研究室內,一臺白色的安全巡檢機器人沿著既定路線緩緩移動,這些邊緣計算智能盒子已經基于飛騰芯片進行了3代技術產品迭代。邊緣計算盒子部署在生產端,除了具備基礎算力的飛騰CPU,還搭載了國產GPU(圖形處理器)和AI芯片,比如華為的AI芯片。“這就讓這款小小的智能盒子具備較大的算力,可以運行10余種機器視覺算法,對作業現場的環境、設備、人員的作業安全進行實時監測、識別、預警。”海油發展安全環保公司安全環保院院長閆宏圖向記者介紹。

          安全巡檢機器人

          (本文圖片均由每經記者石雨昕攝)

          封面圖片來源:每經記者 石雨昕 攝

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