創(chuàng)新鏈產業(yè)鏈深度融合突破風電軸承關鍵技術

習近平總書記強調，科技創(chuàng)新和產業(yè)創(chuàng)新是發(fā)展新質生產力的基本路徑。中國機械工業(yè)集團有限公司（以下簡稱“國機集團”）深入貫徹落實習近平總書記重要指示批示精神，肩負科技創(chuàng)新的國企擔當，鍛造國機所長，服務國家所需，著力攻關基礎性、前沿性、緊迫性技術難題，所屬國機精工集團股份有限公司（以下簡稱“國機精工”）以風電產業(yè)關鍵技術為突破口，強化科技創(chuàng)新和產業(yè)創(chuàng)新深度融合，率先攻克風電軸承技術關鍵瓶頸，助力我國風電產業(yè)技術發(fā)展實現(xiàn)從跟跑到并跑、再到領跑的歷史性跨越。

風電產業(yè)發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)

風電產業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產業(yè)和最具成本優(yōu)勢的綠色能源代表，既是新質生產力的重要內容，也是加速新質生產力形成的“能源底座”，是推動經濟社會高質量發(fā)展的重要組成部分。2020年之前，我國風電軸承技術領域自主創(chuàng)新能力不足，技術研發(fā)投入大、風險高，產業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈協(xié)同欠缺，是制約我國風電軸承產業(yè)高質量發(fā)展的重要問題與挑戰(zhàn)。

一是核心技術面臨“卡脖子”難題。風電主軸軸承及齒輪箱軸承是風電機組的核心零部件，承擔著傳遞動力、支撐旋轉等關鍵作用，主軸軸承更是機組的“心臟”，一旦失效將導致機組停運、報廢甚至安全事故。長期以來，受制于關鍵技術“卡脖子”，國內軸承廠商缺乏正向研發(fā)能力，多采用模仿設計，難以滿足主機單位對機型的個性化需求，產品競爭力較弱。

二是技術研發(fā)投入大風險高。風電軸承項自具有投資大、周期長、回報慢等特點，產品開發(fā)階段需歷經數(shù)百次仿真計算迭代確定最優(yōu)設計方案，耗時耗資巨大。產品試制階段需不斷探索多樣原材料及熱處理工藝，并需搭建專用試驗平臺，對極限載荷、疲勞載荷等工況下的性能和壽命進行嚴格驗證，驗證通過后方可掛機應用。整個過程耗時長、不確定性大，掛機應用過程中一旦軸承出現(xiàn)故障，研發(fā)企業(yè)可能面臨高額索賠，使得大部分企業(yè)對自主研發(fā)望而卻步。

三是產業(yè)鏈協(xié)同存在瓶頸和斷點。大兆瓦風電軸承需長時間模擬測試驗證產品性能，國內風電軸承廠商與主機裝備企業(yè)在交流合作方面存在壁壘，主機裝備企業(yè)對國產風電軸承信任度不足，持謹慎觀望態(tài)度，不愿輕易采用。風電軸承廠商缺乏準確的產品運行數(shù)據(jù)，無法有效改進產品設計，難以滿足主機裝備企業(yè)對高端產品的嚴苛需求，導致風電軸承首臺（套）應用推廣難，嚴重制約國產化替代進程。

國機精工的探索和實踐

近年來，國機精工搶抓風電軸承產業(yè)發(fā)展機遇，強化科技創(chuàng)新與產業(yè)創(chuàng)新深度融合，培育發(fā)展新質生產力，實現(xiàn)經濟效益、社會效益雙提升。風電軸承業(yè)務經營能力不斷增強，銷售收入5年內實現(xiàn)從0.4億元到4億元的10倍增長。風電軸承核心競爭力持續(xù)增強，成功扭轉受制于人的“卡脖子”困境，實現(xiàn)全面國產化替代升級。這一“從0到1”的突破，極大促進了風電產業(yè)鏈的安全、自主、可控。

強化科技創(chuàng)新，構建技術領先“三步跨越”路徑。

一是打破國外技術壟斷，實現(xiàn)“首臺（套）突破”跨越。國機精工依托科研院所，構建“企業(yè)研究院 + 國家重大科研平臺 + 產業(yè)化單元”一體化研發(fā)優(yōu)勢，整合優(yōu)勢資源，推動重大裝備首臺（套）突破。著力布局大兆瓦風電主軸軸承研制，組建軸承原創(chuàng)技術策源地，開展風電軸承性能仿真分析、減摩設計、表面完整性制造、高潔凈鋼冶煉與技術評價、模擬與強化試驗、壽命評估等技術研究，在產品技術升級中逐步攻克軸承材料優(yōu)選、熱處理工藝改善、軸承保持器優(yōu)化設計與加工等技術難題。2020年底，率先研制出國產首臺4.5兆瓦陸上風電主軸軸承，填補了國內大兆瓦風電主軸軸承技術空白，打破了國外長期壟斷局面。

二是推進核心技術迭代，實現(xiàn)“首臺（套）”跨越升級。國機精工持之以恒加強核心技術迭代升級，推動軸承向更大兆瓦攻關。積極承擔風電領域國家工程專項、工信部高質量發(fā)展專項，在核心設計能力方面，由于大兆瓦風電軸承相關技術資料和經驗較少，國內尚處于初步探索階段，國機精工自主研發(fā)大兆瓦風電主軸軸承試驗機，模擬軸承工作環(huán)境，打造“檢測 + 試驗”的核心設計能力；在軸承高可靠性方面，通過優(yōu)化精密制造工藝，實現(xiàn)同一套軸承60多顆滾動體直徑誤差值不超過千分之一毫米，在表面增加納米涂層，降低滾動體和滾道摩擦，提高耐磨性，有效滿足復雜工況下對軸承可靠性及高精度要求；在產品迭代方面，2021年成功研制國產首臺7兆瓦海上風電主軸軸承，成為當時國內外徑尺寸最大的風電主軸軸承，掛機后性能表現(xiàn)優(yōu)異。隨后又相繼成功研制國產首臺8兆瓦全系列風電齒輪箱軸承，國產首臺18兆瓦海上風電主軸軸承等產品，有力推動了天兆瓦風電軸承國產化進程，標志著我國大兆瓦風電主軸軸承在全球范圍內從跟跑進入到并跑階段。

三是“以我為主”正向研發(fā)，實現(xiàn)“首臺（套）引領”跨越。國機精工持續(xù)在風電軸承技術創(chuàng)新上發(fā)力，打破模仿式思維，在風電軸承領域自主提出正向設計方法，聯(lián)合主機廠完成700余種設計方案對比、迭代，攻克超大尺寸軸承滾子偏斜、抗疲勞制造、零件表面納米級涂覆等系列前沿技術難題，實現(xiàn)由“跟蹤模仿式進步”到“開創(chuàng)引領型創(chuàng)新”的跨越，掌握了超大型風電機組關鍵部件自主研發(fā)和制造能力。2024年，成功研制26兆瓦級海上風電主軸軸承和齒輪箱全系列軸承，標志著我國大兆瓦風電主軸軸承在全球范圍內從并跑進入到領跑階段的歷史性突破。

在國機精工的帶動下，風電主軸軸承國產化率由2020年之前不足 10% 提高到 60% ，風電齒輪箱軸承由2020年之前不足 1% 提升至 40% ，有力保障了我國風電產業(yè)核心零部件自主可控和產業(yè)鏈安全。

強化融合創(chuàng)新，打造產業(yè)領先“T型整合”模式。

一是縱向切入產業(yè)鏈，探索具有國資特色的聯(lián)合攻關模式。國機集團通過對國機精工風電軸承業(yè)務開展調研，結合東方電氣在發(fā)電機、電控系統(tǒng)等領域技術領先優(yōu)勢和國機集團在核心零部件研發(fā)、精密制造等方面的突出優(yōu)勢，提出風電軸承業(yè)務轉型升級方案，攜手東方電氣組建創(chuàng)新聯(lián)合體開展科研攻關，探索構建大型央企間高水平產業(yè)合作模式。雙方通過項目共擔、陣地共建、人才共育等方式聯(lián)合攻關，建立風電軸承中試驗證平臺，在風電機組開發(fā)中，國機集團不僅作為零部件供應商，同時參與東方電氣整機設計和仿真驗證，形成雙向技術路線反饋機制，實現(xiàn)“軸承一齒輪箱一主機”一體化性能提升。國機集團與東方電氣產業(yè)鏈深度融合，共同創(chuàng)造了大兆瓦風電機組諸多“世界紀錄”，以“點上突破”帶動“鏈上提升”，大幅縮短研發(fā)周期，實現(xiàn)降本增效。兩家央企的成功合作實踐，顯著提升了風機國產軸承的產業(yè)協(xié)同度和市場認可度。

二是橫向聚合創(chuàng)新鏈，形成具有新型舉國體制的融合發(fā)展格局。國機精工打通產學研“最后一公里”，橫向對接高校實驗室，鏈接上下游產業(yè)及相關部委爭取支持，積極與懷柔實驗室、清華大學、哈爾濱工業(yè)大學等平臺、高校建立合作關系，結成緊密戰(zhàn)略聯(lián)盟;組建高效協(xié)同的專家團隊，實行合署辦公機制，共同承接國家戰(zhàn)略性、前瞻性技術研發(fā)與應用項目；通過資源共享、產教融合、過程共評等方式，加快科技成果從實驗室走向生產線，從發(fā)明走向產業(yè)化，轉化為新質生產力。聯(lián)合中國華能、中國華電、東方電氣、金風科技等行業(yè)上下游企業(yè)，組建“天兆瓦風電機組軸承”重點產品、工藝“一條龍”應用推進機構，開展大兆瓦軸承材料研發(fā)、精密加工工藝優(yōu)化及可靠性驗證體系建設，突破國產軸承在極端工況條件下壽命限制與性能瓶頸，帶動風電產業(yè)向高端化、智能化、綠色化發(fā)展。

強化運營創(chuàng)新，塑造經營領先“三位一體”體系。

一是聚焦發(fā)展戰(zhàn)略、做強專業(yè)平臺。在風電軸承業(yè)務發(fā)展關鍵時期，國機精工先后四次組織專題研討論證，研究探索風電軸承業(yè)務發(fā)展路徑。加強頂層設計，實施風電軸承差異化戰(zhàn)略，制定三年發(fā)展規(guī)劃，形成“全面覆蓋、責任貫通、上下聯(lián)動”的戰(zhàn)略組織體系。對風電軸承業(yè)務提級管理，成立獨立子公司洛陽軸研科技有限公司作為業(yè)務承接主體。精選業(yè)務骨干與管理團隊，制定集團總部、業(yè)務單位、具體部門三級攻關計劃，撥付專項資金支持業(yè)務開展，匯聚優(yōu)勢資源與力量，加速風電軸承業(yè)務轉型升級進程。

二是著力高效執(zhí)行、實施敏捷管理。國機精工風電軸承業(yè)務團隊打造高效協(xié)作、靈活機智的“瞪羚式”組織，直面市場“烽火”，快速推進“陣地”。例如，在26兆瓦海上風電主軸軸承研發(fā)過程中，創(chuàng)造性采用“技術 + 市場 + 生產”突擊隊作戰(zhàn)模式，三組并聯(lián)作戰(zhàn)，實行“項目制考核”，共用KPI，打破部門墻。通過“需求穿透、技術錨定、生產反哺、數(shù)據(jù)閉環(huán)”模式，6個月內實現(xiàn)從軸承方案優(yōu)化設計到產品驗收交付。通過“鐵三角”突擊隊模式，使技術攻堅有市場導向，使生產瓶頸有技術支撐，使客戶需求有交付保障，最終在風電軸承技術領域跑出“國機速度”。該模式已推廣應用到漂浮式風電軸承、超大型盾構機軸承等重大項目，成為突破“卡脖子”難題的標準化作戰(zhàn)單元。

三是強化科改示范、激發(fā)內在動能。體制機制改革是激發(fā)科技創(chuàng)新創(chuàng)造活力的重要途徑。國機精工以“科改行動”為契機，完善市場化激勵約束機制，圍繞“技術突破、產業(yè)發(fā)展、崗位創(chuàng)效”等創(chuàng)新鏈關鍵環(huán)節(jié)，實施重大科技成果獎勵、新產品超額利潤分享，子企業(yè)覆蓋率達 70% ，連續(xù)三年獲評國務院國資委“科改示范”標桿企業(yè)；首次實施上市公司股權激勵，向各類骨干授予400余萬股限制性股票。近兩年風電軸承科技項目獎勵近300萬元、中長期激勵兌現(xiàn)超過50萬元。打破論資排輩，在職務晉升、專家推薦、評優(yōu)評先等方面向科技人才適當傾斜，提高科技人才榮譽感、獲得感；建立科技創(chuàng)新容錯糾錯機制，鼓勵擔當作為、干事創(chuàng)業(yè)，營造良好的科研環(huán)境。“風電軸承團隊”獲得國務院國資委“突出貢獻團隊”稱號；3～7 兆瓦風電機組主軸軸承關鍵技術研究及應用”等4個項目榮獲機械工業(yè)科技進步獎二等獎。

國機精工發(fā)展新質生產力的經驗啟示

國機精工堅持以科技創(chuàng)新為引領，推動產業(yè)鏈創(chuàng)新鏈人才鏈融合發(fā)展，打通基礎研究與應用研究通道，實現(xiàn)創(chuàng)新由“點”向“鏈”延伸，提升發(fā)展新質生產力的速率。總結國機精工通過風電軸承技術創(chuàng)新打造新質生產力，推動企業(yè)業(yè)務發(fā)展的成功經驗，主要有以下幾點。

一是堅持核心技術攻堅，勇闖“無人區(qū)”破題求新。技術創(chuàng)新是提升產品競爭力的關鍵，也是企業(yè)形成新質生產力的根本支撐。國機精工瞄準制約我國裝備制造業(yè)發(fā)展的風電軸承領域，面對較高的技術壁壘和產業(yè)壁壘，勇挑重擔、敢打頭陣，持續(xù)推進技術攻關，打下一個“陣地”、推進一個“陣地”，發(fā)動連續(xù)沖鋒，占據(jù)科技前沿。2020年研制出4.5兆瓦風電主軸軸承，打破我國大兆瓦風電軸承完全依賴進口的局面；此后持續(xù)保持戰(zhàn)略定力，通過5年時間自主創(chuàng)新率先提出風電軸承正向設計方法，實現(xiàn)超大尺寸風電軸承設計、制造和可靠性方面全球領先，形成技術研發(fā)優(yōu)勢，螳出了我國風電軸承技術領域自立自強之路。

二是鏈式創(chuàng)新融合，構建“共生型”產業(yè)生態(tài)。創(chuàng)新鏈與產業(yè)鏈深度融合是突破產業(yè)鏈堵點、打通全產業(yè)鏈發(fā)展，實現(xiàn)生產力躍升的重要途徑。國機精工深化產業(yè)鏈上下游、國資央企協(xié)同創(chuàng)新、聯(lián)合攻關，與東方電氣、中國華能等鏈上企業(yè)開展“補鏈強鏈，協(xié)同創(chuàng)新”合作，實現(xiàn)國產軸承與整機系統(tǒng)無縫鏈接，成功攻克系列關鍵技術難題，促進產業(yè)鏈創(chuàng)新鏈緊密融合、構建完善產業(yè)創(chuàng)新生態(tài)，闖出了一條風電軸承產業(yè)化落地的新路。通過鏈式創(chuàng)新使國產風電軸承研發(fā)周期從2年縮短至3個月，成本下降 60% ，形成“研發(fā)一代、量產一代、儲備一代”的良性循環(huán)。

三是人才裂變機制，打造“自進化”創(chuàng)新引擎。企業(yè)創(chuàng)新突破的核心在于人才，國機精工通過構建“引－育－練－激”金字塔雁陣格局，為產業(yè)創(chuàng)新提供了人才支撐。引智培養(yǎng)，設立技術研發(fā)研究院，吸納海內外軸承專家組建內部智庫；產教融合，與高校共建風電軸承學院，定制化培養(yǎng)高端技術人才；實施“高質量發(fā)展重點項目”，讓技術骨干挑大梁、當主角、帶團隊，提升解決問題能力；價值共享，推行股權激勵、超額利潤分享等中長期激勵，核心技術人員持股比例達 39% 。以人才驅動的創(chuàng)新機制激發(fā)創(chuàng)新活力，企業(yè)研發(fā)投入強度逐年遞增，3年復合增長率 7% ，累計專利授權400余件，形成利益與事業(yè)雙向激勵的一體化科技創(chuàng)新機制，不斷開拓“追趕、超越、領先”的技術發(fā)展之路，實現(xiàn)“高速度、強激勵、大回報”的價值創(chuàng)造效能。

四是做強業(yè)務單元，鍛造“專精特新”戰(zhàn)略力量。業(yè)務單元是發(fā)展新質生產力的市場微觀主體，生產組織形式是培育與形成新質生產力的實踐表現(xiàn)。國機精工摒棄“大而全”模式，構建“瞪羚式”扁平化、敏捷化的高效組織模式。聚焦風電軸承細分領域實施“深度專業(yè)化”戰(zhàn)略，瞄準風電產業(yè)發(fā)展痛點，集中優(yōu)勢資源突破大兆瓦風電主軸軸承和齒輪箱軸承等“卡脖子”技術；設立獨立核算子公司，對其提級管理并進行組織再造，賦予“研發(fā)-生產－服務”端到端決策權，市場響應速度提升 50% 。通過聚焦細分領域、強化關鍵技術“護城河”及優(yōu)化組織架構，在風電軸承領域成功打造出“專精特新”核心競爭力，證明中國企業(yè)完全可以通過專業(yè)化、系統(tǒng)化創(chuàng)新，在細分賽道超越國際巨頭，引領并重塑產業(yè)競爭格局。