十年磨一劍 常熟開關 脫胎換骨

——CW6及CM6斷路器誕生的啟示

原國家機械工業(yè)部副部長沈烈初聽取完新一代6系列萬能式斷路器、塑殼斷路器介紹后，欣然題詞

01- 故 事 的 開 始-

　　大約在1998年，我當時擔任中國電工技術學會理事長，開始了學習考察常熟開關有限公司之行，在這二十多年中，我?guī)缀趺磕?其中中斷過一二次)都要到常開學習考察，形成了一種“走訪老友”的關系。每次去，課題都不一樣，調查中央政策落實情況、企業(yè)面臨的困難、群眾有哪些訴求等，特別是了解企業(yè)的新變化、新經驗。我一般都安排在三月十五日之后的年度第一次出訪，今年因疫情原因，一直拖延到6月3日才成行。我事前告訴王春華董事長，這次我想重點了解兩個課題，一是學習了解CW6系列智能型萬能式斷路器及CM6系列塑殼斷路器新產品研發(fā)成功的經驗及教訓，二是繼續(xù)學習了解正在推進全數(shù)字化工廠建設中遇到的問題，因為離散式裝備工業(yè)推進數(shù)字化、信息化的困難，遠遠大于流程式及電子工業(yè)。我回來以后，又翻開了由中國工業(yè)報社楊青、嚴曼青、王瑞三人合著，在2014年12月出版的“常開記憶”——常熟開關制造有限公司建廠四十周年紀念報告，特別重讀了應時任中國工業(yè)報社總編楊青同志之邀，為該書做的“序言”，題目是：改革開放大潮中的共產黨員唐春潮同志的價值觀——《常開記憶，常熟開關制造有限公司建廠四十周年紀念報告》的讀后感與思考，心情有些誠惶誠恐，浮想聯(lián)翩。

2014年12月6日《常開記憶》首發(fā)式暨國企改革實踐的總結與探討座談會

　　近幾年來，每次都是受現(xiàn)任董事長、總經理王春華之邀去常開學習考察，但仍有機會與唐春潮同志交流。這次相遇，他的頭發(fā)早已花白，仍身體很健康，話語中時時流露出對常開的關心，這種感情是割不舍的。

　　“常開”的接力棒，早已傳遞到以王春華同志為首的第二代領導集體。第一代以唐春潮同志為首的領導集體，領導“常開”全體員工艱苦奮斗的創(chuàng)業(yè)精神，鑄就了常開的“奮進基因”。第二代領導集體團結全體員工，不僅繼承了這種基因，而且有了新發(fā)展。這種“基因”變異，使常開越變越強，抗風險能力與可持續(xù)發(fā)展能力越來越高，才有全新一代的CW6及CM6系列產品的誕生。企業(yè)是以其高質量(含性能與服務)、高性價比的產品，為用戶與社會創(chuàng)造更大的價值，誰在市場經濟中掌控定價權，誰就執(zhí)行業(yè)的牛耳。因此，一個企業(yè)領導者的品德，決定了企業(yè)產品的品質，也決定了企業(yè)的品牌及定價權，從而獲得巨大的社會效益及良好的經濟效益，實現(xiàn)國家、社會、用戶、企業(yè)、股東、職工等多方共贏。筆者以前專門闡述過常開的這個命題，此文不再重述。

2011年4月1日沈烈初視察常開

02- CW6、CM6研 發(fā) 簡 況 -

　　我去常開學習考察，有一個慣例，第一天晚上會與常開主要領導會面，沒有固定題目，無話不談，無拘無束地交流，大致都圍繞一年來企業(yè)變化、遇到的困難、取得的具體成果、經營的業(yè)績等。在交流中，我捕捉到一些我原先不知道，但我認為很重要的情況，我就補充到事前準備的調查提綱中去。這次會面，自然而然主題是圍繞疫情對企業(yè)生產及經營活動的影響，企業(yè)如何解決疫情帶來的困難和縮小影響?其次是圍繞CW6及CM6新一代產品的試制情況，這是我最關心的題目。近幾年來，我每次去常開，都請開發(fā)新產品的主管設計人員、工藝人員、試驗人員給我講解，并通過到現(xiàn)場學習，使我這個“老機械人”逐漸了解一些皮毛，憑我六十多年從事機械工業(yè)經歷的經驗教訓，捕捉我最關心的亮點與痛點。從新材料、基礎技術研究，仿真設計優(yōu)化、可靠性等，特別是核心技術、即操作機構、觸頭與滅弧室為重點的機械本體，及微型處理器(雙MCU)、總線、大數(shù)據(jù)、傳感器、遙控遙調遙測遙訊、在役產品健康檢查、功能安全及信息安全等先進、實用的電子信息通訊技術的應用，還有為了用戶使用及生產制造精益化，特別考察軟硬件及機械結構的模塊化、標準化、通用化設計，通過壓縮零部件的種類，實現(xiàn)生產便捷、提質增效、降低成本，提高資金利用率。

　　據(jù)王春華董事長介紹：CW6系列萬能式斷路器與CM6系列塑殼斷路器，于2020年1月10日，江蘇省工業(yè)和信息化廳在常熟組織召開了常熟開關制造有限公司(原常熟開關廠)研制的“CW6-2000、4000、5000智能型萬能式斷路器”及“CM6-160、250，CM6Z-160、250塑殼斷路器新”產品鑒定會，最終結論是：雙雙被鑒定為“該系列產品總體技術處于國際領先水平”。

　　“國際領先水平”，這是多么耀眼的一句評語，它具千鈞之力!這是唐春潮同志自1991年起主持“常開”，又在2010年底交棒給王春華同志，兩代“掌門人”帶領全廠同仁近30年奮斗的結果。他們領導全廠職工，把握改革開放的歷史機遇，從學著走、跟著走、并肩走到超越走，其中披荊斬棘的艱苦歷程，值得大家點贊與喝彩。三十而立，耀眼成果，這是向建黨100周年和中華民族完成“小康”目標獻上的一份厚禮。我一直處于興奮狀態(tài)中，想弄清CW6與CM6 系列產品的真實水平，但理智告訴我，我不是這方面的專家，很多知識是似而非，于是我想學習一下。第二日，由董事長、總經理王春華同志和常務副總經理、總工程師管瑞良同志，及有關的主管設計、工作人員等，他們用實物及PPT資料給我上課，我感興趣的發(fā)明專利，由管瑞良副總經理親自給我講解。作為“小學生”的我有時很好奇，有時提出一些冷門問題，有時也有激烈爭論。

CW6系列萬能式斷路器

　　由于我對斷路器了解不是很深，無法恰當?shù)脑u論，只能從鑒定報告中摘錄要點如下：

　　“系列產品創(chuàng)新應用現(xiàn)代設計為仿真技術工業(yè)互聯(lián)技術、人工智能技術、數(shù)字化技術等，全新設計高可靠、長壽命、小體積操作機構，CW6-2000機械壽命達到25000次，CW6-4000機械壽命達到15000次，CW6-5000機械壽命達到12500次;首創(chuàng)設計具有智能互聯(lián)、高精度測量、智能運維、23項健康狀態(tài)管理、多功能保護等功能的智能控制器，實現(xiàn)高精度測量與保護一體化，智能負荷調控內置化，實現(xiàn)CW6-2000短耐達75KA，運行分斷達85KA/AC440V;CW6-4000短耐達100KA，運行分斷達125KA/AC440V;CW6-5000短耐達125KA，運行分斷達135KA/AC440V;采用超窄型設計技術，CW6-2000/3P，CW6-5000/3P實現(xiàn)抽屜座寬度尺寸國際最小;附件采用模塊化、數(shù)字化、自適應技術、實現(xiàn)智能互聯(lián)，采用免接線設計，實現(xiàn)快捷安裝維護”。

　　“系列產品具有完全自主知識產權，至今共申請專利91件，其中發(fā)明專利19件，實用新型專利72件，已獲授權發(fā)明專利5件，實用新型專利69件”。

　　“系列產品已經通過上海電器設備檢測有限公司檢驗合格，通過3C驗證……”。

CM6系列塑殼斷路器

　　對CM6-160、250，CM6Z-160、250塑殼斷路器新產品樣品鑒定摘要：

　　“系列產品創(chuàng)新應用現(xiàn)代設計與仿真技術，具有高性能、多功能、附件運用可辨識、安全可靠、使用方便等特點。首創(chuàng)氣流場壓力分布測試與計算新技術，延長型多重強增磁引弧與電吹復合技術，實現(xiàn)小型化、高分斷、可倒進線。CM6-160和CM6Z-160寬度僅為90mm，CM6-250和CM6Z-250高度僅為82mm，分斷能力高達100KA;CM6-250B高度僅為70mm，分斷能力高達70KA;突破了新型單跳扣雙鎖扣技術，確保機械壽命高達25000次，且機構系列通用，智能型與熱磁式脫扣器可調范圍寬0.7-1In，智能型脫扣器種類多、保護全，采用數(shù)字化技術，實現(xiàn)智能互聯(lián)，并采用互感器仿真優(yōu)化技術和新型電子技術，測量精度高，CM6Z-160尺寸國際最小”。

　　“系列產品具備自主知識產權，至今共申請專利38件，其中發(fā)明專利4件，實用新型專利16件，已獲授權發(fā)明專利3件，實用新型專利16件”。

　　“系列產品經上海電器設備檢測有限公司檢驗合格，通過3C認證……”。

03- 重 要 啟 示 -

　　(一)安全性與可靠性必須放在電工裝備產品最優(yōu)先地位。

　　自從十八世紀，電的發(fā)現(xiàn)與電動機、發(fā)電機、變壓器、電線電纜等電工裝備的發(fā)明，動力實現(xiàn)遠程傳輸，開啟了工業(yè)2.0時代。在發(fā)電、輸電、配電、用電領域中，電工裝備迅速發(fā)展，對人類的物質文明與精神文明提高起到了巨大推動作用，它代表了生產力飛躍的發(fā)展。同時，發(fā)電、輸電、配電、用電過程中的漏電、觸電等引起的事故和災害頻發(fā)，血的教訓非常深刻，大家一致認為安全性與可靠性是電工及電力裝備產品首要考慮的問題，在用電側，低壓斷路器等量大面廣的電工裝備與人接觸，互動場景較多，因此顯得更加重要。這是人與自然斗爭中得到的重要知識與啟示，不僅是工業(yè)2.0、3.0，即將到來的4.0及以后更高等級的時代，安全可靠將一直是電工裝備追求的目標。

　　“電”可分為“強電”與“弱電”，“強電”是作功之用，“弱電”是指信息的采集、傳輸、存儲、處理及應用，從模擬量到數(shù)字量，出現(xiàn)了集成電路、超級計算機、大數(shù)據(jù)、云計算、AI等。前者代替人的部分體力勞動，后者代替人的部分腦力勞動，思維的記憶、存儲、推理，從智能到智慧等，人從改造世界過程中也改造人類自己。

　　(二)繼承與創(chuàng)新是機械裝備，包括斷路器產品更新迭代發(fā)展的必然選擇。

　　常開的塑殼斷路器從CM1、CM2、CM3、CM5到現(xiàn)在新產品CM6，萬能式斷路器從CW1、CW2、CW3、到新產品CW6，明顯看到這一個規(guī)律，繼承是在用戶多年使用實踐中獲得的經驗成果，實踐是評價產品質量的唯一標準，在使用過程不斷完善，不斷積累寶貴的知識與“know how”;創(chuàng)新則是針對用戶使用實踐中產生的現(xiàn)實需求與潛在需求，及長期在實驗室作試驗研究的結果，很多時候是漸進式的迭代更新，顛覆式的創(chuàng)新對裝備工業(yè)來說是少見的，除非基礎理論或基礎技術有重要的發(fā)現(xiàn)與發(fā)明。世界上斷路器著名品牌ABB、schncides、西門子等跨國公司都是如此，值得學習的是他們超前進行基礎理論、基礎技術研究。

CW/CM系列產品研發(fā)歷程

　　如CW6與CM6中的機械結構仍是斷路器的核心技術與核心功能。

　　一是操作機構，其原理仍然是機械原理中經典的連桿機構、凸輪、彈簧(儲能)、電磁鐵(動力)，通過經過多年試驗，巧妙地迭代改進，是不斷繼承與創(chuàng)新的結果，這里沒有捷徑與“彎道超車”的說法，聰明的人只是少走一些彎路。

　　二是觸頭與滅弧室，這必須用現(xiàn)代的試驗手段，研究分斷時電弧的產生、運動、熄滅的過程，要盡量縮短滅弧時間，減少高溫對觸頭的燒傷。常開在滅弧技術上花了很長時間，做了很多基礎理論、基礎技術的研究，包括幾千度的溫度場、電壓及電流運動規(guī)律、迅速滅弧機理、優(yōu)化滅弧室的設計結構。觸頭又是一個關鍵零件，其核心技術是材料及結構形態(tài)，常開采用了以鎢合金為骨架，采用銀、鎳、石墨的熔滲法，在真空中熔滲入鎢合金，一定程度上減少燒損，就保證了觸頭的壽命，及接觸、斷開的可靠性。

　　因此，產品的小型化、輕量化的設計，就取決于這幾個核心功能零部件的小型化、輕量化與可靠性，可大大節(jié)約生產用時與材料，這個案例再一次提醒人們學習經典機械原理與機械零件設計的重要性。我是1951進清華機械系學習，第二學年就學機械原理，當時由美國回來的鄭教授授課，無非是機械連桿、凸輪、齒輪、軸承……等等。我在1962年訪問日本時，得到日本齒輪權威專家仙波正莊的指教，至今記憶猶新。我們國家連一個像樣的齒輪專家都沒有(也可能我孤陋寡聞)，因此連齒輪機床、加工工藝、加工刀具、齒形結構等都不太懂。去年我在南京第二機床廠學習考察時得知，日本汽車廠要求我們齒輪加工機床加工出的齒輪，嚙合兩面漸開線齒形不同，在兩個齒輪嚙合時，兩個不同漸開線齒行嚙合。據(jù)說日本ATM變速箱的嚙合結構都是如此，我為此問了好多專家，是降噪、增加接觸面、還是為了潤滑延長壽命?至今沒有人答復我。就憑這一點，我國的齒輪設計、制造工藝、齒輪機床與齒輪刀具什么時候趕上日本呢?我回憶起1980年前后，濟南機床與MAZAK合作生產普通車床，要求齒輪傳動時，不僅噪音分貝數(shù)要達到標準，而且要“悅耳”，時任洛陽一廠的朱錫金廠長經過長時間攻關后做到了。

　　我們學校的教師、學生，企業(yè)的領導及工程院的專家學者，誰能解決這個經典的齒輪問題?想起這些我很揪心，但只能長嘆而已!

　　(三)生產過程中的自動化裝備，必須考慮迭代新產品量產時的兼容性。

　　裝備類產品與IT產品不同之處：裝備類生產企業(yè)往往是重資產型，特別是大批、大量生產企業(yè)，生產的工藝裝備重組性、柔性化比較困難。而IT產品，大多是不同的PCB板，加工可用SMT工藝，或少量的人工插裝工序，加工機殼大都外協(xié)，都是鈑金件活，因此，生產過程能通過調整，快速適應IT產品的迭代換型。這僅是兩類產品相對比較，不可能絕對比較，因為行業(yè)差異很大。

　　特別是CM6，量產后批量大，由于機構設計繼承較多，并提前進行試驗和研究，因此在設計CM5系列自動化生產流水線時，就已經考慮了CM6生產的兼容性，把部裝、總裝自動裝配設備稍加調整即可實現(xiàn)CM6的量產，大大縮短了投產時間，及節(jié)約成本。而CW6批量小、機構復雜，只能另建自動裝配生產線，與CW3同時生產。

　　同時，由于大力采用模塊化、通用化、標準化零部件設計，大大壓縮產品零件種類(包括外購及自制件)，這對減少庫存、減少上游供應商數(shù)量、增加自制零件的批量、降本增效、保證質量、加速資金流轉都有重要意義，也便于采用數(shù)字化、信息化技術進行全要素優(yōu)化的生產管理。常開經過三十年的數(shù)字化、信息化的建設與使用，信息化水平高，在裝配車間就有數(shù)十個工序采用視覺識別，并可反饋。

　　(四)先進的電子信息通訊技術，賦能CW6，CM6系列新產品，大大提高其遙控、遙調、遙測、遙訊及可視化性能，為泛在電網、智能電網建設做出新貢獻。

　　從上世紀七十年代初發(fā)明集成電路，并按摩爾定律迅速發(fā)展，加上電子計算機、通訊技術的應用，通過有線和無線方式進行通訊，已從1G發(fā)展到4G，且得到普遍應用，今年是5G產業(yè)化應用元年。這些新科技的應用大大改變了人們生活、生產方式，從而促進了上層建筑、文化及精神領域天翻地覆的變遷。在1985年，筆者在“新技術革命與機械工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”一文中，基于控制論、系統(tǒng)論觀點的基礎上，提出了“機(械)電(子)儀(傳感器)一體化”概念，并提出三個結合：即裝備與工藝結合、硬件與軟件結合、技術與管理結合。

　　新一代CW6、CM6系列斷路器是典型的“機電儀”高度融合的新產品，可說是一款全數(shù)字化產品。從設計采用數(shù)字化三維仿真優(yōu)化參數(shù)，將來生產計劃、工藝、質量控制等，采用全生產要素數(shù)字化優(yōu)化，及CPS系統(tǒng)和數(shù)字雙孿生技術，打通生產過程的互聯(lián)互通，解決離散型制造數(shù)字化這一個“硬核”技術，這也許要經過多年努力才能見效，因為它比流程工業(yè)及IT工業(yè)采用數(shù)字孿生技術要困難得多，希望“常開”又是一個先行者。

　　由于常開三十年來努力推行企業(yè)生產全過程數(shù)字化、信息化管理，全體企業(yè)員工都是參與者、受益者?，F(xiàn)在，幾乎全體員工的工作都離不開計算機及信息化手段，他們在生產實踐中創(chuàng)造的“Know How”技術，把它納入到計算管理系統(tǒng)中去，即“Know How”軟件化。如我在模具車間、沖壓車間看到斷路器的鈑金零件，有折彎工序級進模，由于板材材料、厚度、大小不同，具體系數(shù)就不同，這些有規(guī)律的經驗數(shù)據(jù)就可軟件化，納入CAD開發(fā)軟件中。離散型制造中的“Know How”軟件化是一個重要發(fā)展方向，可以把多方面的“Know How”在企業(yè)傳承下去，而不至于人走而失傳，這對我們裝備工業(yè)十分重要，不知我的觀點對否?

　　我記得機械工業(yè)老領導，中科院院士沈鴻老前輩一再教導，機械裝備一定要把質量放在第一位，“好造、好用、好修”，因為這些裝備對用戶來說是一輩子的大事。他又提出要采用新技術，但一定要采用先進實用技術，對機械裝備工業(yè)來說，先進不實用，寧可暫時不用，否則害人害己。我曾工作過13年的沈陽第三機床廠，在上世紀八十年代大搞數(shù)控機床，據(jù)稱當時生產機床的數(shù)控化率是全行業(yè)最高，受到市、省、部的表揚，廠長也洋洋得意，但到1988年就破產了，因為數(shù)控系統(tǒng)質量不過關，維修服務跟不上，在用戶一片罵聲中倒下。這個教訓太深刻了!這種教訓并不是個別的，新技術一定要用，怎么用?要做試驗，先小批量產品給用戶試用、點評，經過多輪的PDCA循環(huán)改進，到用戶滿意后才能量產。我這次在“常開”調查時，與常開同仁們討論，盡快生產一小批新產品給用戶試用，不斷改進，得到用戶認可后量產。在這些新產品中，數(shù)字化、信息化及軟硬件新技術用的很多，大大提高了產品性能，我不詳述了，有樣本及宣傳資料可查閱。

　　另外，請讀者注意，我最感興趣的是數(shù)字化、信息化及智能化裝置，都采用模塊化設計，如CW6有六種模塊：電源模塊，I/ O 模塊，WIFI模塊，通訊模塊(能實行指定的協(xié)議如CAN、Profibus……等，可以實行“四遙”)、合閘模塊，智能電能控制模塊(基于高精度測量，根據(jù)需用功率設置，控制負荷接入或卸載，優(yōu)化電能使用)。

　　這些模塊可以“標配”，也可以“選配”，物盡其用，否則是一種浪費。

　　在演示時，看到管瑞良副總經理拿手機掃描二維碼，即可顯示菜單，根據(jù)菜單，可觀看實時的運行的數(shù)據(jù)，多方便啊!

　　這些啟示僅是一個“外行”筆者的看法，也可能犯一些低級錯誤，請常開的領導、專家、員工指正，祝“常開”再創(chuàng)輝煌，永不止步!

　　(本文經常熟開關制造有限公司董事長、總經理王春華同志和常務副總經理、總工程師管瑞良同志斧正，在此表示衷心感謝。)

　　關于沈烈初

　　沈烈初，江蘇常州人。1953年加入中國共產黨。1955年畢業(yè)于清華大學機械系。1960年獲民主德國德累斯頓高等工業(yè)學校工學博士學位?；貒螅瑲v任第一機械工業(yè)部機床研究所研究室副主任，沈陽第三機床廠副總工程師、副廠長，第一機械工業(yè)部機床部機床局副處長、科技司副司長，機械工業(yè)部副部長。