人物｜在现场·我的专业故事④：为大国铸重器

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机械，深刻地影响着人类社会的生产生活。借助机械，人类可日行千里、力擎千斤。

机械装备和大机器生产是现代制造业的基石，在国民经济各个领域，到处都有机械和机械装备的身影。

燕山大学机械工程学院源于哈尔滨工业大学重型机械系，有着悠久雄厚的学科基础。作为一级学科国家重点学科，该校机械工程学科在近年来的全国学科评估中一直保持在A-档，位于全国前10%行列。

今天，我们走进燕山大学机械工程学院这群每日与机械为伴的人，听他们讲述这门老牌工科专业如何在向前发展的过程中拥抱新技术、踏入新领域，看他们如何利用专业所学服务国之所需。

2月28日，在燕山大学机械工程学院微观组织表征实验室，师生利用FEI扫描电子显微镜开展金属材料能谱分析测试实验。 燕山大学供图

一门不断融合新技术的传统专业

2月20日下午5时，燕山大学机械工程学院机电液一体化国家级实验教学示范中心，2019级机械设计制造及其自动化专业的学生正在进行分组实验。

学生吴越所在小组正对一台气动机器人进行装配调试。这台机器人是一辆智能机械小车，鞋盒子般大小，机械设计、电气控制、加工组装等工作都由学生自主完成。

“现在我们要把自己设计的编程代码从电脑下载到机器人的控制器，用手机连接蓝牙，对它进行无线驱动控制，让它实现发球、捡球的功能。”吴越介绍。

吴越正在完成的课程，叫作专业课程设计及综合实践，但同学们多用“二级项目”称呼它。

为培养学生的专业综合能力，燕山大学机械工程学院在本科教学中融入了项目式教学，二级项目即课程组联合项目，教学内容突破传统专业设置的界限，体现学科交叉的特点。

在项目式教学中，教学重点不再是老师对理论知识的讲授，而是学生主动参与的创造实践活动。

“机械类专业是学科交叉融合型专业，也是与实际生产联系非常紧密的专业。学生不仅要学习机械设计、先进制造，还要学习传感驱动、现代控制、系统仿真等知识。”燕山大学机械工程学院副院长姚建涛表示。

机械类专业是老牌工科专业，在工程领域应用广泛，素来被称为工科“第一专业”。

燕山大学机械工程学院源于哈尔滨工业大学重型机械系，1953年建立的锻压专业、1955年建立的轧钢专业是学院的前身。发展至今，学院的专业设置几经变动，现在设有机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、机器人工程3个本科专业。

“我们的机械类专业既有浓厚的重型机械行业背景，又紧密融合先进制造、智能控制等新技术。学机械早已不是人们传统印象中的打铁轧钢，‘傻大笨粗’正在走向‘高精尖特’。”燕山大学机械工程学院副院长姚静说。

在服务国家经济社会发展的过程中，这门传统专业自身也在不断发展。“先进制造、智能制造快速发展，新技术、新产品、新装备不断出现，带来了对复合型技术人才的需求。”姚静说，加快建设制造强国，离不开机械类专业的支撑。

就在吴越所在小组调试的同时，实验室的另一个工作室里，机械工程博士研究生陈夏非和几位同学正围着一台外观类似于车辆驾驶舱的大型机械装备忙碌。

陈夏非介绍，这是一台工程车辆驾驶模拟器，目前在徐工集团、三一重工等企业都有应用。“企业研发工程车辆需要进行多种测试，比如在复杂路况下的驾驶体感等，利用这台机械就能达到模拟测试目的，能为企业节约研发成本。”

“这个项目已经持续了5年，好几批学生参与了它的研发。”姚静说，“一批学生搭建结构，一批学生加入视觉功能模块，接下来的一批再优化算法……”

陈夏非在做的，就是控制算法智能优化工作。“我们正在研究，如何在人体感知阈值内进行轨迹规划，提高驾驶体感。”

“对这台机械，将来能做的工作还有很多。比如，加入云网络的技术，把实际运行的工程车辆相关数据接入模拟器，实现预测故障、预测机械使用寿命等功能。”姚静说。

不断应用新技术，对原本的机械进行设计完善——在姚静看来，此类装备的研发过程，充分体现出机械类专业的特点。“伴随着新一轮科技革命和产业变革快速发展，机械类专业也在拥抱新技术、踏入新领域。”她说。

燕山大学机械工程学院国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心大车间内，由该中心研发的650四/六辊板带冷热可逆式轧机中试线。燕山大学供图

在重大项目建设中服务国之所需

走进燕山大学机械工程学院先进制造成形技术及装备国家地方联合工程研究中心，3台2米多高、深绿色的大型锻压机样机排列在一起，颇为显眼。这些样机对应的锻压设备，都是10余米、甚至数十米高的“大家伙”。

“像揉面团一样，成百上千吨的金属在锻压机上变形，成为具有一定机械性能、特定形状和尺寸的锻件。从三峡大坝的水轮机轴，到C919大飞机的起落架，大锻件是核电石化、航空航天、国防军工等领域重大工程、关键装备的核心基础部件。可以说，大型锻压设备是生产‘国之重器’的‘国之重器’。”燕山大学机械工程学院先进制造成形技术及装备国家地方联合工程研究中心主任刘鑫刚说。

1974年带负荷试车成功的30000吨模锻水压机，开辟了我国航空模锻件向大型化发展之路，被誉为中国工业“四大国宝”之一。燕山大学（当时为东北重型机械学院）承担了该机重要部件活动横梁的强度与刚度实验研究等工作。

2008年获得国家科技进步一等奖的150MN锻造水压机，由燕山大学与中国第一重型机械集团合作研制，是目前正式投入使用的世界上吨位最大、技术水平最高的超大型自由锻水压机。

2013年，燕山大学与中国第二重型机械集团合作研制的8万吨模锻压机投入生产，创下多项世界第一，成为世界最高等级的模锻设备。

大型锻压设备是象征国家重工业实力的战略装备，在我国大型锻压设备跻身世界一流的过程中，一代代燕大人接续奋斗，承担起肩上的历史责任。

“锻压装备的先进性不仅体现在机械本体，生产零件的工艺更为核心。这些锻压机代表着燕大过去在重型机械行业作出的贡献，现在我们则要在先进制造成形技术上继续下功夫。”刘鑫刚说。

科研服务国之所需，有着雄厚学科基础的燕山大学机械工程学院在重型成套装备、并联机器人、军事运载等领域具有国际先进水平。

研发舰载直升机快速系留装置，实现独家批量生产，使我国直升机助降系统水平跨入国际先进行列；参与研发大口径构架式卫星可展开天线，助力我国北斗三号系列卫星发射任务；参与C919大飞机液压管路应力分析规范、轴承项目和中机身运输的研发……许多国家重大项目背后，都有燕山大学机械工程学院科研团队的身影。

2020年1月11日，世界最大单口径球面射电望远镜FAST通过国家验收并投入使用。燕山大学机械工程学院两个科研团队参与了“中国天眼”的研发，其中一个团队承担馈源舱高精度调姿系统的研发工作。

馈源舱是FAST的核心部件。从照片上看，FAST外观像是一口大锅，而馈源舱就是大锅中间的圆点。

“如果把FAST比作一个‘眼球’，馈源舱就像是‘瞳孔’。我们的研发工作可以让馈源舱更加精确地改变位置和姿态，更有效地收集、跟踪、监测宇宙电波。”姚建涛说。

为“中国天眼”设计“瞳孔”，无疑需要解决诸多难题。在姚建涛看来，团队的研发工作能成功，取决于学院在并联机构基础理论上深厚的积淀。

并联机构学是现代并联特种装备创新设计与发明创造的基础和源泉。燕山大学机构学专家黄真教授解决了曾困扰机构学界150多年的机构自由度问题，形成了在国际上具有重要影响力的并联机构现代分析与综合理论体系，并推动了并联机构在航空航天、国防军事等领域的应用。

“国际领先基础理论的突破、重大工程关键技术的攻克，这是我们在工作中不断追求的目标。”姚建涛说。

2月20日下午，燕山大学机械工程学院机电液一体化国家级实验教学示范中心，学生正在做实验。 河北日报记者 常方圆摄

坚持自主创新攻关“卡脖子”难题

“这样的辊子在我2000年博士毕业的时候，要卖200万美元，当时1美元兑换人民币8块多。而且，由于国外的长期垄断，国内的钢铁企业就算高价买来了设备，也得不到关键性的生产技术。我们自己的产品推向市场后，国外产品的价格就下降到了500万到800万元人民币，现在我们的产品售价在200万到300万元人民币。”

2月20日，燕山大学机械工程学院国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心大车间的一条轧机中试线旁，燕山大学机械工程学院院长彭艳指着轧机上的一处圆柱形部件说。

彭艳所指的“辊子”，是轧机上安装的板形仪，是一种高端智能大型仪器。

2011年，燕山大学机械工程学院板形测控研究团队创新研制整辊无线式板形仪和板形控制系统，开发配套智能型软件系统，实现了国产板形测控系统的工业化应用。

板形测控系统的国产化有何意义？

冷轧带钢属于高端精品钢材，广泛用于汽车家电、航空航天、电工电子等领域，板形是其重要质量指标之一。

板形检测的复杂技术系统，是实现板形控制的前提和关键。板形测控系统国产化、工业化，是生产高级冷轧带钢产品的必然选择，也是我国钢铁制造工艺装备智能化的重大需求。

“如果咱们没有技术，一个成本一百万的产品，别人卖价一千万、一个亿，也得接受，这就是‘卡脖子’。不想被‘卡脖子’，就要坚持自主创新，把关键核心技术掌握在自己手中。”彭艳说。

据不完全统计，10多年来，板形测控研究团队的成果成功应用于河钢、鞍钢、马钢等企业，为相关企业创造利润11亿元，为国家节省投资1.2亿元。

彭艳主要从事冷轧板带设备稳定性的研究，从早期关注金属板带的宏观形状，到现在重点研究产品组织性能的精准提升，透过他研究方向的转变，能看出我国钢铁行业向着高端化、绿色化、智能化加速转型的发展趋势。

现在，燕山大学机械工程学院的科研团队，又把研究领域拓展到了先进材料微观结构方面。

2月20日，在国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心内的先进材料微观结构实验室，几名研究生正利用一台透射电子显微镜（TEM）做实验。

这台透射电子显微镜被单独置于一间无尘室内，白色的外观与大车间内的轧机设备风格完全不同。利用它，可以观察不同角度下，金属材料放大后的内部亚显微结构。

“我们研究材料微观结构，也是为了将结果反馈回生产车间，提高对冷轧过程的控制能力。”彭艳说，“现有设备和工艺轧制出的产品，从力学性能上看已经相对固化了。我们想要有所突破，生产性能更优的高端产品，打算尝试用新技术对金属材料内部微观结构进行重新设计。”

瞄准创新前沿，不断寻求突破，燕山大学机械工程学院还在许多领域发挥出了引领技术变革和产业升级的作用。

聚焦汽车轻量化、绿色制造和智能制造发展趋势，自主开发乘用车高品质复杂曲面外饰套件模块化智能生产线，已向德国、法国、意大利等10余个国家推广应用354条，在国内企业应用256条。

实现特种运载装备技术创新，该学院在大型桥梁施工装备设计与控制领域取得重大突破，研制出提、运、架全系列国内外首台套千吨级架桥装备。

以国家战略需求为导向，坚持自主创新，从燕山大学机械工程学院走出的一批批技术人才，用自己的专业所学，为实现高水平科技自立自强贡献着力量。（河北日报记者常方圆 通讯员张颖）

燕山大学机械工程学院板形测控研究团队创新研制的整辊无线式板形仪和板形控制系统。 燕山大学供图

■链接

专业选择小贴士

机械类专业涵盖内容范围广，目前，越来越多的高校在本科招生时并不划分具体专业而统一按照机械类招生，学生进校一年后再进入具体专业学习。

以燕山大学机械工程学院为例，机械类下设3个本科专业，分别为国家级一流专业机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、新工科专业机器人工程。其中，机械设计制造及其自动化又细分为冶金机械、机械设计、机械电子工程、机电控制工程、机械制造及其自动化5个专业方向。

机械类专业是国内高校普遍开设的工科专业，各高校在课程设置上各具特色，所提供的教研平台及学校的实训、实践类课程存在差异。

燕山大学机械工程学院以重型机械及装备为特色，面向国家重大科技需求，为国家装备制造业、区域经济社会发展以及国防现代化服务。学院拥有机械工程学科一级学科国家重点学科，拥有2个博士学位授权一级学科，2个博士后流动站，6个博士学位授权二级学科，1个工程博士专业学位授权点，1个工程硕士授权领域。

■记者感言

从“打铁”到智能制造

车间里，年轻的大学生们围着身穿蓝灰色工作服、一头白发的老校工，请教机床使用技巧；无尘室里，穿着白大褂的师生们用精密的仪器观察金属材料内部的亚显微结构——走进燕山大学机械工程学院国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心，不同实验室里的不同情景，给人带来很大的反差感。

传统，又先进。

燕山大学机械工程学院源于哈尔滨工业大学重型机械系，1953年建立的锻压专业、1955年建立的轧钢专业是学院的前身。

一位年轻老师说，有锻压专业的老教授在微信上会用“打铁匠”这样的昵称。

但显然，“打铁”“轧钢”已经无法代表学院如今的发展。

与年轻的师生们交流，他们口中的热词已经变成了“先进设计”“数字孪生”“智能制造”等等。

从“打铁”到智能制造，是从老前辈到新一代的传承与发展。

燕山大学校史馆里，大量资料展现了学校两次异地搬迁、三次艰苦创业，百余年来奋进求索、曲折辉煌的发展史。可以说，学校一直以来都和国家命运紧紧连在一起，机械工程学院更是为服务国家重型机械行业发展、服务国家重大战略需求而生。

行走在校园内，30000吨模锻水压机的形象多次出现。这台水压机于1974年带负荷试车成功，现在安装在西南铝业公司。曾被誉为中国工业“四大国宝”之一的它，至今还在铝加工行业发挥着重要作用。

为祖国，铸重器，勇担当。时代变迁、技术更迭，这样的精神一直延续。

从服务重型机械装备的设计制造，延伸拓展到国家重大工程的核心装备研制、关键零部件“卡脖子”技术攻关，面向新时代国家发展需求，新一代燕大人的身影活跃在先进设计、精密制造、智能控制、机器人等智能制造领域一线。

填补国内空白、打破国外垄断、达到世界领先……从引领钢铁、汽车行业技术变革，到参与FAST、C919大飞机研发，这样的描述出现在近年来他们许多的工作中。

传统，带来了厚重的历史积淀；先进，是向前发展的目标要求。

创业的脚步从未停止，新一代站在新的起点上，正不断攀向更高峰。（文/河北日报记者常方圆）