播下“金种子” 不怕“卡脖子”
—— 中航电测种子业务“比例电磁阀”发展纪实
中航电测 奥海锋 张明忠
党的十八大以来，习近平总书记高度重视关键核心技术创新攻关，围绕破解“卡脖子”难题，将科技发展主动权牢牢掌握在自己手里作出一系列重要论述。中航电测作为军工央企，积极履行关键核心技术创新攻关的国家队责任，瞄准“卡脖子”技术难题布局多项种子业务。近年来，中航电测紧盯国家战略需求，深耕高端医疗器械行业，“比例电磁阀”产品突破了一个个技术封锁关口，护卫着国产化技术又一个卡不住的“脖子”。
致力突破“卡脖子” 坚定播下“金种子”
进入21世纪以来，中国医疗器械产业步入高速增长阶段。但由于起步较晚，整体状况与欧美等发达国家存在很大差距，存在着技术水平较低、产品同质化竞争严重等突出问题。在中美贸易战形势下，美国对华实行技术转移限制，医疗器械高技术产业“卡脖子”问题凸显，对我国医疗卫生事业和人民群众身体健康形成较大威胁。中航电测积极响应习近平总书记要求，依托自身在国内电磁阀领域先行者的优势，聚焦医疗电磁阀“国产化替代”，力争突破美西方在高端医疗器械领域的“卡脖子”技术。
围绕“做国内一流的流体控制技术供应商”的愿景目标，中航电测精密机电事业部切实落实公司战略部署。2010年，该部将市场目标转向了医疗器械行业，研制开发了第一款医疗用电磁阀，这个电磁阀是一个开关电磁阀，阀对流量的控制要么全开，要么全关，没有中间状态。2012年产品上市以后，中航电测凭借扎实的技术能力和质量控制在医疗市场上赢得口碑、崭露头角。
“国企是我党执政的重要物质基础和政治基础。2019年疫情当前，我们担起了共和国长子的责任，加速推进高端医疗器械行业比例电磁阀产品的国产化替代，经过不懈奋斗，不但改变了国内比例电磁阀产品供应过少、价格垄断的局面，极大地改善了医疗器械行业的竞争生态，同时让国内医疗器械企业将更多精力、资源投入到自主研发上，从而提升了产品竞争力，加速了民族医疗器械产业振兴”。对于公司坚定播下高端医疗器械行业比例电磁阀产品这颗“金种子”的考虑，中航电测精密机电事业部党支部书记、总监叶超勇如是说。
防控责任高于天 义无反顾赴难关
2019年底，新冠疫情突发，全球经济下行，而行业形势却逆势暴涨，在日常生活中存在感并不强的呼吸机、口罩等产品一举变成了炙手可热的“硬通货”。由于我国长期以来在高端医疗设备和核心技术上过度依赖进口产品，此时高端医疗器械供应链的短板便暴露无遗。
疫情之下，国外医疗器械企业的“断供”造成了国内医疗电磁阀产品的供货紧张，当时的中航电测已经在电磁阀领域声名远播，加上中航电测作为国有企业的身份地位，让客户对中航电测更加信赖，不少国内客户纷纷慕名找上了中航电测。面对客户的信赖和热望，中航电测的决策却并不容易。
事实上，客户需要的某医疗仪器并不是中航电测比例阀的首要研制目标。2018年始，中航电测精密机电事业部就进入流体控制研究领域，已确定在掌握流体通断控制的基础上丰富流体控制技术，积极布局流体流量控制细分行业，启动了电气比例电磁阀的预研，确定的第一个应用领域是当时被国外企业高度垄断的高端气象色谱仪行业。彼时，高端气相色谱仪市场90%为国外企业垄断，国产比例电磁阀没有任何配套应用。
2019年底，第一款小流量比例阀研制成功实现送样、客户测试良好，精密机电事业部正在决策丰富产品系列，全面布局实现高端气相色谱仪用比例电磁阀的配套全覆盖，相关工作已开展到技术评估、立项的关键阶段。由于资源有限，研制医疗用比例阀必然需要搁置规划项目，重新调整发展方向。这个难题突然摆在了中航电测决策者的面前。
生命重于泰山，疫情就是命令，防控就是责任。当此紧急关头，中航电测的决策者们以党和人民的需要为最高目标，既算经济账，更算政治账，决策过程中并没有为前期的太多投入、转向后的前途未卜而纠结。他们就这样义无反顾地舍弃了垂手可得的高端气相色谱仪用比例电磁阀研制成果，集中优势兵力和资源，踏上了一条荆棘密布的医疗用比例电磁阀研发之路。
正向设计破难点 竞标优胜信心增
2021年，YZS（国家医疗仪器权威研发机构）响应国家“重大突发性传染病应急能力建设”要求，组织多家单位、企业共同承担起某医疗仪器研制开发及产业化建设任务。其中比例电磁阀作为该仪器的核心零部件，其性能指标直接决定了仪器的性能表现。为确保研制任务达成、风险可控，YZS组织中航电测和另外两家央企同台竞标，角逐比例电磁阀的研制资格。
凭借成熟的医疗电磁阀研制经验、扎实的质量控制能力、第一款比例电磁阀的预研基础及专业化产品分析报告，中航电测在竞争评比中综合排名第一。中航电测很快成立了研制项目团队，开始了医用比例电磁阀的专攻之路。考虑到尽管具备一定比例电磁阀的研制经历，但毕竟经验较少、技术积累不足，对该仪器的应用要求几乎完全陌生，在初步消化仪器设备对比例阀的技术要求后，项目团队开展揭榜挂帅，大家并肩作战、集体探讨，形成了“以仿研开始，逐步实现仿研+创新相结合”的研发思路。从逆向设计中不断分析、总结，并一步步向“正向设计”靠拢，提升核心技术设计能力，突破阀门控制技术难点，最终满足仪器使用要求。
与普通电磁阀只控制流体通断不同，比例电磁阀是一个连续控制的电磁阀，阀口可以根据需要打开任意一个开度，由此控制通过流量的大小，功能进一步完善。然而，中航电测研制的比例电磁阀产品是一个气、液体控制开关，可以实现气、液体的通断、切换和连续控制，实现气、液体流量大小的精准调节。中航电测的第一款比例电磁阀在开关电磁阀的基础上对性能进行了优化，具有线性流量控制精度高的特点，适用于微流量、低速、常温的液体。这款比例电磁阀是医疗某仪器上的关键零部件，成为公司探索新兴业务、实现业务转型升级的有利契机。
“差之毫厘，谬以千里”这句话用在电磁阀项目团队上非常贴切，他们坚持于细微处见真章的决心，秉承“争做世界电测先锋”梦想，坚持高标准，啃下硬骨头，打造硬实力，实现了从竞品到样品，再反馈到“正向研究”，不断改革创新，提升了产品创新能力，最终获得了医疗器械行业的普遍认可。整机厂家及评审人员普遍认为中航电测在三家竞标单位中“认知比较深，手段比较齐全”，为团队集中力量开展研发攻关增添了信心。
独立自主不言弃 众志成城越重关
比例电磁铁是比例电磁阀的核心零部件，其在一定范围内的磁力守恒对比例电磁阀的整体性能有着决定性影响，而研制团队对此的研制经验为零。一开始，项目团队拿到比例电磁阀时，都以为是开关电磁阀的“放大版”，没有引起足够重视，完全照搬开关电磁阀的结构设计和测试方法。当测试结果出来时，他们都傻了眼，因为产品的测试结果与预期的结果差异很大，这个电磁阀彻底颠覆了他们的认知。为此，他们开始专注起来，通过“知网”“百度”等各种途径，恶补比例电磁铁理论认识，进行了深入细致的研究分析，突破了以下难关。
优化设计结构。项目团队一边做结构优化，一边对整个产品的磁回路进行了一个“磁仿真”，经过认真排查、仔细验证，最终在产品外形结构的一个小细节上找到问题原因，对原有的比例电磁阀进行了结构设计优化，从而扭转了产品的线性度，满足了使用要求。
解决迟滞问题。迟滞问题一直是比例电磁阀的“老大难”问题。当项目团队生产出一批样品的时候，相比国外竞品，公司一大批样品里面仅能挑出几只迟滞合格品，在研制经验为零的情况下，迟滞问题一度成为比例电磁阀研制过程中最大的难题。
项目团队对结构设计、材料选用、工艺规程等进行了全面检查，经过几轮排查、研讨、试验验证和专题研讨，尽管团队集思广益、全面排查，不放过每一个可疑的因素，但无数次试验却带来无数次失败，依然找不到解决问题的思路。
为了尽快交出样品拿到项目，有人认为，既然客户没有要求，说明书也没有要求，曾有过“降低迟滞性能指标”实现急于交付的目的，因为当时供应商也产生了“降低性能指标”的念头，但是精密机电事业部总监叶超勇认为“国外能做到的，我们也能做到”。项目团队最终将问题锁定在了材料上，解决问题就变得事半功倍，迟滞问题最终得到解决。
解决泄露问题。泄露问题是产品设计中面临的另一个难题。比例电磁阀的主要功能是实现液体流量的精准调节，前提是阀门在关闭状态下无泄漏。这是不亚于迟滞问题的又一个硬骨头。
面对着接踵而至的难题及疫情好转带来的订单减少，有人认为应该瞄准主要矛盾，先送样后完善。但项目团队中更大的呼声是“不能回避、专心科研、解决难题”。
为了解决这一难题，在技术盲区中，叶超勇提出“加大研发投入、不计成本解决问题”，项目成员摒弃杂念一心攻坚，电磁阀试验品从5个、10个、50个、100个不断增加，膜片外协供应商从1家发展到3家，在大浪淘沙般的测试试验中，项目团队终于解决了关键零部件泄露问题。
由于泄露等问题的影响，样品交付从2020年4月开始一直延续到了2021年初。其间项目团队好几次萌生了放弃的念头，但因为肩负着突破“卡脖子”技术的神圣使命，在市场低迷的形势下他们依然坚守，不仅仅是对产品交付的坚守，还有深埋在心中的那份忠诚和责任。
项目团队总结道，如果没有公司对研发的强大支持、对关键项目不计成本地投入、对团队的一再容错，如果没有团队成员崇高的使命感，中航电测比例电磁阀研制不会取得今天的成就。
强强联手谋升级 产能释放前景阔
比例电磁阀的快速发展离不开高精度设备的研制，不断升级的比例电磁阀产品带来了日益苛刻的测试要求。为此，项目团队通过市场调研、自主研制，加强测试设备的研究、装配、调试，测试条件越来越成熟，线性度、迟滞、寿命、最小流速等性能均能够满足高精度比例电磁阀的设计要求，工艺研究也与时俱进，测试条件已经达到了国内领先水平，公司研制的多项设备已成为YZS委托采购的指定设备。在YZS牵头的比例电磁阀研制过程中，中航电测不仅提升了产品的技术指标和研制能力，团队人员也得到了锻炼和成长，在协同YZS进行比例电磁阀国家标准的制定过程中，多项指标提议被YZS采纳并列入国家标准，其中包括了仅有中航电测具备解决能力的泄露问题，为中航电测产品快速通过国家标准的检测点亮了“绿灯”。
目前，中航电测已与国内著名高校等外部科研单位建立了协作关系，正在强强联手制作一款全自动比例电磁阀流量特性测试平台，将大大推动比例电磁阀的自动化生产进程。项目团队在开展设计工作的同时，坚持立项工程和正向设计相结合，推动公司比例电磁阀从仿研向正向设计转变，与山东大学开展的产学研合作，为加快公司在气体质量流量控制器细分领域检测技术打下了可靠基础。
2022年，中航电测比例电磁阀已经实现多轮小批量生产，各项性能指标已达到国际先进水平，部分性能指标超越国际标准。公司研制的部分比例电磁阀已经在行业实现了国产化替代，打破了欧美等发达国家的垄断，产品市场份额不断增长。2022上半年，中航电测电磁阀业务的主要经济指标十分亮眼。多年前瞄准国家战略需求和卡脖子技术播下的那颗金种子，经过电测人呕心沥血的精心培育，终于破土而出，正在市场风雨的洗礼中拔节成长。同时，正在开展的一流实验室的建设、测试设备的配套升级、团队人员的能力提升、产学研合作的助力，将有力推动产品的标准化建设、产业化发展。
随着2022年底中航电测西安“智能测控产业园”的建成，“金种子”业务比例电磁阀的产能将得到极大释放。中航电测将以高度的政治责任感，把电磁阀产业打造成精密器件转型升级的“破局阀”、为国分忧的“争气阀”、造福百姓的“幸福阀”，早日迎来高端医用比例电磁阀全面国产化替代扬眉吐气的时代。
— THE END —
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