起重机械行业新质生产力形成实践的思考
李雨庭
（杭州江河机电装备工程有限公司，浙江 杭州 310012）

      摘要：本文立足于新质生产力理念，探讨起重机械产业在智能化、绿色化转型中的内在驱动机制与创新路径，从技术革新、材料优化、能量回收与再制造等多维度入手，深入分析了如何通过先进制造工艺和数字化管理，实现设备轻量化与高效能运行。并结合抽水蓄能工程中的应用实例，揭示了起重机械在新型电力系统建设中的战略意义。旨在为企业转型升级提供理论支持和实践指导，推动行业在节能减排、资源循环利用和安全高效运营等方面取得突破，助力构建绿色低碳、智能高效的现代产业体系。
      关键词：新质生产力；智能制造；起重机械；绿色转型
引言
      2023年9月7日，习近平总书记在哈尔滨主持召开新时代推动东北全面振兴座谈会时提出，要积极培育新能源、新材料、先进制造、电子信息等战略性新兴产业，积极培育未来产业，加快形成新质生产力，增强发展新动能，首次提出了“新质生产力”这一全新的概念[1]。在同年12月召开的中央经济工作会议上部署2024年经济工作时，习近平总书记特别强调“要以科技创新推动产业创新，特别是以颠覆性技术和前沿技术催生新产业、新模式、新动能，发展新质生产力”[2]。对于起重机械这一传统行业而言，新质生产力的提出具有重要启示意义。新质生产力为起重机械行业指明了未来发展方向，即从依赖重体力、机械装置向依托信息技术和智能控制系统转型升级。基于上述背景，本文将围绕起重机械行业中新质生产力形成的实践展开深入探讨，旨在为起重机械行业在新时代背景下实现绿色、高效、智能的全面转型提供理论依据和实践指导。
一、起重机械的智能化制造
      智能技术是新质生产力的重要赋能因素，可加速新质生产力的生成。发展新质生产力可以使我国传统产业摆脱依靠大量资源投入、粗放式的发展模式，实现智能化、绿色化、高端化转型，推动我国经济高质量发展，而科技创新是发展新质生产力的关键[3]。
      在设备状态监测方面，目前现代化起重机械常在机械的重要零部件部位（液压系统、钢丝绳、吊钩、支腿）安装温度传感器、压力传感器、振动传感器和载荷传感器，实时采集温度、压力、振动和载荷状态数据。比如，港口应用的大型门座起重机可以将加速度传感器及振动传感器检测到的起重机工作过程中产生的细微震动的变化数据，由数据采集模块上传至集控中央控制系统，通过实时数据分析，识别由钢丝绳疲劳、液压油温过高可能导致的故障风险。数字孪生技术在智能制造领域的应用也日益普及。工程师通过构建设备的虚拟模型，实现了从设计到实际运行全过程的数据映射。例如，在新型桥式起重机的研发中，研发团队利用三维建模和有限元分析软件建立了设备的虚拟原型，对结构受力、振动响应和热效应进行全面仿真。虚拟模型不仅可以模拟设备在不同工况下的表现，还能实时反馈实际运行数据，进行自我校正。这样的闭环控制大大缩短了研发周期，并提高了产品设计的精确度与可靠性。
      在生产流程管理方面，智能制造通过实施MES（制造执行系统）和ERP（企业资源计划）系统，实现了从原材料采购、生产调度到售后服务全流程的数字化管理。数据平台整合了各车间的生产信息和设备运转数据，管理者可以通过大屏监控实时掌握设备运作情况、生产效率以及能耗数据。例如，在某起重机械制造车间，数据平台显示不同生产线的设备状态、故障率和能耗指标，从而帮助管理者及时调整工序安排和维修计划，确保生产平稳高效运行。现场数据还与供应链信息对接，推动了零部件精准备货和库存优化，降低了因物流延迟造成的停工风险。
二、环境友好型起重机械的研发
（一）轻量化设计
      欧洲物料搬运协会 FEM 与德国慕尼黑大学的研究分析表明，在起重机械全生命周期各阶段碳排放占比中，钢材冶炼、使用、回收、再生共占比90%，因此起重机的绿色制造应是面向全生命周期的绿色化。钢材冶炼的碳排放占 40%，是起重机械全生命周期中碳排放最重要的影响因素[4]。
      国内外知名起重机制造企业已在起重机轻量化设计领域进行了大量实践，并取得了显著成果。徐工集团的工程人员在研发生产XCA1600型全地面起重机产品的过程中，采用高强度钢和结构轻量化设计，使该起重机全车整机减重约8%。在起重机的设计应用中，该产品的起重机臂架部件采用960MPa高强度钢，相比于普通的Q690钢，强度高近40%，但厚度减少近20%，达到了减轻结构重量的目的，且吊装能力还能提高。该型起重机在风电领域取得作业效率高的良好表现，能源消耗下降约10%，符合环保、低碳经济的宗旨。三一重工也对起重机开展轻量化设计的尝试并取得了一定成效。在对SCC6500A型履带起重机的轻量化结构设计开发中，三一重工的工程师使用有限元分析软件，对起重机部件中关键结构受力零件进行结构拓扑优化设计，取得了很好的效果，最终产品整机重量减少5%以上。在履带板结构设计开发中，三一重工的工程师同样进行了相应的减重措施研究，在相同的承载结构中，使用高强度钢代替普通钢材，使产品履带系统结构部件的重量减少了约12%。
（二）电能回收利用
      FEM 与德国慕尼黑大学的全生命周期碳排放比例研究表明，在起重机的长期使用过程中，消耗电能的碳排放占20%。因此，提高起重机主要机构的传动效率，降低其工作能耗，合理进行能量回收等技术研究是非常必要的。电能回收技术在起重机械中是一种将设备运行过程的制动过程以及减速制动的能量转变为电能，将其中的一部分能量再利用的能源节约方式，能够降低设备的能源消耗以及碳排放。目前，业内已在这一领域展开了探索。国家有关部门和行业研究机构曾在论坛上公开讨论过，并宣称将电能回收技术集成到起重机械电控系统中，不仅有助于降低峰值功率需求，而且能在连续作业中部分抵消启动时的能量消耗。目前，利勃海尔公司在部分全电动化起重机的产品上也应用了此类的技术。其产品手册中提及，设备在制动及减速时采用高效的再生制动模块，回收该模块内的能量。通过智能管理系统将再生模块内的能量应用在起重机的辅助系统中，该系统能有效节约设备能耗，提升蓄电池的利用率和延长设备续航里程。
（三）产品改造与再制造
      FEM 与德国慕尼黑大学的全生命周期碳排放比例研究表明，起重机的回收再利用可实现节约碳排放30%。回收再利用是通过一定技术手段对废旧设备进行修复和改造的工程，是循环经济的再利用的最高形式。部分企业在内部已经形成了完善的再制造体系，能够提升设备生命周期、降低资源消耗和环境负荷。例如，Caterpillar （卡特彼勒）在全球范围内推广的再制造项目，能够在检测、修复、替换发动机、液压系统及传动装置等核心部件后，使设备满足甚至超过原标准产品的性能要求。
      三一重工也在产品改造领域进行了积极的探索。其改造的主要方式是在独立的改造工厂进行翻新，对旧起重机进行检查评估，将磨损比较厉害的零部件翻新后再利用高端精密检测仪器对整机性能再次检测，实现了设备性能的老化“再生”，使得旧设备不用直接报废而造成资源浪费，也使得客户处理设备的成本减少。改造后的起重机在生命周期和运行表现方面都与新型机械表现类似，减少了原材料投入和生产的能源消耗。
      国外如Komatsu （小松） 等公司也在开展起重机械再制造，通过模块化设计，在设备设计过程中考虑设备的后续升级改造。这种设计理念使得设备的拆检、更新、更换关键件等更加便利，为起重机械的再制造工作提供了技术依据。经再制造后的起重设备维修间隔的缩短、故障率的降低、资源综合利用率的提高为企业发展绿色产品和开展循环经济等工作提供了相应支持。这种实际应用说明产品改造与再制造是提高起重机械使用寿命、促进起重机械设备行业降低资源环境负载的有效方式，也是实现绿色制造的重要手段。
三、抽水蓄能工程中的起重机械应用
      2021 年 9 月，《抽水蓄能中长期发展规划 （2021-2035年）》 发布之后，国家发展改革委、国家能源局相继发布了一系列重要政策文件，支持抽水蓄能电站加快发展[5][6]。2023 年 6 月，国家能源局发布了《新型电力系统发展蓝皮书》，加快构建新型电力系统已经成为能源领域的重要任务[7]。在这一背景下，起重设备在抽水蓄能工程中的应用前景也更加广阔。国家能源局和各大电力企业纷纷启动或规划抽水蓄能项目，这为起重机械行业提供了新的市场空间和技术考验。在抽水蓄能电站建设过程中，大型起重设备主要承担着设备吊装、钢结构安装和调试等关键任务。项目如浙江安吉抽水蓄能电站和福建闽侯抽水蓄能电站在建设期间，对吊装设备的精度、承载能力以及安全性提出了更高要求。工程实践证明，高性能起重设备能够在高空、高强度作业环境下保持稳定性和高效性，确保大型设备和构件精准就位，为工程的整体质量和进度提供有力保障。另外，随着抽水蓄能电站建设标准和技术规范的逐步完善，起重机械制造企业也在不断提升产品的技术含量和适应性。当前，多家企业针对抽水蓄能工程特点，研发了适用于超高空吊装和大型结构安装的专用起重机。通过改进传动系统、优化液压控制和强化结构设计，这类设备在吊装过程中表现出更高的安全系数和作业稳定性。同时，新一代起重机械还引入了智能诊断系统，能够实时反馈设备状态，保障长期高负荷运作下的安全与可靠。随着国家对新型电力系统的推广和抽水蓄能电站建设的加速推进，起重机械在该领域中的应用需求和技术挑战将不断增加。参与这一领域的建设，不仅为起重机械行业开辟了新的市场空间，也为企业提供了技术革新和绿色转型的实践平台。
四、结语
      起重机械行业正站在数字化转型与绿色革命的交汇点上，新时代的生产力正在不断重塑这一传统领域。新质生产力不仅带来了智能制造和环境友好型技术的突破，更为整个行业带来了全新的挑战。企业在技术革新与产业升级的过程中，需要以市场需求为导向，深耕数字化、信息化与绿色制造，将高精度智能控制和节能环保理念贯穿于产品研发、生产、运营全周期。与此同时，积极参与国家重大工程建设，为起重机械的应用场景开拓更广领域，提供实践平台和宝贵经验。
参考文献
[1] 新华社.牢牢把握东北的重要使命,奋力谱写东北全面振兴新篇章[EB/OL].(2023-09-09)[2025-03-15].https://www. gov. cn/yaowen/liebiao/202309/content_6903072.htm.
[2] 曾铮 . 加快新时代社会主义市场经济体制建设[EB/OL].(2025-02-20)[2025-03-15].https://cssn.cn/mkszy/mkszy_zdtj/202502/t20250220_5848463.shtml.
[3] 马晨.智能化加速新质生产力的生成赋能起重机械行业高质量发展[J].起重运输机械,2024(9):4-6.
[4] 张磊,于世杰,徐进友,等.面向轻量化目标的起重机伸臂结构设计及截面尺寸优化[J]. 机械设计, 2023, 40(6):124-133.
[5] 水电水利规划总院 . 抽水蓄能产业发展报告 2022[M].北京:中国水利水电出版社，2023.
[6] 刘长义,谢勇刚.抽水蓄能在新型电力系统中的功能作用分析[J].水电与抽水蓄能,2021,7(6):7-10.
[7] 《农村电工》编辑部.国家能源局组织发布《新型电力系统发展蓝皮书》新型电力系统将加强四大体系建设[J].农村电工,2023,31(7):1.