国产好仪器炼成记——钢研纳克光电直读光谱仪

　　2015年，中国钢材实际产量总计约7.795亿吨；从1949年的不到20万吨，如今已经发展成为世界钢铁巨人。但是，随着经济发展进入新常态，钢铁行业发展出现了新变化；同时，《中国制造2025》将在钢铁产品需求结构、品种研发、智能化制造以及用户服务等方面给钢铁产业转型升级带来了新机遇。中国钢铁行业的发展壮大，以及未来钢铁行业制造的升级，科学仪器设备的身影将永远伴随。

　　光电直读光谱仪已经普遍应用于金属相关的生产过程及产品质量控制中。据了解，当前中国有数以万计的光电直读光谱仪应用于金属行业及上下游产业，从事光电直读光谱分析的人员达数万人之多。据记载，上世纪70年代，中国钢铁产量徘徊在2000万吨的水平，对于中国的用户来说，光电直读光谱仪还是神秘、是“高大上”的仪器设备，而且由于没有国产同类仪器，进口仪器单台价格一般高达100多万，只有大型的钢厂才有可能引进，而中小型钢厂、下游加工厂、五金企业根本用不起，导致了当时光电直读光谱仪器在中国的普及率不高。

　　一直到20世纪末，优秀国产光电直读光谱仪器缺乏的状况依然未能缓解。钢研纳克检测技术有限公司（以下简称：钢研纳克）于2001年成立之初开始了光电直读光谱仪器的研发工作，历经5年的时间，2006年9月推出了钢研纳克的第一台光电直读光谱，使得同类进口仪器的价格下降了近一半。2011年，在第一台光电直读光谱的基础上，经过了5年的研制时间，钢研纳克推出1000型光电直读光谱仪。2014年，1000型光电直读光谱仪经受住大量用户长时间使用的检验，用户授予其“国产好仪器”称号。

1000型光电直读光谱仪

　　1000型光电直读光谱仪是如何征服用户的？靠低廉的价格？独特的技术？仪器的可靠性、稳定性是如何满足用户的要求的？流水线产品质量是如何保证的？

　　钢研纳克光电直读光谱占领市场，是因为价格低廉？

　　1000型光电直读光谱仪定位于高端产品，通过改进光室材质、第三元素干扰校正模型、恒温系统设计等提高了仪器的可靠性、稳定性。钢研纳克副总经理陈吉文说到，“近年来，钢研纳克光电直读光谱仪的销售业绩一直保持着高于市场整体水平的增速，累计销量已达到3000台，处于国产光电直读光谱仪市场领先地位。2014年钢研纳克的市场占有率高达30%-35%，即使与进口品牌相比，占有率也是第一的。其中，1000型每年销售台数占公司的30%，百台数量级。”

　　按照一贯的观点，国产仪器卖得好主要原因是价格便宜。那么，钢研纳克光电直读光谱仪取得如此好的市场成绩，难道也仅仅是价格低廉吗?对此，陈吉文回忆到，“钢研纳克的第一台光电直读光谱750型光电直读光谱推出之后，引起了良好的反响。第一年就销售近20台，之后每年‘翻翻’增长。并由于国产光电直读光谱产品的推出，使得同类进口仪器的价格下降了近一半。”

　　据陈吉文介绍，钢研纳克依托钢铁研究总院，钢铁研究总院或钢研纳克对光电直读光谱技术非常熟悉，有着丰富的经验。钢铁研究总院应用光谱的历史可以追溯到1958年建院时候，我国第一台前苏联的电弧摄谱仪就是总院引进的，后来还陆续引进了英国、美国的光电直读光谱仪等；另外，光电直读光谱分析金属尤其钢铁材料、合金钢、不锈钢等方法标准几乎都是钢铁研究总院制定的。陈吉文自豪地说到，“金属材料检测方法国标有200项左右，其中150项是钢研纳克制定的。”

　　单火花采集技术——目前国外仪器公司还没有推出类似技术

　　一个产品在市场上有竞争力，不外乎取决于以下几方面：首先是技术的先进性，技术上有自己独到的地方；其次在于仪器的可靠性、耐用性；第三则为适用性，用户可以方便操作，仪器对操作人员的要求不高。那么，这些方面，钢研纳克1000型光电直读光谱仪做的如何呢?

　　关于技术的先进性，钢研纳克在研制光电直读光谱之前，一直在进行金属原位分析仪器的研制；金属原位分析也是基于火花放电原理，钢研纳克将其中的关键技术移植到了火花直读光谱中。

　　这其中最关键的是发明专利——单火花采集技术。陈吉文举例介绍到，1000赫兹的火花，放电频率是每秒1000次，每一次放电有30-50个触点，每秒就有30000-50000个触点，也就是说一个光谱信号要采集单次火花放电的30000-50000个信息。对于这么多的数据，传统的做法是将这30000-50000个触点积分求平均；钢研纳克的单火花采集技术通过统计方法，删除不良的、非正常的触点，保留正常的激发点数据，使得测量结果准确度非常好。

钢研纳克光电直读光谱仪生产车间

　　多品种、小批量特点，如何控制质量？钢研纳克：部件模块化、标准化

　　从新产品的研发开始，设计方案就要经过公司的可靠性委员会的论证和评审。如，设计上是怎样去避免局部过热、振动等。可靠性委员会是两年前成立，钢研纳克最近推出的CCD6000、全谱ICP-OES、镉大米检测仪器都是从设计开始就经过该委员会的评审。而对于750和1000型火花直读光谱则是重新经过评估、并改进。

　　中试阶段则需要对外通过电子部5所的可靠性试验。钢研纳克与电子部5所达成了战略合作协议参照国军标的方法验证仪器的可靠性和故障情况。如，模拟极端环境条件进行电磁干扰、高低温循环、湿度、振动等试验，进而指导改进提高产品的可靠性。“由于实行了可靠性试验，电路板等器件经过了改进，仪器的故障率有所下降，”钢研纳克北京仪器分公司总经理袁良经说到，“经过了发现问题、解决问题的中试阶段，之后才有可能投入生产。”

　　由于光电直读光谱仪器多品种、小批量的特点，不适合流水线、大批量生产，钢研纳克采取的措施是部件尽可能模块化、标准化，一些模块可以在750型、1000型上通用。其次，在内部过程工艺上严格要求，下道工序要对上道工序进行检查，通过了才能转到下一道工序。另外，对于光电直读光谱仪器来说，一般出厂前成品检验组测试1-2个月的时间，在这个环节大部分隐患都可能暴露出来，相应的也给了工厂时间和机会去解决问题。

　　“每个关键部件都是必检的”

　　钢研纳克每个仪器、每个部件都有编号记录，质量都是可以追溯的。零部件是全球采购，如，光栅采购自法国JY、光电倍增管采购自日本滨松。公司每年都要对供应商进行一次评价，而且还要进行实地走访，“评价标准比ISO 9000还要严格，评价内容主要包括供应商的资质、产品质量标准、服务、价格等，只有全部通过才能进入公司合格供应商名单，才有资格供货，”袁良经说到，“一般都是业内知名的厂家。另外，我们采取的原则是一种产品通常有两家供应商，彼此之间有一定的竞争关系。”

　　对于采购的零部件不是简单的入厂检验，而是将钢研纳克对零部件的质量标准要求延伸到供货商，有时公司还会为一些供应商提供检测设备，双方用同样的设备和检验规程控制同样的参数。“光电直读光谱仪的每个关键部件都是必检的，即使钢研纳克没有查到，供应商也会检查到。”

　　加工精度要求高、需要数控机床加工、废品率高的火花台等核心部件，以及一些暂时采购不到的零部件，由钢研纳克自己的机加工车间进行生产，如专门建有洁净车间组装光学系统。另外，钢研纳克对于不同批次的零部件、老型号仪器的备件等也有相关的管理规定，不同批次的零部件会进行重点检测，并对批次进行跟踪;老型号仪器的备件库龄超过1年的定期进行检验。

　　“优秀技术革新奖”评选，鼓励一线工人技术革新

　　新员工经过上岗培训后，还必须要有师傅“带着”，一般半年后才能够上岗，师傅仍然要承担监控的职责。另外，每个员工的熟练程度必然存在着差异，为了保证产品的质量钢研纳克加强了对生产过程质量监控，如，光室组装环节通常检测主要通道的光强值是否合格。

　　钢研纳克的生产工人并不多，而且最低也是大专毕业。一线的生产工人也都是钢研纳克的技术人员之一。钢研纳克一直鼓励一线工人进行技术革新，从2006年开始就坚持开展面向他们的“优秀技术革新奖”评选活动，参选人针对工艺、工装、装配等生产实际提出问题、并牵头组织团队解决问题。曾经获奖的有光电倍增管管座改进、样品夹具改进、软件改进等，虽然只是一些小的改进，但是一旦评价成功，公司就会及时下变更单，真正应用到生产中去。每年有不少于40项的技术革新，日积月累下来对于质量的提升作用不可谓不大。

　　企业制造信息化建设 实时保证生产与产品质量

　　2006年大批量生产光谱仪器以来，钢研纳克每年持续投入进行信息化建设。以正在生产的一台仪器为例，袁良经现场向我们做了介绍，该仪器的用户是轴承企业，接到订单合同后，依据用户需求，技术部制图，列出通道表;之后，工厂排产，光室、电气̷̷逐步进行，直到调试、出厂前检验、出厂。任何环节出现问题，皆可以文字、图片等方式反应给相关部门，解决结果也是清晰可见。整个流程都是实时通过网络、平板进行了记录，当一台仪器完成了出厂检验，它的电子技术档案也就正式生成了。这就是钢研纳克的生产、办公的“移动协同”。

　　库房是通过EIP进行物料管理；营销体系、客户关系、售后服务是通过CRM进行，单CRM系统的建设就投入了几百万资金。几套系统之间是互通的。“信息化建设对于钢研纳克的帮助很大，因为一种类型的仪器至少会有3000多种物料，而公司一共有40多种仪器，物资数量高达几万种，信息化管理使得这一切井井有条，”袁良经说到。另外，信息传递迅捷，原来是一对一传递，现在是多点传递，信息流转快，流程加快；信息化建设也促进了无纸化办公。

　　钢研纳克的售后服务采取的方针是“更加贴近用户”。陈吉文介绍，公司售后服务相关人员总共有100人左右，在全国设立了23个配有服务工程师的办事处，承诺24小时/48小时反应。售后服务内容还包括疑难样品、新材料的方法开发等。

　　后记

　　经济下行、主要服务客户所在的整个钢铁行业低迷，对于钢研纳克光电直读光谱的市场和销售带来了很大挑战。不过，中国毕竟是一个工业化进行中的大国，对钢铁的需求仍在；虽然产能过剩但是用户的需求并没有减少，还是有这么多钢铁需要生产，而且钢铁材料下游的客户仍在；竞争加剧使得大家更加关注钢铁的质量；另外，新材料的开发和应用对检测技术产生了新的需求；各种因素的集合，使得对光电直读光谱仪器的需求仍然存在，或更高。

　　陈吉文说到，“市场规模扩大不容易，但是在有限的市场中，为了扩大我们公司的市场份额我们想了很多办法，如，开发有针对性的系列产品满足用户的需求。过去我们在黑色金属材料领域非常优势，但是直读光谱不但可以应用在黑色金属还可以用于有色金属如铜铝铅镁的检测，如，我们今年推出的CCD6000新产品在有色行业有很好的反响。”

　　征稿启事

　　为更好地展示国产科学仪器的优秀代表，更好地接受广大用户的评议。“国产科学仪器腾飞行动”特向国产科学仪器企业征稿，征稿要求具体如下：

　　1 征稿企业范围

　　第一届国产好仪器入选仪器所属企业、第二届国产好仪器报名企业

　　2 征稿内容范围

　　第一届国产好仪器入选仪器名录中的产品，或者是第二届国产好仪器申报产品。具体稿件内容含：产品研发、生产、服务等方面的内容，可参考本文。

　　3 投稿方式

　　以电子邮件的形式发送到腾飞行动项目组，邮件主题：国产好仪器征文

　　投稿邮箱：goodcn@instrument.com.cn

　　4 稿件刊发说明

　　第一届国产好仪器入选仪器名录中的产品，文章题目统一格式：“国产好仪器炼成记——̷̷

　　第二届国产好仪器申报产品，文章题目统一格式：“第二届国产好仪器推荐——

　　附录：国产好仪器项目介绍

　　“国产好仪器”隶属于“国产科学仪器腾飞行动”核心子项目。腾飞行动旨在推动国产仪器发展，提升中国产业竞争力，宣传和推广由中国制造的优秀科学仪器，让更多用户了解和使用优秀的国产科学仪器。腾飞行动由中国仪器仪表行业协会指导，仪器信息网主办，中国仪器仪表学会、北京科学仪器装备协作服务中心、全国实验室仪器及设备标准化技术委员会等支持，自2013年启动，已经举办“第一届国产好仪器”，按“用户说好才是真的好!”的标准，从86家企业申报的280台仪器中，筛选出70台“国产好仪器”，成为广大用户选购国产科学仪器的重要指南。目前，针对实验室常用设备——样品前处理仪器设备， “第二届国产好仪器”申报正在进行中。