在远离上海市中心，靠近闵行开发区的外围区域，上海重型机器厂有限公司（下称“上重”）已经明确地向世界一流的高端制造业发起了挑战——过去6年的大部分时间里，它致力于根据AP1000核岛主设备设计图纸，从一块块废钢、生铁开始研发，最终将图纸变成真正的
核电装备用大锻件。
更为重要的是，上重获得了成功。
今年7月15日，随着国家级专家组的鉴定通过，它成为中国第一家具备成套生产AP1000核心锻件装备能力的企业，这也意味着，
中国核电装备制造的“最难拼图”已在上重完成，而上重的锻件产品，也将用于全球第一座AP1000
核电站浙江
三门核电站的建设。
AP1000，美国西屋电气公司开发设计，世界最先进的第三代核电技术之一，2006年，仅仅停留在图纸上的AP1000，通过招标被引入中国，上重也是从那时开始了AP1000大锻件的国产化研发之路。
而上重之前，具备将成套核电大锻件从图纸变为现实能力的，全球也只有日本制钢所、韩国斗山重工等不超过10家一流制造企业可以做到，中国的多数核电厂，只有进口核电装备才能建设、发电、运营。
但这次，上重的阔步前进，世界核电装备制造格局也因此变化。
多位核电专家在接受采访时表示，上重的突破，将为中国核电设备国产化带来一些变革，它使得中国掌握了与核电工业发展息息相关，高端装备制造业的核心技术。
9月11日，本报记者走进位于上海闵行区江川路1800号的上重厂区，试图寻找突破背后的答案。
本报记者调查发现，这更像是一个现实版的“士兵突击”，其背后则是中国高端制造业逆境前行的缩影。除了时间和压力，考虑到行业特点和市场化因素，成功挑战并不一定代表着彻底胜出，而这正是中国高端设备制造业的未来着眼所在。
从生铁到机器
与中国最大的钢铁制造企业上海宝钢集团股份有限公司不同，上海电气(601727,股吧)集团旗下的上重，为宝钢生产冶金轧钢等设备。
上重还制造动辄上百吨，诸如火电转子、巨型轮船曲轴——国内极少数制造企业才能生产出的巨型机器零部件，而在AP1000的研发过程中，上重扮演的角色，更像是一个机器之母，甚至制造AP1000核心锻件所需的设备，也由上重自己制造。
面对AP1000设计图纸，上重可以做的，是从一块块废钢、生铁的选择开始。
在1958年始建，占地96万平方米，相当于130多个足球场面积的上重厂区内，精选的废钢、生铁将经过冶炼、锻造和热处理等程序，跨时1年左右，最终成为AP1000设备用大锻件的一部分。
所谓大锻件，囊括了核反应堆内所有的核心主设备，也最能体现AP1000第三代核电技术的特色——为了更安全，包括固定和包裹核反应堆压力容器、蒸汽发生器、堆内构件、主管道等，均采用模块化技术建造。
相比以往，AP1000大锻件也因模块化而更大、更重、更复杂，而对于制造企业而言，这却是一道难度空前的世界难题。
上重核电产品主任工程师李向对本报记者介绍说，因AP1000发电功率和安全系数的提高，加之大锻件处于核辐射区域，无论是内在纯净度、机械性能，乃至一体化程度，都比以往核电设备有着更高的要求。
对于一块生铁而言，不仅要先冶炼成符合标准的大型优质钢锭，并在随后送往锻造车间锻压成形，也要在热处理车间进行金属性能校正，再经过机床工人的打磨，最终成形。这还不够，因为它还要经过核电厂业主、工程建设方、设备制造商、国家核安全局等多方的联合见证检验合格，才能最终修成正果。
在30米高、300米长、70米宽的冶炼车间，一根对着圆筒形炼钢包，目测直径约20厘米的管子喷口，正冒着蓝色的火焰。
“这是在为晚上的炼钢做准备”，李向表示，由于冶炼耗能大，一般炼钢在晚上进行，冒着蓝色火焰的管子则是煤气管道，煤气亦由工厂自制，一个钢包则可容纳100多吨的钢水。
以AP1000设备中复杂程度和重量最有代表性的一体化顶盖为例，制造它需要动用400吨级的大型钢锭，冶炼过程中需要5个钢包合浇。
“由于整个冶炼过程需要12个多小时，其中有很多比如浇筑温度、成分配比、保温时间等动态接口需要注意。”李向说，“一些元素的微小变化，就可能会对后续产品性能有很大的影响。”
因此，对400吨级大钢锭的冶炼，成为整个AP1000大锻件制造过程中的关键工序之一。
李向说，目前具备生产AP1000特大锻件所需钢锭技术的企业，国内只有3家。而当钢锭浇注完成，凝固后它将被运往锻造车间，并在锻造车间锻压成形。
在锻造车间门口，入眼便能看得见两台拔地而起的巨型机器。据李向介绍，左边那台是中国1961年开始安装，1962年投入使用的国产第一台万吨水压机。
1965年，美国记者埃德加·斯诺访华，并在上重参观，看到面前的灰色钢铁巨物，斯诺问：“你们费这么大劲造这样一台大机器有什么意思？”接着，他看到一个柱形钢锭不到1分钟时间里，被压成了圆饼。正是这台水压机，使得50多年前中国航天、军工、轮船等重工业设备制造成为可能。
而今天，这里又多出了一台巨物，那是上重公司参与设计并自主制造，2009年正式投运，有着两个世界第一的1.65万吨的油压机。相比于万吨水压机，它的精度更高、力气更大。
就好像铁匠夹住钢铁，然后用锤子反复敲打一样，油压机旁边一个带有机械手，被称为操作机的机器，它将夹住重新加热的高温钢锭，伸进油压机中锻打成形。
历史如此相似，这台配备着630吨·米（力矩单位）操作机的油压机，使得锻造四五百吨大型钢锭的AP1000大锻件成为可能。而经过锻造成形，再粗加工后，AP1000大锻件将被送往热处理车间进行最终的性能处理。
“好比厨师烹饪时对火候的掌握，不同原材料需有不同火候，这样才能烹饪出更适宜的味道。”李向将热处理形容为厨师烹饪说，因为前期工序中的动态因素，性能热处理时的锻件状态不会完全一样，这样就需要用不同的热处理参数来调整锻件的性能，使之各项性能指标达到最优状态。
穿过机器轰鸣、无数管道林立的热处理车间，就到了冷加工车间。在这里，技术工人将驾驭车床，进一步将AP1000大锻件毛坯加工成规定的尺寸。
冷加工车间三组组长阚宝春对本报记者表示，再好的设计，也得靠工人做出来，工人如果责任心不强，一刀下去，前面所有的努力就要从冶炼重新开始。
这也是AP1000大锻件试制真正困难的地方。从冶炼、锻造、热处理再到冷加工，再至最终通过鉴定，环环相扣，任何一个环节出了问题，整个试制便要重来。而在正式通过鉴定后，AP1000设备将会被运往上海电气位于上海临港的重装备制造基地成套组装，进而发往建设中的核电站。
“士兵突击”内情
在上重已成规模的生产线背后，有着诸多“士兵突击”的内情，据本报记者了解，这不仅与市场和竞争对手有关，同时，包括国家重大科研项目的支持，以及上海市政府的力挺，也是不可缺少的关键因素之一。
上重副总经理凌进对本报记者表示，与一些设备设计制造技术可以通过技术引进，参加国外学习培训，然后国产化不同，无论是日本、韩国，还是法国，核电大型锻件制造技术都不转让，“他们认为材料是核心技术”。
“只能在过去自己的材料、工艺技术上不断推进，只能靠自己。”凌进说。
一方面是制造技术的国际垄断，另一方面却是国内核电大发展的强劲需求，不可否认，上重之所以有勇气提出挑战，其后离不开巨大的国内市场。
中国工程院院士、“快堆之父”徐銤在接受本报记者采访时说，大型铸锻件制造技术对中国核电界来说是一个大难题，对于重大型的铸锻件制造技术，中国以前素来抱有“拿来主义”的态度，但现在，随着中国对核电发展的重视，相关的设备因此有了巨大的利润空间。
但是，“任何一个重大核电设备技术的突破，都是一个长期积累的结果，核电重大铸锻件制造需要众多的尖端技术，不是一两年就能做到的。”中国核能动力学会经济专业委员会副主任薛新民对本报记者说。
尽管上世纪60年代，上重因第一台国产万吨水压机，成为新中国工业的象征；上世纪70年代，上重已开始参与秦山核电站核材料的研发，但是与日本制钢所、韩国斗山重工竞争对手相比，包括上重在内的中国高端制造业，仍有不小的差距。
资料显示，位于日本北海道室兰市，明治40年 (1907年)引进英国技术合资成立的日本制钢所，成立之初已是制造舰炮和防御钢板的主要厂家，而经过100年的发展，它已是全球核能制造的霸主。
英国《金融时报》2010年报道称，日本制钢所在全球多数新建核电站项目中都会获得部分合同，在制造用于核压力容器的大型钢铁铸锻件市场，日本制钢所约占全球80%的份额。
也是在2010年，日本制钢所已感觉到中国竞争对手的巨大威胁。其总裁Ikuo Sato表示，日本制钢所在核能行业关键领域的统治地位，正受到中国竞争者的侵蚀，“许多中国企业在为核反应堆制造小型铸锻件方面具备一些专业技能，随着中国核计划的扩展，它们正逐渐积累制作较大型部件的经验。”
彼时，上重还正在进行着扩能改造，更早之前的2005年1月31日，上重才刚刚下线了中国国产的第一根大型半组合船用曲轴。
再追溯至2000年，正是上重即将国企改制青黄不接的时期，现任上重董事长的吕亚臣，正在从东北的中国第一重型机器厂前往上重的路上，数年后，更多的技术人员、高级蓝领工人也来到了上重。
据上海电气集团提供给本报记者的一份汇报材料，早在2004年底，上重便开始了总投资13.3亿元的扩能改造，上文所述锻造车间内的油压机，便是扩能改造的产物。面对世界范围从未遇到的制造难题，生产能力也是通往成功的关键因素之一。
也是由于2004年以来的扩能改造，上重具备了生产单件达500吨～600吨AP1000大锻件的硬件条件。
即便如此，硬件条件达标仍然不够，其后还有着更为密集的资金消耗战。
资料显示，在AP1000大锻件试锻过程，以压力容器一体化顶盖为例，一旦报废，经济损失即达千万元，而此前在超临界高中压转子研制中，上述起草于2008年4月10日的汇报材料显示，“上重试制7次，成功1支。”而用于首次试制核电锻件的评定、检验、合作研发等资金缺口，更高达6.75亿元，仅2008年，便需要投入2.8亿元。
因在资金缺口等试制研发方面的困难，才有了上述呈送上海市委的汇报材料，而这份材料呈送1周之后，便获得了多位市领导的先后批示。
毫无疑问，来自于上海市政府史上最大规模的技术研发支持，为后来上重的成功“突击”埋下了伏笔。
上海市经济和信息化委员会装备产业处副处长冯同建接受本报记者采访时表示，考虑到锻件属于特殊行业，这6.75亿元，除了国家鼓励企业自主创新政策的1亿元，以及上海电气自筹5000万元，剩余的5.25亿元由上海市经市信委、市发改委、市国资委等五个部门来分担解决。
上重AP1000大锻件项目通过专家验收时，据上海市国资委披露的数据，为了研发AP1000大锻件，上重母公司上海电气集团在核电大锻件的累计投入超过20亿元，其中科研投入7亿多元。
而当硬件、资金全部到位，没有人才也不行。
凌进回忆说，尽管韩国、日本等国家不转让制造技术，但我们可以通过国际会议的交流了解情况、获得启发，比如日本制钢所、韩国斗山重工的退休专家，我们可以通过邀请他们来中国讲学接受培训和指导。
除了和燕山大学、北京钢院专家合作，上重也与上海交通大学组建了上海大型铸锻件制造工程技术中心，开展产学研合作，彼时在上重高温车间内，还能看到年逾七旬的上海交通大学教授、中国工程院院士潘健生带着学生忙碌的身影。
包括阚宝春、李治国在内的高级蓝领工人的引进，上海市更是开全国先河——以直接解决户口的方式引入，时至今日，“别说带的徒弟了，现在徒弟带的徒弟都有了。”阚宝春说。
“以前是一重（二代改进型核电装备）能做，现在上海也能做了，这是因为国家的重视，AP1000的设备中国人也能做。”中国工程院院士，秦山核电站二期总设计师叶奇臻对本报记者说。
外部正效应背后
投入大量人力物力，耗资数十亿元，去研发国外已有的高端设备制造技术，同时又将面对着无法批量生产的市场，比之省时又省力，向国外直接购买高端设备的做法，上重的“士兵突击”究竟值不值？
“中国核电诸多设备，均受到先进的核电技术国家的控制，国外永远拒绝关键技术的出售。”中国核工业第一、第二国际核工程指挥部设计总工程师胥胜利对本报记者说。
“如果设备要进口，那么时间上就不由你，日本在锻造方面比中国先进，在福岛事故前，要跟他们订货很难，而且订单往往延迟。”薛新民表示，实现国产化的意义，不仅打破了中国对国外的依赖，同时也大大降低了核电建设成本。
当下游产业因打破国际垄断而获益之时，对于高端制造产业，遭遇的却是一个外部正效应悖论，凌进对本报记者讲起了一个轮船曲轴的例子。
2005年1月31日，上重成功下线了中国第一根船用曲轴。“我们曲轴下线前，国际上的曲轴企业，通过曲轴控制柴油机，通过柴油机控制船舶制造，我们国家造多少船，要看国外给你多少根曲轴，一根曲轴一台柴油机。曲轴的价格，基本以每年7%的速度上涨。”凌进说。
“当我们造成第一根船用曲轴，我们便改变了市场，到了2008年以后，曲轴价格大跳水，加上人民币升值的汇率因素，现在船用曲轴的价格只相当于当时的三分之一。”凌进说，“如果没有曲轴的国产化，也就没有上重后来的大规模改造，更没有中国船舶(600150,股吧)如今世界第一的位置。”
“高端制造企业自己呢？”“很尴尬。”凌进说。
凌进所说的尴尬，是指高端制造企业耗时耗力通过自主研发，可以将国家某个产业的水平提升到国际高度，但是研发成本的收回，“虽然研发初期，按照当时价格形成批量生产，三五年就可收回成本，但出来后价格下行，适应市场的能力有限，这也是中国基础制造业的困难。”
放眼至比船用曲轴更艰难的核电设备制造业，更是如此。
对于上重，尽管目前在AP1000基础上，已开始研发完全自主知识产权，更先进更大功率的CAP1400核电锻件设备，但“我们担心如果经济继续滑坡，没有后续项目和研发项目支撑，未来仍可能面临着技术与人才断层、断档的风险。”凌进说。
这也与中国核电设备制造企业所处市场环境有关。
国家核电技术公司专家委员会专家汤紫德对本报记者表示，中国核电设备技术的进展一直处于时好时坏、断断续续的状态。一直以来，中国很多核电设备企业轻视与相关冶炼企业的合作。
而人才待遇，凌进透露，“在核电厂、核设计院等整个核工业产业链中，制造企业尤其锻件制造企业处于低端、人才更易流失。”
胥胜利对此指出，中国核电技术在设备方面总体的突破尚需加强，因为中国缺人才。这方面的收入和国外相比差距太大，从而导致人才流失。
比之中国核电同时起步的韩国核电制造，“韩国核电走出国门，在国际市场取得成功，其经验可为我国所借鉴。”薛新民说。韩国核电之所以得到快速的发展，得益于韩国“制定和不断完善核能发展战略，培育核能作为战略出口产业”。
韩国的核能发展战略，其核心包括两点：一，将核能作为国内电力生产的一个主要能源，以增强稳定的能源供应；二，培育核能作为战略出口产业，通过核技术的进步和自主创新，获取国际竞争能力，打入国际市场。
而当韩国从完全进口核电设备阶段过渡至自建六台机组，国内投资核电比例不断扩大阶段，为了统一堆型，上世纪80年代中期，韩国核电产业界开始推行核电厂的标准化设计 。
到了上世纪90年代后期，韩国又开发出增强的核电设备，改进了许多部件的设计，提高了电厂的安全性和经济竞争力，优化了电厂布局，减少了投资成本。很快，韩国以加快国产化为目的，依靠自己的力量实现核电国产化。
薛新民强调，韩国核电厂建设取得成功与政府的正确决策分不开。徐銤则说：“中国人聪明得很，只要国家重视，大家就去做，而且能做好。”
