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中國音圈電機呼吸機媲美德國造,但核心部件依舊“卡脖子”

返回列表 來源:同茂電機官網 瀏覽:- 發布日期:2020-05-15 22:39:05【

中國音圈電機呼吸機媲美德國造,但核心部件依舊“卡脖子”

第一財經•2020-05-14 23:39

作者:陸瑤    責編:楊小剛

昆山同茂電機的技術總監王先生最近工作突然繁忙起來,由于海外疫情持續影響呼吸機中電機部件的供應,們緊急上線的“國產替代”不僅迎來了訂單量的急劇增長,更一躍成為媒體和大眾關注的焦點。

“我們公司很小,10年來從來沒有受到過現在這么高的關注度。”王先生告訴第一財經記者。

呼吸機本是醫療器械中的小眾產業,在新冠肺炎疫情肆虐時掀起了需求巨浪。尤其是在海外疫情暴發后,有創呼吸機的國際需求一夜暴增。

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工信部數據顯示,截至430日,我國呼吸機主要生產企業除了向全國供應各類呼吸機近2.9萬臺之外,已累計向國外供應呼吸機近4.91萬臺。以美國為例,截至51日,中國已經向美國提供了超過53億只口罩、3.3億雙外科手套、3885萬件防護服、598萬副護目鏡、近7500臺呼吸機。

不過,面對龐大的國際市場需求,國內的呼吸機廠商一度面臨著“無米之炊”的困境。呼吸機內音圈電機等核心零部件的主要供應商均在海外,但海外的生產停滯和運輸乏力導致供應鏈條出現缺失。因此,呼吸機廠商們紛紛將目光轉向國產替代,一批國內電機企業緊急上線,在快速完成技術攻關后開始迎接訂單量激增的挑戰。

與此同時,中國在呼吸機制造鏈條上的短板也愈加凸顯。

相關產品占產能一半以上

據世界衛生組織數據,每6個新冠患者中,會有一人出現重癥和呼吸困難,要用無創呼吸機輔助通氣,如果病情惡化,還會用到有創呼吸機控制性通氣。

作為精密儀器,呼吸機涉及上千個零部件。其中核心零部件包括音圈電機、渦輪風機、電磁閥、芯片、流量和壓力傳感器等。

昆山同茂電機10年前就引進技術開始音圈電機的生產定制。當初產品經過一年半的開發驗證后,相關訂單開始轉化。但同茂電子從未關注過它所應用的領域,“我們也是通過和客戶的不斷溝通接觸,通過這次疫情才知道音圈電機是呼吸機里的重要部件”。

王先生告訴第一財經記者,疫情之后的新增客戶約是原有客戶數的兩倍,老客戶的訂單量也比往年增加了十多倍,最大的訂單一次性訂了約2萬個電機,“春節假期后我們基本上一天都沒有休息”。

為了滿足呼吸機電機激增的訂單量,同茂電機快速完成了生產線的調整。據王先生介紹,公司減少了非呼吸機電機的產線,對相關訂單做延期處理或增加批次,另外還增加了5條產線,用于增加呼吸機電機的產能。

“部分海外的非呼吸機客戶因為疫情處于半停工狀態,對原來產品的需求沒有那么大,所以我們也可以做一個產線調整。往年呼吸機電機的產量占比約為3%~5%,大概在2000個,目前能占到一半以上,一個月的總出貨量約為2萬個。”王先生告訴第一財經記者。

對于國內的電機生產商而言,呼吸機用音圈電機并不是公司常規生產的品類,醫用產品的技術要求也比工業產品更高。

據王先生介紹,為了滿足呼吸機用音圈電機的生產要求,公司需要選擇精度更高的材料,重新更換相應的工裝夾具,還要在更嚴格的產品要求下優化電機的結構設計。

“主要難點在于呼吸機音圈電機對穩定性的要求比工業電機更高,要保證推力的線性度——推力的線性度更好,呼吸機的氣體推送就更穩定。”王先生對第一財經記者介紹道。

做到這一點,直線軸承的選擇至關重要,“一般市面上能買到的軸承無法達到要求,我們花了大量的時間不斷地找不同的軸承測試,還要做大量的實驗來保證軸承和其他材料的配合度,研發工程師有好幾次連續工作一整天都沒有休息。為了保證軸承能達到較高的運動標準,我們也在不斷地做老化測試。”

基于同茂電機此前的技術積累,產品的研發周期可從最初的一年半左右縮短至現在的一個月以內,其中包含大量的參數測試環節。在工廠實驗、終端實驗、上機實驗等測試均通過后,才能保證最終應用的穩定可靠。同時,測試也需要一定的資金投入,在保證性能的前提下,測試要求的時間越短,所需要的外部配件成本就越高。

只看樣機照片,3天完成技術突破

同樣緊急收到呼吸機電機生產任務的上海譽盈光電科技有限公司(下稱“譽盈光電”),雖然長期從事機電產品研發,卻從未接觸過醫療設備電機。

在收到上海醫療器械股份有限公司醫療設備廠(下稱“上醫廠”)的100套電機產品訂單后,譽盈光電經歷了3天的技術攻關,完成了兩臺無刷直流電機減速機組樣機。各項性能指標通過測試后,原定的100套訂單增加到了150套。

全力生產21天后,譽盈光電的150臺電機已于430日交付給了上醫廠。第一財經記者了解到,目前上醫廠又追加了150臺電機組件的訂單,一些有創呼吸機廠家和下游相關供應商也開始與譽盈光電接洽。

譽盈光電的生產調整在3天內緊急完成。譽盈光電總經理陳新對第一財經記者表示,接手訂單的整個過程較為匆忙,在和上醫廠對接后,團隊就著手原材料采購和技術準備。在拿到確切指標后,便開始了連夜的計算,將生產系統中涉及的零部件進行重新整理組合,然后快速組織車間加工,“幾乎是一個24小時運轉的周末。”

根據目前國內電機生產的現狀,呼吸機的電機部件已能基本完成國產替代。

上醫廠的呼吸機原先使用的是來自德國的電機產品。譽盈光電在收到生產需求后,僅看到了德國樣機的照片和相關的技術指標。

“我們沒有拿到過德國的樣機,只是根據我們收到的技術指標來制造符合要求的產品。所以我們的電機在內部設計和外部造型上與原先的德國版本完全不一樣,但是能符合呼吸機需要的所有技術指標。”

據第一財經記者了解,電機廠商并不會拿到樣本,僅憑借客戶提供的技術指標自行設計推進。因此即便是同一款產品的國產替代,其結構設計都會存在差異,但在各項指標和性能上與海外的產品并無二致。

對于常規生產軍工類電機的譽盈光電來說,其技術儲備足以讓他們快速應對呼吸機電機的緊急生產需求,但仍需要應對軍工類電機和醫療類電機在應用特性上的差異。陳新告訴第一財經記者,一方面,呼吸機用電機沒有嚴苛的體積、質量上的規定,也不需要應對高溫高壓等極限環境,但對耐久性、可靠性的要求更高;另一方面,軍品在材料、加工和人力上對成本的考慮較少,也沒有量產所需要的產品一致性要求,作為民用產品的呼吸機電機則對經濟性和一致性的需求更高。

對此,譽盈光電對多種設計方案做了綜合評估,弱化了對低噪音和精巧性的需求,來保證產品的耐久性,但對于產品的基本性能仍保持了高要求。“在方案確定后,我們還臨時調整了電機內部的電池設計方案,不做調整的話就達不到那么高的匹配度,響應速度和適應性上也不會這么好。”陳新說道。

陳新認為,在電機上,我國的生產能力和海外并不存在差異。“我們的電機能在呼吸機中應用,但不是專門為呼吸機做的,這類突發事件也是在檢驗我們生產制造業的基礎實力。從目前的響應速度和配套的準確率來看,我們已滿足了國家對機電行業國產化替代的要求。后續在標準上,我們的設定需要更平穩、更節能,響應速度要更快。這場‘遭遇戰’也是我國支柱產業自我提升、建立行業標準的一個契機。”

此外,國產電機還具有一定的價格上的優勢。陳新表示,由于沒有定制、品牌等方面的溢價,國產電機在價格上可能只有海外電機的一半。

呼吸機核心部件依舊“卡脖子”

電機作為呼吸機中承擔動力執行功能的部件,基于國內的技術積累和現有產能,并不是業內擔心的對象,傳感器、血氧模塊等有高精度要求的部分才是真正“卡脖子”的地方。

上海錦嘉醫學科技有限公司總經理梁琳已從事呼吸機行業二十余年,從2007年起即開始嘗試國內呼吸機的自主研發。

梁琳介紹道,國內的呼吸機多是在海外購買零部件后,將各個模塊組合而成。而其中的電機并不是難點,氧氣濃度傳感器、流量壓力傳感器和血氧模塊才是呼吸機中最關鍵的部分。但是,國內生產的上述部件在精度和靈敏度上與國外產品存在較大差距,包括血氧在內的關鍵數據卻起著決定患者生死的重要作用。

梁琳表示,傳感器、血氧模塊、氧電池等核心部件目前還無法在國內找到滿足性能和壽命要求的替代產品。

“我們目前在呼吸機上的理論研究、核心技術、數據積累、軟件計算等方面都還很薄弱,自己研發產品比從國外買現成的成本更高。要在這些核心部件的性能上追上海外的產品,還需要繼續積累幾年的時間。”她認為。

第一財經記者從國內一家呼吸機生產商了解到,國產的流量壓力傳感器不斷在技術上實現革新和突破,已開始進入無創呼吸機中。相對于疫情急需的有創呼吸機而言,無創呼吸機對流量壓力傳感器的要求不高,經濟條件差的患者在成本上更能接受,因此該公司向國內供應商采購流量壓力傳感器用于無創呼吸機。

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而要真正解決這些高端零部件的“卡脖子”問題,梁琳認為需要生產廠商和臨床的緊密配合,“外觀造型的仿制,國內很多企業都能做到,但只有收集大量臨床采集數據,進行大樣本量處理,才能獲得精準的使用數據,以解決最重要的精準度問題。”

海外疫情所引發的對國產替代的關注,也讓陳新開始關注電機在醫療領域的應用。“這是一個非常細分的市場,市場需求并不大,從產值來講可能不足以吸引很多大企業。另外,醫療設備領域的準入門檻相對比較高,所以有技術積累的、產業鏈相對健全的企業進軍的可能性更大。”陳新分析說。

除了市場“小眾”,呼吸機廠商對于國內供應商的關注度低,也是導致呼吸機零部件缺乏國產供應的因素。王先生認為,對呼吸機這樣的細分領域來說,與國外供應商保持長期合作關系是一種較為固定的模式,如果不考慮疫情因素,廠商并不會關注到在國內也有不少具備生產能力的電機生產商。

由于缺乏資源支持,過去多年僅憑借梁琳所在企業等自主生產研究,規模和產能非常有限。但據梁琳透露,目前有一些相關專業的高校團隊已得到了政府部門和學校的經費支持,對呼吸機和核心零部件的研發能力得到有效提升。

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在美國遭遇疫情暴發后,總統特朗普曾在327日動用《國防生產法》授權,要求通用汽車公司生產呼吸機。特朗普當時還表示“美國將會在100天內生產出10萬臺呼吸機”,從目前多家企業的進度來看,這一計劃基本可以實現。

隨著各國對生產的重視與疫情發展,如若未來呼吸機的浪潮退去,無論是“船小好調頭”,還是“巨輪出海”,中國的制造企業得有“壓艙石”才能乘風破浪。陳新表示,未來將會把產品線往醫療電機領域做一些延伸,將民用產品往更多元、更精致的方向發展,會在調研之后根據市場的需求布局。

對于未來,王先生說,昆山同茂電機將依舊堅持創新,品質至上的原則根據市場需求的走向來調整業務布局,“有這些年的生產積累,我們也在不斷挖掘市場,其他的細分行業我們也很愿意去接觸,也有能力去滿足需求。”