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【科研一线】张华:做绿色制造二十年

发布者:新闻中心发布时间:2019-05-06浏览次数:1019

记者刘丹  摄影谢晓丽

  从早上8点开门,不断有师生走进钢铁楼617这间不大的办公室。“张老师,这篇论文您看看!”“张老师,想跟您交流一下。”直到下午5点多,大家都下班了,机械学院的张华教授才走出办公室。

  可对张华来说,真正的“上班”才刚刚开始。她疾步走向自己的实验室,弯腰坐下……再起来时,已是深夜。

  参加工作二十多年来,这已成为常态。近年来,张华主持和完成以国家科技支撑计划、国家863计划、国家自然科学基金及高校博士点基金等国家级、省部级科研项目30余项,发表学术论文120余篇,其中SCI、EI等收录40余篇。

“绿色制造”从无到有

  走进张华的实验室,首先看到的就是两台机床,旁边还有功率测试仪、自制3D打印设备、应变测试仪。如今看来,这里是一个装备较为齐全的实验室,然而十几年前,却只有一台老式机床,实验室里空荡荡的。

  绿色制造,现在是使用频度很高的名词。但在20年前,对绝大多数人来说都很陌生,同样包括当时在读博士生的张华。面对智能制造等热门专业,张华选择了这个在当时仅仅只有概念存在的“绿色制造”。

  “我又何尝不明白选择这条路就等于选择了冷板凳。”张华笑道,“但冷板凳也得有人坐。”    1995年,张华在读博期间,和导师刘飞教授等一起起草了科技部绿色制造的“九五”规划,推动了国家有关政策的规定。

  2000年博士毕业回校工作,初到机械学院,张华就面临着“内忧外患”。对内无队伍,对外无相关国家政策,“两袖清风”从零开始。

  没有队伍,就组织专业队伍。由于当时学校没有现成的绿色制造方面的专业人员,张华就与几个教师一道搭起草台班子,边干边学,边学边干。几个老师围着一个老式机床,经常争得面红耳赤,谁也没说服谁,各自掉头回去接着查文献,企图说服对方。

  当时,绿色制造并没有系统的理论做支撑,没有成熟的教材。张华和她的团队就这样“争着吵着”写出来了《绿色制造》和《绿色制造理论和技术》,为建立绿色制造的理论体系和技术体系框架作出了实质性的贡献。

  理论体系逐渐成熟,“如何实践”成为张华的“心头之患”。她深知科研成果最终是要转化为生产力,为社会和企业创造效益。

  理论体系在学术方面逐渐成熟,但对于企业而言仍是“天方夜谭”。张华奔波多地,先后调研企业车间100多家,查看生产线、了解生产流程、考察生产工艺,与生产技术人员和工人座谈交流,仍没有企业相信她的理论,甚至认为她在招摇撞骗,对绿色制造是万分抵触。

  “十一五”期间,国家把绿色制造作为专项列出。政策得到落实,张华团队搭上了国家的“顺风车”,在武汉锅炉集团阀门公司建立了“生产过程绿色规划与优化运行”示范车间。通过团队自主研发的车间节能降噪优化调度技术、少切削液加工等技术的集成应用,仅在物能资源利用方面就为企业节约了大量资金,产生直接经济效益达400余万元。

  “十二五”期间,张华团队研发的“数据和知识驱动的绿色制造系统技术”在武汉钢铁重工集团有限公司、湘潭平安电气有限公司、昌华电气设备集团有限公司等8家企业得到成功应用。近3年,为这些企业累计节支达2.3亿元人民币。

“绿色再制造”从有到佳

  张华常开玩笑说:“从事绿色制造多年,有点走火入魔。吃什么,用什么,看什么,经常会下意识考虑,这些是不是绿色制造。”

  经过近二十年的研究,张华团队对于机床等机械加工系统的服役过程的研究近乎透彻,接下来要研究什么,成为了张华团队的疑问。想法不是想象,既要立足当下,又要展望未来,才能找到正确的方向。

  在“绿色制造”过程中形成的巨大数据库,为张华提供了新思路,她开始向“绿色再制造”伸出手。

  面对近乎无人涉足的领域,拥有强大队伍的张华没了20年前的手足无措。她信心十足地开展工作,拿下两项国家科学自然基金和3个工信部绿色制造系统集成项目,并在千里马,重庆机床厂等五家企业进行应用,建成绿色再制造示范生产线,开发再制造产品。

  强大的科研团队近乎半数是张华的学生或是学生的学生。“从事的是绿色制造,循环生产。项目会有结束的一天,学生会有毕业的一天。”张华满足地说道,“学生其实就是绿色制造循环发展的衍生物,也是绿色再制造源源不断的动力。”

  近年来,张华团队期望找到方法创建高能效机床,提出“固有能量效率”这个新名词。

  团队成员朱硕介绍,他们经常在工程训练中心一边测数据,一边修改方案。“每天睁开眼开始想方案,刷牙在想,走路在想,甚至有时话说着说着嘴里就蹦出来了方案两个字。”做了近一个月,不断尝试,最终采用以虚拟工件为载体,得到了相对准确的数据。

  项目从开始到现在仅一年时间,团队已经发表了十余篇文章,申请了专利和版权各一个。

遇事多问几个为什么

  张华老师很忙,这在机械学院人人皆知。但就是这样一个大忙人,仍然坚持着做一些最基本的实验。

  有一次,张老师授课回来,没吃饭就去了实验室,打开机床测量相应的应力、应变等一系列数据,并记录下来。后来才了解到,是一个本科生不了解原理,张华老师就直接上手做实验,用数据说话。“实验室里的机床,张老师用的次数比我们多多了。”学生们说。

  “先问自己为什么,再想清楚要干什么,最后动手去做。”这是张华的行事准则。一个项目的提出,需要前期准备许久时间,可在提出之前,所能出现的问题以及如何处理已经在张华脑中形成了一整套方案。

  “为什么选这个研究点?”“研究对象是什么?”“目的是什么?”这三个问题是学生最怕的。

  “张老师的‘三连问’每次都让人招架不住。”博士生喻剑平放下手里刚被张华毙掉的项目说道,“但又很想听她说,往往就是她这三言两语让你豁然开朗。”

  早在三个多星期之前,喻剑平就开始着手准备自己的这个关于废铅酸蓄电池拆解的课题,满怀信心去向张华老师报告。进了办公室,张华立马放下手里的工作,一边听,一边在本子上批注。翻开这个已经有了点儿年龄的本子,可以看到张华将学生的想法都记录下来了并用圆圈标注时间。“这些标注一部分是张老师要提问的,一部分是张老师认为存在的问题,圈出时间是为了两周后向我们追问项目进程。”

  “为什么要采用这种切割拆解方法?”

  “这样拆解可解决铅锑合金和铅钙合金分离。”

  “那为什么将这两种合金分离?”

  “这两种合金分别回收可以得到电池的生产资料,还能大大提高其他有色金属的回收率。”

  “那为什么别人不这样做?”来回几个回合,喻剑平就无力招架了。回去之后开始继续查资料,发现目前大多学者只关注铅的回收,使用的是整体破碎拆解。确定了自己的拆解对象是电池,目的是为了最大限度回收电池,降低污染排放。经过充足准备,得到了张华首肯。在喻剑平走出办公室的那一刻,张华还不忘叮嘱,“下周你再过来跟我说说你的进程以及你遇到的问题。”

  “其实这番对话在张老师实验室里很常见,她经常向我们强调遇事多问几个为什么,学会思考,而不是填鸭式学习。”研究生姚昕感慨道。

  张华的严格,课题组的学生都有体会。二十年如一日,改论文,改几十遍是常有的事情。第一遍打回来全都是标记,第十遍打回来还是一大片红色,改论文改到崩溃是常有的事情。

  “科研,来不得半点虚假。你真它也真,你假它更假。”张华经常这样鼓励学生,同时也自励。

征集:

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