電連接器行業基礎共性技術展望

楊奮為

(原上海航天技術研究院電子元器件可靠性檢驗中心)

1 問題的提出

今年是我國載人航天工程啟動三十周年,將建成中國空間站。三十年來,航天電器、中航光電富士達、四川華豐、杭州航天電子、鄭州航天電子和773所等電連接器研發單位努力拼搏,為工程配套提供大量急需的各類電連接器。為勝利實現“揚國威、震民心”的載人航天工程“三步走”計劃作出了非凡貢獻!我作為-位曾參與過工程配套電連接器質量檢驗的老專家深感自豪?；仨^去、展望未來,我對電連接器行業未來創新發展充滿信心和希望。

十多年前出于對實現航天等國家重點工程關鍵部位電連接器替代進口目標的關注,我曾撰寫過“電連接器共性技術研究”一文。發表于機電元件雜志2011年第三期。該文在闡述共性技術概念和內容基礎上,通過分析當時行業共性技術現狀和闡述電連接器創新發展的八大關鍵共性技術內容,提出了改善行業共性技術研究的意見和建議。

彈指一揮間,十多年飛逝而過。我國電連接器行業生產規模、質量水平、國際地位和影響力得到迅速發展和提升。航天電連接器產品從原先“百里挑一”的事后檢驗,發展到如今“智能制造”過程控制。行業的標準體系、產品設計、關鍵基礎材料及制造工藝技術水平都有所改善和提高。但由于受歷史原因和市場經濟體制束縛影響,絕大部分產品和試驗方法都引用國外標準,許多“卡脖子”關鍵材料、制造工藝裝備和檢測儀器依賴進口,構建行業互聯網+數據共享、橫向合作交流平臺難度還很大。行業基礎共性技術總體水平滯后,已成為制約我國由電連接器“制造”大國邁向“創造”大國的瓶頸。

2 行業共性技術現狀分析

共性技術是指在很多領域內已經或未來可能被廣泛采用,其研發成果可共享并對一個產業或多個產業及企業產生深刻影響的一類技術;共性技術是對整個行業或產業技術水平、產品質量和生產效率都會發揮迅速的帶動作用,具有巨大的經濟和社會效益且處于競爭前沿的一類技術[1]。

電連接器共性技術按內容可劃分為基礎性共性技術、先導性共性技術和行業性共性技術三類(見表1)?；A性共性技術主要是指電連接器產品標準化、系列化、數字化設計和制造工藝、質量檢驗方法、工藝參數監控和綠色環保等技術,為電連接器產業發展提供必需的基礎性技術手段;先導性共性技術是指在其基礎上的后續研發將開發出全新的電連接器產品,往往與新興戰略性產業發展整機配套選用直接相關;行業性共性技術是能夠解決電連接器產業發展中關鍵性和瓶頸性技術問題,如數字化、智能化設計及制造、關鍵原材料和關鍵工藝制造技術等。

表1 電連接器共性技術主要內容

2021年全球連接器市場銷售強勁反彈,大增24.3%,達創紀錄的779.906億美元,其中中國249.783億美元,同比増長23.8%,說明我國電連接器行業生產能力很強,繼續保持世界第一制造大國地位[2]。但由于行業在產品標準與試驗方法、設計可靠性軟件、關鍵原材料和關鍵制造工藝等基礎共性技術研究落后, 導致高端應用領域電連接器產品的質量一致性和可靠性,與國外著名品牌相比仍存在差距。

影響我國電連接器產品自主創新發展重要原因是未形成行業共性技術研究的合作機制,缺乏對合作研究的鼓勵政策及相關管理規定,對聯合研究成果的產權歸屬、技術轉移、收入分配等方面管理不力。合作研究得不到很好發展,影響了共性技術成果的轉移和擴散。更重要的是不能有效地促進企業在合作研究中學習,以實現知識技術的累積和人才的培訓,從而影響了企業自主創新能力的提高。

2021年全球汽車連接器市場規模大幅增長,約1122億元,同比增長20.7%。全球汽車連接器市場制造商主要集中在歐美(占57%)和日本(32%),而中國大陸本土企業僅占7%[3]。說明我國汽車連接器市場還有很大發展空間。目前電連接器行業存在過于強調應用研究,忽視基礎共性技術研究傾向。許多企業熱衷于參與各種以新能源汽車、軌道交通和5G通訊等用途為冠名的應用技術論壇或研討會。而事實上盡管這些連接器的應用領域各不相同,但從技術層面梳理分析都可歸納為“電能連接器”和“信號連接器”兩大類,其技術難點和研究重點差異很大?，F在行業內很少有企業或個人能靜下心來,分析和發達國家同類產品存在差距的根源,合作研究為整機配套的這兩大類國產電連接器普遍存在的基礎共性技術問題。

3 行業基礎共性技術研究重點內容

根據[2021年“十四五”智能制造發展規劃(征求意見稿)]:到2025年規模以上制造業企業基本普及數字化,重點行業骨干企業初步實現智能轉型。到2035年,規模以上制造業企業全面普及數字化,骨干企業基本實現智能化。2025年是初步實現智能制造的關鍵節點。為實現上述目標,必須盡快改變行業基礎共性技術薄弱現狀,加強如圖1所示重點內容的行業基礎共性技術研究。

圖1 行業基礎共性技術研究重點內容

3.1 產品標準化、系列化技術

設計人員要在成千上萬品種規格的各類電連接器產品中,為整機配套準確選用是件非常不容易的事。本世紀初在國防科工委組織領導下,曽編制過“軍用電連接器選擇和使用指南”。系統介紹圓形、矩形、印制板、高頻、分離脫落和光纖光纜等各類電連接器典型結構特點、適用標準、選擇原則要求、使用注意事項、驗收項目要求和典型系列產品示例等,是一份非常實用的指導性文件。

而相比之下在工業、民用電連接器領域,行業至今尚缺少這種指導性文件。地處珠江三角洲的深圳市和廣東省是我國改革開放的前沿陣地,也是我國工業、民用電連接器生產企業最集聚、最發達、應用創新最活躍的地區。我作為深圳連接器行業協會顧問,每月都收到作為協會會刋的“國際線纜與連接”。該雜志每期刋登電連接器企業廣告占相當大的篇幅。瀏覽這些企業廣告不難看出,為滿足不同行業系統、不同型號產品配套需要,往往相同型譜、設計結構、功能和用途電連接器,各企業有不同的型號命名方法。并按各自企業標準接受訂貨和組織生產。沒有先進的管理理念和科學管理,將制約行業創新發展。隨著行業高科技發展,我國不僅需針對5G、新能源汽車、智能制造、大數據應用等新基建項目制定相應產品標準,還需根據行業管理需要制定一批包括材料在內的基礎管理標準。

為此,中電元協接插件元件分會非常重視行業團體標準編制。2018年至今,在中國電子技術標準化研究所協調下巳組織會員單位參與制定和在編的團體標準達21項,涵蓋軍用、軌道交通、電動汽車、數據通信等多個領域。廣東省電連接器行業協會在制定行業團體標準方面,也積極努力、有所作為。今年為實現智能手機等設備快充兼容及快充協議標準的統一,正在組織開展“終端設備用Type-C型連接器”團體標準制定工作。

共性技術與技術標準有密切關系,廣泛使用的共性技術往往是技術標準的基礎。事實上的標準往往與個別公司專利或軟件版權有關,壟斷企業通過事實標準控制共性技術。共性技術若被納入國際工業標準,將對產業發展產生巨大影響。為提升我國在制定國際標準中的地位,在工信部電子四院、中電40所、中航富士達和航天電器等單位共同努力下,主導制定過多項射頻連接器國際標準。中航富士達已經累計制定 13 項 IEC 國際標準。國際標準的發布標志著公司在射頻連接器領域的技術領先地位,公司將在此基礎上進一步加大研發力度,不斷開拓更加高端、精密的射頻連接器及電纜組件,為投資者創造更高的價值[3]。

3.2 關鍵材料制造應用技術

接觸件和絕緣體是電連接器兩個最關鍵零件。目前國產高彈性接觸件材料和耐環境絕緣體材料不能滿足高可靠電連接器產品實際需求。因尺寸精度、表面質量和機械性能等質量一致性與國外同類產品存在差距,生產彈性接觸件所需的鈹青銅絲材和帶材仍部分依賴進口。近年來專業代理銷售全球各著名品牌高導電高性能銅材的蘇州昆山聯揚電子材料公司,提供了許多國內無法生產的低厚度偏差、高細表面、細晶結構的“卡脖子”關鍵銅材。在引進發達國家高品質銅材同時,有助于銅加工企業深刻理解同類材料與發達國家差距原因,為實現替代進口目標指點迷津。令人欣慰的是博威合金、興業盛泰、陜西斯瑞、蘇州金江等銅加工企業,以航空、航天等高端應用領域連接器配套接觸件銅材需求為導向,和中航光電、航天電器等連接器龍頭企業、中南大學、江西理工大學等高校合作開展以實現替代進口同類接觸件銅材為目標的“產、學、研”結合的應用基礎研究已取得成效,部分高強度、高電導接觸件銅板帶和棒線材料已能替代進口。

和接觸件銅材相比,實現絕緣體材料替代進口目標難度更大。絕緣體作用是使接觸件保持正確的位置排列,并使接觸件之間以及接觸件與殼體之間相互絕緣。絕緣體材料必須具有優良的電氣性能和作為結構件所需的機械性能和工藝成型性能。新能源汽車、軌道交通用大電流連接器長時間工作溫升不應超過120℃。高電壓連接器(750V、300A)必須選用耐高溫、阻燃等良好安全性能絕緣材料。近年來電動汽車發展迅猛,因長時間充電溫升引起自燃事故頻發,其中部分與絕緣材料質量有關。高密度小型化信號連接器接觸件間距僅0.2mm,甚至更小。對絕緣體材料電氣和機械性能提出更苛嚴要求。目前國內銷售國外著名品牌工程塑料粉料代理商非常多,但具有自主知識產權研究改性塑料的企業卻很少。單體、填料和填料添加量等改性配方和改性后處理對絕緣體工藝成型、機械和電氣性能影響研究;塑料(增添碳纖維、石墨烯增強、低密度輕量、薄壁零件高流動性等) 改性機理研究;高分子聚合物(粒、粉) 顆粒度標準(顆粒度大小、一致性、均勻性) 對注塑絕緣體質量影響研究;塑料回收料添加及占比對注塑絕緣體質量影響研究;這些基礎共性技術課題都有待研究。

3.3 數字化、智能化設計技術

由于過去都是仿制國外連接器產品,照搬照抄國外連接器產品標準要求,卻始終不理解產品設計的科學依據。國外創新型企業正向設計,必須在設計過程中考慮用戶使用可靠性,通過定性可靠設計或定量可靠性設計保證設計的高可靠性。制造過程的工藝設計、物料檢測、供應鏈管理都是基于可靠設計或可靠性設計轉換而來,形成由一個源點(用戶需求)到終點(用戶使用)的完整鏈條。而我國跟蹤型企業逆向設計,模仿對標產品實現功能性能就進入制造過程。沒有從用戶需求到可靠設計這一過程,不清楚設計可靠性要求高度。尤其是與跟蹤對標產品相比,原材料、元器件供應鏈變化了,企業不知模仿產品設計可靠度是否能達到原設計水平。企業僅靠抓產品制造過程質量檢驗,難以彌補可靠性設計先天不足。

計算機輔助設計(CAE)、計算機輔助制造(CAM)技術和設計優化等軟件?，F已廣泛應用于電連接器企業設計生產過程。早在2017年行業協會在北京郵電大學許良軍教授率領研究團隊的積極支持下,舉辦過“連接器可靠性技術及應用專題論壇”。指導設計人員釆用有限元仿真分析軟件對產品設計可靠性進行預計評估。利用有限元仿真軟件輸入幾何(厚度、長度)、載荷(壓力、集中力)和材料特性等自變量參數,計算獲得包括應力、應變、溫度、熱流等因變量響應輸出參數。分析獲取確保產品設計可靠性的最重要參數。2018年中航光電釆用仿真分析軟件開展“液冷技術在新能源汽車充電接口的集成創新和應用研究”獲得成功。近年來深圳有限元公司的CAE仿真軟件,亦成功應用于行業內許多企業連接器產品插拔力、正壓力、溫升和模流等仿真設計和可靠性分析。

今年6月行業協會線上舉辦“產品設計可靠性基礎知識培訓講座”。哈爾濱工業大學徐樂教授主講“產品質量一致性評價及穩健性設計軟件應用”。通過對批次產品質量一致性穩健設計,將參數中心值確定在非線性區間內,提高參數波動時輸出特性的穩定性。通過設計容差分析,定量評估各設計參數容差對輸出參數一致性影響的顯著性。我聆聽后受益匪淺,加深了對電連接器產品質量一致性設計優化軟件應用的理解。

3.4 數字化、智能化零件制造技術

關鍵零件制造工藝裝備和檢測儀器技術和基礎材料一樣,也是國家科技綜合實力的象征。改革開放后為滿足國家軍用、通訊、航空、航天等重點工程配套電連接器需求,許多骨干企業相繼引進大量發達國家先進的工藝裝備和檢測儀器,應用于產品批生產。國家在快速取得應用成果同時,忽視取得成果的基礎和過程。嚴重沖擊影響我國下面這些關鍵零件制造工藝裝備和檢測儀器技術的自主研發;

1)微細加工和制造技術

微細加工和制造技術水平可以制造超微小型電連接器必需的雙曲線簧孔接觸件、絞線式彈性插針接觸件等關鍵零件為表征;瑞士沛思迪簧爪插孔最小孔徑僅0.26mm、中航光電線簧孔最小孔徑僅0.4mm,航天電器絞線插針最小直徑僅0.20mm(圖2)。早在2016年貴州航天電器堅持創新驅動和綠色發展理念,瞄準航天、通訊等領域對髙可靠超微矩型電連接器的市場需求,組織自動化裝備事業部精英團隊堅持長期攻關,率先建成絞線插針自動生產線,可自動完成絞線插針校直、自測、校正和監測等工序,效率提升十倍以上。2021年列入工信部“精密電子元器件智能制造示范工廠”。

圖2 直徑僅0.2mm的絞線插針

隨著機器人、無人機等軍民融合項目對超微矩形連接器電纜組件需求劇增,行業內研制微細絞線插針和線簧插孔生產線企業越來越多。中兵航聯加大智能化改造力度,2020年絞線插針生產車間被認定為“省示范智能車間”。愿加強產業鏈橫向合作,湧現更多微細加工和制造的專精特新“小巨人”企業。

2)數控機械加工技術

數控機械加工技術水平可以制造微小精細的簧爪插孔接觸件、彈簧探針和結構相對復雜的卡口式圓形連接器殼體為表征。幾年前我應邀赴蘇州史密斯、深圳拓普聯科和東莞中國探針等生產彈簧探針著名企業現場參觀,目睹加工這類超細直徑彈簧探針和簧爪插孔等細微零件的高精度數控機床,似乎全是日本和歐美等進口機床的一統天下。欣慰的是為改變我國在數控機械加工設備應用研究落后局面,揚州精藝機電有限公司經多年努力,引進德囯西門子關鍵組件集成創新不斷改進,研發的數控銑弧槽、數控曲線槽刮削專用機床和五軸加工中心等數控機械加工設備,現已廣泛用于航空、航天等電連接器龍頭企業復雜結構殼體零件加工。

3)沖壓工藝技術

沖壓工藝水平可用數字化高速沖壓(600～1000次/分)片簧、冠簧、端子、卡爪等關鍵彈性零件為表征。以有限元分析為基礎的計算機仿真技術(CAE),給沖壓模具設計、沖壓過程設計與工藝參數優化提供了科學依據,是沖壓工藝的核心技術。用鈹銅帶高速連續沖壓片簧、冠簧、端子、卡爪等彈性接觸件,可實現效率高、成本低的智能化生產。東莞睿宏用銅帶沖制替代棒材車制生產38999系列插孔接觸件,己成功應用于民用領域(圖3)。瑞士沛士迪生產的最小孔徑僅0.26mm冠簧插孔(圖4),現場參觀沖壓成型過程如變魔術,對其中奧秘至今仍百思不得其解。

圖3 沖制成型的38999系列插孔

圖4 孔徑僅0.26mm的冠簧插孔

4)塑壓工藝技術

塑壓工藝技術水平可以數字化制造高密度、小型化或細長矩形連接器的絕緣體為表征。絕緣體質量除設計因素外,很大程度上取決于以塑壓工藝技術。前幾年我應邀參觀泰科蘇州工廠,中央庫房管道集中供料的智能化塑壓車間生產印制板連接器絕緣體印象頗深(圖5)。

圖5 智能化塑壓車間生產的絕緣體

大量失效案例表明;連接器接觸不良、絕緣不良、插合不良和密封不良等失效模式往往都與絕緣體質量有關。隨著電子產品中連接器及其組件高密度和小型化,接觸件間距越來越小,對塑壓工藝的精準度提出了更高要求。

5)壓鑄工藝技術

壓鑄工藝技術水平可以數字化制造螺紋連接圓形連接器鋁合金殼體、薄壁矩形連接器殼體為表征。早在上世紀九十年代泰興航宇連接器廠引進德國大噸位壓鑄機, 提高了壓鑄鋁殼體的金屬致密性, 可使原Y2等產品殼體由噴漆改為化學鍍鎳, 極大改善了產品外觀質量和耐環境性能。HDMI高清視頻接口連接器殼體原用鈑金成形,現部分企業改用壓鑄成形。軌道交通用電力傳輸連接器殼體亦廣泛釆用鋅鋁合金壓鑄工藝成形。

3.5 模具設計與制造技術

數字化模具設計與制造是行業智能制造核心技術。它是模具二維可視化設計以及虛擬裝配、仿真、虛擬制造、虛擬檢測、虛擬成形,同時釆用數字化機床加工成模具的過程?；舅枷胧遣捎脭底只瘜δ＞唛_發中相關信息實現定量表達、儲存、處理和控制,實現對模具性能預測和可制造性分析。

模具設計與制造技術是電連接器生產核心關鍵技術。沖壓、塑壓、壓鑄、裝配、檢測和近年來發展起來的金屬注射成型技術都離不開模具。1992年我首次到四川華豐下廠驗收神舟飛船配套電連接器產品。實地考察車間生產現狀,唯一禁止外來人員參觀的是模具車間,保密程度可見一斑。

我國與發達國家電連接器產品質量一致性差距,也集中反映在模具結構設計和制造水平上。圖6為蘇州史密斯工廠生產的測試芯片治具。

圖6 測試芯片治具

3.6 表面處理技術

表面處理技術是確保電連接器耐環境性能的關鍵技術。也是行業智能制造核心技術。在眾多表面處理工藝技術中,尤以接觸件鍍金或鍍銀質量最為關注。通常耐環境高可靠和數據通信連接器接觸件都選用鍍金,而用于電力傳輸的高壓、大電流連接器接觸件都選用鍍銀(圖7)。

圖7 高壓連接器電纜組件鍍銀冠簧插孔

耐環境髙可靠連接器國軍標中都規定,接觸件鍍金層厚度應不小于1.27μm。但實踐表明鍍金質量并非僅與厚度有關, 還與基體金屬的結合力和鍍層孔隙率有關。接觸件電接觸部位局部鍍金,現已成為一種有效的鍍層技術。以前MIL39029規范要求接觸件整個外表面鍍金1.27μm,局部電鍍可節約50%金。隨著我國環境條件改善,在保證鍍層致密均勻、極低微孔及良好耐磨耐蝕性前提下,能否修改接觸件規范規定的鍍金層厚度或按使用環境分若干等級,是行業面臨的共性技術課題。

另一共性技術課題是無磁性連接器研究。鍍金層用鎳打底,雖有利于減少鍍層孔隙率,提高耐蝕性。但因鎳是鐵磁性元素,鎳底層厚度將影響連接器透磁率。醫學成像應用中磁場必須盡可能均勻,才能獲取最佳圖像分辨率,雷迪埃公司是最早為核磁共振設備配套提供無磁性射頻連接器的制造商。

電動汽車的普及,需高電壓、大電流連接器充電縮短充電時間。為防止電氣觸點損耗,充電樁等連接器接觸件普遍使用低電阻鍍銀。但銀鍍膜柔軟,反復插拔引起鍍銀磨損、電氣和插拔特性惡化。開發鍍銀硬化技術對耐磨性貢獻有限,內含潤滑顆粒的復合鍍銀工藝復雜。為此美國泰科、日本航空電子研發一種新鍍銀工藝,使銀鍍膜磨損為零摩擦。通過在接觸件銀鍍膜相互接觸滑動摩擦部位形成特殊界面結構,控制銀鍍膜磨損的銀粘附。在不影響導電性前提下鍍銀面相互接觸,又反復脫離不進行磨損。使其同時具有良好導電性和耐磨性。一般汽車充電口鍍層技術額定承受 10000 次插合循環。而采用這種新工藝鍍層能承受50000 次插合,幾乎沒有接觸區磨損[4]。四川華豐著名表面處理專家張勇強教授率領的團隊,對這種具有普遍推廣意義的新工藝鍍層也有所研究。

3.7 智能制造技術

本世紀初部分軍用電連接器生產企業,根據國家重點工程配套急需陸續引進自動沖壓、注塑、電鍍和裝配等智能化生產線。四川華豐為滿足當時迅猛發展的通訊工程對背板電連接器的需求,率先引進依靠數字化技術支撐,含復合電鍍、連續壓塑、自動裝配等新工藝的日產數十萬套背板電連接器生產線。

近年來隨著企業數字化轉型和智能化改造加速,航天電器、中航光電等電連接器龍頭企業成績卓著。2021年貴州航天電器完成中德合作智能制造樣板車間的建設,實現了多品種、小批量電子元器件產品混線生產,從客戶下訂單到最終交付,從技術研發到客戶服務實現了全流程的信息化集成。絞線插針矩形連接器智能制造生產車間建設,實現微米級器件月產量過千萬只。中航光電以防務戰略業務為切入點建成軍用圓形電連接器智能化車間,兩年來投入數字化生產線 16 條,自動化設備 150 余臺,生產效率和傳統車間相比提升60%,經營效益明顯改善。 杭州航天電子從零件單工序自動化到組件自動化單元,再到產品全過程自動化生產線,逐步掌握了智能制造裝備自主研發設計能力,實現工藝與裝備的最佳契合。已實現關鍵零件100%自動化加工和檢測,形成了以接觸件組裝、絕緣體組裝等為代表的8個自動化裝配單元,實現一系列產品自動化裝配。收口效率提高4 倍以上,定位爪安裝效率提高15 倍以上,絕緣組件組裝效率提高20 倍以上。

3.8 可靠性系統工程技術

我國著名科學家、系統工程倡導者錢學森認為:“系統是由相互作用、相互依賴的若干組成部分結合成的具有特定功能的有機體,而且這個系統本身又是它所從屬的一個更大系統的組成部分”[5]。電連接器作為機電產品廣泛應用的基礎元件,就是一個由接觸件、絕緣體、殼體等零件相互作用、相互依賴組成的具有特定功能的系統。追溯其上游,組成電連接器的每個零件,都是由設計、材料、制作工藝、檢測和標準等因素相互作用、相互依賴、具有特定功能的系統。追溯其下游,更大的整機系統,電連接器是從屬于它的組成部分。行業可靠性系統工程應用模式有失效分析、試驗考核、定量設計和失效預防四種(表2)。行業可靠性系統工程技術管理,將經歷生產過程可靠性管理、研制過程可靠性管理和全系統全壽命可靠性管理等三個不同階段[6]。隨著行業技術集成創新模式和質量觀念的進步,許多企業已逐步由被動的失效分析模式向主動的失效預防模式發展。我作為三十年前參與航天電連接器檢驗老專家,對此感受頗深。

表2 電連接器行業可靠性系統工程應用模式

回眸上世紀九十年代初,我負責下廠驗收神舟飛船、風云衛星等航天系統工程配套所需電連接器,盡管當時引進了蘇里奧的MIL26482、MIL38999生產線,但生產依然靠手工加工、裝配和檢驗,產品質量一致性主要取決于操作者的工作水平和責任性。當時根據全面質量管理的思路,對一些從事軍用電連接器生產企業,實行了“專人、專批、專線、專機、專料、專篩、專檢”的高可靠七專管理。鑒于生產工藝手段相對落后,產品質量一致性較差。盡管用戶在使用前進行了“百里挑一”的嚴格篩選,在實際使用中仍經常出現各種質量問題,產品使用可靠性得不到保證?！?21”載人航天工程啟動后,我分析處理過多起航天電連接器失效案例,都生動說明“產品可靠性是設計出來的,制造出來的,而不是檢驗出來的”。

隨著改革開放深化,行業通過引進多條生產線和外資企業,在生產規模和產品結構方面發展迅猛,許多產品從無到有、由弱到強,滿足了重點工程用電連接器的配套急需。但由于行業設計、材料、工藝、檢測和標準等基礎共性技術研究薄弱和落后,產品可靠性總體水平與發達國家相比存在差距。實踐出真知,我多次赴國內外電連接器企業現場調研質量一致性。以常用的直徑1mm簧爪插孔分離力實測值為例:瑞士沛士迪公司0.6～0.7N;國內優秀企業0.5～0.7N;一般企業0.2～0.8N。加深了我對“企業基礎共性技術是產品創新發展的驅動力”的認知。

中國制造2025提出:“要加強產品可靠性設計、試驗、驗證技術的應用研究,推廣先進的在線故障預測與診斷技術及后勤系統,使國產關鍵產品可靠性指標達到國際先進水平?！蹦壳靶袠I內部分優秀企業技術集成創新已進入定量設計和研制過程可靠性管理階段,正在繼續向故障預防和全系統全壽命可靠性管理階段邁進。部分關鍵產品可靠性指標已經接近或達到國際先進水平。

“以史為鑒、展望未來”,只有行業上下游產業鏈形成系統合力,構建一個橫向跨界的可靠性系統工程體系,才能夯實設計、材料、工藝、檢測、標準、使用和維護等基礎共性技術,全面提升產品可靠性水平。行業開展可靠性系統工程建設,圍繞電連接器產品保障規律,研究改革行業產品質量特性的組織管理方法。對實現關鍵產品可靠性指標達到國際先進水平的戰略發展目標意義深遠。

4 希望和建議

“工業互聯網發展發展行動計劃(2021-2023)”指出:要推動形成各方積極參與的團體賽模式。工業互聯網是涉及設施建設、融合應用、技術創新、產業生態和安全保障的融合性、系統性工程,企業不能單打獨斗。要充分調動工業企業、基礎電信企業、工業軟件企業、工業控制企業、設備制造企業、解決方案提供商等各方積極性,推動形成主體多元、協同創新的產業生態和“團體賽”模式。進一步發揮工業互聯網專項工作組協調機制作用,形成跨部門、跨領域、跨行業合力,完善政策體系和推進措施。鼓勵各地工業和信息化主管部門、通信管理局加強協同,形成推動合力。

今年7月我國成立了首個“電動汽車產業極速充電生態聯盟”。聯盟由五十多家具有行業影響力的整車企業、動力電池企業、充電設施建設運營及上下游企業、高?？蒲袡C構、行業協會等共同組建。主攻新能源汽車電連接器的四川永貴電器是理事單位。聯盟旨在共同促進新能源汽車極速充電技術的普及和產業化應用。這是建立產業基礎共性技術合作研究體制的良好開端。

4.1 創建電連接器產業聯盟

面對電連接器龍頭企業為構筑新的產業格局而進行的頻繁兼并收購,以及由此在產業鏈各環節逐步形成的整體優勢,必須盡快建立“電連接器產業聯盟”,完善電連接器生態環境,形成我國貫通縱橫向完整的“全產業鏈”。創建聯盟是一個漸進認識過程,應遵循“先易后難、逐步推進”原則。特提出以下四點建議:

建議一是編篡“中國新基建項目配套電連接器產業鏈地圖”;建議行協組織編篡“中國新基建項目配套電連接器產業鏈地圖”,直觀標注產業鏈“材料-工藝裝備(檢測儀器)-電連接器-整機”企業地理位置。以便使每個企業全面了解其在產業鏈的作用、地位和周邊同行及合作伙伴,為構建產業鏈上下游企業縱橫向合作交流平臺創造條件。此建議是基于我每年都收到上海有色網編篡的“中國銅加工產業鏈地圖”,直觀了解銅加工產業鏈“采礦-冶煉-加工”企業地理位置得到的啟迪。

建議二是編篡“新興產業配套電連接器選用指南”;建議行協組織編篡“新興產業配套電連接器選用指南”,系統介紹新能源汽車、5G通訊、大數據、人工智能、綠色能源(風能、光伏)、軌道交通、海洋工程、醫療器械等新興產業,整機配套所需的各類電連接器典型結構特點、適用標準、選用原則要求、使用注意事項、驗收項目要求、典型系列產品和生產企業等。指導新興產業設計人員以滿足配套應用需求為導向,準確選用電連接器。

建議三是舉辦電連接器“產品質量一致性”團體賽;行協聯合工信部電子四院、五所等標準和質檢第三方單位,組織舉辦材料、零部件和電連接器“產品質量一致性”團體賽;產業鏈上下游生產同類材料、零部件和電連接器企業都可報名參加。優勝者獲“最佳產品質量一致性獎”殊榮。產品設計、材料、工藝等多種因素都會影響質量一致性,企業深刻認識與發達國家同類產品質量一致性差距根源,是實現替代進口目標的第一步。

建議四是籌建“電連接器關鍵零件和關鍵工藝研究和供給中心”;電連接器行業實現工業3.0、工業4.0智能制造,需化巨資引進許多關鍵的制造工藝裝備和監測儀器。要“以史為鏡”,吸取過去同質化重復引進,利用率不高,浪費資源的歷史教訓。建議在國家有關部委組織領導下,合理調整我國電連接器生產布局,充分發揮本企業的特長和優勢,整合資源組建產業聯盟。強強聯合、優勢互補,適當兼併某些企業,淘汰本企業某些弱項產品。選擇具有良好基礎和優勢條件企業;籌建我國“電連接器關鍵零件(接觸件、絕緣體)研究和供給中心”(兼工業3.0、工業4.0生產基地),籌建我國“電連接器關鍵工藝(模具、機加工、沖壓、塑壓、壓鑄、表面處理、智能裝配、在線監測等)研究和供給中心”。

4.2 培育新型人才

“科技以人為本”,人才是夯實行業基礎共性技術,確保電連接器創新發展的第一要素。同行之間競爭,某種意義上講就是人才博奕。電連接器行業急需培育以下三類人才:一是培育熟練掌握電連接器產品設計、材料、制造工藝等基礎共性技術人才;二是以新能源汽車、5G通訊、大數據、人工智能等新基建項目配套需求為導向,在培育第一類人才同時,培育既熟悉電連接器制造,又熟悉各領域整機配套電連接器產品使用要求的跨界復合型人才;三是培育能致力于產業鏈可靠性系統工程技術研究及管理、產品智能化制造正向并行設計的跨界復合型人才。隨著企業數字化轉型和智能制造逐步推進,目前行業特別緊缺第二類能勝任電連接器產品應用基礎研究和第三類能承擔產業鏈可靠性系統工程技術研究與管理以及產品智能制造正向并行設計的復合型人才。

筆者出于對培育人才的關注,最近瀏覽了承擔國家985、211工程各高校培養各類專業人才的優秀學科名單,發現“電連接器制造與應用”作為一門交叉學科,短期內還很難列入這些高校的學科名單。企業培育和擁有技術人才是件頭等大事,但也決非是件一蹉而蹴的事。人才必須通過企業實際工作磨練才能成長、發現和脫颕而出?，F在不少企業想走捷徑,通過種種渠道從別的成功企業中挖取人才。卻很少考慮如何因地制宜培育本企業能全身心投入上述三方面工作的人才。企業每年都會招聘許多高校本科生、研究生等,為加速培育這些初入行業的年輕后輩早日肩負起未來電連接器創新發展重任,特提出以下四點建議:

建議一是組織舉辦“培育復合型人才專題研討會”;建議行業協會征求產業鏈上下游企事業單位和北郵、哈工大等有關高校意見后,組織舉辦“培育復合型人才專題研討會”。邀請曽對產品應用基礎研究作出過貢獻的退休老專家作報告,現身說法談自已的心得體會和經驗教訓。以期望年輕后輩聆聽后有所啟迪。并建議行業協會聽取專家學者意見的基礎上,集思廣益考慮擬定“電連接器行業培育復合型人才行動計劃綱要”。

建議二是企業每年組織舉辦學術交流會或論文發布會;建議企業組織年輕后輩積極參與涉及電連接器應用基礎研究的產品失效分析、試驗考核、定量設計和失效預防等實踐活動或課題研究,鼓勵年輕后輩及時總結經驗,撰寫論文和技術總結。企業可通過每年組織舉辦學術交流會論文評審,可及時發現好苗子,今后有意識引導定向培養。

建議三是高校和企業合作定向培養各類專業人才;建議北郵、哈工大等高校和企業合作組織專家學者編寫理論結合實際的“電連接器制造及應用技術”教材。并向國家申請設立“電連接工程制造及應用技術”專業定向培養人才。今年八月深圳科技大學中德智能制造學院和深圳連接器行業協會合作己開設“電接觸理論與應用技術”選修課。

建議四是籌建電連接器博物館兼培訓實習基地;建議行業協會原理事長單位(四川華豐)和現理事長單位(中航光電)聯合組織籌建“電連接器產品展示室”,并向國家民政管理部門申報籌建“中國電連接器博物館”兼培訓實習基地。全面展示建國以來電連接器行業的發展里程、各龍頭企業產品技術集成創新和在國家重點工程上應用成果。征集展示許多前輩珍藏的資料和實物樣品,使其能薪火相傳,得到傳承、保護和利用。

5 結束語

以上希望和建議,謹此表達我對電連接器行業未來發展的關注和愿景。其觀點和可行性尚待商榷和批評指正。未來幾年行業整合集成創新和智能制造,將成為行業發展的主題。在市場經濟背景下改革現行體制,創建電連接器產業鏈跨界合作的經濟實體和數據共享研究平臺,夯實行業基礎共性技術研究,是一個長期艱巨而繁重的任務。撫今追昔、繼往開來,我對實現這個目標充滿期盼給予厚望!

我深信:通過數年、乃至數十年各位志同道合后輩們的與時俱進、奮發有為,夯實我國電連接器行業基礎共性技術研究和供給,實現電連接器“制造大囯”過渡到“創造大國”的目標一定會達到!也一定能達到!