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中国呼吸机媲美德国造

2020-05-19 06:39

  “我们公司很小,10年来从来没有受到过现在这么高的关注度。”王先生告诉第一财经记者。

  呼吸机本是医疗器械中的小众产业,在新冠肺炎疫情肆虐时掀起了需求巨浪。尤其是在海外疫情暴发后,有创呼吸机的国际需求一夜暴增。

  工信部数据显示,截至4月30日,我国呼吸机主要生产企业除了向全国供应各类呼吸机近2.9万台之外,已累计向国外供应呼吸机近4.91万台。以美国为例,截至5月1日,中国已经向美国提供了超过53亿只口罩、3.3亿双外科手套、3885万件防护服、598万副护目镜、近7500台呼吸机。

  不过,面对庞大的国际市场需求,国内的呼吸机厂商一度面临着“无米之炊”的困境。呼吸机内音圈电机等核心零部件的主要供应商均在海外,但海外的生产停滞和运输乏力导致供应链条出现缺失。因此,呼吸机厂商们纷纷将目光转向国产替代,一批国内电机企业紧急上线,在快速完成技术攻关后开始迎接订单量激增的挑战。

  据世界卫生组织数据,每6个新冠患者中,会有一人出现重症和呼吸困难,要用无创呼吸机辅助通气,如果病情恶化,还会用到有创呼吸机控制性通气。

  作为精密仪器,呼吸机涉及上千个零部件。其中核心零部件包括音圈电机、涡轮风机、电磁阀、芯片、流量和压力传感器等。

  同茂电子在10年前就开始接触音圈电机的生产。当初产品经过一年半的开发验证后,相关订单开始转化。但同茂电子从未关注过它所应用的领域,“我们也是通过和客户的不断沟通接触,通过这次疫情才知道音圈电机是呼吸机里的重要部件”。

  王先生告诉第一财经记者,疫情之后的新增客户约是原有客户数的两倍,老客户的订单量也比往年增加了十多倍,最大的订单一次性订了约2万个电机,“春节假期后我们基本上一天都没有休息”。

  为了满足呼吸机电机激增的订单量,同茂电子快速完成了生产线的调整。据王先生介绍,公司减少了非呼吸机电机的产线,对相关订单做延期处理或增加批次,另外还增加了5条产线,用于增加呼吸机电机的产能。

  “部分海外的非呼吸机客户因为疫情处于半停工状态,对原来产品的需求没有那么大,所以我们也可以做一个产线调整。往年呼吸机电机的产量占比约为3%~5%,大概在2000个,目前能占到一半以上,一个月的总出货量约为2万个。”王先生告诉第一财经记者。

  对于国内的电机生产商而言,呼吸机用电机并不是公司常规生产的品类,医用产品的技术要求也比工业产品更高。

  据王先生介绍,为了满足呼吸机用电机的生产要求,公司需要选择精度更高的材料,重新更换相应的工装夹具,还要在更严格的产品要求下优化电机的结构设计。

  “主要难点在于呼吸机电机对稳定性的要求比工业电机更高,要保证推力的线性度——推力的线性度更好,呼吸机的气体推送就更稳定。”王先生对第一财经记者介绍道。

  做到这一点,直线轴承的选择至关重要,“一般市面上能买到的轴承无法达到要求,我们花了大量的时间不断地找不同的轴承测试,还要做大量的实验来保证轴承和其他材料的配合度,研发工程师有好几次连续工作一整天都没有休息。为了保证轴承能达到较高的运动标准,我们也在不断地做老化测试。”

  基于同茂电子此前的技术积累,产品的研发周期可从最初的一年半左右缩短至现在的一个月以内,其中包含大量的参数测试环节。在工厂实验、终端实验、上机实验等测试均通过后,才能保证最终应用的稳定可靠。同时,测试也需要一定的资金投入,在保证性能的前提下,测试要求的时间越短,所需要的外部配件成本就越高。

  同样紧急收到呼吸机电机生产任务的上海誉盈光电科技有限公司(下称“誉盈光电”),虽然长期从事机电产品研发,却从未接触过医疗设备电机。

  在收到上海医疗器械股份有限公司医疗设备厂(下称“上医厂”)的100套电机产品订单后,誉盈光电经历了3天的技术攻关,完成了两台无刷直流电机减速机组样机。各项性能指标通过测试后,原定的100套订单增加到了150套。

  全力生产21天后,誉盈光电的150台电机已于4月30日交付给了上医厂。第一财经记者了解到,目前上医厂又追加了150台电机组件的订单,一些有创呼吸机厂家和下游相关供应商也开始与誉盈光电接洽。

  誉盈光电的生产调整在3天内紧急完成。誉盈光电总经理陈新对第一财经记者表示,接手订单的整个过程较为匆忙,在和上医厂对接后,团队就着手原材料采购和技术准备。在拿到确切指标后,便开始了连夜的计算,将生产系统中涉及的零部件进行重新整理组合,然后快速组织车间加工,“几乎是一个24小时运转的周末。”

  上医厂的呼吸机原先使用的是来自德国的电机产品。誉盈光电在收到生产需求后,仅看到了德国样机的照片和相关的技术指标。

  “我们没有拿到过德国的样机,只是根据我们收到的技术指标来制造符合要求的产品。所以我们的电机在内部设计和外部造型上与原先的德国版本完全不一样,但是能符合呼吸机需要的所有技术指标。”

  据第一财经记者了解,电机厂商并不会拿到样本,仅凭借客户提供的技术指标自行设计推进。因此即便是同一款产品的国产替代,其结构设计都会存在差异,但在各项指标和性能上与海外的产品并无二致。

  对于常规生产军工类电机的誉盈光电来说,其技术储备足以让他们快速应对呼吸机电机的紧急生产需求,但仍需要应对军工类电机和医疗类电机在应用特性上的差异。陈新告诉第一财经记者,一方面,呼吸机用电机没有严苛的体积、质量上的规定,也不需要应对高温高压等极限环境,但对耐久性、可靠性的要求更高;另一方面,军品在材料、加工和人力上对成本的考虑较少,也没有量产所需要的产品一致性要求,作为民用产品的呼吸机电机则对经济性和一致性的需求更高。

  对此,誉盈光电对多种设计方案做了综合评估,弱化了对低噪音和精巧性的需求,来保证产品的耐久性,但对于产品的基本性能仍保持了高要求。“在方案确定后,我们还临时调整了电机内部的电池设计方案,不做调整的话就达不到那么高的匹配度,响应速度和适应性上也不会这么好。”陈新说道。

  陈新认为,在电机上,我国的生产能力和海外并不存在差异。“我们的电机能在呼吸机中应用,但不是专门为呼吸机做的,这类突发事件也是在检验我们生产制造业的基础实力。从目前的响应速度和配套的准确率来看,我们已满足了国家对机电行业国产化替代的要求。后续在标准上,我们的设定需要更平稳、更节能,响应速度要更快。这场‘遭遇战’也是我国支柱产业自我提升、建立行业标准的一个契机。”

  此外,国产电机还具有一定的价格上的优势。陈新表示,由于没有定制、品牌等方面的溢价,国产电机在价格上可能只有海外电机的一半。

  电机作为呼吸机中承担动力执行功能的部件,基于国内的技术积累和现有产能,并不是业内担心的对象,传感器、血氧模块等有高精度要求的部分才是真正“卡脖子”的地方。

  上海锦嘉医学科技有限公司总经理梁琳已从事呼吸机行业二十余年,从2007年起即开始尝试国内呼吸机的自主研发。

  梁琳介绍道,国内的呼吸机多是在海外购买零部件后,将各个模块组合而成。而其中的电机并不是难点,氧气浓度传感器、流量压力传感器和血氧模块才是呼吸机中最关键的部分。但是,国内生产的上述部件在精度和灵敏度上与国外产品存在较大差距,包括血氧在内的关键数据却起着决定患者生死的重要作用。

  梁琳表示,传感器、血氧模块、氧电池等核心部件目前还无法在国内找到满足性能和寿命要求的替代产品。

  “我们目前在呼吸机上的理论研究、核心技术、数据积累、软件计算等方面都还很薄弱,自己研发产品比从国外买现成的成本更高。要在这些核心部件的性能上追上海外的产品,还需要继续积累几年的时间。”她认为。

  第一财经记者从国内一家呼吸机生产商了解到,国产的流量压力传感器不断在技术上实现革新和突破,已开始进入无创呼吸机中。相对于疫情急需的有创呼吸机而言,无创呼吸机对流量压力传感器的要求不高,经济条件差的患者在成本上更能接受,因此该公司向国内供应商采购流量压力传感器用于无创呼吸机。

  而要真正解决这些高端零部件的“卡脖子”问题,梁琳认为需要生产厂商和临床的紧密配合,“外观造型的仿制,国内很多企业都能做到,但只有收集大量临床采集数据,进行大样本量处理,才能获得精准的使用数据,以解决最重要的精准度问题。”

  海外疫情所引发的对国产替代的关注,也让陈新开始关注电机在医疗领域的应用。“这是一个非常细分的市场,市场需求并不大,从产值来讲可能不足以吸引很多大企业。另外,医疗设备领域的准入门槛相对比较高,所以有技术积累的、产业链相对健全的企业进军的可能性更大。”陈新分析说。

  除了市场“小众”,呼吸机厂商对于国内供应商的关注度低,也是导致呼吸机零部件缺乏国产供应的因素。王先生认为,对呼吸机这样的细分领域来说,与国外供应商保持长期合作关系是一种较为固定的模式,如果不考虑疫情因素,厂商并不会关注到在国内也有不少具备生产能力的电机生产商。

  由于缺乏资源支持,过去多年仅凭借梁琳所在企业等自主生产研究,规模和产能非常有限。但据梁琳透露,目前有一些相关专业的高校团队已得到了政府部门和学校的经费支持,对呼吸机和核心零部件的研发能力得到有效提升。

  在美国遭遇疫情暴发后,总统特朗普曾在3月27日动用《国防生产法》授权,要求通用汽车公司生产呼吸机。特朗普当时还表示“美国将会在100天内生产出10万台呼吸机”,从目前多家企业的进度来看,这一计划基本可以实现。

  随着各国对生产的重视与疫情发展,如若未来呼吸机的浪潮退去,无论是“船小好调头”,还是“巨轮出海”,中国的制造企业得有“压舱石”才能乘风破浪。陈新表示,未来将会把产品线往医疗电机领域做一些延伸,将民用产品往更多元、更精致的方向发展,会在调研之后根据市场的需求布局。

  对于未来,王先生说,同茂电子将依旧根据市场需求的走向来调整业务布局,“有这些年的生产积累,我们也在不断挖掘市场,其他的细分行业我们也很愿意去接触,也有能力去满足需求。”

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