假肢产业转型升级 是一场加速跑,也是一场马拉松

  3月13日,北京2022年冬残奥会闭幕,中国体育代表团位列金牌榜、奖牌榜双榜首。这是一次创造历史的盛会,也是一个展示科技助残的舞台。人们犹记得,运动员用仿生手传递火炬、用假肢完成单板滑雪的画面。

  借助假肢正常生活并实现梦想的不止冬残奥会上的运动员。感动中国2021年度人物张顺东装上假肢和妻子共同奋斗踏出脱贫路,夏伯渝在69岁时借助假肢登顶珠峰,双腿截肢者艾米·穆林斯穿着手工雕刻的实木假腿站在伦敦时装展秀的舞台,大放异彩。

  据中国残联相关负责人介绍,“十三五”期间,我国通过实施精准康复服务行动等,累计为1252.5万残疾人提供了包括假肢在内的辅助器具服务。目前,假肢领域有哪些新的技术成果?如何推动我国假肢产业发展?

  智能动力假肢是未来趋势

  假肢又称义肢,是一种康复辅助器具,指的是通过工程技术手段,为截肢者或不完全缺损的肢体专门设计和制作装配的人工假体。

  最古老的假肢可追溯至3000年前,人们在古埃及一个贵族墓地中发现女性木乃伊右脚拇趾上的假脚趾——由亚麻线连接木头与皮革制成。人类不断进步,其技术硕果为假肢发展插上了翅膀。20世纪60年代,具有变革意义的组件式下肢假肢首次推出,并在全世界得到推广。70年代,一些工业发达国家推出各自的组件式假肢,完成了传统假肢产品向组件式假肢产品的过渡。80年代,大量新技术与新材料引入假肢,实现了假肢的钛合金化、碳纤维化和计算机智能化控制,这期间,还出现了智能关节和储能脚等产品。90年代后,假肢技术更加完善、产品更加丰富。

  从木头、铁质类假肢,到机械式的气液压假肢,再到智能假肢,技术演进不断为假肢赋能。进入21世纪,假肢制作朝着智能化、信息化方向发展,致力于全面提高截肢者生活质量。比如,依托人工智能、脑机接口、虚拟现实、3D打印技术等一系列新兴技术,一些研究者进行了仿生假肢等产品的研发和应用。

  在技术方面,智能动力假肢成为残疾人群体的新希望。2014年,国内首款智能动力小腿假肢“风行者”正式上市。这款产品由北京大学工学院智能系统与人体工程实验室主任、博士生导师王启宁领衔研发。王启宁表示,传统假肢有各种各样的问题,比如假肢关节角度、阻尼不可自主调节,只能在有限范围内转动,并且没有动力输出。王启宁认为,如果想达到“赛博格”(人类与电子机械的融合系统)这样的程度,需要依靠智能动力假肢。

  对此,深圳健行仿生技术有限公司创始人兼CEO孙小军持有相同看法。他表示,目前市场上约99%的假肢都是被动式假肢,即传统假肢。2021年12月,该公司研发的智能动力假肢机器人正式量产,孙小军表示:“如果说传统的被动式假肢是马车,那么智能动力假肢可以理解为能自动驾驶的新能源车。动力假肢是一个蓝海市场,是未来的大趋势。”

  国内中高端假肢产品供应不足

  由于起步晚、产业基础薄弱,我国假肢产业存在发展不平衡不充分的问题。昆明医科大学相关人员调研发现,我国国产假肢和矫形器的技术含量还处在相当低的水平;国产假肢和矫形器无论在数量、质量和品种上均不能满足市场需要,与同期的国际产品相比存在较大差距。

  在产量方面,据中研普华产业研究院不完全统计,目前我国约有600余家各类假肢矫形器生产装配机构,假肢年产量约6.5万件,矫形器(矫形鞋)年产量约为23万件。按产品的平均寿命为3年计算,相当于只有88.5万具假肢、矫形器(矫形鞋)在使用中。据悉,2010年年末我国残疾人总人数约8502万人,其中肢体残疾2472万人。因此国内假肢产量亟待增加。

  孙小军认为,由于我国假肢领域的技术自主创新能力不强,导致产品存在短板。“例如有些假肢需要使用液压腔,液压腔要做得体积很小同时又能承受很大的压力。如果技术不成熟,液压腔质量不高,就可能出现易漏油等问题,导致假肢使用寿命缩短。”

  在质量方面,我国面临中高端假肢产品短缺难题。“目前,德国的奥托博克、冰岛的奥索等企业生产的中高端假肢产品垄断国内市场,价格昂贵。如果国内用户想使用体验更好的中高端产品,则会面临选择少、负担重的困境。”孙小军表示。

  在品种方面,可供选择的智能假肢产品较少。据新思界产业研究中心报告,目前国内智能假肢市场规模较小,智能假肢生产企业数量少,市场供给缺口大,供给明显不足。

  假肢后续服务保障也存在一些藩篱。河南省康复辅具技术中心高级工程师王磊与河南省标准研究院高级工程师郭敬东分析指出,过去简单的测量、制作、组装完成即交货的模式,没有根据使用者的情况进行系统必要的装配后康复功能训练,容易导致使用者走路姿态异常、发生皮肤破损等问题。而康复辅具配置机构进行假肢装配后的康复训练,往往仅凭工作人员的经验,训练手段较单一,内容也较简单。

  对此,专家表示,我国确实缺乏假肢矫形技师。湖南佳满假肢矫形技术开发有限公司首席假肢技师黄河称,每个肢残人士的情况都不同,假肢需要纯手工制作,所以对假肢制作技师的要求也很高。孙小军表示,从整体来看,我国假肢技师尤其是高级假肢技师的人才队伍比较缺乏,培养这方面人才的机构也较少。

  以技术为抓手推动假肢产业发展

  如何推动假肢行业发展?

  孙小军强调,为了打造中高端假肢产品,一定要加大技术自主研发力度,整合学科资源。“假肢行业涉及多学科,特别是中高端假肢制造涉及到机电一体化、软件算法、生物力学、人体工学等交叉学科。所以,需要更多拥有交叉学科资源的企业或科研院所来做这方面的研究,从而推出更好更多的假肢产品。”

  面对假肢矫形技师短缺问题,专家建议按国家职业标准和社会需求培养人才,并根据产业需求共同建立和规范我国假肢矫形工程教育的人才培养标准,同时发挥教育引领产业未来发展的作用,共同提高人才培养质量。

  政策方面,孙小军认为,国家在这方面要提供更多政策支持。中高端假肢的负担比较重,可以在政策上给予优惠,让更多人能买得起中高端假肢,为中高端假肢企业发展营造良好发展环境,形成良性循环。

  实际上,为了推动假肢等康复辅助器具产业发展,近年来政策持续发力。比如民政部推动开展康复辅助器具产业国家综合创新试点、康复辅助器具社区租赁服务试点。2019年12月,国务院取消了“假肢和矫形器(辅助器具)生产装配企业资格认定”行政许可事项。民政部出台事中事后监管政策,指导各地通过信息共享、年度报告、“双随机、一公开”监管、信用监管等方式加强事中事后监管。

  全国残疾人康复和专用设备标准化技术委员会也推动相关工作,截至2021年5月,制定了130个国家标准和22个行业标准,行业标准体系日益完善。中国康复辅助器具协会等行业组织则通过签订承诺书开展行业自律。

  为推动我国康复辅助器具产业的发展,早在2016年,国务院就印发《关于加快发展康复辅助器具产业的若干意见》。该意见提出,要增强自主创新能力、促进产业优化升级、扩大市场有效供给、营造良好市场环境。

  综合来看,推进假肢等康复辅助器具产业发展,既是一次加速跑也是一场马拉松。

  来源:科技日报

【【这些人 这座城】他是清华学霸、行业领军者,他的“天津缘分”说来就来……】过去的十年

各项发展策略在天津次第展开

“三个着力”为发展指明方向、标注路径

“京津冀协同发展”同下一盘棋

“一基地三区建设”功能明确定位清晰

“制造业立市”传承历史发挥优势

“871生态工程”取得阶段性成效

“双城发展”格局初步形成

这座城市

在高质量发展的道路上笃定前行

民生为大

在这座有温度的城市里

时代发展的大成就

也写着你我的小成长

学了新手艺,有了新工作

做出了新成绩,获得新荣誉

换了新车,买了新房,开了新店

……

有衣食住行里的小确幸

也有民生温度里的获得感

那些从各地来到这里的新天津人

都在努力奔跑实现自己的梦想

也将自己与这座城市融在一起

天津这十年

你见证了城市的发展

城市也感谢你的付出

  2021年6月8日,在第七届中国杭州大学生创业大赛总决赛中,来自天津的联智科技凭借工业设备智能预测性维护的一个项目拿下了特等奖。这家公司的创始人刘晓鹏,毕业于清华大学电机系,电气工程专业博士,曾上榜胡润30岁以下创业领袖榜单。

  90后的刘晓鹏,大二就开始创业历程,打造出一家价值不菲的公司,后为了继续学业把公司出售。2020年,博士在读的他做出了一个决定,把二度创业的公司整体搬迁到天津,落户滨海新区,实现了公司从“注册在天津”到“真正在天津”的转变。

  天津良好的区位优势和营商环境,让联智科技(天津)有限责任公司稳步、快速发展,而刘晓鹏也向记者袒露了他内心的志向:短期目标是争取实现公司尽早上市,而长期目标则是把联智打造成一家百年企业。

  行业的开拓者、领军者

  说起“工业设备的预测性运行维护”这个对公众有些陌生的概念,刘晓鹏短短几句话,就解释的清清楚楚。他说,在工业各行业尤其是重工业领域,一些大型的、高价值的生产设备需要维护好,减少或避免出故障,进而减少生产事故,保障正常生产。“一些行业的大型设备,比如化工反应炉、高速列车等如果出故障是非常危险的。”

  而预测性运行维护的“预测性”,就是在故障出现以前,根据设备各项数据提前判断哪里可能出故障,哪些部件需要更换,哪些流程需要调整。

  刘晓鹏进一步解释,从工业发展历程来看,运维方式可以分三个阶段,第一阶段是纯人工的模式,就是老师傅凭经验和感官来判断,第二阶段是人通过传感器数据来判断的半自动方式,第三阶段就是靠人工智能和传感器的结合,实现全自动、智能的预测性运维。目前国际上先进的工业生产,都在进入第三阶段的运维模式,而刘晓鹏和团队正在发力的方向,也就是智能预测性维护。

  通过传感器采集设备运行的振动、温度、声音、压力等各项数据,再搭建智能化平台进行数据分析,准确监测设备运行情况,提前判断故障可能会出现在哪里。这一全自动的预测性运维,可以大大节省人工,“现在很多年轻人不愿意进厂,我们的技术就可以帮助企业实现准确预测,对故障进行定位,指出故障起因和传导链,提出维护建议。”

  预测性维护有多重要?刘晓鹏直言,它是现代生产企业不可或缺的一环,“有的大型设备,一出故障可能停产几个月,造成很大损失。预测性运维,可以帮助企业规避这些问题,减少停产损失,减少备品备件和资金占用。”

  作为国内同行业的开拓者和领军者,刘晓鹏自豪而自信地表示,目前在国内,联智科技是唯一在预测性运维算法上能够满足客户实际需求的公司。“在预测性运维的算法上,没有第二家企业能够跟我们匹敌。”

  给了刘晓鹏底气的,是他和团队的知识背景和积累。清华大学电机系在国内乃至国际上都处于领先地位,“我们在清华大学电机系,主攻方向就是以电机为核心的设备故障研究,我们有比较完备的故障模型库,掌握了各种大型设备故障的有效特征,结合人工智能算法,可以把预测性运维的误报率压在千分之一。”刘晓鹏告诉记者。

  在努力中实现“螺旋上升”

  联智科技发展至今,一路走来殊为不易。刘晓鹏笑着告诉记者,他们几乎天天都要面对各种成长中的问题,也天天都在解决问题。2018年,刘晓鹏把公司注册在中新天津生态城,但是团队仍然在北京工作。

  2018年下半年,他们拿下了入行第一单。他坦言,拿下第一个客户是最难的,后边反而是越来越轻松。“你没有在这个行业做过,人家为什么要买你的东西。”

  联智科技业务空间越来越宽,他们的技术,成功拓展到更多的领域,电力、化工、船舶等,客户中不乏国家电网、中石油、中石化、神户钢铁、中国船级社等标杆客户。刘晓鹏至今还记得拿到中国船舶检测行业巨头——中国船级社订单的情景,这是他们步入船舶业务的第一单。

  当时,是在2019年7月,在启迪之星举办的对接活动上,有五家清华的科技企业做技术和产品介绍,联智是其中一家。交流之后,中国船级社对联智的技术很感兴趣,随后双方密切沟通,刘晓鹏到现场驻场,成功解决了对方关于船用电机和船用泵的预测性运维应用研究,他们的技术方案得到认可,效果很好,后来得到了推广应用。

  而他们在钢铁行业的一笔业务,更是让厂家尝到了实实在在的“获得感”。那是南方的一家钢铁企业,经过两个多月的努力,他们的技术能力打动了企业,刘晓鹏亲自驻场,他们的智能平台发现了该厂产线的一个严重故障,并进行了维护和纠正。“他们之前几年会频繁出现那类问题,但我们介入之后就再也没有出现过,每年可以减少5000多万元的产值损失。”

  创业之初,刘晓鹏寻找合伙人,一位计划去斯坦福大学读博士的校友和自己站在了一起,共同创业,并肩作战。

  他们在努力,惊喜和收获接踵而至。团队从最早创业的2个人扩展到20个人,再扩展到70多个人……包括拿下了第一个客户,打入一个行业,再扩展到其他更多行业,他们不断收到企业发来的感谢信。

  回首来路,刘晓鹏总结道,创业至今每天都在面临新的问题,总结下来就是技术、团队、业务三个核心要素的螺旋上升。“这三者是参差不齐的,有高一点的,有低一点的,每一天都在磨合,在发展。”

  说来就来的“天津缘分”

  2020年年初,新冠疫情来袭,固有的节奏被打乱了。刘晓鹏发现,团队的业务开展总是面临很多限制,在北京,人力成本、办公成本等等也都是不得不重点考虑的制约因素。有一天,他的脑海中突然萌生了一个想法——“反正公司注册在天津,那干脆真正到天津发展得了。”

  坚定了想法之后,他发了一条朋友圈,询问好友能否帮忙在天津联络办公场地,公司打算永久搬迁至天津。

  消息发出,迅速得到了滨海新区海洋高新区启迪之星孵化器的响应,启迪之星(天津·海洋园)执行总经理张楠亲自联络刘晓鹏,对接各项事宜。“2月份开始谈,4月份就搬迁装修完成,顺利迁址。”刘晓鹏回忆道,天津招商引资的效率让他印象深刻。

  入驻之后,滨海有关功能区和孵化器给予联智科技很大的扶持力度,让公司得以心无旁骛,专注发展。“到现在快两年了,园区没收过一分钱房租。”刘晓鹏告诉记者。

  天津近年来出台的高水平人才扶持和落户新政等一揽子政策红利,也让联智科技的发展少了后顾之忧。公司核心管理层都是清华毕业,20余人的团队里,大部分都是中国科学院、北京航空航天大学、北京交通大学、吉林大学等名校的硕士生、博士生,是一支名副其实的高知队伍,如今他们大都已经在滨海买房、成家。

  在张楠看来,刘晓鹏的团队就是一群朝气蓬勃的年轻人,“高学历、高智慧,整个团队给人的感觉就是很青春、很阳光,特别的积极向上。团队整个节奏都非常的高效,在技术研发和日常业务开展中氛围很融洽。”

  启迪之星(天津·海洋园)孵化业务总监杜文静告诉记者,作为园区运营方,作为新区的明星级孵化器,他们也要全方位、一对一为联智这样的企业做好服务,助力科技型中小企业在高新区蓬勃发展。

  天津素来以制造业见长,也是我国北方重要的沿海大城市,大型工业企业众多。如今,联智科技的客户,有近三分之一都是天津的企业,其余的分布在全国各地。“感觉天津是一座很开放的城市,这里的创业氛围和发展环境都比较好,接下来我们还要在天津市场深入挖掘。”

  此外,天津的区位优势明显,交通便利,从天津可以很方便地高铁直达全国多地,“公司离高铁站只有2公里,去北京市区只需要一个多小时,回学校对接业务很方便。”

  ……

  还在清华读大二时,刘晓鹏和几位同学来天津旅游,他们游览了意式风情街和天津之眼。在他的记忆里,天津这座城市和北京“非常的不一样”,是一个很热闹又安静的城市,“特别美,和北京是一种完全不同的风格,非常不一样,很儒雅。”那时的刘晓鹏没有想到,自己还会和天津有这样一份缘分。

  说起未来,刘晓鹏说自己有着近期和远期两个目标,近期目标就是继续努力,争取实现公司在几年内上市,而长期目标,就是希望能立足天津、面向全国、走向世界,做百年企业,“希望公司能做到200年吧!”
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张铁成、沈建元创作《奥运徽宝大全套》
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