線纜裝備專業領域現狀與發展分析(二)

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(接上期)

國產裝備技術水平和世界同類產品的差距

1.差距要點分析

(1)技術指標差距

歐美制造強國的工業化進程普遍超過二百年,在機械制造和各類配套加工工藝上技術積累深厚、手段完備、配套工裝齊整、一體化綜合能力強,具有得天獨厚的優勢。在同類設備的硬性技術指標上,如:擠出機的生產速度、塑化度控制、溫度控制偏差、厚度控制精準度、線纜偏心度等,國產裝備與其相比,明顯低出幾個等級。

(2)應用材料差距

電工裝備制造領域材料匱乏,造成了產品無法滿足工藝精度或使用壽命的要求,大大降低了產品的競爭力。例如:連鑄連軋機的關鍵部件軋機機架,其變形和精度與國外相比差距較大,究其原因,國外設備上的這種溫差工作環境下不易變形、可冷拉工藝使用的特種鋼板材料,國內尚無。

(3)基礎加工條件差距

由于缺乏類似金牛座龍門銑床這樣的高端加工設備,使得我們的大型鋼構件機械加工的穩定性、振動、磨損、噪聲水平等均不及發達國家產品。同樣因為缺乏諸如微米級、多維度、多功能的加工中心,很多關鍵部件的加工精度、整體性和轉動慣量尚不夠歐美產品的技術等級,因此,多種制造加工手段匱乏的問題阻礙了線纜專業裝備進入世界一流產品行列。

(4)裝備效率差距

在產品的加工工藝研究方面,國內制造商的投入尚少。因此,普通設備產品沒有問題,但在高精尖產品工藝技術方面就差很多。比如,目前國內擠出機,對于不同材料,機器的螺桿、套筒、機頭流道、連接器等,甚至過濾網目數和用材,沒有根據材料特性所定制的工藝加工裝備,而是采用“一機通吃”的工藝方式。其結果就是,國產裝備與同類進口裝備相比效率至少低20%,到了特殊材料工藝領域這種差距就更大。這種現象普遍存在于線纜裝備制造業內,也是為什么我們在高端線纜產品領域生產裝備要進口的原因之一。

(5)產品生命周期差距

因為國內機械加工制造綜合技術能力的差距,體現在線纜設備產品上的生命周期完全不同。從上世紀八十年代第一批進口電纜專用裝備的使用情況來看,除了技術進步給國內線纜產品帶來的更新換代,設備本身的運行基本沒有因為機械磨損因素而無法工作。例如著名的進口銅線大拉機,經歷了三十多年的運行,除運行效率稍有降低外,其生產運行依舊十分正常,可靠性也很穩定。而國產大拉機因為材料、加工精度等基礎制造因素的影響,相比較進口產品的壽命,其差距還是很明顯的。

2.制約線纜裝備制造業發展的瓶頸

(1)設計理論系統滯后,缺乏工藝鏈上大數據支撐;

(2)產品定位缺少專、精、特、新,同質化程度高;

(3)基礎件加工、關鍵特種材料及熱處理技術落后;

(4)專業型人才嚴重匱乏,使得技術創新能力薄弱;

(5)存量產能嚴重過剩,造成市場供需失衡,競爭過度;

(6)過度的價格競爭使得產品質量和服務被弱化;

(7)行業管理比較松散,企業成長普遍缺乏有序性、發展方向的引導。

發展趨勢與發展建議

與世界高水平制造企業的技術、產品相比,存在的差距是顯然的,但可喜的是這種差距在過去的三十年間被電工專用設備制造行業的從業者們埋頭追趕,距離已經顯著縮小,行業的技術進步、產品綜合競爭力明顯提升。但依然需要著力固根基、揚優勢、補短板、強弱項,努力構建系統完備、科學規范及行之有效的工程計算、設計與制造體系,將我們已經具備的各項優勢轉換成真正的產品實力。

1.未來三年線纜裝備的發展趨勢

(1)節能

實施創新驅動戰略、推動產業轉型升級,強力推進節能減排,這是在今后一個時期內指導全國發展的宏觀性、戰略性、基礎性的規劃。國家提出的嚴格要求,也使得工程機械企業不得不將節能環保放到其發展戰略中的重要位置。

無論是從減輕環境負擔,還是打破對外貿易壁壘等方面考慮,節能環保之路都將成為線纜裝備發展的主流趨勢。目前,線纜設備各家廠商都在其新產品中融入更多的節能環保元素,依靠自身創新走上讓產品工作效率更高效、節能降耗性能更出色的正確道路。

例如,多頭拉絲機技術應用在生產多股銅線有明顯的優勢,廠房用地面積比傳統工藝減少50%,大幅減少了生產人員,生產成本降低30%。其中,生產每噸線材消耗電能減少,減少了操作介質消耗量,減少了廢料(單盤長度不均等時),減少了加工步驟,提高效率,節約了成本,未來代替傳統工藝已成為趨勢。

再如漆包機節能技術的應用。漆包機的電耗由電熱部分和動力部分組成,對于動力部分,基本采用變頻技術來實現節能。而對于占漆包機總電耗70%的電熱部分,特別是烘熔電耗又占了電熱部分的90%,所以針對這部分的節能更為重要。主要有以下幾個方面:

1)提高溶劑的催化燃燒效果,將漆包線烘焙時蒸發出來的溶劑,通過催化劑,進行充分的催化燃燒,產生大量的熱能。利用循環系統,將產生的部分熱能吹入烘爐的烘焙區,為漆包線烘焙提供熱能,從而達到節能目的。

2)充分利用排廢的熱能、催化燃燒產生的熱能,來預熱補充到烘爐內的新鮮空氣、加熱蒸汽箱和水箱等。

3)采用新型優質保溫材料加強保溫效果,減少烘焙爐和退火爐的熱能損耗,節能效果明顯,與五年前的產品相比,節能達到50%以上,給漆包線制造廠和社會帶來了可觀的經濟效益。

(2)環保

以環保針對性較為突出漆包機為例,環保措施的應用為:

1)提高催化燃燒溫度,通過新鮮空氣風機補充適量的氧氣,保證有機溶劑充分燃燒,提高廢氣的凈化效果,同時充分利用催化后的熱能,循環補充到烘爐烘培區域,減少排廢量。

2)提高漆的固體含量,從而減少生產過程中的揮發物排放。

3)采用專門的廢氣凈化處理器,通過催化燃燒和吸附原理,對排出的廢氣,進行再次凈化處理,排放指標達到國家標準要求。

4)對于設備上無組織排放的氣體進行集中收集,并通過凈化處理裝置進行處理后排出,以凈化無組織排放氣體。

(3)模塊化設計

未來隨著我國線纜裝備的發展,為用戶提供高性能、高可靠性、高機動性、良好的維修性和經濟性的設備逐漸成為廠商追逐的目標。因此為了滿足用戶的個性化需求,設備制造商應該采取多品種、小批量的生產方式,以最快速度開發出質優價廉的新產品。要綜合實現上述要求的最有效途徑,就是采用模塊化設計原理、方法和技術。

模塊化設計技術是在對一定范圍內的不同功能或相同功能的不同性能、不同規格的產品進行功能分析的基礎上,劃分并設計出一系列功能模塊,通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產品,以滿足市場不同需求的設計方法,其最終原則是力求以少數模塊組成盡可能多的產品,并在滿足要求的基礎上使產品精度高、性能穩定、結構簡單、成本低廉,且模塊結構應盡量簡單、規范,模塊間的聯系盡可能簡單便捷。

與傳統的設計方法相比,模塊化設計最大的特點就是應用電子計算機。以往一種新機型需要多次反復試制、試驗和修改才能定型,一般需要幾年的時間。在計算機上,新產品設計可采用三維數字化建模,利用專業軟件進行基礎零部件優化選擇與分析計算,直到生成工程圖和進行三維虛擬裝配及模擬試驗。隨著裝備制造業的飛速發展,產品種類急劇增多且結構日趨復雜,只有產品設計周期不斷縮短,才能夠滿足企業激烈競爭的需要。模塊化機械設計理念符合機械產品快速設計的理念,符合裝備制造業的發展需要,是機械設計的發展方向之一,有較高的實用價值和經濟價值。

(4)一機多用

一機多用,作業功能多元化是近年來線纜設備出現的一個新技術特點,也將是未來線纜設備制造發展的一個大趨勢。多功能作業裝置改變了單一作業功能。推動這一發展的因素首先源于液壓技術的發展,通過對液壓系統的合理設計,使得工程裝置能夠完成多種作業功能。其次快速可更換鏈接裝置的誕生,安裝在工作裝置上的液壓系統可快速更換連接器,能在作業現場完成各種附屬作業裝置的快速裝卸及液壓軟管的自動鏈接,擴大了線纜設備的應用領域。

(5)智能化

當前,設備智能化已入實質階段。隨著科學技術的發展,智能化將逐漸成為機械設備發展的主流趨勢,不僅可有效提高工作效率,還可大幅度降低生產成本。面對全球激烈的競爭,我國線纜設備走智能化之路迫在眉睫。以柔性化、自動化、數字化等為基礎的智能化制造將成為行業發展的新趨勢。

2.市場需求應加快研發的設備

高發泡度皮泡皮生產線(二氧化碳);

高速熱塑型低煙無鹵材料雙層擠出機、高速擠出機配套的自動成圈機;

海纜用鋼(銅)鎧裝設備;

127盤框式絞線機、54盤以上的同心式絞線機:

高速薄壁擠出機、平板鋁護套串聯生產線等。

3.發展建議

(1)發展轉型

我國在改革開放40年后的轉型發展政策,摒棄了原來高能耗、對環境及生態影響較大的數量型規模型發展模式,轉向可持續的、資源節約型、環境友好型和技術創新型的發展模式,這對我國實現新一輪制造業大發展具有重大而深遠的戰略意義。“綠色、節能、減排、節材”不僅是改革進入深水區后的國家戰略,也是線纜產業和專用設備行業加快經濟發展方式轉變和經濟結構調整的重要舉措,我們只是要盡快適應這樣的轉型。

以前傳統的依靠增加勞動力和設備數量來增加企業生產能力的手段已經很難再提高企業競爭能力。對于現代企業而言,需要依靠高效率、低消耗的生產設備來提升企業的市場競爭力。因此裝備的生產效率、能源及材料消耗、機械化和自動化程度是反映設備技術水平的關鍵指標,生產效率的提升將對設備制造企業提出一系列的技術新課題,并能夠大大提升企業的技術能力和競爭能力,擺脫低層次競爭的困憂。因此,提高現有線纜專用設備的質量和效率,降低電纜單位產量的消耗和成本,是線纜專用設備廠商未來努力的方向。

(2)智能制造與智能裝備

隨著下游線纜制造企業“工業互聯網建設”以及信息化與智能制造的不斷推進和實施,線纜裝備的智能化制造和制造智能化的裝備將是線纜專用設備制造的必然趨勢。

近年來,隨著信息化與制造業的深度融合,信息化與智能制造正在興起。通過對數據的采集、中央控制系統的信息運算處理,以及工廠里所有的加工設備、原材料、運輸車輛、裝料機器人都將實現“能說話,會思考”。擁有智能工廠的企業,其業務流程和組織將會重組再造,產品研發、設計、計劃、工藝,到生產、物流、服務的全生命周期數據信息將實現無縫鏈接。

對設備制造行業,智能制造場景的引入,裝備制造無線通信網絡的應用效果已經顯現。5G網絡的商用,使得點對點的數據流成為可能,也將為高度模塊化和柔性化的生產系統進行智能制造提供高質量的生產保障。

沒有智能裝備就沒有線纜的智能制造。裝備制造企業的產品是線纜智能化制造的關鍵使者。要密切配合線纜產業智能制造的推進,大力發展智能型線纜裝備。首先從生產自動化程度較高的線纜產品生產和工藝流程快捷的生產裝備入手,同時,特別注重線纜生產工序間流轉的物流裝備配套。大力加強裝備的數字化、網絡化系統技術的研發,對接線纜企業的網絡化管理系統,盡快推動線纜產業智能制造的發展。

(3)AI應用設想

現代化線纜裝備應該是具有靈魂的機器。有靈性的工程機械是有思維頭腦(微電腦)、感覺器官(傳感器)、神經網絡(電子傳輸),五臟六腑(動力與傳動)及手足骨骼(工作機構與行走裝置)的機電信一體化系統。

線纜專業裝備機電信一體化并非機電與信息技術的簡單結合,它所構成的系統必須具備五項功能:

1)具有檢測和識別工作對象與工作條件的功能;

2)具有根據工作目標自行作出決策的功能:

3)具有響應決策、執行動作的伺服功能;

4)具有自動監測工作過程與自我修正的功能;

5)具有自身安全保護和故障排除功能。

這也就是線纜設備智能化的一些具體目標。未來將從局部自動化過渡到全面自動化,并且向著遠距離操縱和無人車間的趨勢發展。隨著人工智能的介入,線纜設備將加快其現代化進程,并將部分線纜產品生產逐步過渡到完全智能化的作業機器人目標。

(4)環保與減排

制造諸如漆包線和鍍錫線這類設備,高能耗和高排放始終是環保限制的項目,而且會越來越沒有生存空間,雖然技術進步使得現狀已有大大改觀和提升,但環保要求的門檻也在不斷提高,所以,這類裝備制造企業就需要更加快速適應國家環保戰略,加大科技投入和技術創新。

需要特別提醒注意的是有關環保的共性問題:電工設備所必需涂裝的工序所用漆的種性和噴涂工藝的控制,要求是必須要使用水融性油漆并在封閉的環境中噴涂,室內要安裝抽霧裝置并具有吸附過濾器。其他開放式的噴漆操作均應視為違法。

同時,期待骨干型設備制造企業樹立正確社會責任擔當理念,能夠率先淘汰落后產能的裝備產品,嚴格限制超標的高耗能和高污染排放線纜設備制造和銷售,開發可再生資源和廢棄材料的綜合利用制造技術與設備。

(5)與線纜企業合作創新

要根據市場需求情況,在消化吸收基礎上吸取精華、集多家之長,自主開發技術復雜、專業性強的關鍵生產設備。加強與線纜制造企業的合作,充分適應線纜企業產品創新的需求,自主開發適合我國國情的線纜生產新工藝所需的新裝備。特別是與線纜制造企業合作,將其生產工藝技術融匯于生產設備中,將會使設備的適用性、工藝性、穩定性以及長期使用的可靠性等獲得大幅提升。

(6)與配套企業的關系定位

線纜專用裝備關鍵零部件是產品發展的基礎、支撐,也是制約瓶頸。當發展到一定階段后,行業高技術的研究主要聚集在變頻器、溫控、傳動和控制技術等關鍵零部件上。只有解決了關鍵零部件的配套,企業才會有更高效率。這不僅發揮了專業廠商的強項,又能夠使社會化分工所能產生出的效率最大化。

欲在未來的完全競爭性市場中獲得更大的比較競爭優勢,相配套的零部件制成企業應更加注重系統化地與主機配套,如傳動系統、液壓系統、控制系統等,縮短主機產品開發周期,且使零部件最大程度的標準化、通用化和集成化。能夠最大限度的簡化維修,也是先進制造技術發展的一個重要標志。例如擠出機的按鈕開關、儀表盤、螺栓螺帽都已經完全總成化、標準化,成組(批)安裝,提高了生產效率,也降低了制造成本。

(7)與區塊鏈的關聯性

區塊鏈技術是一種集成應用,包含分布式數據存儲、加密算法、共識機制、點對點傳輸等新技術。其不僅具有開放性、去中心化的特點,還具有防篡改、可溯源等安全優勢。融入生產、銷售、管理、運維、大數據應用等各個環節后,工廠管理人員可以借助區塊鏈全面監管產品、設備、人員等,并在鏈上獲取相關信息。

線纜設備制造企業涉足區塊鏈領域時或許可以發現,利用區塊鏈技術可以幫助解決產品的設計、制造、運輸和銷售等日常,也可以解決行業管理、服務、運營等難題,最終以“區塊鏈+行業”模式來服務實體經濟發展為基本目的。各個企業或行業由于發展基礎、發展特點有所不同,其與區塊鏈的結合點也存在差異。在制造業領域,區塊鏈未來所能展現的遠遠超過我們的想象。

隨著線纜智能制造的成長,未來線纜制造工廠或車間可能是無人的、黑燈的,區塊鏈的去中心化、分布式存儲、點對點數據流等技術已經能夠為我們的未來制造場景提供解決方案。線纜專用裝備制造業在“工業4.0"的促進下,物理系統上連接的數百臺制造設備的信息量將以數百億計,區塊鏈恰好可以在這個領域發揮作用,利用區塊鏈賦能我們的線纜裝備行業,助力產品制造高質量提升。

總之,線纜專用裝備制造業已經到了需要改革創新、轉型升級的時候,轉型升級總體方向應從價值鏈的低中端轉向價值鏈的中高端,由資源要素投入驅動轉向創新投入驅動。

(本文摘自《中國線纜產業發展現狀及策略建議咨詢報告》,

全文完)


編輯:常佳

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