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            News

            做客戶信賴的企業

            2015中國橡膠機械行業自動化市場研究報告

            發布者: 伊萊斯    時間:2021-12-23 11:49:20

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            1|定義

            A.行業定義
                  本次調研的行業主要參照國家統計局和行業協會的定義,橡膠機械行業是典型的OEM行業。橡膠生產是一個復雜的過程,涉及到很多的生產工藝段。在各個工藝段上會用到相應的專用裝備。這些裝備除了煉膠、成型、硫化是一些相對較為獨立工段外,其他工段在他們相對應的上下輔機的協同下,構成一個個生產聯動線。

              按照從原材料膠的小料混配,生膠經過混煉直到成品的生成,可以大致劃分為以下的配料、混煉、擠出、壓片/壓延、成型、硫化、檢測幾個工藝段:

              其中配料工藝段主要完成原料膠的稱重、小藥料的混配以及原材料的輸送。主要設備有配料和小料稱重系統,原料輸送系統。

              混煉工藝段:生膠塑煉是通過機械應力、熱、氧或加入某些化學

              試劑等方法,使生膠由強韌的彈性狀態轉變為柔軟、便于加工的塑性狀態的過程;混煉是指在煉膠機上將各種配合劑均勻的混到生膠種的過程。在橡膠工業中,最常用的塑煉方法有機械塑煉法和化學塑煉法。機械塑煉法所用的主要設備是開放式煉膠機、密閉式煉膠機和螺桿塑煉機;化學塑煉法是在機械塑煉過程中加入化學藥品來提高塑煉效果的方法,目前在機械式塑煉的過程中加入小粉料的方法越來越多使用了,以便于提高煉膠的效率和質量;主要設備類別有開煉機、密煉機、螺桿塑煉機、上下輔機等。

              擠出工藝段:擠出工藝是通過擠出機機筒筒壁和螺桿件的作用,使膠料得到擠壓以及實現初步造型的目的,擠出工藝也稱為壓出工藝;主要設備類別是壓型擠出機、濾膠擠出機、塑煉擠出機、混煉擠出機、造粒擠出機、脫硫劑出機、壓干擠出機、壓片擠出機、電纜擠出機、鋼絲擠出機(輪胎胎圈表面包覆橡膠)、排料擠出機(供密煉機配套)、供膠擠出機(為高速壓延機供膠)、復合胎面擠出機(復合胎面的壓出)、復合圍條擠出機、排氣擠出機、壓出機-螺桿擠出機等。

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            圖1 橡膠機械行業自動化市場規模增長率預測(2009-2015)

              壓片/壓延工藝段:壓延是將混煉膠在壓延機上制成膠片或與骨架材料制成膠布半成品的工藝過程,它包括壓片、貼合、壓型和紡織物掛膠等作業,使混煉后的可塑性的橡膠輥壓成膠片或者膠輥。所使用到的設備類備有壓延機,以及壓延作業聯動生產線(目前廣泛使用在一些中大型的橡膠生產企業中)。

              成型工藝段:主要是注射工藝和壓鑄工藝完成橡膠制品的成型,制造出半成品;使用到的主要設備類別是各種型號的成型機。

              硫化工藝段:在橡膠制品生產過程中,硫化是最后一道加工工序。硫化是膠料在一定條件下,橡膠大分子由線型結構轉變為網狀結構的交聯過程。硫化方法有:冷硫化、室溫硫化和熱硫化三種。大多數橡膠制品采用熱硫化。熱硫化的設備有硫化罐、平板硫化機等。硫化機(也稱熱壓機)是使成型的半成品經過硫化達到設定的強度和韌性的機械設備。

              檢測工藝段:主要完成成品的質量檢測,通常,成品的質量檢測要求較高,并且進行檢測的成本也較高。所以對于檢測,不是每一個公司都有對應的完整的檢測解決方案。主要設備為X光機檢測設備等。

              在以上所有這些工藝段中,需要有相關的科研處室的參與和通力合作,特別是對于配料監測以及模具工藝段,需要相關的設計科室的參與,主要提供以下幾個方面的設計輸入:各種原材料配比參數(橡膠設計);混煉的溫度、時間參數的設計;各種添加的纖維以及相應的熱處理參數設計;溶劑的制備和使用;骨架和模具(模具設計);硫化時間和溫度參數(橡膠設計);成品檢測,橡膠質量檢測以及成品的相關物理特性的檢測。

              其中由于檢測需要的成本高,對于很多的橡膠制品廠家,不會在這上面增加成本;同時,大多數的橡膠制品生產企業沒有合適的科研的力量,使得關于橡膠設計,質量檢測等方面的業務,都是采取外包的形式讓具有資質的科研院所以及生產廠家進行完成和檢測。

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            B.時間定義
                  報告中所有數據基于自然年,即2014年1月1日—2014年12月31日。對于一些國外的供應商,財政年度和自然年不相符的,我們將數據調整為自然年的數據。

            2|橡膠機械行業自動化市場概述
                  目前在橡膠機械上使用的自動化產品主要有控制系統、傳動控制、運動控制、現場總線、人機界面和低壓電氣這幾大類,具體包括:

             ?。?)控制系統:PLC、IPC(嵌入式的工控機)、以及單片機;

             ?。?)傳動控制:變頻器、直流調速;

             ?。?)運動控制:伺服、步進、運動控制器;

             ?。?)人機界面:文本顯示器、觸摸屏、平板電腦;

             ?。?)低壓電氣元件:塑殼斷路器、微型斷路器及漏電保護器等。

              對中高端橡膠機械生產企業,其自動化水平相對高,通常會和一些主要的自動化產品提供商有很深的合作。選用的自動化產品為:PLC、現場總線、變頻器、伺服、傳感器等,集中在Siemens,Mitsubishi,Rockwell,Rexroth等品牌。

              對新發展起來的中型企業,考慮性價比,PLC通常選取Siemens,OmronMitsubishi等市場上普及率相對較高的品牌。

              對中小橡膠機械生產企業,其主要的最終用戶是分布在山東、浙江一帶的民營橡膠生產企業,對自動化要求不高,通常選用Mitsubishi,Omron的中小型PLC。

             

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            3|控制系統市場

            A.PLC控制器
                  橡膠機械使用的控制器主要使用PLC,部分設備采用基于嵌入式產品的專用控制器或者工控機,而簡單的單機設備采用繼電器控制,但是隨著橡膠機械工業的發展和技術的進步,單機設備的使用已經逐減少了。

              橡膠制品的生產過程中,相對獨立的三個工藝段是:煉膠工藝段、成型工藝段和硫化工藝段。在橡膠制品生產中,自動化的水平相比較低。而其他的一些工段可以配合其對應的上下輔機構成生產聯動線,這些生產聯動線的自動化水平相對較高,這在提高生產效率的同時也增加了產品的質量的穩定。

              除了在單機上使用大量PLC外,其設備和相關輔助機械構成的聯動生產線也使用了大量的控制產品,用以控制設備之間的協調運轉,如煉膠過程對輔料小料進行計量,以及原輔料輸送,密煉機主電機的輔助系統的控制,各個設備的控制系統作為子站接入控制系統,部分用戶還采用了現場總線技術。

              對于那些由于建廠時間比較早,自動化程度比較低的橡膠企業,面對著技術改造和系統升級,他們在自動化的選擇上更趨于選擇技術成熟度更高的產品和技術,同時價格因素也是他們重點考慮的方面。這樣可以在有限的承受能力下,實現生產的穩定和產能的提高。這部分市場是很有潛力的大市場。

              在整個橡膠產品的生產過程中煉膠、擠出、延壓三個工序的控制相對簡單,一般只需要監控溫度、壓力、傳動方面的一個或幾個參數,一般具有模擬量IO的小型PLC就能夠滿足要求;而成型和硫化工序的控制相對比較復雜,需要對位置、溫度、壓力、速度等參數進行精確控制,其中成型機的控制重點在位置和速度,協調運動控制產品;硫化機的控制重點在分時段溫度和壓力精確控制及開合模的位置控制。

              橡膠機械的控制器在相當長的時間內仍然將以PLC為主。Siemens、Omron、Rockwell、Mitsubishi、Rexroth是橡膠機械上經常使用的PLC品牌,這些品牌都為橡膠機械提供了相關設備的解決方案,而Rockwell在解決方案方面表現的比較優秀,這些方案大多基于現場總線技術。對于國內的橡膠機械制造者來說,性能、品牌和服務是他們選擇控制器廠商的最主要的條件,當然價格也是非常重要的因素。

              其中Siemens的S7-300有很廣泛的應用,Omron的由于價格較為便宜,很多的橡膠機械生產企業都推薦使用但是因為在服務和產品質量上不如Mitsubishi,所以在橡膠機械行業里Mitsubishi擠占了很多原屬于Omron的市場份額。也有部分橡膠機械的最終用戶追求所謂的技術和設備的先進,要求用Siemens的S7-400的或者其他品牌的大型PLC。另外,由于國內過去的很多橡膠機械企業采用了Siemens、Rexroth以及Rockwell的解決方案,而這些最終用戶已經和Siemens、Rexroth以及Rockwell達成了很深的戰略關系,在新上裝備以及進行產能調整的時候,這些最終用戶會優先要求選用這些自動化產品提供商的產品。這些最終用戶主要是一些國際輪胎巨頭:米其林、普里司通、固特異、錦湖等。在PLC的使用上,Siemens和Rockwell的中型PLC的使用量占的比重相對較大。

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            B.專用控制器
                  專用控制器是基于嵌入式系統開發的,相對于PLC具有計算能力強、通訊方便的特點,大批量使用還有成本低的優點。

            2014年中國橡膠機械市場專用控制器的市場規模較上年增長了7.1%,低于PLC產品9.88%的增長率。

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            4|HMI市場
              橡膠機械上使用最多的HMI產品是觸摸屏,帶按鍵的圖文終端和文本顯示器。其中文本顯示器主要用于各種單機設備,觸摸屏和圖文終端主要用于大型設備和控制系統。

              HMI產品在橡膠機械上使用的主要目的是參數設置、狀態監控和數據記錄。

              橡膠機械上使用的人機界面產品通常與PLC配套,只有少數的輔助設備上單獨選用HMI產品。

              隨著TP(觸摸屏)的價格持續走低,TP在HMI的比重已經達到了82.7%;TD(文本顯示)只能進行簡單的顯示,在實際中的使用量在下降;PP(平板電腦)只用在一些大型的機械上。

              HMI市場以國外的品牌為主,這一領域PLC和HMI購買同一品牌的現象比較普遍,同一品牌的產品之間相互兼容性比較好。而隨著國產HMI的質量趨于穩定,價格上對外資品牌優勢明顯,也獲得了一部分客戶的青睞。

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            5|變頻器市場
              橡膠產品的生產過程會用到大量的傳動產品,尤其是煉膠、擠出、輸送等環節要求具有較高的速度控制能力。

              目前主要的密煉機主電機在370kW以內,目前大多采用變頻器來進行速度控制,少數密煉機的主電機最大能超過1,000kW,這種情況下大多采用直流調速的方式;橡膠擠出機的主電機功率也可能超過220kW,也采用變頻器進行速度控制,橡膠壓延機的主傳動功率以75kW居多,以直流調速為主,目前也開始使用變頻器;其他輸送電機功率主要在7.5-22kW之間,變頻器的使用很普遍。

              由于橡膠加工生產環境具有高溫和高濕度的特點(如硫化機上的使用環境溫度超過100度,濕度在80%以上,如果有泄漏,甚至會出現凝結水),因此需要在橡膠機械上使用的變頻器和電機具有較高的防護等級。同時大多數橡膠機械起停及速度轉換頻繁的運轉方式要求變頻器和電機有較高過載能力。

              在變頻器的使用上,Siemens與Rockwell是眾多老牌橡膠機械廠商應用比較普遍的品牌,隨著各家廠商的改造以及產能的增加,這兩個品牌依舊占據著一定的市場份額。而隨著行業的發展,越來越多的品牌進入各橡膠機械廠家的視野范圍。ABB、Yaskawa、Fuji、Mitsubishi、Schneider等外資品牌憑借其不俗的口碑均取得了一定的市場。而國產品牌Delta、INVT等則以良好的性價比在中低端市場被很多用戶采納。

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            6|伺服市場
                  運動控制產品在橡膠機械上的主要應用在輪胎成型機、裁斷機和一些輔助機械上,以伺服電機為主。以桂林橡膠機械公司生產的全鋼載重子午線輪胎三鼓成型機為例,成型鼓、胎體鼓和帶束鼓及相關的傳動都采用伺服控制。一臺輪胎成型機最多使用伺服電機20多臺。

            同時對于一些高端的硫化機,比如益陽橡機最新研發的高端硫化機,也采用了多臺的伺服電機作為硫化時的位置精確控制。不過這樣的高端的硫化機產量很少,大量的硫化機還是采用液壓或者固定位置來實現定位和控制。

            良好的服務和合適的價格是運動控制廠商進入輪胎機械市場的前提條件,這種服務主要是源自于提供整套的解決方案,包括控制、傳動、運動控制及人機界面。而目前只有Siemens、Rockwell、Mitsubishi、Rexroth等幾家廠商在本行業表現較好,他們都能夠提供從控制到傳動所有的產品,并且為行業提供了相關的解決方案。

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            7|低壓電氣市場
              在橡膠機械中,主要應用的低壓電氣以MCCB(塑殼斷路器)為主,另外一部分則為微型斷路器及漏電保護裝置為主。

              橡膠機械大多應用在高溫、高濕等惡劣環境下工作,所以目前還是國際知名的大品牌的市場占主導。



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