郝美玲, 曲銀燕, 高紅杰, 張紅軍
(1.煙臺職業(yè)學院 機械系, 山東 煙臺 264670; 2.中國汽車工業(yè)工程有限公司, 天津 300113)
汽車工業(yè)涂裝裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新
郝美玲1, 曲銀燕2, 高紅杰2, 張紅軍2
(1.煙臺職業(yè)學院 機械系, 山東 煙臺 264670; 2.中國汽車工業(yè)工程有限公司, 天津 300113)
在中國汽車工業(yè)由生產(chǎn)大國向創(chuàng)新強國跨越的過程中,涂裝裝備行業(yè)將面臨強大的機遇和挑戰(zhàn).只有堅定不移地進行新技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新,才能使中國汽車涂裝裝備在日趨激烈的市場競爭中謀取有利位置.通過對國內(nèi)涂裝裝備業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀分析和總結(jié),提出了我國汽車涂裝裝備行業(yè)涂裝技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的方向和內(nèi)容.
涂裝裝備;產(chǎn)業(yè)技術(shù);研發(fā)
全球汽車工業(yè)經(jīng)歷了一場波及世界各個角落的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整之后,汽車工業(yè)和裝備制造業(yè)的技術(shù)研發(fā)活動也在發(fā)生著深刻的革命性轉(zhuǎn)變.中國的汽車涂裝裝備業(yè)既面臨國內(nèi)市場巨大的機遇,同時也受到國際競爭對手強大和自身能力不足的考驗和挑戰(zhàn),在此前景下,探討中國汽車涂裝裝備的現(xiàn)狀和未來、方針和戰(zhàn)略,并提出涂裝裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的方向和目標具有重大的現(xiàn)實意義.
在中國汽車工業(yè)由生產(chǎn)大國向創(chuàng)新強國跨越的過程中,打造高水平的中國汽車裝備供應(yīng)商隊伍,成為一個重要環(huán)節(jié),也給中國汽車裝備供應(yīng)商帶來更多的機遇與挑戰(zhàn).一方面依靠自己苦練內(nèi)功去提升技術(shù),加強涂裝裝備核心技術(shù)的研究開發(fā),堅定不移的走自主創(chuàng)新之路,另一方面學會和主機廠共享資源并有效利用資源,走長期合作、創(chuàng)新,發(fā)展之路.
涂裝裝備由前處理設(shè)備、電泳設(shè)備、密封膠設(shè)備、中面涂噴漆設(shè)備、烘干設(shè)備、工作區(qū)設(shè)備、空調(diào)送風設(shè)備、涂料循環(huán)和供給設(shè)備、自動噴涂設(shè)備、機械化輸送設(shè)備、自動化控制設(shè)備和輔助機具組成,由于涂裝工藝設(shè)備種類繁多、涉及面廣,涂裝裝備技術(shù)是一門系統(tǒng)集成技術(shù).
目前,中國汽車產(chǎn)業(yè)中有30家合資的整車企業(yè),62個品牌[1],產(chǎn)銷量排名前10位的整車企業(yè)所用的汽車裝備90%以上都是進口,而這些企業(yè)主要是合資企業(yè),相比自主品牌,合資企業(yè)的品牌力、產(chǎn)銷量等非常強大,合資企業(yè)表現(xiàn)很優(yōu)異,不斷擴能增產(chǎn)[2].這些企業(yè)核心產(chǎn)品和制造技術(shù)以及關(guān)鍵的汽車生產(chǎn)裝備依然以從合資方國家進口為主.我國汽車裝備制造業(yè)在新產(chǎn)品、新工藝研發(fā)方面投入力度不夠,缺少技術(shù)創(chuàng)新成果.并且往往停留在引進與仿制上,或者對非關(guān)鍵部件進行技術(shù)改造,而不是消化吸收國外技術(shù)后進行二次開發(fā).因此,落入“不斷引進,依然落后”的怪圈.中國實現(xiàn)汽車強國的夢想,不可能建立在裝備長期依賴進口的沙灘上.對汽車企業(yè)而言,一方面,激烈的市場競爭要求不斷降低制造成本,統(tǒng)計資料表明,汽車裝備進口率每提高1%, 裝備總投資增加2%~3%[3];另一方面汽車生產(chǎn)周期普遍縮短,日益要求裝備從設(shè)計到投產(chǎn)應(yīng)用快捷、高效,企業(yè)迫切需要生產(chǎn)裝備的本地化.總之,提升涂裝裝備的技術(shù)水平既是迎接國際競爭的需要,又是國內(nèi)汽車生產(chǎn)企業(yè)生存發(fā)展的需要.
目前,國內(nèi)產(chǎn)銷量前10位的主要是日、德、美系的合資品牌,在轎車制造裝備的選型和制造車間的建設(shè)方面本能性的傾向于合資方本國內(nèi)的產(chǎn)品和服務(wù),這些國家的涂裝工程公司在與各個國際名牌汽車企業(yè)的長期合作中已經(jīng)具備了深厚的技術(shù)沉淀、創(chuàng)新能力以及品牌實力,加之與上游原材料供應(yīng)商(如:涂裝材料)的戰(zhàn)略合作,已經(jīng)形成了強大的涂裝技術(shù)和裝備制造聯(lián)盟,在現(xiàn)今市場競爭中占據(jù)非常有利的地位.
國內(nèi)汽車涂裝技術(shù)及裝備的現(xiàn)狀:
1) 汽車涂裝工藝水平和涂裝質(zhì)量與國際水平已全面接軌.以引進技術(shù)和消化吸收基礎(chǔ)上自主設(shè)計、建設(shè)的涂裝線也與所引進的生產(chǎn)線同步[4].
2) 汽車涂裝工藝裝備世界一流.國內(nèi)涂裝線目前選用當今的新技術(shù)、新裝備較多,如3C1B和免中涂水性涂裝工藝,先進輸送機(滾浸式輸送機,擺桿輸送鏈、滑橇輸送系統(tǒng)、摩擦輸送機等),干式噴漆室,機器人杯式自動靜電噴涂機等.
3) 國內(nèi)的設(shè)計研究院和各類涂裝裝備制造公司幾乎是白手起家,通過各種途徑參與合資企業(yè)的建設(shè),積極跟蹤、研究和轉(zhuǎn)化國外的先進涂裝技術(shù),并將成果推廣應(yīng)用到民族汽車工業(yè)中去,極大地提高了我國民族汽車工業(yè)的涂裝技術(shù)和裝備水平.
隨著制造能力、技術(shù)水平和工程項目管理能力的提升,國內(nèi)知名的工程公司和裝備供應(yīng)商打入合資企業(yè),進入國際汽車巨頭的全球采購體系.通過近30年的努力實踐,借助我國飛速發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè),國內(nèi)高水平的涂裝工程公司、設(shè)計研究院和裝備供應(yīng)商已經(jīng)從最初的模仿國外先進技術(shù),走上自主創(chuàng)新的道路.
我們在看到國內(nèi)汽車涂裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時,也不能忽視涂裝產(chǎn)業(yè)與國際先進水平的差距,差距主要表現(xiàn)在如下幾個方面:
1) 在環(huán)保、節(jié)能減排和資源利用率方面的差距.除汽車車身底漆與國際同步,普及了陰極電泳涂裝外,應(yīng)用水性中涂和水性底色漆的汽車產(chǎn)量較低;中涂、面漆還是以有機溶劑型涂料為主.
2) 各汽車公司發(fā)展不平衡.有的公司白車身表面質(zhì)量差;有的涂裝車間的管理還是粗放經(jīng)營,一次合格率低(返修率高),涂裝設(shè)備的開動率和有效利用率偏低,有的“大馬拉小車”.
3) 涂裝設(shè)計和設(shè)備還缺少創(chuàng)新及專有技術(shù).
涂裝裝備的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展研究要著眼于三個方面.首先要緊扣當今世界汽車工業(yè)發(fā)展的三大主題:安全、節(jié)能、環(huán)保;其次是適應(yīng)涂料工業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用需求和全面吸收當今相關(guān)科技領(lǐng)域的最新發(fā)展成果;三是要滿足低成本、高效率的要求,達到環(huán)保、質(zhì)量、產(chǎn)量、成本四方面兼顧的綠化時代要求.
涂裝裝備技術(shù)包括了工藝平面圖的規(guī)劃設(shè)計技術(shù)和涂裝工藝設(shè)備技術(shù).涂裝工藝裝備按照特定涂裝工藝體系的要求有機組合構(gòu)成涂裝生產(chǎn)線.通常情況下,考慮到投資和運行的經(jīng)濟性,汽車涂裝線要具備多種車型共線柔性生產(chǎn)的能力,當涂裝工藝體系建立之后,就要進行涂裝工藝平面圖的規(guī)劃設(shè)計和涂裝設(shè)備設(shè)計.
3.1 對工藝平面圖的規(guī)劃設(shè)計研究
1) 更新涂裝工藝規(guī)劃的最新理念
按產(chǎn)品涂裝質(zhì)量標準、產(chǎn)量、投資和清潔生產(chǎn)(國家和地方環(huán)保法規(guī))等要求,結(jié)合日新月異的現(xiàn)代化科技成果,選擇相匹配的工藝、材料及設(shè)備,通過創(chuàng)新和技術(shù)進步實現(xiàn)最佳目標值[5].
2) 制定科學合理的產(chǎn)能規(guī)劃
追求建設(shè)投資和運行成本最佳的經(jīng)濟性.
3)科學規(guī)劃涂裝工藝平面布置圖
研究低VOC化、低碳化、無害化、精益化等先進的涂裝工藝;深入研究應(yīng)用3C1B、免中涂和水性漆的涂裝工藝;建立工藝數(shù)據(jù)庫、設(shè)計各類典型涂裝車間的設(shè)計模塊.
3.2 開發(fā)涂裝仿真技術(shù)應(yīng)用研究
目前涂裝仿真技術(shù)運用很少,主要是涂裝機器人的模擬仿真和烘爐、噴房氣流分析的設(shè)備工藝仿真,要進一步開發(fā)涂裝仿真技術(shù)保證工藝規(guī)劃效果,提供用戶最佳管理分析,在物流仿真、工件仿真、數(shù)碼動畫實驗、設(shè)備工藝仿真等方面得到應(yīng)用.
3.3 機械化輸送設(shè)備的新技術(shù)研究
機械化輸送系統(tǒng)是現(xiàn)代化生產(chǎn)流水線的動脈,輸送形式的每次革新都可能會在改善工藝、降低投資、減少運行費用、提高生產(chǎn)率方面產(chǎn)生巨大影響.
1)翻轉(zhuǎn)輸送機技術(shù)的研究和開發(fā)
翻轉(zhuǎn)輸送機能使車身在浸漬處理過程中旋轉(zhuǎn)360°或>180°,車身外表朝下,因而能確保車身的處理面積達100%(消除“氣包”),帶液量減少90%左右(提高材料利用率,減少用水量25%和污水排放量);設(shè)備長度可縮短20%~30%,浸槽容積與其它輸送方式相比可縮小20%~40%[6].
2)摩擦輸送機技術(shù)研究和開發(fā)
摩擦輸送具有低噪、高效、節(jié)能、環(huán)保、維護簡單、造價成本低等一系列優(yōu)點,又可通過與其它輸送系統(tǒng)的靈活組合實現(xiàn)特殊復(fù)雜工藝輸送的功能.
3)機械化輸送設(shè)備適應(yīng)性、可靠性研究
從提高可靠性、美觀性、降低成本、方便制造、安裝及大柔性應(yīng)用等方面對已開發(fā)出的各類輸送機單元和系統(tǒng)進行持續(xù)改進也是一個值得重視的突破口.物流、輸送裝備企業(yè)應(yīng)重視研究摩擦輸送機和空中積放鏈的組合應(yīng)用,摩擦鏈和滑撬輸送系統(tǒng)的組合應(yīng)用來滿足涂裝車間工藝布局的先進性、經(jīng)濟性、合理性和安全性的需要.
3.4 前處理/電泳設(shè)備的新技術(shù)研究
1)前處理新技術(shù)開發(fā)研究
國內(nèi)涂裝裝備業(yè)在除油、除鐵粉、除磷化渣及過濾的設(shè)備大都是進口的,應(yīng)該對從國外引進的設(shè)備使用效果進行更好的總結(jié)和評價,找出國產(chǎn)設(shè)備與引進設(shè)備的差距,對這些設(shè)備進行性能優(yōu)化,提高國內(nèi)產(chǎn)品的可靠性和競爭力.
2)電泳新技術(shù)開發(fā)研究
為適應(yīng)翻轉(zhuǎn)輸送設(shè)備的輸送和安裝要求,需要在室體、槽體和鋼結(jié)構(gòu)進行新結(jié)構(gòu)的設(shè)計和研究;開發(fā)電泳多段供電(多整流器、模塊集成式整流器)、多車型識別供電系統(tǒng).
3.5 噴房設(shè)備的節(jié)能新技術(shù)研究
新型節(jié)能噴漆設(shè)備和循環(huán)風的開發(fā)可分兩種:
1)干式噴房和排風循環(huán)再利用技術(shù)
目前,噴房多采用濕式漆霧捕捉法,消耗大量的水和電,是涂裝車間的耗能大戶,占涂裝車間總能耗的50%以上[7],干式噴漆室漆霧撲集和靜電除漆渣裝置則有效改進了此類問題,與濕式分離系統(tǒng)相比既不消耗水,也不會產(chǎn)生化學凝結(jié)物,同傳統(tǒng)的分離系統(tǒng)相比,這項干式分離技術(shù)通過對空氣的循環(huán)利用(只補充5%~20%新風),可減少60%的能耗.
2)噴房手工作業(yè)區(qū)排風循環(huán)利用到自動作業(yè)區(qū)的循環(huán)風技術(shù),減少涂裝車間VOC排放和節(jié)能產(chǎn)生顯著效果.
3.6 烘干設(shè)備的新技術(shù)研究
烘干爐的緊湊化、熱氣流均勻化、低溫化的研究;水性漆、免中涂烘干爐的溫度曲線和能耗計算研究;烘干廢氣處理和熱量利用新技術(shù)的開發(fā).
3.7 智能型機器人靜電噴涂技術(shù)的研究
國內(nèi)涂裝用智能型機器人目前依然停留外包、引進的階段,在未來一段時間內(nèi),國內(nèi)涂裝車間所用的機器人也不得不依賴進口,國內(nèi)涂裝裝備行業(yè)應(yīng)聯(lián)合機器人開發(fā)行業(yè)積極跟蹤機器人新技術(shù),并付出努力開發(fā)出自主知識產(chǎn)權(quán)的噴涂機器人,填補涂裝機器人全部依賴進口的國內(nèi)空白.
3.8 智能涂裝車間的研究
涂裝車間采用新型傳感技術(shù)、模塊化/嵌入式控制系統(tǒng)、先進控制與優(yōu)化技術(shù)、系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)、故障診斷與健康維護技術(shù)、高可靠性實時通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、功能安全技術(shù)和識別技術(shù)這八大關(guān)鍵智能基礎(chǔ)共性技術(shù),合理應(yīng)用新型傳感器及其系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、智能儀表、精密儀器、工業(yè)機器人與專用機器人、精密傳動裝置、伺服控制機構(gòu)和液氣密元件及系統(tǒng)等核心智能測控裝置與部件,科學地將涂裝車間的各個工序及其工藝設(shè)備和動能機械無縫隙地形成一個有機的整體,使其自動對各個工藝控制對象實施動態(tài)監(jiān)測并自發(fā)的產(chǎn)生遠程交互式反饋和動作執(zhí)行控制,實現(xiàn)高效率、高品質(zhì)的智能化生產(chǎn).
創(chuàng)新是企業(yè)在激烈競爭中脫穎而出的利器,是企業(yè)永葆生機、健康運行的法寶,大力加強自主創(chuàng)新能力建設(shè)是走新型工業(yè)化道路的核心.中國已經(jīng)是世界汽車大國,現(xiàn)正在向汽車強國邁進,作為服務(wù)于汽車的國內(nèi)涂裝裝備業(yè)應(yīng)該在中國汽車產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮更加積極的作用.要實現(xiàn)更大的發(fā)展,就必須腳踏實地、堅定不移地加快自主裝備的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新,積極發(fā)展智能裝備和綠色裝備,適時做好技術(shù)儲備和投放,以技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢強化企業(yè)品牌效應(yīng),確保中國汽車涂裝裝備在國際市場上謀取長期的有利地位.
[1] 尹婷婷.汽車合資企業(yè)命運由消費者決定[N].成都日報,2011-10-13(10).
[2] 施蕓蕓.我國汽車裝備業(yè)轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫[N].中國汽車報,2014-6-10.
[3] 陳長年.我國汽車裝備市場分析[J].現(xiàn)代金屬加工,2005(15):46-51.
[4] 王錫春.汽車涂料·涂裝飛躍的30年[J].中國涂料,2008,23(12):11-12.
[5] 王錫春.談如何提高涂裝工藝設(shè)計水平[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2011,14(10):42.
[6] 柳斌.解決漆前處理環(huán)保問題的汽車涂裝新技術(shù)[J].表面工程資訊,2010,(01):7.
[7] 王錫春,李文剛.噴漆室節(jié)能減排環(huán)保的新思路——由濕式漆霧捕集裝置轉(zhuǎn)換成干式或靜電漆霧捕集裝置[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2010,13(06):41.
(編輯:劉寶江)
Technology research and innovation of painting equipment industry
HAO Mei-ling, QU Yin-yan, GAO Hong-jie, ZHANG Hong-jun
(1. Department of Mechanics, Yantai Vocational College, Yantai 264670, China;2.China Automobile Industry Engineering Corporation, Tianjin 300113, China)
In the process of automobile industry in China from a big country of production to an innovation powerhouse, coating equipment industry in China will face great opportunities and challenges. Through a clear and comprehensive summary of the technical status of domestic painting equipment, we can realize that carrying out technological innovation is the only way to make a favorable position for Chinese painting equipment in the long-term market competition. In this paper, the general direction and the specific content of the coating technology development in the domestic coating equipment industry are proposed.
painting equipment; industry technology; research
2014-11-10
郝美玲,女,hml0578@sina.com; 通信作者: 曲銀燕,女,iamqyy@163.com
1672-6197(2015)06-0054-04
文獻標志碼:A