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行業資訊

中國焊接設備現狀與發展
發布時間:2016-12-16 09:14:27 瀏覽量:462

一、現狀和問題

  1.行業規模

  大約有三分之一的鋼鐵產品需要經過焊接加工,除了少數高端設備外,這些焊接加工設備我國基本能夠自行提供,我國已經成為世界上最大的焊接設備生產國和出口國。

  目前,我國電焊機行業中企業的經濟類型主要為民營企業、股份制企業、中外合資企業及外商獨資企業。企業總數大約為700家左右,全年總產值大約100億元,其中年產值在1億元以上的企業有二十多家。

  目前,我國焊接設備行業的產能大于需求,盡管上游資源及原材料價格在不斷上漲,但整個行業的銷售平均價格處于下降區間,行業的平均利潤越來越薄。企業的核心競爭力和規模化的優勢已經使那些沒有自主研發能力的小企業的生存空間越來越小,企業的數量將會逐步減少

  2.行業的技術水平

  (1)高效節能的CO2焊機、埋弧焊機的應用率大幅度提高。

  (2)逆變焊機已經形成普遍推廣的勢頭,特別是逆變CO2焊機獲得了普遍應用。

  (3)自動焊接設備發展迅猛,在高速機車、工程機械、鋼結構、家電、汽車等行業獲得廣泛應用,已經占據主體地位。

  (4)以焊接機器人為代表的焊接自動化裝備的數量大幅度增加,應用日益廣泛。

  (5)在金融危機的大背景下,電焊機出口數量和規模都大幅度增加,在低端商用國際市場上的占有率大幅上升。

  3.國外發展水平及國內外差距對比分析

  (1)焊機控制數字化 全數字化控制的焊機,已經成為進口焊機的主流。全數字化控制技術大大提高焊機的控制精度、焊機產品的一致性和可靠性,同時也大大簡化了控制技術的升級。而國內的焊接電源,仍然以模擬控制技術為主,雖然部分廠家也推出了全數字化的焊接電源,但是大都處于簡單代替模擬控制的水平,全數字控制的作用還沒有發揮出來,導致市場的認可度不高。

  (2)工藝控制智能化 國外進口焊接電源大都以免費或選配的方式提供了焊接專家系統,允許操作者輸入焊接材料、厚度、坡口形式等焊接工藝條件就可自動生成焊接工藝。而國內焊接電源廠家在焊接工藝的研究和積累工作還十分有限,難以提供成熟可靠的焊接工藝支持,導致國內產品除價格外與進口產品不存在競爭優勢,大部分高端市場份額仍然被進口焊機占據。正是在智能化和焊接工藝服務上的缺失和脫節,我國的焊接設備大多為純粹的機器和設備,而沒有背負起為焊接用戶解決焊接問題的責任。

  (3)系統集成網絡化 國外焊接設備大都提供了現場總線接口,而且可控參數豐富,焊接工藝控制更加方便,國外自動化焊接系統的集成水平顯著提高。而國內的自動化焊接系統普遍處于繼電器開關量編組控制的水平,各個自動化焊接部件信息量的傳遞十分有限,難以實現復雜的焊接工藝協調控制。

  (4)自動化、機器人焊接裝備技術 在歐美、日本等技術發達國家,自動化、機器人焊接設備的應用非常普遍,特別是在批量化、大規模和有害作業環境中使用率更高,已形成了成熟的技術、設備和與之配套并不斷升級的焊接工藝。在我國,汽車、石化、電力、鋼構等行業焊接生產現場使用的自動化和機器人焊接設備,少部分為國內焊接裝備企業的自主知識產權設備,一部分由國內或合資、獨資企業提供的、關鍵部件采用國外技術的組裝和成套產品,更多的則是成套進口設備。國內企業對自動化、機器人焊接設備的關鍵技術的掌握和生產應用方面,與國際先進水平相比還存在較大差距。

  (5)焊接企業集團化 國外焊接企業為提高自身的生存能力,都在盡可能的完善產品鏈,提高市場的占有率。各個專業廠家之間也都組成聯盟或企業集團,提高在市場競爭中的共生共存能力。而國內的焊接裝備企業普遍弱小且各自為戰,在高端產品的研制開發上投入不足,在高端市場上難以對國外大的焊接企業集團構成威脅,只能采用價格戰拼搶低端市場。

  4.行業發展存在的主要問題

  (1)由于中國經濟建設的高速發展,我國已經成為世界上的電焊機大國,但還遠非強國。

  (2)電焊機產業同質化發展,各個企業在產品構成、市場取向方面過于集中導致了價格的惡性競爭,損害了電焊機行業的整體利益。

  (3)電焊機廠家數量多但普遍規模偏小,產品鏈不完善,與國外優勢企業缺乏強有力的競爭能力。

  (4)電焊機企業大都缺乏核心技術,大量企業片面追求擴張規模,采用粗獷式生產方式提高產量以求大的市場占有率,大都難以籌措大量資金進行高端產品的研制開發,產品的拷貝抄襲現象嚴重,在知識產權日益受到重視的今天,企業的發展后勁不足。

  (5)由于各個大學焊接專業的撤消,電焊機從業人員的技術水平參差不齊。而電焊機產品又是焊接、機械、電子、信息技術的綜合體,導致電焊機行業大量缺乏專業技術人才。

  (6)對行業標準、質量管理體系、環境對設備的要求等認識不深,對出口、參與國際競爭的焊接設備的國際標準和要求了解不夠,且一些企業對標準、認證等工作只停留在形式和表面,僅為了應付檢查,而在日常生產中的執行力不夠。

二、市場需求和產業化前景分析

  1.行業發展環境和發展趨勢

  (1)行業發展環境 2009年我國的鋼產量已經達到5.3億t,焊接裝備作為鋼鐵的裁縫,蘊涵了巨大的市場需求。為應對國際金融危機,我國新增4萬億投資拉動內需,石化、造船、交通運輸、能源等行業投資巨大,商機無限。然而國外各大電焊機廠家也蜂擁而至,紛紛在國內建廠生產。國外產品的本土化經營必將對民族電焊機產業造成巨大的壓力。“十二·五”期間,國內電焊機產業面臨的形式是十分嚴峻的,加大研發投入,提高民族焊接裝備的技術水平,在國家重點工程和重點行業替代進口產品,是“十二·五”期間國內焊接裝備企業面臨的主要問題。

  (2)行業發展過程中的經驗和教訓 主要有以下三點:

  第一,盲目上馬,市場定位不準導致產品缺乏競爭力。

  第二,產品的可靠性未經過嚴格測試,急于投入市場,打擊消費者信心,減慢新技術新產品的推廣進度。

  第三,過度使用價格競爭策略既傷害整個行業的利益,又因難以保證產品質量而傷害消費者的利益。

  (3)行業發展大勢和市場的走向 主要有以下三點:

  第一,中國的電焊機企業經過“九五”到“十一·五”的發展,大體上已經形成了京津冀、長三角、珠三角和成都地區四個電焊機產業聚集地。

  第二,國內基礎建設投資的增加,為中國電焊機行業提供了良好的機遇,電焊機行業又進入了一個快速發展期。

  第三,氣體保護焊接裝備和自動化焊接機具仍然會強勢增長,將在石化、造船、鍋爐、鐵路等行業快速推廣。

  (4)重點用戶調研 近年來,隨著我國經濟的持續發展,中國已經開始進入重工業化時代,重型機械、冶金機械、船舶制造、礦山工程機械、電站鍋爐、壓力容器、石油化工、機車車輛、汽車等以焊接工藝為主導的行業,已進入世界同行業先進行列。受上述行業快速發展的牽引,國內焊接自動化裝備行業進入了高速發展階段,但是,和國外同類行業、企業相比,在焊接自動化裝備的數量、焊接自動化技術的應用等方面還有相當大的差距。

  面對國內外市場的激烈競爭,面對企業勞動力成本、環保要求的不斷提高,焊接技術工人的短缺,產品焊接工藝技術質量、生產效率要求的不斷提高,以焊接為主導工藝的中國企業已經將焊接自動化列為今后5年的重點技術改造目標。

  第一,國內企業焊接加工現狀及焊接數字化、自動化發展趨勢。

  盡管國內企業近年來對焊接自動化裝備的投入較大,但是焊接自動化的使用比例仍較低,企業現有自動化焊接設備(含焊接機器人)占總焊接設備的比例為10~15%。而國外同行業的先進企業焊接自動化設備占焊接設備的比例為50%以上,部分已達到90%。因此,中國焊接自動化市場發展空間巨大。

  國外企業應用的數字化焊接電源占全部電源的25~30%,并且還有逐年增高的趨勢。國內企業近年來剛剛開始使用數字化焊接電源,發展速度較快,國外主要數字化焊接電源企業三年期間在中國銷售數量增加了3倍,盡管如此國內企業應用的數字化焊接電源占全部電源的比率仍低于5%。

  第二,對焊接自動化裝備的需求預測。

  今后5年,對焊接自動化設備的需求量將明顯增加,尤其是鍋爐、壓力容器、船舶、鋼結構、橋梁、汽車、機車、冶金設備、采礦機械、石油化工裝置、家用電器、醫療設備和半導體器件等重點制造業都需要裝備自動化程度高,性能優良,可靠性好的各種自動化專用成套焊接設備,焊接機器人工作站和焊接生產線,市場容量相當大,發展前景樂觀,如果不考慮國際市場,國內市場每年的需求量將達到100億元以上。

  預測2009年后5年內“中厚板結構件焊接機器人”產品市場年總量將達到2,000臺左右,“焊接自動化成套裝備” 產品年市場總量將達到22,500臺左右,“數字化弧焊電源”產品年市場總量將達到400,000臺左右。


  2.技術發展趨勢和市場需求

  (1)“十二·五”技術發展趨勢和市場 主要有以下四點:

  第一,焊接電源控制數字化。中國的數字化焊接電源經過十幾年的發展,“十二·五”期間會開始逐步走向成熟。針對不同電弧過渡形式中的電弧物理與工藝特征的優化控制模式,數字化逆變焊接電源的研究開發不僅僅是電路的開發與創新,必須將逆變電源的開發與工藝,特別是電弧物理相結合,開發新型的、更高性能的、更多功能的弧焊電源,推動使用量大面廣的弧焊技術的發展。

  第二,焊接工藝控制智能化。由于缺乏專業的焊接工藝技術人員,“十二·五”期間電焊機行業將開始從銷售焊機向用戶提供一體化的焊接設備工藝過渡。這就需要電焊機產品必須包含焊接工藝數據庫,也就是說,電焊機市場必將從焊機性能的競爭過渡到焊接性能的競爭。

  第三,焊接系統集成網絡化。各類焊接專機的構成將從以PLC為核心的開關量編組控制過渡到以各類工業現場總線為基礎的分布式控制過渡,系統集成的技術水平將進一步提高。

  第四,焊接裝備環保化。“十二·五”期間將大力發展節能降耗的焊接設備,EMC標準、ROHS指令將得到普遍的推行,同時對操作人員的電磁健康也會得到關注,將出臺電焊機能耗標準等一系列政策淘汰高能耗產品。

  (2)新技術和重點發展項目的主要技術指標和性能、行業和地域需求 主要有以下幾點:

  第一,節能降耗的環保型焊接設備;

  第二,優質高效的熔化極氣體保護焊接設備;

  第三,基于數字控制技術的自動化焊接裝備;

  第四,超精密或超大型的焊接專機和輔機具;

  第五,適應國家重大工程領域需求的專用焊接裝備;

  第六,符合行業技術標準的自動化焊機的輔機具;

  第七,焊接機器人技術的研究和推廣應用。

三、重點領域及任務

  1.行業發展的重點領域

  (1)電弧焊機 主要有以下三個發展方向:

  第一,高效、高速、節能的焊接工藝趨勢引起的電焊機發展:帶有多絲(槍)協調功能的高效MIG/MAG焊機、TIG焊機;實現高速焊接的MIG/MAG焊機、TIG焊機;與激光協調的MIG/MAG焊機、TIG焊機。

  第二,節能焊機的發展:在當前逆變焊機基礎上,采用新材料、新工藝、新控制方式追求進一步降低能耗的電弧焊機。

  第三,綠色環保焊機的發展:符合IEC、GB的EMC要求的電弧焊機;使用材料符合ROHS 要求的電弧焊機;對操作人員電磁健康關注的電弧焊機。

  第四,實現精密焊接的電弧焊機:低熱輸入量的MIG/MAG焊機、低飛濺MIG/MAG焊機。

  第五,去技能化的電弧焊機:針對熟練焊工短缺的環境,不需要焊接技能就可以進行高品質的焊接。焊接操作一鍵實現;即使焊接過程遇到焊接間隙等變化,焊機能夠自適應調整。

  第六,實現網絡化管理的電弧焊機:為焊接用戶的數字化工廠提供解決方案。

  第七,焊接電源與機器人控制融合的新型焊接電源:實現焊接控制與機器人動作的一體化控制。

(2)焊接自動化及智能化 經過改革開放30年的發展,特別是“十一·五”期間國內裝備制造業及金屬加工行業的發展,完成了資金積累及制造技術基礎的奠定,與此同時,市場化的發展導致行業內的競爭更加激烈,對產品實物質量標準及質量穩定的一致要求不斷提高,國內焊工勞動力成本的迅速提高及國家對焊接作業環境的環保要求的強化,這些因素都促進了焊接施工技術的結構調整,加速焊接自動化的進程,國內各主要工業領域的焊接自動化及智能化時代即將到來。十二·五期間,將是國內焊接自動化技術發展及其應用的高速增長期,也是中國焊接自動化發展的關鍵階段。

  第一,機器人焊接技術由于其良好的控制柔性和軟硬件成本的迅速降低,將得到極大地發展并成為制造業自動化焊接技術的首選:

  1.中厚板鋼結構部件機器人焊接技術(造船、建筑、發電、石化等)

  2.鋁、鎂結構部件機器人焊接技術(高速列車、航空航天等)

  3.低成本焊接機器人技術

  4.Mini型焊接機器人技術(建筑鋼結構、橋梁、造船等)

  5.特殊環境下工作的焊接機器人技術(水下、核電、狹小空間等)

  6.專用激光或激光-電弧復合焊接機器人技術(汽車、造船等)

  7.具有視覺或其他傳感跟蹤焊縫軌跡及自適應焊接參數調整功能的智能化焊接機器人技術

  8.機器人焊接的專家數據庫技術

  9.高效高速雙絲機器人焊接技術

  10.多機器人協同焊接控制技術

  11.機器人遙控示教、遙控焊接技術

  12.機器人焊接的質量控制技術

  第二,焊縫形式單一的標準化的自動化焊接專機在金屬結構制造和金屬結構安裝行業將得到極大發展:

  1.窄間隙焊接專機

  2.管-管焊接專機

  3.管-板焊接專機

  4.管-法蘭焊接專機

  5.相貫線焊接專機

  6.表面堆焊焊接專機

  第三,針對特定行業具體金屬結構件的非標自動化焊接專機技術將繼續得到發展的智能化焊接專機技術。

  第四,大型的自動化焊接裝備技術。

  第五,自動化焊接再制造技術。

  第六,自動化焊接生產線技術。

  第七,自動化焊接車間技術。

  第八,自動化焊接車間的網絡化、數字化管理,遠程控制技術。

  第九,焊縫的自動檢測、跟蹤和補償技術。

  第十,電弧的檢測與自動補償技術。

  第十一,可視化焊接技術的開發與應用。


  2.行業發展的重點任務

  (1)解決行業結構性矛盾,轉變發展方式,增強可持續性發展能力;

  行業內中小企業比較多,集中度不夠,與國內其他行業相比,差距明顯,與國外同行業相比,差距更明顯。

  行業要調整結構,有指導性地、有針對性地提出一些做大做強企業的措施,引導行業內的整合和發展。“十二·五”期間,行業內要出現一批具有一定自主知識產權、具有不斷創新發展、有一定規模和影響的企業,保證行業持續不斷發展;

  (2)適應全球經濟一體化,實施走出去的戰略;

  (3)緩解資源環境約束,滿足發展循環經濟、低碳經濟和綠色經濟的要求;

  (4)促進中國特色新型工業化道路發展、推進工業化和信息化融合;

  (5)深化市場經濟改革,推進企業兼并重組和建立戰略聯盟;

  (6)建立和完善相關行業政策、法規、規劃和標準以及合格評定體系,提升產品質量。


四、重大項目

  (1)建立全國性焊接裝備產業技術創新聯盟。

  (2)全系列逆變焊接電源的統一化設計技術。

  (3)數字控制的熔化極脈沖氣體保護焊接電源及工藝技術。

  (4)針對GB15579.10國家標準的電焊機電磁兼容性設計技術規范。

  (5)自動、半自動焊接設備輔機具與主機接口的行業統一標準。

  (6)基于現場總線技術的自動化焊接系統的數字通訊接口的行業統一標準。

  (7)針對國家重大需求的專門焊接裝備和輔機具的設計與開發。

  (8)低成本焊接機器人的制造和自主知識產權的機器人控制的軟硬件平臺。

  五、產業布局

  經過多年的發展,我國已經大體形成了京津冀、長三角、珠三角和成都地區四個電焊機產業聚集地。

  隨著我國經濟的持續發展,國內重型機械、冶金機械、船舶制造、礦山工程機械、電站鍋爐、壓力容器、石油化工、機車車輛、汽車等行業已進入世界同行業先進行列,由于這些行業都是以焊接工藝為主導,加上國內投資的增加,為中國電焊機行業提供了良好的發展機遇。

  高效節能焊接裝備將強勢增長,在石化、造船、鍋爐、鐵路等行業得到快速推廣。

  國內焊接自動化裝備將進入高速發展階段,自動化程度高、性能優良、可靠性好的各種自動化專用成套焊接設備、焊接機器人工作站和焊接生產線,其市場容量相當大,發展前景樂觀。






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