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焊接设备现状和发展趋势 发布人:sbyj1006  发布日期:2014-05-13  新闻状态:首页推荐   阅读人数:541 一、现状和问题
  1.行业规模
  大约有三分之一的钢铁产品需要经过焊接加工,除了少数高端设备外,这些焊接加工设备我国基本能够自行提供,我国已经成为世界上最大的焊接设备生产国和出口国。
  目前,我国电焊机行业中企业的经济类型主要为民营企业、股份制企业、中外合资企业及外商独资企业。企业总数大约为700家左右,全年总产值大约100亿元,其中年产值在1亿元以上的企业有二十多家。
  目前,我国焊接设备行业的产能大于需求,尽管上游资源及原材料价格在不断上涨,但整个行业的销售平均价格处于下降区间,行业的平均利润越来越薄。企业的核心竞争力和规模化的优势已经使那些没有自主研发能力的小企业的生存空间越来越小,企业的数量将会逐步减少
  2.行业的技术水平
  (1)高效节能的CO2焊机、埋弧焊机的应用率大幅度提高。
  (2)逆变焊机已经形成普遍推广的势头,特别是逆变CO2焊机获得了普遍应用。
  (3)自动焊接设备发展迅猛,在高速机车、工程机械、钢结构、家电、汽车等行业获得广泛应用,已经占据主体地位。
  (4)以焊接机器人为代表的焊接自动化装备的数量大幅度增加,应用日益广泛。
  (5)在金融危机的大背景下,电焊机出口数量和规模都大幅度增加,在低端商用国际市场上的占有率大幅上升。
  3.国外发展水平及国内外差距对比分析
  (1)焊机控制数字化 全数字化控制的焊机,已经成为进口焊机的主流。全数字化控制技术大大提高焊机的控制精度、焊机产品的一致性和可靠性,同时也大大简化了控制技术的升级。而国内的焊接电源,仍然以模拟控制技术为主,虽然部分厂家也推出了全数字化的焊接电源,但是大都处于简单代替模拟控制的水平,全数字控制的作用还没有发挥出来,导致市场的认可度不高。
  (2)工艺控制智能化 国外进口焊接电源大都以免费或选配的方式提供了焊接专家系统,允许操作者输入焊接材料、厚度、坡口形式等焊接工艺条件就可自动生成焊接工艺。而国内焊接电源厂家在焊接工艺的研究和积累工作还十分有限,难以提供成熟可靠的焊接工艺支持,导致国内产品除价格外与进口产品不存在竞争优势,大部分高端市场份额仍然被进口焊机占据。正是在智能化和焊接工艺服务上的缺失和脱节,我国的焊接设备大多为纯粹的机器和设备,而没有背负起为焊接用户解决焊接问题的责任。
  (3)系统集成网络化 国外焊接设备大都提供了现场总线接口,而且可控参数丰富,焊接工艺控制更加方便,国外自动化焊接系统的集成水平显着提高。而国内的自动化焊接系统普遍处于继电器开关量编组控制的水平,各个自动化焊接部件信息量的传递十分有限,难以实现复杂的焊接工艺协调控制。
  (4)自动化、机器人焊接装备技术 在欧美、日本等技术发达国家,自动化、机器人焊接设备的应用非常普遍,特别是在批量化、大规模和有害作业环境中使用率更高,已形成了成熟的技术、设备和与之配套并不断升级的焊接工艺。在我国,汽车、石化、电力、钢构等行业焊接生产现场使用的自动化和机器人焊接设备,少部分为国内焊接装备企业的自主知识产权设备,一部分由国内或合资、独资企业提供的、关键部件采用国外技术的组装和成套产品,更多的则是成套进口设备。国内企业对自动化、机器人焊接设备的关键技术的掌握和生产应用方面,与国际先进水平相比还存在较大差距。
  (5)焊接企业集团化 国外焊接企业为提高自身的生存能力,都在尽可能的完善产品链,提高市场的占有率。各个专业厂家之间也都组成联盟或企业集团,提高在市场竞争中的共生共存能力。而国内的焊接装备企业普遍弱小且各自为战,在高端产品的研制开发上投入不足,在高端市场上难以对国外大的焊接企业集团构成威胁,只能采用价格战拼抢低端市场。
  4.行业发展存在的主要问题
  (1)由于中国经济建设的高速发展,我国已经成为世界上的电焊机大国,但还远非强国。
  (2)电焊机产业同质化发展,各个企业在产品构成、市场取向方面过于集中导致了价格的恶性竞争,损害了电焊机行业的整体利益。
  (3)电焊机厂家数量多但普遍规模偏小,产品链不完善,与国外优势企业缺乏强有力的竞争能力。
  (4)电焊机企业大都缺乏核心技术,大量企业片面追求扩张规模,采用粗犷式生产方式提高产量以求大的市场占有率,大都难以筹措大量资金进行高端产品的研制开发,产品的拷贝抄袭现象严重,在知识产权日益受到重视的今天,企业的发展后劲不足。
  (5)由于各个大学焊接专业的撤消,电焊机从业人员的技术水平参差不齐。而电焊机产品又是焊接、机械、电子、信息技术的综合体,导致电焊机行业大量缺乏专业技术人才。
  (6)对行业标准、质量管理体系、环境对设备的要求等认识不深,对出口、参与国际竞争的焊接设备的国际标准和要求了解不够,且一些企业对标准、认证等工作只停留在形式和表面,仅为了应付检查,而在日常生产中的执行力不够。
二、市场需求和产业化前景分析
  1.行业发展环境和发展趋势
  (1)行业发展环境 2009年我国的钢产量已经达到5.3亿t,焊接装备作为钢铁的裁缝,蕴涵了巨大的市场需求。为应对国际金融危机,我国新增4万亿投资拉动内需,石化、造船、交通运输、能源等行业投资巨大,商机无限。然而国外各大电焊机厂家也蜂拥而至,纷纷在国内建厂生产。国外产品的本土化经营必将对民族电焊机产业造成巨大的压力。“十二·五”期间,国内电焊机产业面临的形式是十分严峻的,加大研发投入,提高民族焊接装备的技术水平,在国家重点工程和重点行业替代进口产品,是“十二·五”期间国内焊接装备企业面临的主要问题。
  (2)行业发展过程中的经验和教训 主要有以下三点:
  第一,盲目上马,市场定位不准导致产品缺乏竞争力。
  第二,产品的可靠性未经过严格测试,急于投入市场,打击消费者信心,减慢新技术新产品的推广进度。
  第三,过度使用价格竞争策略既伤害整个行业的利益,又因难以保证产品质量而伤害消费者的利益。
  (3)行业发展大势和市场的走向 主要有以下三点:
  第一,中国的电焊机企业经过“九五”到“十一·五”的发展,大体上已经形成了京津冀、长三角、珠三角和成都地区四个电焊机产业聚集地。
  第二,国内基础建设投资的增加,为中国电焊机行业提供了良好的机遇,电焊机行业又进入了一个快速发展期。
  第三,气体保护焊接装备和自动化焊接机具仍然会强势增长,将在石化、造船、锅炉、铁路等行业快速推广。
  (4)重点用户调研 近年来,随着我国经济的持续发展,中国已经开始进入重工业化时代,重型机械、冶金机械、船舶制造、矿山工程机械、电站锅炉、压力容器、石油化工、机车车辆、汽车等以焊接工艺为主导的行业,已进入世界同行业先进行列。受上述行业快速发展的牵引,国内焊接自动化装备行业进入了高速发展阶段,但是,和国外同类行业、企业相比,在焊接自动化装备的数量、焊接自动化技术的应用等方面还有相当大的差距。
  面对国内外市场的激烈竞争,面对企业劳动力成本、环保要求的不断提高,焊接技术工人的短缺,产品焊接工艺技术质量、生产效率要求的不断提高,以焊接为主导工艺的中国企业已经将焊接自动化列为今后5年的重点技术改造目标。
  第一,国内企业焊接加工现状及焊接数字化、自动化发展趋势。
  尽管国内企业近年来对焊接自动化装备的投入较大,但是焊接自动化的使用比例仍较低,企业现有自动化焊接设备(含焊接机器人)占总焊接设备的比例为10~15%。而国外同行业的先进企业焊接自动化设备占焊接设备的比例为50%以上,部分已达到90%。因此,中国焊接自动化市场发展空间巨大。
  国外企业应用的数字化焊接电源占全部电源的25~30%,并且还有逐年增高的趋势。国内企业近年来刚刚开始使用数字化焊接电源,发展速度较快,国外主要数字化焊接电源企业三年期间在中国销售数量增加了3倍,尽管如此国内企业应用的数字化焊接电源占全部电源的比率仍低于5%。
  第二,对焊接自动化装备的需求预测。
  今后5年,对焊接自动化设备的需求量将明显增加,尤其是锅炉、压力容器、船舶、钢结构、桥梁、汽车、机车、冶金设备、采矿机械、石油化工装置、家用电器、医疗设备和半导体器件等重点制造业都需要装备自动化程度高,性能优良,可靠性好的各种自动化专用成套焊接设备,焊接机器人工作站和焊接生产线,市场容量相当大,发展前景乐观,如果不考虑国际市场,国内市场每年的需求量将达到100亿元以上。
  预测2009年后5年内“中厚板结构件焊接机器人”产品市场年总量将达到2,000台左右,“焊接自动化成套装备” 产品年市场总量将达到22,500台左右,“数字化弧焊电源”产品年市场总量将达到400,000台左右。


  2.技术发展趋势和市场需求
  (1)“十二·五”技术发展趋势和市场 主要有以下四点:
  第一,焊接电源控制数字化。中国的数字化焊接电源经过十几年的发展,“十二·五”期间会开始逐步走向成熟。针对不同电弧过渡形式中的电弧物理与工艺特征的优化控制模式,数字化逆变焊接电源的研究开发不仅仅是电路的开发与创新,必须将逆变电源的开发与工艺,特别是电弧物理相结合,开发新型的、更高性能的、更多功能的弧焊电源,推动使用量大面广的弧焊技术的发展。
  第二,焊接工艺控制智能化。由于缺乏专业的焊接工艺技术人员,“十二·五”期间电焊机行业将开始从销售焊机向用户提供一体化的焊接设备工艺过渡。这就需要电焊机产品必须包含焊接工艺数据库,也就是说,电焊机市场必将从焊机性能的竞争过渡到焊接性能的竞争。
  第三,焊接系统集成网络化。各类焊接专机的构成将从以PLC为核心的开关量编组控制过渡到以各类工业现场总线为基础的分布式控制过渡,系统集成的技术水平将进一步提高。
  第四,焊接装备环保化。“十二·五”期间将大力发展节能降耗的焊接设备,EMC标准、ROHS指令将得到普遍的推行,同时对操作人员的电磁健康也会得到关注,将出台电焊机能耗标准等一系列政策淘汰高能耗产品。
  (2)新技术和重点发展项目的主要技术指标和性能、行业和地域需求 主要有以下几点:
  第一,节能降耗的环保型焊接设备;
  第二,优质高效的熔化极气体保护焊接设备;
  第三,基于数字控制技术的自动化焊接装备;
  第四,超精密或超大型的焊接专机和辅机具;
  第五,适应国家重大工程领域需求的专用焊接装备;
  第六,符合行业技术标准的自动化焊机的辅机具;
  第七,焊接机器人技术的研究和推广应用。
三、重点领域及任务
  1.行业发展的重点领域
  (1)电弧焊机 主要有以下三个发展方向:
  第一,高效、高速、节能的焊接工艺趋势引起的电焊机发展:带有多丝(枪)协调功能的高效MIG/MAG焊机、TIG焊机;实现高速焊接的MIG/MAG焊机、TIG焊机;与激光协调的MIG/MAG焊机、TIG焊机。
  第二,节能焊机的发展:在当前逆变焊机基础上,采用新材料、新工艺、新控制方式追求进一步降低能耗的电弧焊机。
  第三,绿色环保焊机的发展:符合IEC、GB的EMC要求的电弧焊机;使用材料符合ROHS 要求的电弧焊机;对操作人员电磁健康关注的电弧焊机。
  第四,实现精密焊接的电弧焊机:低热输入量的MIG/MAG焊机、低飞溅MIG/MAG焊机。
  第五,去技能化的电弧焊机:针对熟练焊工短缺的环境,不需要焊接技能就可以进行高品质的焊接。焊接操作一键实现;即使焊接过程遇到焊接间隙等变化,焊机能够自适应调整。
  第六,实现网络化管理的电弧焊机:为焊接用户的数字化工厂提供解决方案。
  第七,焊接电源与机器人控制融合的新型焊接电源:实现焊接控制与机器人动作的一体化控制。
(2)焊接自动化及智能化 经过改革开放30年的发展,特别是“十一·五”期间国内装备制造业及金属加工行业的发展,完成了资金积累及制造技术基础的奠定,与此同时,市场化的发展导致行业内的竞争更加激烈,对产品实物质量标准及质量稳定的一致要求不断提高,国内焊工劳动力成本的迅速提高及国家对焊接作业环境的环保要求的强化,这些因素都促进了焊接施工技术的结构调整,加速焊接自动化的进程,国内各主要工业领域的焊接自动化及智能化时代即将到来。十二·五期间,将是国内焊接自动化技术发展及其应用的高速增长期,也是中国焊接自动化发展的关键阶段。
  第一,机器人焊接技术由于其良好的控制柔性和软硬件成本的迅速降低,将得到极大地发展并成为制造业自动化焊接技术的首选:
   1.中厚板钢结构部件机器人焊接技术(造船、建筑、发电、石化等)
  2.铝、镁结构部件机器人焊接技术(高速列车、航空航天等)
  3.低成本焊接机器人技术
  4.Mini型焊接机器人技术(建筑钢结构、桥梁、造船等)
  5.特殊环境下工作的焊接机器人技术(水下、核电、狭小空间等)
  6.专用激光或激光-电弧复合焊接机器人技术(汽车、造船等)
  7.具有视觉或其他传感跟踪焊缝轨迹及自适应焊接参数调整功能的智能化焊接机器人技术
  8.机器人焊接的专家数据库技术
  9.高效高速双丝机器人焊接技术
  10.多机器人协同焊接控制技术
  11.机器人遥控示教、遥控焊接技术
  12.机器人焊接的质量控制技术
  第二,焊缝形式单一的标准化的自动化焊接专机在金属结构制造和金属结构安装行业将得到极大发展:
  1.窄间隙焊接专机
  2.管-管焊接专机
  3.管-板焊接专机
  4.管-法兰焊接专机
  5.相贯线焊接专机
  6.表面堆焊焊接专机
  第三,针对特定行业具体金属结构件的非标自动化焊接专机技术将继续得到发展的智能化焊接专机技术。
  第四,大型的自动化焊接装备技术。
  第五,自动化焊接再制造技术。
  第六,自动化焊接生产线技术。
  第七,自动化焊接车间技术。
  第八,自动化焊接车间的网络化、数字化管理,远程控制技术。
  第九,焊缝的自动检测、跟踪和补偿技术。
  第十,电弧的检测与自动补偿技术。
  第十一,可视化焊接技术的开发与应用。


  2.行业发展的重点任务
  (1)解决行业结构性矛盾,转变发展方式,增强可持续性发展能力;
  行业内中小企业比较多,集中度不够,与国内其他行业相比,差距明显,与国外同行业相比,差距更明显。
  行业要调整结构,有指导性地、有针对性地提出一些做大做强企业的措施,引导行业内的整合和发展。“十二·五”期间,行业内要出现一批具有一定自主知识产权、具有不断创新发展、有一定规模和影响的企业,保证行业持续不断发展;
  (2)适应全球经济一体化,实施走出去的战略;
  (3)缓解资源环境约束,满足发展循环经济、低碳经济和绿色经济的要求;
  (4)促进中国特色新型工业化道路发展、推进工业化和信息化融合;
  (5)深化市场经济改革,推进企业兼并重组和建立战略联盟;
  (6)建立和完善相关行业政策、法规、规划和标准以及合格评定体系,提升产品质量。


四、重大项目
  (1)建立全国性焊接装备产业技术创新联盟。
  (2)全系列逆变焊接电源的统一化设计技术。
  (3)数字控制的熔化极脉冲气体保护焊接电源及工艺技术。
  (4)针对GB15579.10国家标准的电焊机电磁兼容性设计技术规范。
  (5)自动、半自动焊接设备辅机具与主机接口的行业统一标准。
  (6)基于现场总线技术的自动化焊接系统的数字通讯接口的行业统一标准。
  (7)针对国家重大需求的专门焊接装备和辅机具的设计与开发。
  (8)低成本焊接机器人的制造和自主知识产权的机器人控制的软硬件平台。
五、产业布局
  经过多年的发展,我国已经大体形成了京津冀、长三角、珠三角和成都地区四个电焊机产业聚集地。
  随着我国经济的持续发展,国内重型机械、冶金机械、船舶制造、矿山工程机械、电站锅炉、压力容器、石油化工、机车车辆、汽车等行业已进入世界同行业先进行列,由于这些行业都是以焊接工艺为主导,加上国内投资的增加,为中国电焊机行业提供了良好的发展机遇。
  高效节能焊接装备将强势增长,在石化、造船、锅炉、铁路等行业得到快速推广。
  国内焊接自动化装备将进入高速发展阶段,自动化程度高、性能优良、可靠性好的各种自动化专用成套焊接设备、焊接机器人工作站和焊接生产线,其市场容量相当大,发展前景乐观。
六、发展目标
  1.行业结构调整目标
  坚持产业结构调整和深化企业改革相结合。按照走新型工业化道路的要求,大力推进产业结构调整;创新管理体制和机制,加快建立现代企业制度,完善公司治理结构,增强企业活力和市场竞争能力。形成产业高度集中的具有国际竞争力的几个龙头骨干企业和若干具有专、精、特为优势的中小企业共存的行业格局。


  2.行业技术水平发展目标
  坚持重点发展和全面提升相结合。鼓励企业加强自主创新提高技术水平,并形成自主知识产权,实现核心技术和系统集成能力的突破;建立行业共性技术服务平台,以点带面,通过自主设计和自主制造,带动电焊机行业研发和生产技术水平的全面提升。
  3.行业发展的战略目标
  坚持市场竞争和政策引导相结合,建立并完善电焊机行业标准体系,营造良好的市场环境,充分发挥市场在资源配置中的基础性作用,促进企业有序竞争;加强协会的组织领导和宏观调控,发挥行业指导作用,避免低水平重复建设,对国家重点项目的技术研发给予必要的政策支持。


七、政策及措施建议
  1.行业发展对策
  (1)对具有前瞻性、涉及国家安全、西方国家对我国技术封锁并亟待解决的关键技术,坚持走自主化发展之路,集中全国的行业精英,明确牵头单位,落实配套资金,组织相关行业研究机构、大专院校和企业开展联合项目攻关及配套实施,从整体上集约利用各种资源,以达到在一定时期内迅速提高行业水平的目标。掌握核心技术,造就一批拥有自主知识产权和品牌产品,有组织大型成套装备工程能力的企业集团。
  (2)对市场上量大面广的通用产品和自动化装备,以国际金融危机为契机,鼓励企业收购和重组国外的有技术特色的中小企业,坚持走“引进、消化、吸收、再创新”的道路。
  2.措施和建议
  (1)增强自主创新能力。加大科研投入力度,集中攻克一批长期困扰产业发展的共性技术。提升企业产品开发、制造、试验、检测能力。要通过深化改革和体制创新,使企业真正成为技术创新的主体、研究开发的主体和科技成果应用的主体,带动市场导向和产学研相结合的技术创新活动蓬勃开展。
  (2)加快完善产品标准体系。加快制订装备产品技术标准,提高标准水平,促进新技术、新工艺、新设备、新材料的推广应用,淘汰落后产品。跟踪国际先进技术发展趋势,注重与国际标准接轨,积极参与国际标准制(修)订工作,促进自主创新产品进入国际市场。
在将适合我国国情的国际标准转化为国内标准的同时,积极参与国际标准的制修订工作,加强对国际标准草案的研究和利用,改变以往被动采标的局面,并充分利用获得的国际标准草案,在各个起草阶段认真进行研究,提出反映我国国情和利益的提案,为国际标准的转化奠定基础。
  (3)加强焊接装备专门技术人才和管理人才的队伍建设。充分发挥全国高等院校、科研院所、职业教育部门的技术及人才优势,鼓励企业开展职业技术培训,重点培养一批高素质的行业技术研究、应用和管理人才。
  (4)充分发挥行业协会作用。根据当前政府转变职能、企业转换经营机制的要求,充分发挥各专门行业协会及相关社会团体的作用,使行业协会真正成为政府与企业之间的桥梁纽带和参谋助手。行业协会要积极协助建设行政主管部门开展行业调查研究、制定发展规划;引导企业增强质量意识,建立健全质量保证体系;制定并与各个会员单位签订行业自律公约,监督其执行情况;推广新技术、新设备和开发应用新工艺、新产品;积极为政府和企业提供信息服务,协调行业内部的矛盾,树立行业的良好形象,维护行业的合法权益。
文:中国焊接协会副理事长 柳宝诚
注:文章来源于中国数控机床网
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