楊春永
(卡特彼勒技術研發(fā)(中國)有限公司青島分公司,山東 青島 266061)
工程機械行業(yè)是我國裝備工業(yè)的重要組成部分,其產品類別包括挖掘機械、鏟土運輸機械、工程起重機械等十八大類之多,可以說,只要有工程建設,就離不開工程機械。
自從工程機械出現(xiàn)以來,隨著技術的進步和經營模式的不斷變化,該行業(yè)已從創(chuàng)業(yè)期、形成期到了發(fā)展期,尤其近幾年來,全球工程機械行業(yè)始終處于平穩(wěn)增長狀態(tài),且行業(yè)的格局短期內也不會發(fā)生根本性的改變,預計2022年我國工程機械行業(yè)總營業(yè)收入將超過7000億元,保持全球工程機械的主要市場地位。
工程機械的發(fā)展也不是一帆風順的,由于受到政策、市場、經濟等多因素的影響,似乎也總是存在一定的不確定性。但可以肯定的是,伴隨著如今人工智能、大數據、AR、傳感器及5G技術的出現(xiàn)和發(fā)展,工程機械行業(yè)必將又進入一個全新的時代。
由于工程機械的種類繁多,本文只就其發(fā)展趨勢的一些共性特征進行探討,不當之處,懇請各位專家及同仁斧正。
全球化是人類進步發(fā)展的表現(xiàn),是世界經濟發(fā)展的必然結果。隨著人們全球聯(lián)系的日益緊密,和一些工程機械國際巨頭全球化布局和規(guī)模擴張的不斷推進并取得成功,工程機械企業(yè)的全球化和國際化越來越被認為是這個行業(yè)的成長必由之路。
一方面,基建和房地產投資的旺盛度隨國家城市建設進度存在的地域轉移,導致工程機械產品的周期性波動,全球化可以有效地均衡生產與銷售,規(guī)避周期波動的影響;另一方面,商品價格由全球市場供需關系決定,其生產、分銷和價格都受到國際競爭態(tài)勢的影響,而全球化可以有效地降低投資風險。
工程機械企業(yè)全球化路徑包括銷售全球化、生產全球化、資本全球化以及人才全球化。出口銷售是實現(xiàn)全球化的第一步,搶占市場,并建立全球銷售代理體系;生產全球化是規(guī)模擴張的開始,遵循成本效益原則,交叉采購形成上游協(xié)同效應,投資建廠致力于中游企業(yè)降本增效,產品本土開發(fā),貼近下游客戶;資本全球化貫穿企業(yè)發(fā)展始終,固定成本攤銷產生協(xié)同效應;人才全球化伴隨管理本土化而進一步發(fā)展[1]。
工程機械“走出去”,一方面拓展海外市場,為企業(yè)業(yè)績增長提供新動力;另一方面,產品國際化有助于提升企業(yè)知名度,擴大品牌效益,同時對于上市公司來講,品牌效益能夠給公司帶來更高的估值溢價。在“一帶一路”戰(zhàn)略持續(xù)推進下,由于有效激活了沿線國家的工程機械市場需求,我國工程機械產業(yè),緊緊抓住這一千載難逢的歷史機遇,獲得了更多可持續(xù)發(fā)展的機會,出口額持續(xù)增加,大大促進了產能和品牌影響力的快速增長。
當然,對于某一具體的市場,則一定是細分、專業(yè)化,需要聚焦、研究、分析特定的用戶群體,滿足他們的需求,打造獨有的競爭力,意即全球化布局,精細化深耕。
施工機群化,并不是把幾臺設備簡單地拼湊在一起,而是需要工程機械設備制造商、有實力的代理商和成套設備租賃商能夠提前布局,致力于提供成套設備和全套解決方案,以先進的工序交叉施工取代順序施工,實現(xiàn)施工效益最大化。工程機械的機群化高效施工需要具備以下三個條件:
首先,需要未來的工程機械擁有智慧“大腦”,實現(xiàn)推土機、挖掘機、裝載機、壓路機等的電子化、信息化,并逐步地從局部自動化過渡到全面自動化,向著遠距離操縱和無人駕駛的趨勢發(fā)展,最終達到完全智能化的作業(yè)機器人目標。
其次,需要依托5G技術的發(fā)展,解決影響機群化施工最大的實時控制問題,對于工程機械要完成這些復雜的任務,沒有精確的實時控制是不可能進行的。同時,也只有在5G時代才使得在網絡上各個點的時間同步能滿足工程施工的要求,這在4G時代是不行的,因為4G的時延最少為30 ms,而5G的時延能達到1 ms。
再次,還需要數字化和云技術的發(fā)展解決復雜的控制云地同步的問題。云地同步是把復雜的定位系統(tǒng)、機群控制系統(tǒng)等放在云端,機器只做執(zhí)行功能、斷網應急等,這樣,通過網絡控制機群就成為了可能。
在一些發(fā)達的地區(qū),機器換人早已不是什么新鮮事。隨著人工智能的介入,工程機械需加快其現(xiàn)代化進程,推進工業(yè)化和信息化融合,保持住我國制造業(yè)的競爭力,這已經是必須選擇的命題了。
利用5G、物聯(lián)網、數字化、AR、云技術等將不同功能的工程機械優(yōu)化組合在一起,從而發(fā)揮各自的獨特優(yōu)勢,進行強強聯(lián)合作業(yè),形成一體化的工程機械施工群,為客戶提供一體化智能施工解決方案,相信,這一天的到來將不會太久。
產品多樣化,一是指產品型號的多樣化,二是指產品品種的多樣化。
產品型號的多樣化,指的是產品型號向大小兩極發(fā)展。以挖掘機為例,多年來,20~30 t機重的挖掘機長期占據主導地位,但近幾年,往上重達1400 t的巨型挖掘機,往下到小噸位的微型挖掘機紛紛亮相,而且大有進一步向兩端擴展的趨勢。一方面隨著我國在能源、風電以及核電等新領域開發(fā)的不斷深入,大型化的工程機械設備受到熱捧,從上海寶馬展各家推出的新款設備我們似乎也有所察覺,從履帶起重到礦山挖掘機等,不僅充分證明了我國國內工程機械企業(yè)先進的技術水平和制造能力,還進一步增強了我國在國際市場大型化產品的市場競爭力。另一方面,在國外比如美、歐、日等發(fā)達國家基礎設備比較完善,大規(guī)模基礎設施工程建設在日益減少,而修繕保護及城市小型工程項目卻在增多,為了節(jié)省較高的人力費用,提高工作效率,各種小、微型工程機械大受歡迎。這些機械設備可在狹窄地段進行施工作業(yè),在家庭住宅及小型工程項目中得到了廣泛的應用。在國內,我國新型城鎮(zhèn)化建設項目日益深入,對于小型的工程機械設備需求也將呈現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定增長[2]。
產品品種的多樣化,是指未來客戶化、定制化的產品將越來越多,同時,一些新型的工程機械品種不斷被創(chuàng)造和制造出來,以滿足多樣化的市場需求。
隨著我國工程機械行業(yè)的發(fā)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以及個性化的設備逐漸成為廠商追逐的目標。為了滿足用戶的需求,并以最快速度開發(fā)出質優(yōu)價廉的新產品,最有效的途徑就是采用模塊化設計原理、方法和技術。
模塊化設計,被認為是目前解決工程機械生產成本高、研發(fā)周期長等問題的有效解決方案。積極推行模塊化設計,不僅能夠滿足人們對工程機械產品的個性化、多樣化的配置需求,更能積極應對市場競爭,在多品種、多選裝模塊的生產方式下,實現(xiàn)最佳的質量和效益。其中,作業(yè)功能多元化,實現(xiàn)一機多用,是近年來工程機械裝備出現(xiàn)的一個新技術特點,也將是未來工程機械裝備制造發(fā)展的一個大趨勢。多功能作業(yè)裝置改變了單一作業(yè)功能,推動這一發(fā)展的因素首先源于液壓技術的發(fā)展,通過對液壓系統(tǒng)的合理設計,使得工程裝置能夠完成多種作業(yè)功能。其次,快速可更換聯(lián)接裝置的誕生,使得安裝在工作裝置上的液壓快速可更換機構在司機室通過操縱手柄即可快速完成。
欲在未來的市場競爭中獲得更大的競爭優(yōu)勢,工程機械的設計中將更加注重選用質地好的零部件,更注重零部件的通用化、標準化和集成化,而相配套的零部件企業(yè)更加注重系統(tǒng)化地與主機配套,傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機電一體化控制系統(tǒng),將大大地縮短主機產品開發(fā)周期。而且零部件的標準化和通用化進一步提高,最大限度地簡化維修,是國外先進技術發(fā)展的一個重要標志。
結構模塊化,在當前的工程機械行業(yè)已經顯現(xiàn),從動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)到冷卻系統(tǒng)等,都有頗具實力的行業(yè)供應商提供具有競爭力的模塊化可定制產品。正如以蘋果和特斯拉為代表的“積木式創(chuàng)新”,在如今行業(yè)大洗牌的浪潮下,以價值鏈和產業(yè)鏈為導向,以戰(zhàn)略聯(lián)盟或者生態(tài)圈的形式,整合行業(yè)內各個模塊上最專業(yè)的資源,就像當今的人工智能和無人駕駛,行業(yè)重塑并非遙不可及。
毫無疑問,現(xiàn)代工程機械正處在一個機電一體化的發(fā)展時代,機械、液壓技術和電子控制技術等的有機結合,極大地提高了工程機械的各種性能,如動力性、燃油經濟性、可靠性、安全性、操作舒適性以及作業(yè)精度、作業(yè)效率、使用壽命等。目前以微機或微處理器為核心的電子控制裝置在現(xiàn)代工程機械中的應用已相當普及,如攤鋪機和平地機的自動找平、攤鋪機的自動供料、挖掘機的電子功率優(yōu)化、柴油機的電子調速、裝載機、鏟運機變速箱的自動控制、工程機械的狀態(tài)監(jiān)控與故障自診斷等。
工程機械的各種操控正朝著智能化的方向快速發(fā)展,需要說明的是,智能駕駛不是簡單的遙控操作,而是根據施工現(xiàn)場情況設定程序,讓機器可以自動前進、后退、轉向、行走、振動等,同時,通過安裝在機器上的傳感器,能夠自動感知并判斷遇到的障礙物,主動避讓,做到安全防護,即使陷到泥潭時,也可以通過自動切換多功率模式從泥中沖出來,屬于真正的智能無人駕駛。
無人駕駛是機器智能化的重要標志,當前,無論是機動車還是非公路機械,無人駕駛的熱度都在持續(xù)升溫,熱點新聞層出不窮。在工程機械行業(yè),國際巨頭們也正圍繞無人工程機械展開激烈交鋒,力爭率先推出自己的無人駕駛產品,以搶占編程方法和通信標準方面的制高點和發(fā)言權。
為應對工程機械行業(yè)在面對國內市場國際化競爭的殘酷局面,以最快的上市速度、最好的質量、適宜的成本和最優(yōu)的服務來滿足不同顧客的需求,智能制造是解決這一難題的最有效手段。為推動新技術、新工藝轉化和應用速度,我國對未來工程機械行業(yè)的發(fā)展也提出了更高的要求,柔性化生產、自動化、數字化等為基礎的智能化制造將成為行業(yè)的新標準,在智能化方面的固定資產投資也將持續(xù)增長。
綜上所述,智能化是未來發(fā)展方向,依托物聯(lián)網(IoT)和數字化技術,機械設備將逐漸展現(xiàn)機器的智慧,實現(xiàn)自動化、智能化操控,誰掌握了核心技術,誰就掌握了市場話語權。
據環(huán)保部發(fā)布的數據顯示,我國環(huán)境問題日益嚴峻已成為不爭的事實,因而,中央生態(tài)環(huán)保督察持續(xù)高壓態(tài)勢,國家大力推動行業(yè)高質量發(fā)展,推動新舊動能轉化,逐步淘汰落后產能,推動經濟正在由高速增長階段轉向高質量發(fā)展階段,而工程機械設備行業(yè)的污染又比較嚴重,這已成為行業(yè)必須要解決的重大難題。所以,繼2016年4月我國強制實施移動非道路機械用柴油機國Ⅲ排放以來,非道路國Ⅳ排放的推行也已在緊鑼密鼓的進行當中,目前排放限值已確定,排放標準等效于美國4級過渡期和歐盟ⅢB階段排放標準。
環(huán)保清凈化是對機器設備全生命周期的要求,既包括工程機械對外部環(huán)境的影響,如發(fā)動機的排放和機器噪聲等,也包括在機器內部的影響,如機器磨損和油液變臟對環(huán)境造成的二次污染。另外,環(huán)保清凈化還包括綠色制造和再制造等內容,綠色是指制造工程的綠色化,比如水性漆的推廣使用等,工程機械的再制造更是一個極具潛力的發(fā)展主題。
所謂再制造就是追求低碳、環(huán)保、綠色制造,目的就是利用再制造為舊設備注入新活力,重在研究如何通過再制造幫助客戶在使用設備的過程中減少運營成本,獲取更多價值。有資料顯示,工程機械再制造產品比新產品的制造節(jié)能60%,平均有55%的部件都可以被再利用,制造過程中可以節(jié)省80%以上的能源消耗。目前,工程機械產業(yè)的再制造已經成為其產業(yè)鏈中的重要一環(huán),不僅為客戶提供降低產品全生命周期成本的最佳方式,也有效支持了國家提倡的發(fā)展綠色循環(huán)經濟的號召,成為工程機械行業(yè)未來發(fā)展的重要方向。
未來十幾年,行業(yè)最大的變革毫無疑問就是柴電動力的轉換,柴油機驅動的設備將被電驅動全面取代。多國已經宣布將禁售所有的傳統(tǒng)燃油車,我國工信部也已經正式啟動燃油車退出時間表的相關研究。另外,燃氣動力、雙燃料動力、氫動力等新能源都將促進節(jié)能減排和綜合效益的提升,讓碧海藍天相伴我們左右。
工程機械市場未來的競爭,不再是單純的產品競爭,而是對設備的全生命周期的服務競爭,即包括售前、售中和售后的服務。未來工程機械設備提供商需要努力的發(fā)展方向,應當是始終圍繞提供優(yōu)質產品和優(yōu)質服務而進行,用服務和體驗留住終端客戶。
智慧化服務的核心是利用大數據,能夠提前準確地識別出客戶不同階段的真正需求,為客戶提供數字化的解決方案、電子商務解決方案、融資等服務,讓客戶的運營更高效、更加可持續(xù)。
目前各生產廠商或其代理商,對售前和售中服務都做得相對規(guī)范和完善,只是在售后服務當中,因為存在多因素的影響,仍有許多問題需要解決,所以,售后往往被放到了突出位置。這是因為,工程機械設備的高技術性和耐用性決定了行業(yè)的存量性質和強大的售后市場特征,隨著工程機械應用越來越廣泛,大部分客戶的維保意識明顯增強,但仍有部分客戶存在設備管理上的短期行為,集中表現(xiàn)為“重修輕養(yǎng)”、“重用輕管”,頻繁的故障不僅影響客戶的利益,也有損主機廠的聲譽。如何加強工程機械的維修與保養(yǎng),保證工程機械的正常運行,延長工程機械的使用壽命,降低工程機械的使用成本,成為必須解決的問題。
而智慧維護的要點首先就是以按需維護替代定時或定里程的維護和保養(yǎng),其次是用積極的預防性維護避免如氣候條件差、地理條件惡劣和機件工作的潤滑條件差等因素造成的工程機械設備磨損和作業(yè)效率低下,替代事后維修,以提高經濟效益。除了提供更多的可現(xiàn)時現(xiàn)地的簡易實用檢測技術和儀器外,5G和大數據等技術有望幫助徹底打通客戶和服務提供商之間的隔閡,利用傳感器技術采集并傳遞客戶機器的實時狀態(tài)到服務提供商,為客戶提供遠程故障診斷和維護指導。
工程機械服務的另一個重要方面就是服務配件的供應,與現(xiàn)在較為混亂的市場相比,將來,后市場將會變得越來越規(guī)范,信息將高度透明,與OEM設備品牌不同的高質量零配件將大量上市,假冒偽劣零件的市場生存空間越來越小,用戶甚至可以按自己的需求量身定制,充分享受智慧化服務所帶來的利益。
工程機械的潤滑油主要包括柴油機油、液壓油、液力傳動油和重負荷齒輪油,是伴隨著工程機械全生命周期的必需品。潤滑油是由基礎油和添加劑組成的,其中,基礎油是潤滑油的主要成分,所占比例一般為80%以上,并決定著潤滑油的基本性質,而添加劑則是為了彌補和改善基礎油性能方面的不足,賦予某些新的性能而添加的,是潤滑油的重要組成部分。
潤滑油被譽為工業(yè)快速發(fā)展的“晴雨表”,它和GDP之間有著密不可分的比例關系。在發(fā)達國家,潤滑油消費量與 GDP 的比例相對處于一個較為合理的水平,但是作為發(fā)展中的國家,我國的潤滑油消費強度比美、日、德等國家偏高一倍左右,這其中既有發(fā)展中國家經濟發(fā)展較快的因素,但是更多的原因要歸屬于我國的潤滑油消費不合理以及浪費。未來隨著油品質量升級,換油周期延長,管理水平和裝備的提高,我國潤滑油消費強度應持續(xù)下降,逐漸趨向世界平均水平,并不斷向發(fā)達國家水平靠近。根據前面的分析,對工程機械潤滑油的新需求體現(xiàn)在以下五個方面。
提高質量、降低成本是一個永恒的主題。改革開放以來,我國潤滑油事業(yè)取得了較大的發(fā)展,已成為名副其實的世界潤滑油第一消耗大國和生產大國。然而,與之形成鮮明對比的是,我國距離潤滑油生產強國還存在很大距離。我國國內潤滑油企業(yè)依然多以制造低端產品為主,國外品牌占據我國高端潤滑油尤其是添加劑市場的主流地位,價格居高不下。
事實證明,唯有不懈的自主技術創(chuàng)新,才能爭取更多的主動權,這也正是芯片危機帶給我們的啟示。因此,積極創(chuàng)新研發(fā)工程機械潤滑油,不斷提高潤滑油的品質并努力降低成本,將會為我國工程機械行業(yè)和經濟發(fā)展提供更有力的保證,有利于建設環(huán)境友好型社會和資源節(jié)約型社會。
創(chuàng)新研發(fā)首先是研發(fā)意識的創(chuàng)新,深入研究精益及精準研發(fā)理念,保證研發(fā)方向和思路的正確性。其次是產品創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新。產品研發(fā)包括對基礎油和添加劑的全面研發(fā),那種不重視基礎油研究,片面強調添加劑重要性的觀點是不正確的,事實證明,在基礎油不做改進的前提下,僅靠改變添加劑配方已無法滿足更高的質量要求。根據對驅動橋的試驗,用Ⅰ類基礎油生產的潤滑油其傳動效率是95%,而對于同一驅動橋,用Ⅲ類基礎油制造的潤滑油其傳動效率達到95.5%。類似的試驗在變速箱中的效果更加明顯,效率提升接近2%。工藝研發(fā)則包括生產流程和設備的研發(fā)等。除此之外,也要不斷創(chuàng)新企業(yè)高質量發(fā)展的設備潤滑管理應用體系,促進潤滑可靠性技術與物聯(lián)網、車聯(lián)網、大數據、人工智能、云平臺等新一代技術的融合和發(fā)展。
2.1.1 基礎油
基礎油是潤滑油的主體,是保證潤滑油質量最重要的一環(huán),加速開展國內高質量基礎油的生產及研發(fā)是爭取潤滑油市場的當務之急,特別是生產APIⅡ類、Ⅲ類的基礎油。
基礎油按來源分礦物型、合成型以及生物型三大類。其中,礦物型基礎油用量最大,占比90%以上, 它是由原油提煉出的;合成基礎油是通過物理和化學工藝合成的;生物基礎油則提取于農作物。在這三種基礎油中,礦物質基礎油是不可再生資源且具有難以降解的特點;合成基礎油是人工合成的,按照人類主觀意愿和需求從微觀結構進行重組加工而成的,其成分較為靈活且易于再生產,容易滿足人們對機械潤滑油各種品性的需求;而生物基礎油是從農作物中提取出的,可再生產并且降解難度最低的一種油,也是目前工程機械油成分中最為環(huán)保的一種。
目前,國內礦物質基礎油仍依靠“老三套”傳統(tǒng)工藝生產,即溶劑精制、溶劑脫蠟和白土補充精制,雖然其仍具有不可完全取代的優(yōu)勢,但生產出的常規(guī)Ⅰ類基礎油已達不到現(xiàn)代工業(yè)的要求,從而推動了傳統(tǒng)“老三套”生產工藝的轉變。近幾年,為了減少粉塵污染,降低能耗,提高基礎油的收率和質量,對“老三套”生產工藝進行了以節(jié)能降耗、提高經濟效益為主旨的多項技改,已取得明顯效果。液相脫氮-白土精制工藝、絡合脫碳-白土聯(lián)合工藝、以及無白土工藝先后投入使用,在提高產品質量的同時,也大幅降低了企業(yè)生產成本,同時減少了對環(huán)境的污染,見圖1。

圖1 “老三套”工藝流程改進
采用加氫工藝是提高潤滑油基礎油質量的有效和先進方法,目前加氫處理工藝技術已成為世界生產潤滑油基礎油的主流技術,它是通過加氫處理、加氫裂化、加氫異構化、加氫精制、催化脫蠟等,改變基礎油化學組成,使其顏色、安定性和氣味得到改善,黏溫性能得到提高。
2.1.2 添加劑
添加劑是近代高級潤滑油的精髓,已成為不可或缺的關鍵成分。正確選用、合理加入,可改善其物理及化學性質,對潤滑油賦予新的特殊性能,或加強其原來具有的某種性能,滿足更高的要求。隨著技術的發(fā)展,添加劑的品種越來越多。目前一般常用的添加劑有:黏度指數改進劑、傾點下降劑、抗氧化劑、清凈分散劑、摩擦緩和劑、油性劑、極壓添加劑、抗泡沫劑、金屬鈍化劑、乳化劑、防銹劑、抗乳化劑、抗氧、抗腐劑等。
當前,我國年均潤滑油消耗量達到世界前列,但對添加劑的研究卻起步較晚,尤其是高端復合添加劑,市場份額大部分被國外企業(yè)所占據。要想真正實現(xiàn)彎道超車,必須對基礎油和添加劑的作用機理和本質進行深入的研究,不斷創(chuàng)造出新材料、新工藝,以真正達到提質降本的目的。目前對納米潤滑油的研究和應用是一個全新的領域,在工程機械領域的研究還幾乎空白,這對我國潤滑油添加劑企業(yè)而言是一個很好的機會。努力提升自身的研發(fā)水平,尋求合作機會,找準產品發(fā)展方向,借助納米技術不斷開發(fā)出適合市場需求的高端產品,滿足潤滑油產品逐漸向低毒、環(huán)境友好、高性能、多功能的方向發(fā)展的要求。
近年來,隨著高壓共軌技術的出現(xiàn)和發(fā)展,為柴油機技術發(fā)展帶來了一個里程碑式的進步!更高的噴射壓力使得燃油和空氣的混合更加充分,它讓柴油的燃燒速率和燃燒效率有了質的提高。基于此,國際及國內有實力的潤滑油品牌,陸續(xù)推出了換油周期長短不一的長效柴油機油產品,從以前的不到1萬km,到如今的6萬km、8萬km、10萬km、12萬km、15萬km甚至20萬km, 毫無疑問,換油周期越來越長是柴油機油未來發(fā)展的必然趨勢之一。
延長換油周期最直接的需求動力之一是我國公路物流運輸業(yè)的運輸成本居高不下,據最近統(tǒng)計顯示,發(fā)達國家的這項數值僅占GDP總值的10%,而在我國是16%。較高的換油成本是其中的重要一項,很顯然,如果換油周期從1萬km變成到10萬km,意味著每行駛10萬km就減少了9次換油,減少的換油成本和停機損失等可以顯著提升經濟效益。同時,減少了廢油的產生和新油的消耗,從而達到節(jié)能環(huán)保的效果。當然,延長換油周期并不是一蹴而就的,以柴油機油為例,需要柴油質量標準、發(fā)動機燃燒技術以及潤滑油技術的同步提高。
同時,提高傳動效率、減少磨損損失也是廣大工程機械業(yè)主對新型潤滑油的迫切要求。眾所周知,機件磨損構成國民經濟建設中的重大損失,美國每年的GDP有6%被磨損消耗掉,而國產潤滑油平均使用級別同發(fā)達國家相比還有較大的差距,可想而知,我國的磨損損失實際更加嚴重。因此,各主要潤滑油生產廠家已在降低工程機械設備的磨損、延長設備使用壽命、增加業(yè)主利潤等方面做了大量的研究和推廣工作,緊緊圍繞工程機械設備對潤滑油性能的特殊要求展開科學的產品研發(fā)。
不僅僅是柴油機油,長壽命、高效率同樣是工程機械液壓油、傳動油和齒輪油的迫切需求。長壽命的液壓油換油周期已由最初的1000 h、2000 h、3000 h,到目前,最新數據顯示專用的長效液壓油壽命已可達到10000 h,而且具有優(yōu)異的氧化安定性和過濾性、杰出的抗磨損性能、優(yōu)良的橡膠適應性和水分離性、良好的空氣釋放性和抗泡性等,能有效延長液壓泵及系統(tǒng)的運轉壽命。
未來,工程機械潤滑油的換油周期都將向終身不換油的方向努力,并自動保持在相應的設備高效區(qū)間持續(xù)工作。
現(xiàn)在我們知道,不同行業(yè)、不同機械、不同部件、甚至同一部件的不同部位,其工作條件千差萬別,無法用一種潤滑油來滿足所有的工況。但事實上,在當前的工程機械行業(yè),仍有一些廠商不太重視油品的使用問題,例如,某裝載機廠家將液壓油和發(fā)動機油分別用做液力傳動油,還有某知名廠家,將重負荷齒輪油用做變速箱油等,更有部分廠家,以專用油為幌子,故意對客戶隱瞞所用油品的種類和牌號以謀求高的利潤。其實這里面存在著嚴重的問題,尤其是配合零件間的磨損,只是因為這種磨損在短期內不容易被感覺到,未能引起廣泛注意而已,但往往等到發(fā)現(xiàn)為時已晚。
以柴油機油為例,在提出工程機械必須使用專用潤滑油的觀點之前,工程機械內燃機一直使用汽車發(fā)動機機油,這里面存在著很大的問題。眾所周知,工程機械和汽車的工況有很大的不同。對換油周期而言,一般規(guī)定汽車換油周期用行駛里程衡量,而工程機械必須用工作時間衡量。為了在統(tǒng)一的單位下準確對比,一般將工程機械發(fā)動機工作1 h當量成汽車行駛100 km做粗略的參考。目前市場上還有一種汽柴通用潤滑油,這種類型的油品最早出現(xiàn)在西方國家的軍用車隊內,目的是防止用錯油品而造成事故。但事實上,這種通用油品很難同時讓兩個或多個系統(tǒng)達到性能最佳,同時還會有成本高、研發(fā)難度大等問題。
同樣,相對于普通機械設備,應用于工程機械的液壓油也具有特殊的性能要求。由于峰值壓力高、油液流速快、油路管線長及轉彎多、系統(tǒng)呼吸頻率高、工作環(huán)境中空氣成分復雜等因素影響,工程機械對液壓油的氧化安定性、空氣釋放性、抗乳化性等要求更高。否則,將會引起系統(tǒng)溫升快、噪聲大、氣蝕、乳化等問題,從而導致油液失效和設備故障。
綜上所述,專油專用應包括地域專用、設備專用、系統(tǒng)專用、季節(jié)專用等不同的特定分類,同時,在不同機械的同一部位,同一機械的不同部位,同一部位的不同工況等也要按照專油專用的原則。還有,專油專用也包括潤滑油供應商和工程機械廠家的深度合作,以OEM或ODM的方式為客戶量身定制特定的潤滑油全套解決方案,兼顧成本、性能、質量、交貨期以及后市場服務的平衡,以實現(xiàn)最高的效率和最大的效益。
現(xiàn)市面上潤滑油品種很多,不同品牌的潤滑油最好不要混合使用,因不同品牌的油品采用的添加劑可能不同,混用可能會造成油品變質。如一定要混用,可先做兩種油品的相容性試驗,如相容則可以。但即使這樣使用,新油的品質也會下降很多,如果其配方組成不相同,則會產生反應、沉淀等,對機器設備是非常不利的。
環(huán)顧當今宇內,無論是能源消費與價格的不斷攀升,還是尾氣排放法規(guī)與標準變得越發(fā)嚴格,社會各界對綠色GDP的呼聲日益高漲,綠水青山就是金山銀山的理念深入人心。以排放量減少、能源效率提高、成本降低及可再生等為核心的能效戰(zhàn)略正成為各國政府和企業(yè)最重要的發(fā)展戰(zhàn)略,節(jié)能環(huán)保與綠色循環(huán)越來越成為大眾關注和討論的話題。
毫無疑問,在環(huán)保高壓、非道路國Ⅳ和機動車國Ⅵ排放標準的推進影響下,我國潤滑油行業(yè)正不斷向綠色環(huán)保方向發(fā)展,盡最大可能減少一次和二次廢物的排放。以液壓油的發(fā)展為例,在國際上其發(fā)展過程大體上經歷了普通液壓油、抗磨液壓油、低溫液壓油、抗燃液壓油、清凈液壓油、綠色液壓油等幾個階段,見圖2。從中也可以明顯看出,除了功能越來越強大之外,無灰綠色、環(huán)保再生也是油品發(fā)展的必由之路,但我國在綠色潤滑油方面的發(fā)展還需要加強。

圖2 液壓油發(fā)展歷程
潤滑油的綠色發(fā)展之路絕不會是孤立的,先進潤滑技術需要與大數據、云平臺等新一代信息技術融合發(fā)展,不斷提升設備潤滑的循環(huán)利用水平。具體來講,潤滑油行業(yè)應關注以下三個方面的發(fā)展:改進現(xiàn)有油品的生產工藝和質量;創(chuàng)新研發(fā)新的潤滑油品種;促進廢潤滑油的再生,打造商業(yè)閉環(huán)。
在潤滑油的三類基礎油當中,目前生物基礎油降解較為容易,屬于可再生資源,并且因為無污染,不需要額外的像礦物質油那樣的治理費用。但目前因為成本高而導致用量較少,合成基礎油的情況也與生物基礎油類似,所以,就目前來講大量使用的仍是礦物質原油。由于礦物質原油是一次性能源,隨著資源的不斷開發(fā)利用,若無更先進的加工工藝或其替代品,工程機械潤滑油的價格在總體上會呈現(xiàn)上升趨勢,并由市場經濟等的影響伴隨著一定的波動性。要規(guī)避由此帶來的不利影響,要積極研發(fā)工程機械潤滑油的加工工藝,以先進理念提高工程機械潤滑油的使用壽命和循環(huán)利用率,潤滑油的再制造就是一個極具發(fā)展?jié)摿Φ某柈a業(yè)。
潤滑油再生油項目潛力巨大,因為90%以上的潤滑油廢液可以再生利用,經提煉后高達75%的油液可轉化為基礎油,剩余含有油泥、積炭的殘渣可滿足鋪路瀝青等的需求,此外還有少部分燃油產品和循環(huán)水,廢液經過整個流程處理后不再產生遺留物質,“變廢為寶”全部轉化為可利用資源,見圖3。

圖3 潤滑油循環(huán)使用流程
標準,是指為了在一定范圍內獲得最佳秩序,按照規(guī)定的程序經協(xié)商一致制定,為各種活動或其結果提供規(guī)則、指南或特性,供共同使用和重復使用的一種文件。日本著名質量管理專家石川馨教授在總結日本質量管理經驗時說:“沒有標準化的進步,就沒有質量的成功”。所謂標準化,就是標準的制定、執(zhí)行及完善的過程,具體包括技術標準化、管理標準化和工作標準化。
目前,世界上存在多個潤滑油標準的制定組織,包括API(美國石油協(xié)會)、ACEA(歐洲汽車制造商協(xié)會)、SAE(美國汽車工程師學會)、JASO(日本汽車標準組織)和ILSAC(國際潤滑油標準化和批準委員會)等,當然還有GB(中國國家標準)和ISO(國際標準化組織)。這些組織分別制定有關潤滑油的標準,而最大的問題就是不同標準之間,對同一種潤滑油的技術要求和技術指標并不完全相同。以重型卡車發(fā)動機為例,我國發(fā)動機技術大多數是引進歐洲技術標準,而機油標準大多數卻是美國API質量等級標準。在API質量等級標準中,對于柴油機油的堿值是沒有規(guī)定的,也就是說含堿量低的機油也是符合API機油質量等級標準的,而歐洲ACEA對同樣質量等級的標準,卻規(guī)定了堿值的最低要求。所以就出現(xiàn)一種情況,符合“標準”的油品卻不能使用,由此造成了用戶使用中的一些困惑,這是由于標準太多,標準不統(tǒng)一所帶來的問題。
具有統(tǒng)一的標準至關重要,同時,標準更新慢以及內容不完善等也會帶來一些負面影響,制約行業(yè)發(fā)展。因為,隨著時代的發(fā)展和技術的進步,現(xiàn)有的標準當中,也會有很多需要完善和提升的地方,而絕不會是一成不變的。比如,目前對潤滑油的黏附性指標一般用黏度表示,在實際使用中卻也發(fā)現(xiàn),同一種黏度較高的潤滑油,在普通的材料表面上會形成穩(wěn)定的油膜,但在一些新材料上,卻無法在潤滑表面形成期望的油膜,從而導致在一些產品中出現(xiàn)早期故障。所以,需要針對這些特殊工況積極研究潤滑油的新指標來解決像液壓件啟動初期磨損問題。其實,黏著性本就是潤滑油行業(yè)詞匯中最具爭議的術語,雖然黏著性多數情況下都與潤滑脂有聯(lián)系,但就某些潤滑油而言它也是一種重要的特性,正像潤滑脂一樣,黏著性應包括潤滑油內部分子之間的吸引力和與其他表面之間的外部吸引力。
由此可見,標準的制定還有很大的發(fā)揮空間,除了一些新興的行業(yè)需要新標準,如機器人行業(yè)的潤滑新標準,另外在一些傳統(tǒng)行業(yè)的細分領域,也同樣需要標準的規(guī)范,如最近發(fā)布的重載機油的新標準等。潤滑油行業(yè)的骨干企業(yè)應實現(xiàn)努力完善企業(yè)標準,努力完善現(xiàn)有標準的不足,同時,對新技術、新行業(yè)、新產品所帶來的潤滑油的新需求提前布局,努力使企業(yè)標準逐步提升到國內行業(yè)標準、再上升到國家標準甚至是國際標準。
高標準才有高質量,早已成為行業(yè)的共識,努力成為一流企業(yè),努力成為行業(yè)標準的制定者,爭取更多的話語權和主動權,才能在未來的高端潤滑油行業(yè)占有一席之地。
目前,對我國潤滑油行業(yè)的挑戰(zhàn)無疑是客觀存在的,除了外部市場的不斷變化,排放標準的不斷升級,國產高端潤滑油的缺位,還有新能源車及電動化等的挑戰(zhàn),但從整體趨勢來看,預計世界潤滑油的需求在2035年前仍將穩(wěn)定增長。
我國目前整體上潤滑油的消費強度和消耗量雖然很高,但人均潤滑油消耗量仍低于世界平均水平,甚至只有北美的四分之一,加之大規(guī)模基礎建設方興未艾,表明我國市場仍存在巨大增長潛力,尤其是潤滑油高端市場。隨著排放標準的升級和客戶需求的提升,要求工程機械潤滑油具有環(huán)保、節(jié)能、無污染、使用壽命長等特性,但目前我國潤滑油仍然存在循環(huán)利用率較低、使用周期短和污染環(huán)境等問題,亟待優(yōu)質的潤滑油產品來取代傳統(tǒng)的潤滑油,因此,高端潤滑油市場具有極大的上升空間。
綜上所述,潤滑油是工程機械行業(yè)不可或缺的資源,并隨著建筑業(yè)、制造業(yè)等行業(yè)的發(fā)展,以及經濟和人口的增長,潤滑油總體需求量將在較長時間內保持穩(wěn)定增長,只要我們全體一起努力,我國潤滑油企業(yè)一定能夠培育出自己的核心技術,樹立自己的高端品牌,并能在全新市場格局中重塑行業(yè),引領未來。