徐熙武
(中國建筑衛生陶瓷協會 北京 100020)
近年來,衛生陶瓷生產裝備經過多年發展,工藝水平和自動化配套已經有極大提升。
衛生陶瓷生產線的關鍵工序主要是成形和燒成,投資額度占據整個生產線的一半左右。
不同地區的衛生陶瓷生產水平和消費能力不同,投資策略也不盡相同。衛生陶瓷主要生產設備企業分布在日本、歐洲和中國。日本的生產線建設完整、生產線整體水平很高,衛生陶瓷企業基本依靠工藝設備的自有知識產權,自主設計研發工藝、技術和設備,配套選用歐洲窯爐設備。近年來日本企業新投資的生產線,應用高壓連續成形、在線半成品檢驗、機器人施釉、工序自動輸送、自動裝卸窯、自動檢驗包裝等先進的自動化生產技術,屬于世界最高水平,單線設備投資超過10億元人民幣。
其他產區的生產線裝備提供主要來自歐洲和中國,基本形成兩大體系。
歐洲的高壓成形設備和窯爐是強項,以DORST為代表的高壓成形設備,以RIEDHAMMER為代表的窯爐裝備,以其卓越的性能和優質的服務,贏得了衛生陶瓷生產企業的青睞。其成形方式適合沖落式坐便器的生產。以歐洲最新裝備配套的生產線,單線設備投資在6億元人民幣以上。
中國衛生陶瓷裝備企業品種齊全,完整生產線輸出能力強,其中以賀祥及森蘭特為代表的高壓成形設備,以中亞為代表的窯爐設備,技術成熟穩定,工藝適應性強,性價比高,適合大多地區新建及改造生產線的需要。
近十年來,中國企業的高壓成形、機器人施釉技術取得突破,配合成熟的大型寬斷面隧道窯技術、自動輸送、識別技術,將中國衛生陶瓷的裝備技術、工藝水平提升到一個新的高度,足以比肩歐洲裝備。中國目前的衛生陶瓷生產線,常規成形方式為主的一般生產線投資水平在1億人民幣左右,使用高壓成形設備的生產線投資水平在1.5億人民幣以上,在此基礎之上配套機器人以及自動傳送技術的生產線,其投資水平在2.5億人民幣以上,采用更高級別技術和專門生產復雜產品的自動化信息化生產線,投資額度相應更高。
亞洲之外的衛生陶瓷新增生產線不多,基本保持穩定。歐美、日韓、澳大利亞這些地區的產能呈下降趨勢,這些地區的衛生陶瓷大多由跨國公司經營,考慮到成本及資源因素,通過國際貿易調整供給結構,基本沒有新上完整生產線的計劃,一般通過對原有舊生產線的自動化改造滿足相應的需求。
歐洲供需出現的產能空間一部分轉移到土耳其產區。土耳其衛生陶瓷產業堅持發展自己的衛生陶瓷制造及配套能力,利用地利優勢,獲得大量的歐洲訂單,產銷兩旺,帶動土耳其企業提高生產能效,淘汰落后,新建和升級改造生產線,取得了良好的效果。因土耳其本身窯爐及高壓成形設備的制造能力不強,意大利及德國為代表的歐洲衛生陶瓷裝備得以應用,提升了整體制造水平。
亞洲的產能提升集中在中國、越南、印度,泰國也有一定生產量的積累。泰國的裝備來自歐洲多一些,越南相對更多采用中國設備,印度則對歐洲與中國的設備都有不同程度的采用,中國區域的衛生陶瓷生產投資,除了國際集團企業外,基本采用中國企業的設備。
分析中國近五年的衛生陶瓷投資情況,可以看出,行業人力成本過高,傳統手工作業的熟練工人短缺,企業內部提高人均勞動生產率的要求迫切,同時市場需求穩定上升,衛生陶瓷生產線的新增和改造提升的外部意愿增加。
中國衛生陶瓷工藝裝備水平的不斷提高,高壓成形工藝技術的成熟,以及機器人、自動輸送等自動化設備的應用,為行業投資提供技術基礎,促進中國衛生陶瓷近五年投資比率逐步上升,尤其是大企業投資新建生產線的趨勢明顯。根據不完全調查結果,2020年全年投資在13.1億人民幣。近五年新建生產線大約35條,改造舊生產線45條,合計設備投資達到51億元人民幣。同期全球其他地區的衛生陶瓷新建生產線和升級改造的生產線,投資金額約為40億元人民幣。
改革開放四十多年以來,在經濟全球化為主導的時期,中國衛生陶瓷產業從最初的引進技術,消化學習開始,逐步提升裝備及工藝水平。上世紀九十年代初,日本連體坐便器生產線以及高壓成形流水線自動化工廠在中國投資建設,加快了行業技術進步。中國衛生陶瓷設備企業逐步在立澆線設備、檢驗設備、冷加工工藝、大型隧道窯設備取得了技術進步。在產量上,1990年,全國衛生陶瓷產量是1 783萬件,至2000年達到5 600萬件,十年間中國衛生陶瓷產量已躍居全球第一。進一步的技術研發,帶來了機器人施釉、循環施釉線、高壓成形線、低壓快排水工藝上的技術突破,完善了衛生陶瓷生產線技術的成套化、機械化與自動化,整體工藝技術的成熟應用奠定了產量提升及質量提高的技術基礎。
下面以高壓成形技術為例說明中國衛生陶瓷技術進步的必然與未來空間。
衛生陶瓷生產是勞動密集型生產行業,尤其是成形工序,工人勞動強度大,手工操作環節多,生產效率低,還要求作業人員有相當的熟練技巧。為爭奪人力資源,企業不斷加大用工成本,有些企業人工工資已占生產成本近40%,近來還有上升趨勢。擺脫作坊式生產、高效、無粉塵、作業環境舒適、勞動強度低、用工要求低的高壓成形技術開始引起了行業的重視。同時,降低能耗、綠色生產的環境要求及企業品牌競爭的市場要求,也為該技術的應用提供了時代背景。
在我國,高壓成形技術雖已引入三十多年,但早期引進的高壓注漿設備,始終沒有長期穩定地使用,其原因是高壓成形技術必須在設備研制技術、模型研制技術、泥漿技術、操作方法、現場管理等五個方面同時達到一定水平的基礎上才能成功應用。這幾個方面相輔相成,若一個方面的條件不具備,高壓成形技術應用成功的可能性不大,這也是我國衛生陶瓷產業發展的經驗教訓。
高壓成形設備可分為洗面器、水箱、分體坐便器、連體坐便器幾種專用設備。經過一段時間的努力,高壓成形裝備率先在洗面器、水箱、分體坐便器上獲得成功,經過十多年的應用磨合,相應的模具、泥漿技術體系也已成熟,并鍛煉了行業技術管理人才隊伍,同時,加大對全包虹吸式連體坐便器的高壓成形設備的研發,量產化的全包虹吸式連體坐便器的高壓成形設備在近年也獲得重大突破。
全包連體虹吸式連體坐便器的高壓成形設備是一個世界難題。歐洲的設備適合沖落式便器生產,日本的全包連體虹吸式連體坐便器的高壓設備比較成熟。針對全包虹吸式連體坐便器的高壓設備,國內裝備企業借鑒成功經驗,在成功量產露管道分體坐便器的基礎上,研制出應用適合國內全包虹吸式連體坐便器等主流產品的相關設備,可以完成從制作、程序設計、安裝、維護、試生產的一條龍服務。
在以往的高壓注漿設備引進配套中,模型制造技術、樹脂原料加工技術以及型內通氣路、排水路的微細管分布技術等多方面均存在一定的局限性,對于發揮設備應用價值造成了一定的影響。因此,對于高壓注漿設備引進企業,根據設備的機械原理,突破傳統成形作業的分模技術,利用排水連接件及圈體粘接技術,將復雜的全包虹吸式連體便器模型簡單化,對于高壓成形設備的國內配套應用具有重要意義。
高壓成形操作作業中包括:操作設備,維護設備,維護樹脂模,質量對策等。有的設備是比較復雜的,還要注意人員和設備安全。作業是以小組的形式進行,要做到分工協作,做好交接班。與突出個人技巧的傳統作業方式對比,高壓成形技術擺脫了對作業技能過分依賴的束縛,突出了知識性、標準化、協作化,需要團隊意識,要有掌握設備操作技術、維護技術、調試技術、軟件設計技術的人才。
高壓成形技術已經進入產業化生產階段,行業的環保要求與職業健康要求越來越嚴,未來的發展空間十分巨大,但基于上述幾項原因,以及成本、人才的限制,大多企業還沒有做好應用高壓成形技術的準備。相信需要一段實踐積淀,高壓成形技術在行業應用會更加廣泛。
最近的十年,適合中國本土的全包連體虹吸式坐便器高壓成形技術、高壓智能坐便器陶瓷體自動流水線技術、自動干燥設備及控制技術、自動裝卸窯技術、器型編碼識別技術在整廠建設工程中得到成功應用,再配套立體倉儲技術、無人自動搬運技術等,中國衛生陶瓷裝備技術通過自我研發,成功完成衛生陶瓷生產線自動化、信息化升級,產量在2019年達到2.37億件。
市場需求的快速增長為行業生產技術進步提供了空間,全球高端衛生陶瓷生產逐步向集成化、智能化、綠色化發展,通過新材料研發、工業設計、功能開發,生產、經營管理的集成創新,以及在研發、生產制造和產業組織方式上的創新,實現生產制造和供應鏈的柔性化、數字化、網絡化協同運作。
中國衛生陶瓷產業人均勞動生產率在35萬元左右,較之日本和歐洲同業勞動者,尚存較大差距,需要從生產線的機械化、自動化、智能化著手,建設高水平生產線,提高生產效率。
據建筑衛生陶瓷行業“十四五”規劃,預期到2025年,衛生陶瓷的產量將達到2.6億件,尚有較大增長空間。隨著勞動力市場、環境資源容量的變化,行業產能會進一步集中在核心企業,由此帶來高水平衛生陶瓷生產線的新建改建和擴建發展,同時,原有的低效率落后生產線將被淘汰。
中國衛生陶瓷設備技術的成熟與工藝的兼容能力,可以針對全球各地區的實際情況,提出適宜的工藝路線和解決方案,為全球衛生陶瓷生產技術應用提供更多助力,在未來的全球衛生陶瓷裝備市場上具有一定優勢。
綜合分析衛生陶瓷市場、應用現狀及未來的衛生健康需求,全球衛生陶瓷消費量增長趨勢將維持相當長的時間。根據數據分析,至2025年,全球衛生陶瓷消費量5年增長20%左右,年度復合增長為3.1%左右,其中非洲地區最高,可望達到13%以上,亞洲在第二位,年度復合增長率為2.8%左右,其他地區的年度復合增長率小于2.0%。
總體上說,未來五年全球將保持衛生陶瓷產能提升趨勢,越南、印度、非洲的增長速度會更高一些,中國也會有一定的增量空間。
從中國衛生陶瓷的投資趨勢看,未來五年新增完整生產線的數量較上一個五年會略有下降,但單線的投資額會顯著提高,而且既有產能在關鍵工序的改造提升量會有較大增長,整體衛生陶瓷投資額會大幅增加。
得益于全包連體虹吸式坐便器高壓成形技術、高壓智能坐便器陶瓷體自動流水線技術、機器人施釉關鍵技術、無人自動搬運技術等新技術的成功應用,新建完整生產線自動化水平將大幅提升,這不僅有助于衛生陶瓷企業提質增效,同時有助于降低環境負荷、改善員工的作業條件。通過無人作業或少人化,以及作業勞動強度減量化的應用及改造提升,可以及時應對人工成本上升和熟練工人短缺的問題,使用連續流水線作業,提高單位面積的產出比,提高資源效率。預計未來五年內,中國衛生陶瓷行業年度設備投資總量將達到110億元人民幣以上。未來在自動干燥設備及控制技術、自動裝卸窯技術、數碼識別技術、立體倉儲技術和智能制造的加速推廣下,投資總量還會進一步增加。
預計中國之外的亞洲地區,未來五年內,衛生陶瓷投資總量將達到55億元人民幣,越南、印度和東南亞地區是主要投資區域。
非洲地區是未來增量最大的潛力市場,在市場消費數量提升的刺激下,發展非洲本地衛生陶瓷生產能力的愿望將顯著增加,預計未來五年,該地區衛生陶瓷投資將超過65億元人民幣。
全球衛生陶瓷其他產區的投資將主要發生在既有產能的改造提升上,新裝備新技術的推廣應用,將帶來一定的投資預期。
在中國經濟高速發展的歷史背景下,中國的衛生陶瓷裝備制造企業面臨巨大的行業投資市場。在經歷了從低端制造到單項技術突破、從引進配套到打造完整生產線的蛻變之后,在中國智能制造的大背景下,將以其良好的配套工藝技術和服務能力,在全球衛生陶瓷行業中發揮重要作用。