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周奇才我国起重机产业在市场需求与技术研发应用中完成蜕变

2021-03-27

起重运输机械 2021年3期
关键词:奇才起重机械起重机

潜心于起重运输机械、现代物流技术与装备等专业领域数十余载,同济大学机械与能源工程学院的周奇才教授把自己的精力和智慧都奉献给了物料搬运事业。最近十几年,在“两化融合”、“互联网 +”等战略国策的引领下,周奇才教授围绕“设备的故障诊断状态监测及其健康管理”、“智能制造物流协同”等课题开展研究和技术创新。在智能制造发展如火如荼的当前,这些课题对行业发展的技术引领都有较大影响。

作为《中国物料搬运装备产业发展研究报告(2018-2019)》一书的主要编撰人员之一,周奇才教授负责了起重机环节的内容编撰工作,对我国起重机行业领域的发展现状和发展趋势有着较为深入独到的见解。

《起重运输机械》:我国的起重机械产业近年来整体情况是什么样的?

周奇才:中国的起重机械产业是随着中华人民共和国的建立才奠基发展起来的,经过七十多年,特别是改革开放以来近四十多年的飞跃发展,已具有相当的规模,并达到了国际领先水平,基本形成了全面的产品范围、完善的技术体系和庞大的企业群体,成为机械工业中一个独立的行业,服务于国民经济各行各业、包括为第二与第三产业提供了大量的和多种多样的产品,能独立或与国外合作为国家重点工程提供所需的大型起重机械成套设备及系统,并有一定量的出口。

近年来,制造业的生产规模逐步扩大,自动化程度显著提高,起重机械在现代化生产过程中应用越来越广,作用愈来愈大。港口码头、铁路装卸、轨道交通、飞机制造、飞机维修要使用大量的起重机械。正是由于起重机械使用的广泛性、基础性和重要性,使许多工业发达国家把起重技术作为发展重点之一。而国际市场需求量的不断增长更促进了这一领域的发展。我国国民经济的发展也离不开起重机械,各行各业的发展,都需要采用大量多品种、高质量、高可靠性的起重机械。起重机的工作运行已成为自动化生产流程的重要环节。我国桥、门式起重机的起重量越来越大,运作速度越来越快,自动化程度越来越高,产品技术含量也随着国际市场竞争的加剧在明显提高。

《中国物料搬运装备产业发展研究报告(2018-2019)》副主编周奇才教授在CeMAT2020新书发布会现场介绍新书内容及编撰过程

如今,我国起重机械产业发展取得了长足进步,并逐渐成为全球最大的起重机械市场。中国作为世界上起重机械产品类别、产品品种最齐全的国家之一,完成了一轮产品的升级换代:上回转自升式塔式起重机已成为国际领先水平的代表;汽车起重机、全地面起重机、履带起重机等达到国际先进水平;数字化智能化设计、制造、管理初具规模;围绕精细化、数字化、智能化方向,企业产品研发设计手段先进,成果丰硕,智能化产品应用取得新的突破,产品的可靠性和环境适应性等明显改善。大部分规模以上企业搭建了以ERP为核心的企业资源规划系统,形成了采购、计划、制造、财务、销售、仓储一体化管控平台。

《起重运输机械》:我国的起重机械行业在发展过程中发生了哪些变化?

周奇才:提到我国起重机械行业的变化,是一个耐人寻味的话题,我们无法片面地从某个点作为切入,因为这种变化是整体业态的变化。起重机制造业态已经进入缓慢而持续的转型阶段,整体的行业格局,逐步从生产型制造转向服务型制造。顾客买的起重机并非是单纯的实质性产品,而是包括依托产品的服务和产品的整体解决方案等各类服务。

大数据系统、物联网远程监控等技术在起重机行业中的交叉应用,为起重机从制造业向服务业发展提供了便利条件。企业通过建立起重机的远程监控系统,用户可根据提供的远程监控数据处理平台,对起重设备的数据通过诊断单元收集、处理,甚至可以将数据处理翻译成报告,在线经由技术人员指导,准确迅速地解决用户起重机存在的各种问题,从而实现真正的实时服务。这无异于改变的国内起重机制造业的“先天基因”,使生产企业对客户企业的服务不只流于口头承诺,更是可见可控可实时对接反馈的整体解决方案,为传统企业从产品向服务集成的转变提供了行之有效的方法。

周奇才教授与他的科研团队

促使起重机行业业态发生变化的当然还有更多因素,而市场高速发展的刚需无异于起重机产业发展的催化剂。毋庸置疑的是,目前我国已经成为全球最大的起重机市场和最大的小吨位起重机产品出口国。从起重机械行业的增速来看,随着我国经济的迅速发展,中国在起重工业上已经实现了产值的增加、出口量的增加、产品产量的提升,起重机在工业生产中也取得了很大的进步。

刚需之下,辅以“互联网+”的环境,信息技术的发展推动了以“产业互联网”为特征的新工业革命,使产业技术创新层出不穷,最终将“智能制造、智慧工厂的信息物理系统”展现在行业面前。新革命带来的起重机械技术创新主要体现在以物联网、云计算、大数据、移动互联网应用为标志的起重机械信息管理创新和以自动化、智能化、绿色环保为方向的装备性能创新。产品智能化和数字化的应用及发展将使社会的生产模式和产业形态发生重大变革,近几年,国内外起重机发展的趋势就是采用高性能传感器、自学习系统、起重机大数据平台、物联网技术、人工智能驾驶技术、可视化图像技术等一系列高端技术,实现起重机的全方位智能化。

我国起重机产业的发展变化,就是两极分化之后企业不断蜕变的过程。千禧年后,国内的起重机行业迎来了自身发展的黄金阶段,早期大多数企业都是依靠市场获得利润后加大投资力度,并扩大生产规模。这种盲目乐观、缺少市场风险判断、通过扩大生产规模提高竞争力的方式使中国起重机产业形成了价格的恶性竞争。由于企业缺乏核心技术,产品同质化严重,附加值低,致使企业利润越来越低,一些生产低端型产品的起重机行业已经陷入困境;与此同时,有一些起重机制造企业通过合资或者技术引进,占领了一部分高端市场,实现了做大做强的同时开始实现创新,满足客户的实际需求的同时实现个性化定制,以区别于其他低端同质的产品,使自己的企业在恶劣的竞争中得以生存。

《起重运输机械》:在起重机械产业不断发展变化的过程中,处于核心地位的产业技术有怎样的发展趋势?

周奇才:智能化发展、通用化发展和绿色化发展是起重机械产业技术未来发展的主要趋势。

起重机械的智能化发展是将已具有一定自动化的机电设备同工业物联网、新一代通信技术、虚拟现实技术、智能控制技术等相结合,以提高设备的运行效率和自动化水平,在机械设备管理、多机协作、人机交互、控制等各个方面达到更加智能的效果。在智能化发展过程中,智能远程控制技术、虚拟现实技术和5G技术在产业的应用颇受人们关注:智能远程控制技术包括远程监控和远程操作,当前主要通过工业网络技术,采集起重机的部分系统的信号或信息,实现计算机图形化监控、故障监控和跟踪,对起重机的运行状态、工作内容的监控和工作量的统计,有效提高生产管理水平;虚拟现实技术是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供用户关于视觉等感官的模拟,让人们感觉仿佛身历其境,可以即时、没有限制地观察三维空间内的事物。该技术使远程监控维护更加直观立体,远程操作更加真实便捷;5G技术具有低时延、低功耗、高容量、高速度等特点,能够很好地支持物联网的发展,也为传统制造业的升级注入新的动力。未来随着基站的普及,覆盖范围扩大和稳定性提高,5G技术将更加促使人们的生产生活方式发生改变,促进传统制造方式的变革。

周奇才教授与中国大学生起重机创意大赛参赛团队合影

起重机械的通用化指通过建立统一标准使得部分相同或相似工况和应用场合下可以实现设备的通用。通用化分为整体性和局部性,整体性通用化指整个起重机械产品作为整体具有较好的通用性,能够适应多个场合的应用,这需要与包装标准化体系如集装箱标准相结合来实现。局部性通用指在相似的完整产品中的不同组成设备具有较好的通用性,这需要与产品的模块化设计以及通用接口标准的建立相结合来实现,如对于吊具防摇技术的通用化,国内通用性良好的防摇装置还亟待开发研究。

起重机械的绿色化主要体现在两个过程中,一是生产制造过程中,要优化生产工艺,考虑制造材料对环境的影响;二是使用过程中,积极发展清洁能源动力,充分利用能源,并且减少设备运行中的污染排放。起重机械的绿色化发展也符合全生命周期的设计管理理念,对于提高资源利用率、改善生产制造环境、协调企业利益与社会效益具有重要作用。起重机械绿色化发展需结合全生命周期设计,从绿色材料选择、增强可回收性、增加绿色成本分析等多方面进行,在设计阶段采用仿真分析、模块化设计等现代设计手段,增强设备的安全性和可靠性,减少维护成本,优化加工流程,减少环境污染。

《起重运输机械》:我国起重机械产业未来的发展应该关注哪些问题?发展趋势是怎样的?

周奇才:市场的需求、新技术新工艺的应用和起重机械装备产业传统业态的转变将对我国起重机械产业未来的发展产生深远影响。

从市场需求上看,近年来起重机械产业维持着快速增长态势,为国内基建、房地产、仓储物流、冶金、煤炭、航空、船舶、港口集装箱等产业或部门提供多种多样的起重机械产品以及大型成套设备。随着这些下游产业的蓬勃发展,国内起重机械行业的市场需求也稳中有增,近几年市场需求波动率也明显下降。除此之外,由下游生产企业对于设备更新需求占比显著提高,所以客户对设备使用寿命也提出了更高要求。近两年来,中国起重机械市场的快速增长主要还是受到基础设施建设规模扩张、房地产投资增速加快以及大型矿山生产需求回暖等因素的推动,同时环保法规升级和监察力度加强也促使旧机更新速度加快。受到市场需求快速增长势头的驱动,我国起重机械产业近年来的发展如日中天,随着“一带一路”、“智能制造2025”等相关政策的逐步推进,可以预见未来相当长的时间内,我国起重机产业的发展还会保持让人欣喜的势头。

周奇才教授在第五届中国大学生起重机创意大赛闭幕式上致辞

市场日趋个性化、多样化的需求,使起重机械设备在未来的制造过程中,要面对新技术和新工艺的研发和运用。要想全面地提升起重机运输设备的管理能力,就要在实际管理中采取先进的传感器元件作为起重设备的控制元件,并且在实际元件的控制中能够借助元件对其进行专门的精度管理和定位控制。同时,生产制造企业也需将新材料和新工艺应用到起重机械设备的制造中,并且通过新材料和新工艺的有效结合保障起重设备应用的性能提升。在新工艺的技术研发应用下,将整个起重机械制造行业的发展带向更为广阔的发展空间。但是在新工艺的应用中,要注重对起重机械设备的精密铸件进行分析,这样才能在其精密部件的分析过程中,及时找到适合起重机械设备应用管理的方法和措施,并且保障其方法和策略的实施能够稳定的发挥出其效果。

一方面是市场对起重机械及相关产品的迫切需求,另一方面是生产厂家迎合市场需求多元化的新技术及新工艺的研发应用,在市场需求和创新生产的相互作用下,我国起重机械装备产业传统业态发生了本质的转变,向着装备自动化、系统化与智能化方向发展,逐步将现代化科学技术整合到实际的技术应用中,将计算机技术作为提升其行业技术发展的重要保障去实施,逐步实现了自动化技术研发设计转变。

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