陶瓷企业抓住智能化发展新机遇,科达陶瓷抛光线智能化关键技术取得重大突破

陶瓷新视野 2023-04-12
3764 字丨阅读本文需 9 分钟

当今世界正经历百年未有之大变局,新一轮科技革命和产业变革深入推进,陶瓷行业竞争格局加速重构。陶瓷企业应积极谋求数字化转型升级,建设智能化工厂,实现智能制造,提升企业效率和市场竞争力。

智能制造贯穿于设计、采购、生产、营销、物流、服务等各个环节。仅在陶瓷智能化工厂系统中,智能化就涉及到传感器、工业以太网、工业软件、工业机器人、智能物流等模块和领域,而智能化设备更是延伸至从原材料入仓到球磨、布料、成型、印花、烧制、废物处理等多个环节。

近年来,已经陆续有陶瓷企业在智能制造方面下功夫,利用先进的大数据云计算和智能化技术,实现内外部供应链的协调与优化,形成以用户需求为主导的全新生产模式,实现用户在交互、定制、设计、采购、生产、物流、服务等环节的全流程参与。企业不仅可以监测和控制生产过程,使生产过程始终处于最佳状态,还可以缩短生产周期和采购提前期,降低成本、库存和资金占用,提高产品收成率和优质品率。

以抛磨设备为创业起点的科达制造股份有限公司,多年来就一直在进行抛磨生产装备的智能化技术研究。通过坚持不懈的努力,近几年迎来收获期,不仅得到了马可波罗、新明珠、宏宇、蒙娜丽莎、顺成、简一、冠星等众多业内知名企业的认可,还收获了诸多荣誉。

2023年4月2日,科达制造股份有限公司自主研发的“建筑陶瓷抛光线智能化关键技术研发及产业化”项目取得重大突破,并在广东省机械工业科学技术奖评选中脱颖而出,斩获2022年度广东省机械工业科学技术奖“一等奖”。

而且,“建筑陶瓷抛光线智能化关键技术研发及产业化”项目凭借在业内具有突破性的技术创新,已被广东省机械工程学会推荐到国家机械工程学会,进行进一步的荣誉评选。

该项目之所以能获此殊荣,其背后是科达在深加工领域30年的深厚积淀,正是因为对技术创新的一以贯之,解决客户痛点,科达的深加工抛磨设备才能深受全球客户好评,并在销量上达成全球第一。

01

从工匠手造向智能化、数字化迈进,是大势所趋

如今,陶瓷产业从人工生产转向智能化、数字化生产既是大势所趋,也是当务之急。

2022年6月,工业和信息化部、人力资源和社会保障部、生态环境部、商务部、市场监管总局联合发布的《关于推动轻工业高质量发展的指导意见》中提出,推进陶瓷成型、施釉等重点环节数字化改造。从中央到地方,一系列扶持政策加速落地,赋能陶瓷企业积极拥抱数字化转型的浪潮。

与日用陶瓷相比,建筑卫生陶瓷市场体量更大,企业大规模机械化生产对智能化、数字化改造的需求更为迫切,对自动化设备制造能力要求也更高。采访中,不少企业表示,目前陶瓷生产的核心自动化设备和配件主要依靠进口,推动高端专用装备自主化是整个陶瓷产业迈向智能化发展的关键。

在建筑陶瓷产业重镇广东佛山,科达制造股份有限公司从1992年成立以来,一直在装备制造业深耕。在全球陶瓷机械领域,2021年全年整体市场规模约200亿元,而科达制造就做到了近60亿元,占据近三分之一的份额。

该公司新型压机总监吕国锋说,作为国内行业唯一可以提供陶瓷“整厂整线”生产设备的企业,他们以“减人增效、节能降耗、信息智能”作为专业设备研发关键词,帮助更多陶瓷企业向“无人工厂”迈进。“我们在陶瓷机械数字化、智能化这两个方向上持续探索,经过这些年的积累,在陶瓷装备这个细分领域,已具备与行业巨头一较高下的能力。”

“作为传统产业,陶瓷卫浴企业面临的招工难、劳动力成本大幅提升的问题对行业发展的影响越来越大。机器代人是建筑陶瓷、卫生洁具行业发展的必由之路。”中国建筑卫生陶瓷协会传媒中心主任马德隆建议行业企业尽快提高数字化、智能化生产水平。

推动陶瓷行业的数字化、智能化转型,不能靠企业单打独斗,需要地方政府和行业协会等多方协作、共同发力。

在湖南醴陵,近3年来,近100家陶瓷生产企业累计投入近4亿元进行了自动化、智能化升级改造,引进安装近1100台(套)自动化、智能化生产装备。目前,醴陵陶瓷企业自动化、智能化替代率超过70%,在全国陶瓷主产区位居前列。

在广东佛山,2022年政府通过推动数字化百亿扶持政策、在广东省地级市中率先评选数字化示范标杆等创新举措,给予陶瓷企业的扶持资金总额超过1.1亿元。

在山东淄博,2022年政府出台陶瓷产业数字化提升行动计划,运用两化融合、设备购置补助、“技改专项贷”、绿色工厂等各项扶持政策,全力支持窑炉改造建设……

智能化、数字化所带来的,不仅仅是企业自身的降本增效。工业互联网的创新应用,已从龙头企业内部拓展到产业链上下游,日益形成大中小企业融通发展的格局。

2022年11月,中国陶瓷工业互联网平台正式上线。作为陶瓷产业数字化基础设施工程,这一平台集资源服务、设计创新、共享智造、品牌认证、陶瓷推广、供应链协同于一体,致力于成为陶瓷行业发展的“产业云脑”。如今,平台汇聚了超过1.5万条陶瓷资源数据,吸引了1万家产业服务商、3000余家全国陶瓷产业链上下游企业入驻。

长期以来,陶瓷行业缺乏能反映商品价格和生产成本变动程度及趋势的指数,这是制约陶瓷产业实现数字化的一块短板。

2022中国景德镇国际陶瓷博览会上,中国陶瓷工业协会和地方政府联合编制的“中国陶瓷价格指数”首次发布,一举改变了中国陶瓷产业缺乏全国性、全品类价格指数的局面。景德镇市瓷局副局长段雪灿说,发挥指数的“风向标”作用,能够为陶瓷企业的市场销售、生产活动提供更为及时准确、有用有效的市场信息和决策依据,这对于加快数字化技术应用,推动陶瓷产业转型升级,为我国陶瓷产业实现高质量发展提供新动能都具有重要作用。

从智能化改造,到搭建工业互联网平台、编制陶瓷产业价格指数,智能化、数字化成为传统陶瓷行业转型升级的破题之举。

02

关键技术:AI数据库+高精度设备助力陶瓷厂单线用工大幅减少

科达制造在陶业深加工领域往往是“第一个吃螃蟹”的企业。从科达的第一台磨边机(1993年)、第一台刮平定厚机(1994年)、第一条抛光线(1995年),到第一台纳米抛光机(超洁亮,2005年)、第一条数控智能磨边线(2016年)、第一条数控智能抛光线(2017年)、第一条“集中管控的智能抛磨整线”(2019年),不断引领建筑陶瓷深加工设备的创新升级。

此次荣获一等奖的“建筑陶瓷抛光线智能化关键技术研发及产业化”项目,关键技术之一,是将科达过往30年积累的海量深加工设备生产经验数字化,形成AI数据库,通过自主创新的集中控制智能管控系统,打造出低碳、高效、标准化的工艺参数和生产机制。

关键技术之二,是采用AI专家系统,提升陶瓷生产效率和标准化程度。

关键技术之三,是研发出适应中国制式的高精度生产管控设备,缩短了转产时间,减少陶瓷生产整线人员配置,有力推动了陶瓷行业数字化转型升级。

目前,科达的“建筑陶瓷抛光线智能化关键技术研发及产业化”项目,已取得2项发明专利、9项实用新型专利,还有1项软件著作权即集中控制智能管控系统。

03

研发背景:此前深加工工序环境差 陶瓷厂招人难、管理难

此前,在陶瓷厂所有生产工段中,抛光线的环境可谓最差,由于要抛磨和切割高硬度的瓷砖产品,使得这个工段既有水又有粉尘还有噪声。

因为环境差,抛光线招聘操作工比较困难,不仅如此,由于此前设备的自动化程度不高,操作还十分依赖熟手,特别是磨边机的操作,新人可能需要一两年才能熟练掌握。

科达制造股份有限公司本次荣获一等奖的“建筑陶瓷抛光线智能化关键技术研发及产业化”项目,通过智能化设备及集中控制智能管控系统的研发,很好地解决了这些问题。此前一条抛光线需要八九个人协同开机,彼此扯着嗓门互相喊“我开机了啊”,如今只需两三个人就可以轻松操作一整条智能抛光线。

04

市场占有率领先:一年售出200-300条 市场占有率全球第一

科达的深加工设备在全球都非常畅销,近几年科达抛光线全球销量每年在200-300条之间,全球的市场占有率约为70%-80%。

畅销全球的原因源于品质,从业内上个世纪90年代的窑炉日产量五六千平方米开始,到如今的3万到4万平方米,科达抛光线通过技术和产品的不断创新,始终可以实现一条窑炉配一条抛光线的“一对一”配置,并以更高生产稳定性和更低设备故障维修率成为客户首选。

如今科达正在从设备商向服务商转变,为客户提供全流程的服务。成立数字化智能工厂事业部,专门整合全流程包括抛磨生产的设备与生产的信息数字化,让陶瓷厂变成真正的数字化工厂,这也是当下陶瓷生产企业生产管理转型急需的技术支撑。

05

未来方向:节能、高效、低碳、环保,更加智能化、无人化

高效与节能,一直是科达在陶瓷整线装备的技术研发重点。为了提升抛光机的效率,开发了多段摆动抛光机,通过智能化控制与算法,使得单个磨头的生产效率最大化,在减少抛光磨头配置的同时,还能提升产量,减少黄边和边角漏抛,这相比以往通过增加磨头来实现产量增长,完全是另一条更为节能环保的路线。

该技术通过伺服闭环控制的多段磨头横梁和砖移动的运动关系的高能运算,使不同横梁段的磨头分别在砖面形成近似正弦与余弦轨迹线交叉的相互覆盖补缺的工作运动轨迹,减少磨头的前后往复折返抛中间的无用功过抛,并且查漏补缺到边角部,从而提升磨头的有效工作效率,成功将磨头数量减少30%的同时还提升效率和质量。该技术节电效果明显,理论上磨头减配30%节电也能达到30%,实际由于磨头梁高摆频摆动引起磨头负荷增大等因素,最终节电达到约15%-20%。

节能、高效、低碳、环保,是抛光线永恒的技术创新方向。除了抛光机的多段摆技术,科达正在研发磨边机和抛光机的一体化高效磨头旋转驱动技术,根据相关研发测试和客户应用报告显示,抛光磨头直驱后没有皮带传动效率损失和叠加永磁电机的高效节能特性,还能节能约12%,而磨边机磨边头电机通过直驱与永磁高效电机技术的叠加,同比节能约12%-13%,节能效果十分明显。

此外,更智能化和无人化也是抛光线的未来发展方向。科达当前正在研发的最新一代数控智能磨边机,可以由设备自主实现自我调节的无人化辅助操控,自动分配磨边余量,当产品出现尺寸误差和对角线误差超标准后,通过检测设备的信息数据反馈,自我实现调节和纠偏。以上相关的研发成果也将在2023年5月底开幕的潭洲装备展上推出。

文章来源: 经济日报, 2023广州陶瓷工业展,陶瓷信息网

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