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陶瓷大板生产装备和智能制造的现状及思考

  近年来,建筑陶瓷行业充满动荡变革。风云变幻的环保政策,煤炭、钢材、纸箱等原材料价格的猛涨,把很多企业都逼到了破产的边缘,而知名的建陶企业却一个个在扩大产能,新上生产线。

  我相信建筑陶瓷行业已迎来一个大的调整、提升和重新洗牌的过程,将来品牌集中度会越来越高,大的陶瓷企业不断地做大做强,而一些小、弱的陶瓷企业,生存环境会越来越困难,这将是一个必然的趋势。

  在建筑陶瓷生产制造技术和装备的创新上,行业没有止步,而是坚持创新的步伐永不停止。针对行业的热点,数字化、智能化、节能减排、大型陶瓷板材生产热潮,推出了万吨及超万吨压机,一批数字化、智能化、环保的技术和装备相继问世,大大提升了建筑陶瓷厂的生产制造效率和管理水平;满足建筑陶瓷厂节能环保的需求,也为未来创造了更多的市场机会。

  近二年行业点击率最多的热点词汇不外乎是大板和智能化。由于大板和智能化的盛行,迫使陶瓷装备企业在大板生产装备和装备的智能化方面花大力气,投入巨资进行研发,在较短的时间内取得了可喜成绩,满足了建筑陶瓷企业上大板生产线和转型升级的需求。

  一、陶瓷大板成形技术与装备

  据不完全统计,目前国内的陶瓷大板(900×1800mm规格及以上)生产线已突破30条。

  其中,可以生产900×1800mm规格以上产品的大板线有7条,能够生产1600×3200mm规格及以上的产品大板生产线有3条,生产900×1800mm规格大板产品的生产线有20余条,主要集中于广东、福建、江西、山东、湖北等地。

  厚度有5mm~20mm,也就是说陶瓷大板不但可以做薄板也可以做厚板。

  目前,国际上提供陶瓷大板生产装备的主要是以意大利SYSTEM、SACMI、SITIB&T为代表的西方生产厂家和以中国恒力泰、科达为代表的国内生产厂家。

  国际

  SYSTEM采用超大吨位无模框皮带式顶压成形工艺与装备,SACMI采用连续辊压成形工艺与装备,SITIB&T采用超大吨位无模框成形工艺与装备。国内恒力泰、科达均采用传统的压制成形工艺与装备,推出了超大吨位的传统压机,为陶瓷大板设备的国产模式奠定了坚实的基础。

  萨克米是连续辊压大板生产线,西斯特姆是无模具皮带顶压大型压机,西斯特姆的大型压机吨位可达44000吨,但西斯特姆主推的是33000吨压力的陶瓷大板压机,生产尺寸1.6×3.6米的大板。

  西蒂B&T的supera大板生产线,最大压力达40000吨,可压制尺寸1600×4800mm的产品。2016年7月15日下午,意大利西蒂·贝恩特公司(SITIB&T)在佛山高明的新工厂举办了以大板生产线为主的交流会,重点介绍supera的大板生产线。从布料-成型、干坯切割或熟砖切割-数码装饰-干燥-烧成-储存到搬运,SITIB&T集团都有相应的设备和技术来支持。可生产厚度从4mm~25mm的产品,可快速实现切换生产。

  萨克米辊压成形生产线,可辊制的产品最大宽度1600mm,长度可任意确定,厚度为3~20mm,产量14000㎡/day;

  SYSTEM44000吨压机,可压制最大尺寸为1600×4800mm,SYSTEM33000吨压机,可压制最大尺寸为1600×3600mm厚度为3~30mm,可采用灵便的生坯切割工艺,实现成品规格的灵活多变、高效节能,为个性化定制或柔性生产创造了条件;

  SITIB&T40000吨压机,可压制最大尺寸为1600×4800mm,厚度为3~25mm,可采用灵便的生坯切割工艺。

  国内

  2015年12月,恒力泰自主研发的亚洲首台“万吨级”YP10000型压砖机,正式投放市场。2016年2月28日在蒙娜丽莎集团总部基地正式上线投产,可生产1200x2400mm大规格陶瓷板材。2017年随着恒力泰YP16800和科达洁能KD16008型压机的投入使用,标志着中国陶瓷压砖机的研发与生产跨入一个全新的高度——中国陶瓷成形装备领域由此进入万吨级时代,中国陶瓷企业使用国产装备生产超大规格陶瓷板成为了现实。

  YP16800型压砖机拥有3300mm宽的工作台面,以及恒力泰自主研发的新型板式顶出装置,基于传统模腔压制成型的工艺方式生产超大规格陶瓷板(砖),最大可压制1200x2700mm规格、厚度从3~30mm的陶瓷板,无论是陶瓷薄板还是厚砖产品都应付自如,单机日产量可达1.5万平方米。

  KD16008最大可压制瓷砖规格为1200×2600mm,其压制速度远快于市面上常见的超大吨位大砖薄板压机。

  国产的万吨及超万吨压机与传统陶瓷压机的“一致性”和“兼容性”,受到国内外用户的一致好评。

  所谓“一致性”,对客户而言主要是压制工艺、压机操作、安装维护与常规陶瓷压机一致。

  “兼容性”是指整个瓷砖生产线上的所有设备不需要针对压机进行大的设计改动,就能与压机配套,比如压制工位的料车、翻坯机、模具等于传统压机完全一致,后续烧成、磨抛设备也完全一致。这是中国万吨压机特点,已经得到用户的认可。

  YP16800可生产压制1000X2000mm、1500X1500mm、1200X2400mm、1350X2700mm,厚度在3~30mm的超大规格陶瓷大板。

  KD16008可压制规格为1200×2600mm,厚度在3~30mm的超大规格陶瓷大板。

  大板的生产不仅仅和压机有关,应该是对所有的工序和装备都提出了新的要求。顺应陶瓷大板潮流趋势,目前已经为大板的生产开发了适用于大板的抛坯机、磨边机、抛光机、干燥器、窑炉、施釉线、喷墨机、上下砖机、分选机和包装机等。可以说中国己经具备提供大板生产的整线装备的能力和设备。

  二、建筑陶瓷行业

  智能制造的现状和发展前景

  在中国宏观经济进入“新常态”的背景下,中国建筑卫生陶瓷行业已告别“高速”发展时代进入“中高速”并由中低端为主转向中高端发展阶段,同时节能减排的压力日益加大,人工红利急剧下降,倒逼行业加快转型升级的步伐。

  一是打好去产能、补短板为重点的结构调整攻坚战,提升优化产业结构,提高产业集中度;

  二是打好产业技术装备创新提升的攻坚战,全面提升技术装备和产品的质量档次,向中高端为主发展;

  三是打好绿色低碳环保节能减排攻坚战,促进行业节能减排全面达标,进而通过倒逼机制一并淘汰落后产能。

  要实现建筑陶瓷行业的结构调整,转型升级,整个行业向绿色化、自动化、智能化发展是大势所趋。要想实现智能化,第一步先要完成绿色生产,第二才能谈自动化和智能化。

  (1)绿色生产是指生产过程中实现节能减排和清洁生产,达到资源节约,环境友好。绿色低碳尤其环保达标排放是陶瓷企业生存的基础与根本,唯有重视环保治理工作,达标排放,企业才有可能活下来,活下来才有机会发展。

  (2)智能制造是指以机器替人,解决招工难,降低劳动力成本,提高生产效率;积极推进智能化装备与制造,实现信息化与自动化的融合,实现个性化柔性定制,这无疑是陶瓷行业当下与未来发展的方向与趋势。

  随着科技的发展,用户的需求从“批量化”逐渐走向了“定制化”,开始对建筑卫生陶瓷生产的柔性、绿色、智能等方面有了更多的诉求。市场的转变对企业提出了更高的要求,迫使企业转变生产方式和理念以适应新市场。为此,有必要探讨互联网+和经济新常态背景下,建筑卫生陶瓷行业的“智能化制造”和“绿色生产”相结合的新模式。

  建筑陶瓷行业

  智能制造方面取得的成绩

  01

  为解决我国建筑陶瓷行业普遍存在“高能耗”、“高资源消耗”、“污染排放难达标”、“生产效率低”等问题,为了寻求解决方案,为行业树立示范工程,科达洁能、蒙娜丽莎、恒力泰、科行环保于2014年初开始数字化绿色制造成套工艺技术与装备的立项研发,经过两年多的技术攻关、完善,在2016年初完成示范项目的建设并投产。

  2016年11月29日下午,国家工业与信息化部在佛山组织召开“建筑陶瓷数字化绿色制造成套工艺技术与装备”国家级科技成果鉴定。

  该项目采用了全新的建筑陶瓷砖生产技术、装备、工艺和配方,涵盖“建筑陶瓷”、“陶瓷机械”、“环保治理”三个行业和领域,主要分为建筑陶瓷数字化成套生产技术与装备的研发、陶瓷薄板产业化生产工艺与技术、陶瓷烟气多种污染物协同控制技术与装备三个技术模块。

  “建筑陶瓷数字化成套生产技术与装备的研发”涉及建筑陶瓷生产数字化管控一体化平台、远程智能服务平台、万吨级的陶瓷砖自动液压机、陶瓷喷墨打印机、超宽体节能辊道窑、全自动的大规格陶瓷板抛光生产线、全自动的高效大规格陶瓷包装线等技术与装备的研发。经一段时间运行表明,该项目研发的“建筑陶瓷数字化成套生产技术与装备”突破了陶瓷生产核心装备的关键难点,明显提高生产效率、提升自动化水平、降低生产综合能耗,推动行业向“绿色”、“智造”转型;

  “陶瓷薄板产业化生产工艺与技术”可明显降低建筑陶瓷砖生产的原料消耗、综合能耗和减少污染物产生,引领建筑陶瓷砖产品全生命周期的节能减排,树立行业绿色产品示范;

  “陶瓷烟气多种污染物协同控制技术与装备”建立了陶瓷行业内首个烟气“超低排放”示范项目,推动陶瓷行业向“超低排放”迈进。

  为此,2017年5月,蒙娜丽莎118A绿色智能示范生产线改造成功,2017年8月23日,蒙娜丽莎集团被工信部列入首批绿色工厂名单。

  02

  通过机器换人和提高机械装备的智能化水平。2017年3月21日,重庆唯美陶瓷有限公司在重庆市荣昌区高新区投产,从原料加工、成形、烧成、包装等工序多数由机械流水线代替了人工。

  以生产线人数为例,目前国内平均水平是每条生产线150人、欧洲是50人,而唯美公司荣昌的车间已经达到40人的水平,生产线在设备智能化、节能环保、产品创新等方面都达到了很高的标准。流水线上的瓷砖,包装前经过一道“激光扫码”程序从而产生溯源码。这样每一片瓷砖都有自己的单独记号,一旦瓷砖产生问题,随时可以通过溯源码查询到当天负责的生产班组。

  03

  2017年12月6日,新明珠陶瓷集团转型升级·绿色智能制造示范工厂落成庆典在肇庆高要禄步工业园隆重举行,新明珠绿色智能制造示范工厂采用了世界最先进设备,实现整线自动化联动生产,开创智能立体仓储先河,在绿色节能和智能制造方面都具有标杆示范和引领作用。

  2018年1月23日,中国建筑卫生陶瓷协会授予新明珠陶瓷集团首个“中国建筑陶瓷绿色智能制造示范基地”的揭牌典礼在肇庆高要禄步工业园隆重举行。

  新明珠绿色智能制造工厂:

  一一从配料到自动打包入库,当中12个步骤,工人只需在控制室里轻按按钮,就可以完成整个生产过程的控制完成整个生产过程的控制;

  ——控制室外面,整个车间噪音小,宽敞明亮,通风透气,无尘,只有两三名工人在巡视设备;

  ——工人身边,机械手有节奏地穿行不休;

  ——通过激光打码方式,每一片砖“一砖一码”可实现从原料到生产工艺流程追溯.....

  04

  深加工机械已进入到数字化阶段。新型数字智能磨边机将过去磨边机靠人工观察和操作的工作,通过数字化、自动化完成,从而实现减轻操作人员劳动强度,对操作人员的专业技能要求大大降低,提升了瓷砖优等品率,保证了生产的稳定。磨头振动极小,磨头磨削稳定性提高,能够减少破损。

  在该设备上,每个磨头有磨轮损耗数字变量显示,每个磨头配置有数字电流表,只要察看操作屏上的磨轮损耗变量值和电流数值,就能判断磨头工作状况,很容易确认磨轮是否需要进给和进给多少,当磨轮损耗完后,设备自动报警提示,方便及时更换。

  每台机的最后两组磨边头的电动调节也可以与尺寸检测仪关联,形成闭环控制,一旦砖的对边尺寸检测超差,磨边头会根据反馈数字信号自动调节磨边轮的前后位置,修正磨边尺寸,控制砖的尺寸在设定范围内。

  05

  自动包装生产线具有自动化分选、包装,及堆垛功能,可同时包装多品质色号的瓷砖。

  瓷砖生产出来以后,无论是什么品质的都会连着包装线一起分选,从而真正实现包装和分选的全自动化生产线。为了保证远程实现包装机械的技术服务,通过用互联网技术把服务进行延伸,把原来依靠人服务变为依靠互联网服务,通过远程监控为客户进行技术上的指导。

  未来的包装机械设备和技术,必须具备以下特征:

  一是多规格兼容能力;

  二是最大程度的自动化;

  三是提供互联网售后服务的能力;

  四是人工智能技术的参与。

  多规格兼容能力主要是为了适应市场的多样化,自动化主要解决用工的问题。

  06

  “无人仓库”在中国将成为现实。严格地说,自动包装和仓储是存在着一体性的,而目前的很多企业包装部门和仓储部门都是分开的。未来的发展,智能化也是需要统筹在一块的。国内的市场对于这种统筹只处于刚刚起步阶段,还需要一个完善的过程。国内市场要进入个性化,是导致自动包装和仓储一体化的重要先决条件。

  新明珠的肇庆高要禄步工业园工厂为陶瓷企业提供了自动化立体仓储系统的范例。

  在智能仓储系统中,需要用到AGV叉车、自动输送带、输送车和立体仑库,所以造价和成本都是比较高的。我相信在不久的将来,智能仓储系统将出现在一些知名品牌企业中。智能仓储系统基本上可以实现从自动包装、进仓、出仓基本无人化。

  几点思考

  01

  绿色生产的核心“节能、降耗、减污”绿色生产(Greenproduction)是指以节能、降耗、减污为目标,以管理和技术为手段,实施工业生产全过程污染控制,使污染物的产生量最少化的一种综合措施。

  绿色生产与清洁生产的概念并无太大差别,我们可以把绿色生产定义为按照有利于生态环境保护的原则来组织生产过程,创造出绿色产品,以满足绿色消费。

  需要指出的是,绿色生产是一个相对的、动态的概念。所谓的绿色生产和绿色产品都是相对于原来的生产过程和产品而言的。所以绿色生产本身是一个不断完善的过程,随着技术进步和经济发展,绿色生产的内涵将不断更新进步。

  02

  智能制造的核心是“制造”。智能制造是传统的和新一代信息技术(大数据、物联网、云计算、人工智能等)在制造全生命周期中的应用。

  智能制造的目标是实现个性化(按需定制)、柔性化、高质量、低能耗的“制造”,不是追求机器像人一样有“智能”。所谓“智能”就是计算机非平凡应用。“智能”是随技术进步不断更新的模糊概念,技术普及了就认为不怎么“智能”了。因此不要花太多精力追问“智能在哪里”,不要攀比“智能”。自动化、数字化、网络化、个性化可能是更切实际的目标。

  在绿色生产智能制造的道路上我们一直在努力,取得一定的成绩,但在绿色生产智能制造的道路上,我们才处于起步阶段,后面的路还很长。

   
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