前言
随着我国1978年改革开放和2002年加入国际贸易组织,中国橡胶工业实现了高速发展,连续十年橡胶消费占世界第一,目前橡胶消费约占全世界的25%,工业产值保持平均两位数以上增长,40%左右的轮胎产量出口。即使是遭遇2008年全球金融危机,以及轮胎特保案,也未能阻止中国橡胶工业发展的步伐,2011年依然保持了平稳发展。但是现在欧债危机持续蔓延,看不到好转迹象,美国经济复苏停止不前,新兴经济体发展态势普遍下降。我国经济在全球经济不景气的大局下,尽管采取了一系列财政和货币政策,内需拉动仍显乏力,今年1-9月我国橡胶工业同比虽然增长,但增幅依然减少。考虑到贸易摩擦不断增加和技术壁垒愈加严苛,预计今年乃至今后几年,我国橡胶工业发展不可能继续保持过去的高速增长,但是只要认真落实“转方式,调结构”和建设橡胶工业强国的战略,预计我国橡胶工业仍将在较长时间里保持弱增长的状态。
我国橡胶工业过去的高速增长,带来的一大弊病是轮胎等橡胶产品同质化产能过剩,产业集中度低,当遇到国内外市场不景气,进而造成在国内外市场上的恶性竞争,这种状况必须改变。
世界高新技术的发展日新月异,为我国橡胶工业“转方式,调结构”和建设橡胶工业强国提供了强有力的支撑。促进高新技术应用,改造传统橡胶工业,是我国橡胶工业继续平稳较快发展,建设橡胶工业强国的必由之路。改造传统橡胶工业,量大面广,需要投入大量资金才能完成。
本文就促进高新技术应用,改造传统橡胶工业,和借力资本,促进资本市场与橡胶工业发展的融合,加快建设世界橡胶工业强国,予以论述。
一、高新技术的概念
国家科技部规定以下范围为高新技术:微电子和电子信息技术,空间科学和航空航天技术,光电子和光机电一体化技术,生命科学和生物工程技术,材料科学和新材料技术,能源科学和新能源技术,生态科学和环境保护技术,地球科学和海洋工程技术,基本物质科学和辐射技术、医药科学和生物医学工程技术,其他在传统产业基础上应用的新工艺新技术。
高新技术的主要特征是知识密集、技术密集。高新技术范围的确定将根据国内外高新技术的不断发展而进行补充和修订,由国家科技部颁布。
专家预见,21世纪,以物质科学和生命科学的突破,生物技术、信息通信技术、新材料技术的广泛应用为代表,科学技术将成为人类社会变革与发展的主导力量。高新技术领域很广,除了上述领域外,各领域之间相互交叉、融合与集成日益普遍,这种融合与集成孕育着新的技术革命和产业革命。《第三次工业革命》一书作者杰里米•里夫金(Jeremy Rifkin)认为,历史上,新型通信技术与新型能源系统的结合预示着重大经济转型时代的来临,第三次工业革命就是可再生能源和互联网技术结合孕育的结果。
高新技术的发展又有力地促进了各种传统工业的发展,橡胶工业也不例外。目前与橡胶工业关系密切的高新技术主要有,信息通信技术、生物技术、新材料技术和光机电一体化技术、辐射技术等。橡胶工业的新型原材料、新产品、新设备、新工艺等的进步都受益于高新技术的应用,利用高新技术改造传统橡胶工业,生产技术向高新技术发展,是将我国建设成世界橡胶工业强国的必由之路。
二、我国橡胶工业急需利用高新技术提升
我国橡胶工业在“十五”期间成为世界橡胶工业大国,“十一五”期间进一步增强了我国世界橡胶工业大国的地位,产品结构不断优化,转变增长方式初见成效,为橡胶工业“十二五”发展奠定了良好基础,加快了向橡胶工业强国迈进的步伐。“十一五”我国橡胶工业虽然取得举世瞩目的发展,但是也暴露出一些影响继续稳定发展的问题。
目前我国橡胶工业存在的主要问题是:轮胎等产品结构性过剩矛盾突出,多因素成本上涨,技术人才缺乏和科技创新驱动总体不足,品牌影响力薄弱,出口则面临轮胎标签法等技术壁垒和贸易摩擦加剧等问题。
(1)轮胎等产品结构性过剩矛盾突出
“十一五”期间,我国经济高速发展,内外资都看好中国市场,加速了在我国轮胎等产品生产能力的剧烈扩张,仅2010年左右就新增轮胎生产能力1亿多条,其中一部分是同质化产能增长。同时国内产业集中度偏低,在目前出口下降,国内市场乏力的形势下,进一步加剧了轮胎国内外市场竞争,不利于品牌建设和培育健康的市场秩序,导致企业效益下降。近年来由于轮胎盲目发展受挫,又转向扩大输送带等产品产能,掀起新一轮的盲目发展波浪,而不重视高新技术的投入,给我国橡胶工业健康发展带来无穷隐患。
造成这种局面的原因是多方面的,包括企业急功近利,地方政府的政绩推动,舆论误导和科研、设计、检测等机构的推动等。
(2)多因素成本上涨
目前影响我国橡胶工业成本上涨的主要因素是,橡胶价格大幅波动,环保和节能减排投入、物流成本和劳动力费用高等,这些因素致使企业效益大幅度降低,特别是劳动力成本每年以两位数比例上升,致使形成人工荒。国家统计局披露的《2011年我国人口总量及结构变化情况》显示,中国城镇人口占比已经超过50%,同时公布的15-64岁劳动年龄人口的比重自2002年以来首次出现下降,2011年成为我国劳动力成本不再成为优势的拐点,进而导致一些跨国企业从中国转移到越南、柬埔寨等国生产,也促进了部分企业回归本国,采用高度自动化生产线制造。据说佳能数码相机打算从中国迁回日本,大量采用机器人完成1000多个零件组装制造。
(3)技术人才缺乏和创新能力不足
美国等发达国家经济增长的质量很高,科技进步对经济增长的贡献率高达80%左右。而我国经济增长的拉动主要是投资和出口,科技贡献率较低,约41%。我国橡胶工业增长的科技贡献率远远低于这个水平。根据国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年),2020年我国科技进步贡献率要达到60%。在目前激烈的市场竞争条件下,企业技术人才缺乏,创新能力不足,科技投入少,对绿色轮胎至关重要的轮胎试验场迟迟未能建成,严重影响了橡胶企业新产品开发和技术进步。
轮胎技术的进步已经成为发展和竞争的推动力。根据《欧洲橡胶杂志》报道,全球各大公司的科研经费一般占其销售额的3%-6%;2010年世界主要轮胎生产公司科研经费的支出约为49.7亿美元。其中,大陆、普利司通、米其林、住友、倍耐力和韩泰的研发费用占各公司销售额的3%以上,大陆研发费用最大,达到5.6%,米其林和普利司通为3%。大陆、普利司通、米其林、住友、倍耐力、韩泰和横滨公司研发经费的支出分别为19.211亿美元、9.689亿美元、7.219亿美元、2.129亿美元、1.983亿美元、1.752亿美元和1.471亿美元。
增加科研经费投入,不断提高我国橡胶工业增长中的科技进步贡献率,是一项长期的任务。
(4)品牌影响力薄弱
改革开放三十多年,中国成为世界上经济发展最快的国家之一,中国GDP已跃升为世界第二。在此过程中,中国品牌经历了从制度建设到品牌孵化推广直至初步繁荣,涌现了一大批知名品牌。但是,纵观整个发展全局,中国品牌发展并不成熟,中国在世界经济中仍然扮演着“世界加工厂”的角色。在全世界,随处可见“中国制造”的商品,但却难以寻找到“中国品牌”的影子。可以看到,中国是一个制造业大国,却绝不是一个品牌强国。
我国轮胎等橡胶产品出口约占产量的40%,除一部分骨干企业以自己品牌出口外,相当部分企业是贴牌出口,而且价格较低。在国内市场上,与国际知名品牌相比,国内产品价格低得多。在国内外我国橡胶产品都面临国外品牌的竞争。
针对以上存在的问题,为了促进我国建设世界橡胶工业强国,中橡协在编制橡胶行业“十二五”发展规划指导纲要的基础上,2011年开始组织制定世界橡胶工业强国发展战略措施方案,提出十大发展战略措施,其中大部分都属于高新技术范畴。希望认真落实橡胶工业强国发展战略,通过“十二五”的努力,争取“十三五”末基本进入世界橡胶工业强国行列。
三、利用高新技术提升橡胶工业的路径思考
1、新材料技术
新材料主要是指最近发展或正在发展之中的具有比传统材料更优异性能的一类材料。新材料技术是按照人的意志,通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程,创造出能满足各种需要的新型材料的技术。新材料按材料的属性划分,有金属材料、无机非金属材料(如陶瓷、砷化镓半导体等)、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料的使用性能划分,有结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能,以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求。功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光、热等效应。新材料技术被誉为“高技术的物质基础”,各工业化国家都把发展新材料技术摆在特殊的战略位置上。新材料技术研究的主要方向是高功能化,超高性能化,复合化和智能化。
高性能结构材料是指高强度、高韧性、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等特殊性能的材料。另外,还包括复合材料,是指由基体材料(树脂、金属、陶瓷等)和增强剂(有纤维状的、晶须状的、颗粒状的等)复合而成,例如热塑性树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基纳米复合材料、碳纳米管及碳基复合材料等。
纳米材料一般是指粒径在1-100nm间的粒子,既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统,是一种典型的介观系统。研究表明,当材料尺寸小于100纳米时,由于产生表面效应、量子尺寸效应、体积效应和量子隧道效应等,使材料表现出传统固体不具有的化学性能、机械性能、电学性能、磁学性能和光学性能等特异性能,从而引起国内外的高度重视。据称,纳米技术将在21世纪初引发一场技术革命。
与橡胶工业较密切的新材料主要有以下材料:
金属纤维、纳米级无机非金属材料、玻璃纤维、新型工程塑料及合金、纳米级有机高分子材料、功能高分子材料、聚烯烃及改性材料、特种合成纤维、特种橡胶及密封、阻尼材料、生物医用高分子材料、可降解性高分子材料、高分子材料防老化及再生技术、树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳基复合材料等
橡胶工业的原材料分三大类,即主体材料、骨架材料和助剂材料,可以说这三大材料决定了橡胶产品的特性和功能。橡胶工业的发展基本上取决于这三大材料的发展,据预测,今后橡胶工业用主体材料和骨架材料将向高性能结构材料发展,橡胶补强助剂将向纳米材料发展是重要趋势。
(1)主体材料
橡胶产品是以天然橡胶为主体材料开始发展起来的,时至今日,所谓的橡胶产品的主体材料已经发生了重大变化,目前橡胶工业使用的主体材料除了天然橡胶、合成橡胶外,还有热塑性弹性体和液体橡胶。近几十年来,主体材料最大的变化,莫过于热塑性弹性体(TPE)得到了很大发展,另外液体橡胶、集成橡胶等也取得进展。
热塑性弹性体(TPE)是一类介于橡胶和塑料之间的高分子材料,其兼具橡胶的物理机械性能和塑料的工艺加工性能,同时返回料和废旧制品还可以重复利用,是一种不同于橡胶和塑料的全新的高分子材料。由于热塑性弹性体具有以上优越性,自20世纪50年代投放市场以来,得到了迅速发展,其产量在上世纪60年代的年均增长率曾高达16%,进入90年代稳定在7%,1998年产销量达到114万吨,2000年达到170万吨,2011年达到约450万吨,预计2015年将达到560万吨。热塑性弹性体进入了稳定发展时期。
世界上已工业化生产的TPE有:苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TP0、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类等,几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域。TPE已取代一部分天然橡胶和合成橡胶,广泛应用在除轮胎以外的各种橡胶制品上,如汽车配件(管、带、垫、板等)、建筑业、制鞋、医疗制品、密封制品、包装制品、电线电缆、日常生活制品、粘合剂及高分子材料改性等。其中胶鞋用和汽车用热塑性弹性体是大头,分别占到60%和30%,其次是建筑业、医用和日用生活制品。但是热塑性弹性体最大的缺点是耐热性和动态疲劳性等较差,从而影响了其应用范围的扩大,特别是迄今为止尚不能成功应用于轮胎是一大遗憾。
尽管如此,热塑性弹性体以其接近橡胶的性能和方便的加工特点以及便于回收的优越性,使其已在材料领域获得极大成功,其市场将稳步发展。与此同时,愈来愈多的橡胶界专家针对其耐温性、耐动态疲劳性等比较差展开了大量开发工作,并有了可喜的进展。如动态硫化和茂金属催化技术的应用,使热塑性弹性体向高性能化方向前进了一大步。聚丙烯弹性体采用釜内合金技术已实现工业化生产,而且已经应用于汽车上。相信不久的将来,一种完全能取代橡胶的高性能热塑性弹性体一定会出现,届时,橡胶工业用主体材料、生产工艺等将发生根本性变化,同时也将能彻底解决废旧橡胶的回收利用问题。
液体橡胶也是取代橡胶的一种非常有发展前途的主体材料,应该说,液体橡胶是革新橡胶工业最根本的途径,它使复杂的固相加工改为简单的液相加工,砍去了笨重庞大的工艺加工设备,大大简化了加工工艺,使材料混合、成型、硫化实现一体化。液体橡胶中引人注目的是聚氨酯橡胶,最初主要用于制鞋和微孔弹性材料,后逐渐用于胶带、胶管、胶辊等产品,用聚氨酯橡胶生产自行车胎、实芯胎、工业轮胎及农用轮胎等慢速轮胎,经久耐用、颜色鲜艳,深受用户欢迎。近几年,华南理工大学对聚氨酯轮胎胎面进行了大量研究开发,关键技术取得很大进展,已建成聚氨酯轮胎胎面的子午线轮胎生产线,产品可降低滚动阻力,节油效果显著。
“分子制造”使新材料发展更迅速,使低成本制造分子成为可能,它使分子和物质的精确控制变得廉价和无处不在。集成橡胶是通过分子设计,以苯乙烯、丁二烯和异戊二烯为原料,以烷基锂为催化剂,一次合成制造的新型橡胶SIBR,该胶可以调整三种单体的比例,以满足轮胎不同部位的要求。该胶已开发成功,可以用于绿色轮胎制造,应用前景看好。
杜仲胶具有橡塑二重性、优良的共混性及独特的集成特性,不仅可以部分替代天然橡胶,而且可以通过对合成橡胶改性从而生成综合性能优异的橡胶集成材料。杜仲胶的吸声、减震和记忆功能是独有的,是极具发展潜力的新兴军用、医用橡胶材料。杜仲大产业的发展已经具备了技术基础。1981年中国科学院化学所严瑞芳副研究员在西德进修期间,在世界上首次将合成杜仲胶制成弹性体,并获得反式聚异戊二烯高弹性橡胶制法的发明专利,为杜仲胶材料工程学奠定了理论基础。2000年青岛科技大学黄宝琛教授等开发的以负载钛催化异戊二烯本体沉淀聚合合成反式异戊二烯(TPI)橡胶新技术,获国家技术发明二等奖,居世界领先水平,这对杜仲产业是潜在的推动。2006年青岛科大方泰材料工程公司年产500吨TPI建成投产,其产品经上海双钱等轮胎厂应用,制造全钢子午胎取得成功,为建设万吨TPI工业化装置奠定了基础,其在轮胎上的应用成功也佐证了杜仲胶的巨大应用前景。
杜仲乔林
在应用推广方面,可先行在军工、医用等特殊橡胶制品领域进行推广应用,在此基础上,进一步加大在轮胎领域的推广应用,并拓展在塑料改性、输送带等领域的推广应用。同时,强化在轮胎领域的应用开发,一旦应用研究获得突破,我国杜仲产业将产生飞跃式发展。
(2)骨架材料
橡胶骨架材料主要有钢丝、锦纶、涤纶、高强力人造丝和各种短纤维,根据轮胎等橡胶制品性能的要求,对骨架材料的性能要求也越来越高。向高强力、高模量发展是今后橡胶骨架材料的方向。已经应用于轮胎的芳纶纤维是一种很有发展前途的骨架材料,它既有钢丝的强度,又有纤维的柔性。近年来欧洲出售用全芳纶作骨架材料的子午线轮胎,轮胎重量减少约30%,使轮胎的行驶性能,特别是滚动阻力有了大幅度下降,在工程胎中使用可大大提高轮胎的耐刺扎耐切割性能。同时芳纶在齿形带和运输带中也开始了应用,提高了带体强度和使用寿命。芳纶将是一种极有发展前途的橡胶产品用骨架材料。
超高分子量聚乙烯纤维和碳纤维等高性能增强纤维和橡胶工业关系密切,是骨架材料更新换代的材料。目前,国内在芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维和钢丝纤维等新型骨架材料开发应用已取得突破,随着国家陆续出台相关支持政策,这些新材料将在“十二五”期间得到快速发展,必将有力地促进橡胶产品用骨架材料升级换代。
(3)橡胶助剂
橡胶助剂包括硫化助剂、防护助剂、补强填充剂、粘合助剂、工艺操作助剂和特殊助剂六大类,是橡胶产品的三大原材料之一,其在橡胶产品中的消耗约占橡胶的50%左右。橡胶补强助剂中大部分成粉体状,例如炭黑、白炭黑等补强填充剂,一个重要的发展趋势是向纳米材料发展。
实际上,纳米材料和橡胶工业关系相当密切,大部分粉状橡胶助剂粒径都在纳米材料范围或接近纳米材料范围,例如炭黑11-500nm、白炭黑11-110nm。
目前世界上著名的轮胎厂逐渐用白炭黑代替炭黑制造绿色轮胎和节能轮胎,用大量白炭黑生产的轿车胎,滚动阻力下降20%左右,节油4%-6%,白炭黑推动了绿色轮胎发展。随着高分散、易分散白炭黑品种的开发应用,白炭黑得到快速发展,预计2015年全球白炭黑消耗量将达到210万吨,我国将达到120万吨。
纳米碳酸钙是20世纪80年代开始发展起来的,是少数几种实现工业化的纳米材料之一。其粒子细(1-100nm)、比表面积大、白度高,表面经活化处理,易与胶料结合,将其填充在橡胶产品中,能使产品表面光滑,抗张强度高,抗撕裂、耐弯曲、抗龟裂,不仅产品性能比普通碳酸钙大幅度提高,还可以增容降低成本。粒经小于20nm的碳酸钙,其补强作用与白炭黑相当。日本早在20世纪50年代就在橡胶工业中应用纳米碳酸钙品种白艳华等,根据不同的橡胶制品,可以部分和大部分代替炭黑和白炭黑。
纳米氧化锌不仅提高橡胶制品机械性能,其用量比普通氧化锌节约30%—50%。
另外,、纳米粘土、纳米三氧化二铝、纳米二氧化钛等在橡胶工业中的应用也有所进展。由于纳米材料的一系列特异性能对于种类繁多橡胶产品大有用武之地,因此,大力推动纳米材料在传统橡胶工业中的应用意义重大。
低滚动阻力炭黑是世界炭黑生产技术的一大突破,应用在轮胎上,可以降低滚动阻力10%左右,节油2%-3%,并可降低轮胎生热,延长使用寿命。
2、信息化技术的应用
《第三次工业革命》一书作者杰里米•里夫金(Jeremy Rifkin)认为,历史上,新型通信技术与新型能源系统的结合预示着重大经济转型时代的来临。第一次工业革命为煤炭-蒸汽动力-火车+印刷术;第二次工业革命为石油-内燃机-汽车+电信技术;第三次工业革命为可再生能源+互联网技术。第一次工业革命使19世纪的世界发生了翻天覆地的变化,第二次工业革命为20世纪的人们开创了新世界,第三次工业革命同样也将在21世纪从根本上改变人们的生活和工作。
英国《经济学家》杂志负责创新与科技报道的编辑、《第三次工业革命》系列报道撰稿人保罗•麦基里(PaulMarkillie)指出,制造业数字化将引领第三次工业革命,智能软件、新材料、灵敏机器人、新的制造方法及一系列基于网络的商业服务将形成合力,产生足以改变经济社会进程的巨大力量。可以肯定,第三次工业革命的灵魂是信息化。
信息化技术主要包括网络技术、微电子和光电子技术以及计算机技术,20世纪以网络技术和计算机技术为代表的技术革命,为现代世界的发展构建了崭新的科学技术基础,已越来越成为世界经济发展的动力。据报道,自1995年以来,美国经济增长中的30%归功于信息化技术产业。信息化技术的发展带动着其他产业的发展,是信息化技术发展的一大趋势。
信息化技术已经强有力的改变着传统橡胶工业,它广泛应用在产品设计、生产、管理、检测以及营销等方面,取得了令人瞩目的进展。用电脑指挥生产、控制工艺、计算数据、处理结果、存储信息、联网通讯、分析设计、监视报警等,在现代化的橡胶厂内无处不在,大大提高了工作效率和工作质量。
(1)产品设计、工艺控制等电脑化
FEA(有限元分析)法设计产品结构,如应用于轮胎,将结构设计、建模、测试等大大简化,从而缩短了产品开发时间和生产周期。
另外,已经实现电脑化的系统还有,密炼机微机智能控制系统、轮胎胎面缠绕机数控系统、轮胎硫化计算机自动控制系统、轮胎成品计算机管理系统、数字化鞋业生产系统(制鞋业CAD/CAM集成技术)等。
(2)轮胎企业信息化管理系统
很多软件公司与轮胎企业结合,致力于轮胎企业全方位信息化管理,开发了多种能满足企业内外部各层次、各部门资源信息管理需要的平台。如软控历经十年,开发完成轮胎企业“操作系统”——MES系统。它实现了企业、工厂、车间、工序、机台、销售、物流、市场信息化的集成管理和控制,创造了轮胎产业的一种新型管理模式。这其中,信息化的作用不仅是实现了社会的经济效益和企业的利润,更大的作用在于提高了企业和操作人员的素质,提高了整个社会的素质。信息技术不仅正在改造和提升轮胎行业,而且正在创造一个全新的轮胎行业。有了制造业信息化这个杠杆,就能撬动整个橡胶世界。
(3)销售方式电子商务化(电商)
电子商务是以网络化、数字化技术环境为依托进行的一种全新商务形式,它作为经济全球化和信息网络化的产物,成为全球经济最具活力的增长点,有力地推动了世界经济的发展和繁荣。2011年我国电商销售额5.88万亿元,占总销售额的12%以上。放眼未来,电子商务无疑代表着未来贸易方式的发展方向。其日益广泛的推广应用将给社会经济带来巨大的变革和收益。
橡胶工业也不例外,世界著名橡胶企业无不充分利用国际互联网等,进行品牌宣传、物流控制、原材料采购和产品销售以及用户服务。美国通过互联网销售的轮胎占其销售总额的20%左右。橡胶界人士认为电子商务在橡胶工业的应用,必将彻底改变传统的营销方式。是营销方式的一个革命,将有力的降低企业成本,提高经济效益。
海宁中国轮胎城采取电商与传统代销相结合,集仓储、物流、结算、售后服务为一体,是一种全新的现代轮胎销售模式,具有潜在的发展前途。
3、光机电一体化技术和机器人技术的应用
目前、橡胶工业仍是手工操作比较多的一个产业,特别是轮胎、胶鞋等部件比较多的产品,仅成型就有十几道工序,劳动强度大,生产效率低,严重影响了橡胶工业的发展。工业发达国家都把橡胶产品的成型工序为重点,通过计算机技术、光机电一体化技术和机器人技术,自动化生产方面取得了重大进展。
在这里值得一提的是,机器人技术在实现橡胶产品生产自动化方面,起到了非常重要的作用。机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种高度灵活性的自动化机器。现在世界上约有1000万个机器人,其中工业机器人100万个,主要在日本、德国和美国工作,机器人的市场产值近200 亿美元,预计发展到2025年将达到570亿美元。机器人近几年开始快速发展,2010年中国工业机器人的年装机量为8500台,预计到2013年达到16500台。而就在2011年,中国机器人的保有量已达到17万台,中国的工业机器人数量未来可能突破100万台。这些机器人工作在汽车制造、电器装配等领域,其余的则“就职”于加工行业,少数出类拔萃的机器人(第二代和第三代),在太空探索和安全保卫领域担负着比较复杂而艰巨的使命。
工业机器人主要特点是擅长于重复特定的工作程序,特别适合于橡胶产品成型工序,不仅能提高生产效率,降低成本,而且能提高产品质量。国外著名橡胶公司都很重视机器人在橡胶产品生产中应用。如米其林、固特异、倍耐力、普利司通、大陆等公司已在轮胎生产中普遍应用。日本东海公司的减震橡胶生产厂基本上实现无人生产,大部分工序由机器人承担。
软控科捷机器人公司开发成功多项应用机器人的轮胎生产工序生产线,巨轮模具已经开发成功应用机器人制造轮胎模具和液压轮胎硫化机机器人操作。
2011年8月,富士康宣布,未来3年在组装工厂中部署100万台工业机器人,生产iPhone和iPad。控制成本,是鸿海力推自动化的一大动力。机器人生产的成本不会增加,只需维护费用,相对中国劳动力不断上涨的趋势,自动化的成本是可控的。
专家认为,国际金融危机提升了制造业在发达国家领导人心中的地位,为了增加就业岗位并防止更多工业技能向海外流失,现在是时候重振制造业了,一些制造业回流到发达经济体。中国作为一个制造业国家,远期目标不能建立在劳动力价格优势之上,不仅因为其他发展中国家也在打这张牌,而且中国的生产成本也会逐渐上升。更重要的是,新兴的数字化制造业不需要大量劳动力在车间进行密集型生产,意味着廉价劳动力算不上一个特别显著的优势。因此,对中国来说,要做的是转移到产业链的上游去。
典型的光机电一体化技术和机器人技术的应用实例如下:
(1)全自动化轮胎生产线
上世纪90年代米其林、固特异、倍耐力、普利司通、大陆等公司相继开发成功全自动化轮胎生产线,是轮胎生产技术的重大突破,各家技术大同小异,基本上是计算机技术、光机电一体化技术和机器人技术结合的成果。
(2)胶管、密封条等成型、硫化连续生产线
该生产线的主要工序是挤出、成型、硫化,使用橡塑并用胶料或热塑性弹性体,采用微波、红外线等加热,通过激光、计算机自动测径、调节尺寸和检测成品,是集新材料、新能源、光机电一体化、计算机技术于一体的全自动生产线。
(3)全自动高精密橡胶制品生产线
高精密橡胶制品主要指密封件、减震件等小型橡胶件,传统生产方法使用大量硫化机,车间温度高、劳动强度大,目前现代化的高精密橡胶制品厂已今非昔比,基本上是采用注射机、机械手、机器人和计算机全自动进行。如日本东海橡胶公司的减震橡胶生产车间几乎看不到人。
(4)电子辐照预硫化轮胎胶片生产线
该系统利用高能电子对轮胎胶片(橡胶分子)轰击,通过物理交联过程,改变轮胎加工的传统工艺,增强了制品的最终性能,提高了轮胎的质量以及安全使用性能。经辐照加工后制成的轮胎性能优异,油耗大大降低,尾气排放减少,同时提高了轮胎的动平衡和均匀性,延长了轮胎行驶里程。在轮胎企业投产使用效果显示,该生产线满足了用户生产高性能轮胎的发展需求,有利于我国轮胎工业的健康发展。软控股份有限公司电子辐照预硫化轮胎胶片生产线获得中国石油和化学工业联合会科学技术进步二等奖。
四、高新技术在橡胶工业上应用前景预测
21世纪将是高新技术普遍推广应用和更多的高新技术取得突破的世纪,未来高新技术的发展进步将在更广泛的范围里和更深的层次上对人类社会的各个方面产生深刻影响和变革。世界橡胶工业也将在新的世纪里继续受益于高新技术,以崭新的面貌,继续为人类作出贡献。橡胶工业将呈现如下发展前景。
主体材料方面,热塑性弹性体和液体橡胶消费量将大幅度增加,而且其品种能满足所有橡胶制品的需要,热塑性弹性体轮胎将问世。
骨架材料将使用兼具钢丝和纤维性能的高强度、高模量材料。
将大量使用各种复合材料,例如橡胶/树脂复合材料、橡胶/纤维复合材料、橡胶/陶瓷复合材料、橡胶/金属复合材料等。
将使用更多的纳米级橡胶助剂,使用数量将比现在少,但性能高得多。
普遍使用电脑进行橡胶产品设计、生产、管理、检测以及营销等。
电子商务的销售额将大幅度增加。
将普遍采用光机电一体化技术和机器人技术改造笨重的橡胶产品生产线,将出现轮胎、胶鞋无人工厂,橡胶工厂脏乱差的老面貌将成为历史。
废旧橡胶产品的回收利用技术将取得重大突破,大部分废旧橡胶和生产中的边角余料将得到重复利用。
五、关于充分利用高新技术提升橡胶工业,建设橡胶工业强国的建议
为了充分利用高新技术提升橡胶工业,建设橡胶工业强国,提出如下建议。
1、大力推广高新技术,改造橡胶工业
要大力推广已经成熟的高新技术在橡胶工业上的应用,这些应用有热塑性弹性体,液体橡胶,集成橡胶,芳纶纤维在轮胎、输送带、传动带上的应用,纳米氧化锌,白炭黑,低滚动阻力炭黑,产品设计和工艺控制等电脑化,企业数字办公系统,电子商务,轮胎全方位管理平台,密炼机上辅机系统,低温一次法混炼,液氮硫化,液压硫化机机器人操控,电子辐照预硫化轮胎胶片生产线,胶管、密封条等成型、硫化连续生产线等。
2、努力开发高新技术在橡胶工业上的应用,提升橡胶工业
当前在橡胶行业需要开发应用的高新技术有:杜仲橡胶产业化和应用技术,蒲公英橡胶开发和应用技术,银胶菊橡胶开发应用技术,超高分子量聚乙烯纤维和碳纤维等高性能增强纤维在橡胶工业上的应用,钢丝纤维开发应用,单根浸胶线绳的开发和在轮胎上的应用,纳米改性纤维的开发和应用,非压延浸胶帘布的开发和应用,全自动化轮胎生产线,轮胎试验场,全自动化胶鞋生产线,全自动高精密橡胶制品模压(注塑)生产线,现代化轮胎营销模式,机器人在橡胶工业上的应用等。
蒲公英
银胶菊
杜仲叶林
3、借力资本运作,促进高新技术在橡胶工业上的应用
鼓励、支持、引导风险投资、创业投资以及民间资本进入传统橡胶产业,借助资本运作,促进高新技术在橡胶工业上的应用,进而改造传统橡胶工业,提高运行质量,加快我国橡胶工业向强国发展的步伐,至关重要。
近年来,轮胎橡胶行业出现了两种相反的投资倾向,一种是盲目投资扩大同质化产能,一种是高新技术项目、新兴战略项目募投无门,这两种投资倾向严重影响了橡胶工业健康发展。要加大对轮胎橡胶行业高新技术项目、新兴战略项目的宣传,扩大民间资本投融资渠道,采用政府引导性基金、产业投资基金等多种方式引导社会资本进入橡胶产业高新技术项目和新兴战略项目,使其成为推动橡胶产业发展新的资金来源。
当前橡胶工业具有投资开发和发展的重点项目有,杜仲橡胶产业化和应用技术,蒲公英橡胶开发和应用技术,青岛橡胶谷,绿色轮胎产业化,轮胎试验场,海宁中国轮胎城(现代化轮胎营销模式),机器人制造和在橡胶工业上的应用等。
4、建设橡胶谷,引领高新技术在橡胶工业上的应用
橡胶谷实际上是橡胶工业高新技术集聚区,已经在橡胶行业推广的轮胎全方位管理平台、密炼机上辅机系统、低温一次法混炼、电子辐照预硫化轮胎胶片生产线、机器人制造应用等大部分来自橡胶谷。
橡胶谷要发挥产学研优势,进一步形成橡胶工业应用高新技术的载体,推动利用高新技术改造传统橡胶工业,加快推动向世界橡胶工业强国发展。
5、加大力度,支持高新技术在橡胶工业上的应用。
建议国家和地方政府加大力度,支持高新技术在橡胶工业上的应用,鼓励企业通过高新技术开发节能、环保、绿色橡胶产品,推行清洁生产,调结构,转方式,提升橡胶工业运行质量。不再盲目批准扩大同质化轮胎等橡胶产品建新项目,推动企业兼并重组,提高产业集中度。
(2012年10月)