在机械行业,齿轮是不可或缺的基础零件。新能源电动车、风电、精密减速器等行业的发展,带动了齿轮行业的发展。国家推动智能制造的政策,齿轮行业所具备的标准化、批量化的特点,使得齿轮行业在智能化制造的方面快速发展,全面融入世界配套体系,科技成果取的重大突破,成为我国最重要的智能装备制造业的基础性产业之一。
齿轮行业随着智能化、电动化、数字化的发展,暴露出问题和挑战。一是,企业两极分化,企业同质化恶性竞争严重,创新能力较弱,核心技术受制于人;二是,产品质量可靠性差,不能满足主机配套的要求;三是,新能源汽车、风电等行业的发展,对齿轮行业提出了新的挑战,如电动化、柔性化、智能化、轻量化的要求。
机遇与挑战并存,如何在国家智能化制造的政策春风下,推动实现新的增长点并在发展中抓住机遇,实现在新形势下的突围,是齿轮行业面临的问题。
一、企业应推动自身的技术升级变革,向专精特新”小巨人”小巨人的方向发展,开辟产业新的增长点。
2019年8月26日,习近平总书记主持召开中央财经委员会第五次会议,指出要发挥企业家精神和工匠精神,培育一批“专精特新”企业。专精特新指的是专业化、精细化、特色化、新颖化的企业。
专业化,企业在产业、产品、市场等方面具有专业性,在细分行业具有较高的占有率。
精细化,精细化包括企业的精细化管理,在产业布局、效率提高、异常管理等方面提升精细管理水平,以需求为导向,减少物料浪费降低企业成本。以鲜明的行业定位为导向,集聚有限资源,选准主攻方向,长期专注并深耕某类产品,不断积累研发制造经验,改进生产工艺,提高产品质量,在差异化的细分市场中赢得主动。扩大在细分行业的市场份额,实现行业领先地位。
特色化,“特色化”是指采用独特的工艺、技术、创新或特殊原料研制生产的,掌握一套独特的生产工艺技术。独特工艺背后依靠的是持续的研发投入和人才培养。许多优秀公司每年都会预提不低于上年销售收入7%的资金来确保研发投入。
新颖化,新颖化指依靠自主创新、转化科技成果、联合创新或引进消化吸收再创新方式研制生产的,具有自主知识产权的高新技术产品。其主要特征是产品(技术)的创新性、先进性,具有较高的技术含量,较高的附加值和显著的经济、社会效益。
二、质量管理体系建设贯穿始终,提高齿轮制造的可靠性,满足主机配套的要求。
齿轮是减速器传动系统中的重要部件,齿轮制造的可靠性是影响主机配套运行可靠性的重要因素。影响齿轮可靠性主要有齿轮静强度、疲劳强度、齿面胶合性和耐磨性等。
从最初依靠检查员管控质量,到设立质量发展职能部门,再到建立以‘零缺陷’为目标的质量管控体系,一步一步走来,十分不易。
三、满足新能源汽车、风电行业、精密减速机、智能制造等行业的新形势发展,实现齿轮行业的电动化、柔性化、智能化、轻量化。
随着新能源汽车、风电等行业的发展,对齿轮行业提出了新的要求。齿轮行业处于产业链中游,电动工具、燃油汽车、新能源汽车、机器人等为其下游。下游企业为最大程度降低成本,逐渐减少了齿轮的自制率,向齿轮行业直接采购齿轮零部件。下游企业齿轮自制率的降低,给齿轮行业创造了新的增长点,同时也个齿轮行业的制造提出了新的要求。
电动化,在国家实现“双碳”目标、构建双循环新发展格局的背景下,随着电动化产品制造成本的降低,电动化相比燃油的全生命周期成本逐步具备吸引力和经济性,电动化成为工程机械绿色发展的重要方向之一。齿轮行业一方面向结构更简单更轻量化的高转速、低噪声、高效率、高精度、长寿命升级,另一方面则面临电直驱而无需齿轮传动的颠覆。传统汽车要求齿轮的转速为 6000-8000 转/分,电动汽车则要达到 15000- 20000 转/分,电机转速的提升带来齿轮精度要求和噪音要求的提升。在新能源时代,电动机的三大件为“电池+电机+电控”,其核心竞争力向智能化转变,自制齿轮并不能带来竞争优势,因此齿轮趋于外包。新能源齿轮制造方面,一是要做好市场定位,做好战略规划,保持行业的前瞻性;二是要逐步完善技术积累,提高制造过程中的工艺质量,保持高超的工艺制造水平;三是要关键技术如滚齿、热处理、磨齿等精密步骤自行加工,保证核心技术的安全性。
柔性化,未来市场竞争日趋激励,对产品的需求趋于多样化、个性化,但单个产品的需求量不一定非常大,而齿轮行业作为制造行业中基础性行业,要面临众多下游领域,对产品制造的多样性和效率提出更高的要求。因此,企业有必要建立弹性生产体系,在同一条生产线上通过设备调整来完成不同品种的批量生产任务,既满足多品种的多样化要求, 又使设备流水线的停工时间达到最小,实现柔性化生产,打造企业的核心竞争力。
智能化,控制技术在机器上的广泛应用,使机器实现了自动化;控制技术、信息通信技术、网络技术的综合应用,使机器和制造具备智能化。对于传统齿轮制造企业来说,面临的挑战是如何将电气工程、电子工程、控制技术、网络技术和集成,形成智能化。
智能制造应当包含智能制造技术和智能制造系统,智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库,而且还具有自学习功能,还有搜集与理解环境信息和自身的信息,并进行分析判断和规划自身行为的能力。对齿轮生产设备技术改造,嵌入自动化解决方案和数据采集模块,每一个产品一生产完成就进入检测流程,并实施数据收集,通过智能化制造,能够有效的进行齿轮生产的过程控制,提高产品质量并降低企业成本。
轻量化,随着科技技术水平的进步和发展,我国已从德国、日本等许多发达国家引进了大量先进设备和技术,通过我国技术人员不断吸收,开拓创新,齿轮传动制造技术有了迅速的发展。世界先进工业国已由工业化、信息化向知识化时代迈进,齿轮减速机与世界先进水平还是存在一定的差距。在齿轮减速机仍需在齿轮传动的结构设计,轮齿材料的应用上不断完善,满足目前行业的升级和节能环保的环境要求,齿轮行业的轻量化也变得越来越重要。主要是通过机电一体化、优化结构设计、采用新材料等来对齿轮进行轻量化。