1、蒸压加气混凝土装备制造业概况
蒸压加气混凝土装备指用于蒸压加气混凝土砌块和蒸压加气混凝土板材生产的专用技术装备,属于专用设备制造业中的建筑材料生产专用机械制造。
我国蒸压加气混凝土装备制造业发展起步于二十世纪六七十年代,于 1965年从瑞典引进西波列克斯(SIPOREX)技术专利,建设第一家加气混凝土企业,标志着行业发展开始。经历了从引进、学习国外先进技术,到自主研发、制造装备的过程,逐步发展成为专用设备制造业中极为重要的细分领域。
由于政策的支持和市场的需求伴随着加气混凝土行业的发展,我国蒸压加气混凝土装备发展迅速,形成了包括规划设计、产品研发、装备制造、安装调试和售后服务的完整体系,成为我国建筑节能和墙体材料改革的重要力量,为循环经济和低碳生活作出应有的贡献,主要经历了以下几个标志性的阶段:
我国蒸压加气混凝土装备在借鉴国外经验的基础上,实现了由简单机械化到自动化,并向深度自动化与全面智能化方向发展。随着国家相关政策的出台,我国蒸压加气混凝土装备得到飞速发展,整体技术装备水平和生产技术水平有了显著提高,与国外基本同步的全新型技术装备已成为行业生产企业的主力。
我国蒸压加气混凝土装备行业完成了从跟随到追赶并缩小差距的过程,形成适合国情的自主技术,装备技术升级换代快,对于分步式空翻切割机、地翻切割机、空地翻结合切割机均有研究和不同的发展,装备适应性强。随着科学技术的进步,对制造业的加工精度、生产效率等不断提出更高要求。我国蒸压加气混凝土装备与国外顶尖制造企业仍存在一定差距,主要体现在工艺技术研发能力、智能控制系统配套性、设备及零部件加工精度、整机装配精度等方面。
上述行业痛点将使得企业智能制造装备购置、人力资源培训、设备更新换代等成本较高。因此,以上行业痛点将成为制约蒸压加气混凝土装备制造业推动深度自动化和全面智能化升级的重要因素。
我国蒸压加气混凝土装备制造业政策壁垒较低,市场化程度高,行业内的企业以民营为主,风险意识较强,体制机制灵活,企业在产品质量、技术实力、服务品质、产品价格等方面竞争充分,市场优胜劣汰效应显著。蒸压加气混凝土装备制造业具有中高端装备市场集中度高、相对低端装备市场集中度低、多层次竞争等特点。
东岳机械、科达制造、天元智能等行业骨干企业在我国中高端蒸压加气混凝土装备制造业市场份额占比较大,属于国内行业第一梯队。同时,随着蒸压加气混凝土装备技术的逐步成熟以及蒸压加气混凝土制品的良好发展环境,中国蒸压加气混凝土装备国际地位不断提高,并以其较高的性价比,正在逐步赢得国际市场的青睐。从长远看,蒸压加气混凝土装备的市场仍将快速发展,并向深度自动化与全面智能化方向迈进。
2017-2021 年蒸压加气混凝土装备制造业发展形势良好,市场规模呈上升趋势,2021 年完成营业额达 108.20 亿元,较 2020 年上升 15.29%。综合考虑成套装备的扩张更新、工段改造及智能化应用升级情况,中国加气混凝土协会经过调研统计,预计到 2025 年行业每年可形成全部装备销售额约 150 亿元,到2030 年实现约 200 亿元。随着我国蒸压加气混凝土装备各项智能化技术逐步成熟,装备企业技术水平进一步提高,市场份额将进一步向中高端蒸压加气混凝土装备制造企业集中。
2、蒸压加气混凝土装备供求情况
①国产装备已占据国内市场的主导地位
我国的蒸压加气混凝土装备制造业起步较晚,前期由于总体研发投入不够,技术创新能力薄弱,国产中高端蒸压加气混凝土装备总体自给率不足。
“十三五”期间,蒸压加气混凝土装备制造业发展方式发生了巨大转变,这个转变体现在三个方面,其一是我国蒸压加气混凝土装备单线平均规模在逐年提高,由“十二五”期间以年产 20 万立方米的生产线为主,转变为以年产 30 万立方米为主,单线规模最大达到年产 45 万立方米;其二是产品品种由砌块线为主,转变为砌块线、板材线并举;其三为生产装备自动化水平提高。伴随着近年来产业政策的扶持、科学技术的不断进步和相关技术研发投入的加大,我国在中高端蒸压加气混凝土装备的研发上已经有所突破,部分产品已能接近或达到国际先进水平。
根据中国加气混凝土协会统计,截至 2020 年底,我国引进生产线占比仅为 0.85%,国产装备占比为 99.15%。近年来,国产装备已经稳稳占据了国内市场的主导地位。
②国际市场供求情况
随着全球范围内环保意识的日益增强及环保政策要求趋严,全球各地都在大力倡导低碳生活、发展低碳经济,建筑节能成为主要手段。
我国部分中高端蒸压加气混凝土装备已经取得突破,逐渐开始和国际企业争夺国际市场。近年来,中国蒸压加气混凝土行业积极开展国际交往,一批出口导向性企业积极走出去,如参与越南、泰国、印度尼西亚、俄罗斯等国的建材展,广泛邀请国外客商前来考察与洽谈,行业协会也不断加强与国际同行的交流与合作,提高了“中国制造”的在国际市场的认知度。
2018 年,随着国内蒸压加气混凝土行业的发展,装备出口迅速打开了局面,我国成为全球蒸压加气混凝土装备第一出口大国。经中国加气混凝土协会统计,目前我国成套设备已远销俄罗斯、哈萨克斯坦、阿联酋、印度、越南、泰国、印度尼西亚、马来西亚等国家和地区。
2020年以来,新冠疫情和外部环境对出口有一定影响,但这一影响正在逐步消退。目前,东欧国家已完成向市场经济的过渡,即将迎来经济的全面发展,因此市场对加气混凝土的需求旺盛;未来,除发达国家之外,许多发展中国家和地区,如南亚、东南亚、南美、中东以及非洲等地区,按照人口比例和城市化进程,可以预见蒸压加气混凝土市场潜力巨大。上述情况为中国蒸压加气混凝土装备出口提供了良好的机遇,更为广阔的国际市场有待中国装备企业开发。
③装备的自动化、智能化将成为趋势
蒸压加气混凝土行业的机械装备按技术水平可划分为:全面智能化装备、自动化装备、机械化装备和简单机械化装备。全面智能化装备指采用计算机控制,具有全程在线检测、数据分析和指令编辑功能,采用 AGV 自动成品输送系统,减少人为干预,保证系统有序工作,提高整线产品质量和降低物料消耗的生产装备;自动化装备指采用预设指令的计算机控制,生产过程完成数据收集,全系统为一个完整工作体系(暂不含自动挂网)的生产装备;机械化装备指分单元实现自动控制的全套生产装备;简单机械化装备指实行单台设备控制,分单元配套的生产装备。
我国蒸压加气混凝土装备尚未实现真正的全面智能化,现有蒸压加气混凝土装备仍以机械化装备为主,自动化装备仅占生产线总数的 19.98%,但自动化装备的生产能力与实际产量占比超过市场的一半,充分体现了技术水平和生产效率的联动关系,即装备的技术水平越高,产能越大、产量越高。自 2009 年国产加气混凝土自动化高端设备推出后,高端装备线市场占有率快速扩展,从2009 年的市场占有率为 2%,2019 年的市场占有率达到 44%。
在现有自动化生产线的基础上,自动化水平会进一步加强和提升,对智能设备需求增大,特别是原材料参数智能控制、智能化配料系统、自动化钢筋焊接和组网系统、智能化能源管理系统、智能分检和编码等,不仅在于提高效率,减少劳动强度,更是提高效益的突破口。
根据加气混凝土协会估计,未来高端自动化装备比例会发生根本性逆转,其占比会逐步提升至 70%左右,十年内实现行业全覆盖。我国蒸压加气混凝土装备的自动化、智能化将成为趋势,各项智能化技术逐步成熟,装备企业技术水平进一步提高,市场份额将向中高端蒸压加气混凝土装备制造企业集中,为国内高端生产线制造企业提供了广阔的发展空间。
④自动化成套装备周期迭代需求稳定,生产线升级改造带来新的利润增长点
a.成套装备周期迭代需求稳定
我国蒸压加气混凝土装备制造业经过几十年的发展,行业技术升级更新速度明显加快,通常成套装备平均扩张更新周期约 8 年左右。现有大部分生产线因设备产能、工艺技术和能耗环保等问题,将进入装备更新换代周期,产品迭代需求稳定。
《加气混凝土行业“十四五”发展指导意见》提出在“十四五”期间,调整总体生产能力,淘汰环保排放不达标、能耗高、技术落后、产能小于 15 万 m³/年的生产线,推进行业自动化、数字化、智能化转型升级。经统计,目前下游制品生产企业共计 2,078 家,其中,使用装备技术比较先进的约占 32.7%,还有约 67.3%企业使用装备技术相对落后,这部分落后技术装备将面临更新换代。未来,随着产品升级换代的步伐加快以及客户需求的持续变化,新增成套装备投资以及落后装备迭代更替的市场空间稳定可期。
b.装备工段模块的升级改造带来新的利润增长点
根据中国加气混凝土协会统计,2021 年度蒸压加气混凝土升级改造装备及配套装备营业额 75.18 亿元,占蒸压加气混凝土装备总营业额 69.48%,较 2020年增长 12.29%。根据“十四五”规划的要求,建筑业推动装配式建筑的力度继续加大,极大推动蒸压加气混凝土板材的应用,目前板材制品占比较低,砌块线设备的升级改造为板材线需求增长为行业内装备制造企业的发展提供了新的机会和空间。
随着装备制造企业技术水平不断提高,市场份额将向中高端蒸压加气混凝土装备制造企业集中,装备自动化、智能化为未来发展趋势,自动化、智能化装备需求成稳步增长的态势。“十四五”期间加气混凝土工业重点提升行业创新投入力度和产品技术水平,推动科技创新和制度创新,加强技术创新和技术攻关,通过技术改造实现现有生产线自动化,并逐步向信息化和智能化转型。蒸压加气混凝土装备生产技术模块化改造,将是行业技术升级的一个方向,为各生产工段的迭代化改造及智能化提升创造条件,为成套装备技术的持续升级打下基础。
现有的蒸压加气混凝土成套装备模块化改造和智能化升级主要体现在以下几个方面,
一是以在线检测数据为依据实时调节配料的智能化配料系统,系统主要是依靠原材料的成分在线检测和智能化算法配料,代替现在的执行性自动配料;
二是智能化钢筋组网系统,系统可以代替现有的人工组网;
三是智能化能源管理系统,解决自动配汽、余热回收、余热利用,并实现清洁排放;
四是智能化成品管理系统,主要完善成品入库、出库和配发货、尾货管理、板材裁切的自动化管理环节;
五是复合制品加工系统,实现与 PC 制品复合、与保温材料复合、与饰面材料复合的加工、涂覆等成品加工需求。
以上技术的应用可实现蒸压加气混凝土“低碳”生产和“六零”工厂目标,带来新的利润增长点。
综上所述,随着“十四五”规划的全面展开,蒸压加气混凝土装备制造业亟需通过提升整体装备技术水平,淘汰、出清低端产品的落后和过剩产能,向健康绿色化、自动智能化、节能高效化方向发展,更好的满足市场需求。
3、行业技术水平和特点
蒸压加气混凝土装备制造业尤其是中高端装备制造领域属于技术密集型行业。多年以来,我国蒸压加气混凝土装备制造业在技术方面在引进吸收国外先进装备技术基础上,进行自主研发和制造装备,实现了集成创新和二次创新,制造水平有了显著提高。整体技术和装备水平更加致力于智能化、精细化发展,与国外装备水平差距显著缩小。
一部分企业在产品质量和性能上已经接近或达到国际先进水平,但在新产品研发、全面智能化操作和工艺创新上还落后于国外先进企业。国内蒸压加气混凝土装备行业开发并完善了浇筑搅拌机、切割机、分掰机、空翻脱模机等成套专业装备,先进生产线普遍采用 PLC+数台上位机的控制系统和 DCS+上位机的控制系统。
PLC 采用计算机集中操作控制,通过工业以太网实现对各工段、设备分段联锁联动控制,使我国先进生产线进入半自动化、自动化时代。信息化系统、能源管理系统逐步在新建大型生产线中应用,使生产线得到较好的提质增效和节能降耗效果。新建生产线产能普遍超过 40 万m³/年,达到国际先进水平。蒸压加气混凝土装备制造行业对企业的工艺规划、研发和设计、专业技术指导及培训能力的复合性要求较高。
蒸压加气混凝土装备产品一般为非标准定制化产品,其与蒸压加气混凝土制品生产厂商的工艺适配性直接决定了生产产品的性能和质量,因此技术研发人员必须在深入理解蒸压加气混凝土装备的生产工艺基础上,能够根据客户的需求对各工段模块进行适当的设备配置、工艺调整及技术优化,并根据实际情况为客户提供设备试生产指导及培训。因此,下游客户对装备供应商能够根据客户的具体需求提供相应的个性化开发设计能力和技术指导服务要求较高。
4、行业技术发展趋势
①向智能化方向发展
《“十四五”智能制造发展规划》指出要拓展智能制造行业应用,在装备制造领域,开发面向特定场景的智能成套生产线以及新技术与工艺结合的模块化生产单元;建设基于精益生产、柔性生产的智能车间和工厂。
我国蒸压加气混凝土装备处于自动化、半智能化阶段,尚未实现真正的全面智能化。由于装备的技术水平越高,产能越大、产量越高,在现有自动化生产线的基础上,自动化水平会进一步加强和提升,对智能设备需求增大,特别是原材料参数智能控制、智能化配料系统、自动化钢筋焊接和组网系统、智能化能源管理系统、智能分检和编码等。
智能化装备集机械和计算机于一体,不仅可以极大的提高产品质量,减轻劳动强度,也为装备制造企业带来新的利润增长点。未来,我国蒸压加气混凝土装备的自动化、智能化将成为趋势,各项智能化技术逐步成熟,装备企业技术水平进一步提高,市场份额将向中高端蒸压加气混凝土装备制造企业集中。
②向数字化方向发展
《“十四五”智能制造发展规划》指出要推进中小企业数字化转型。《加气混凝土行业“十四五”发展指导意见》指出,蒸压加气混凝土装备应主动向数字化转型,“十四五”期间需进一步加强行业与工业互联网的深度融合,充分利用大数据、云计算、物联网等技术助推行业数字化转型。《质量强国建设纲要》指出“提高建筑材料质量水平…强化新一代信息技术应用和企业质量保证能力建设,构建数字化质量管控模式…引导企业开展质量管理数字化升级。”
蒸压加气混凝土装备产品在研发设计、试验检测、加工生产、远程运维等环节依托计算机、数控加工、大数据等领域技术发展。随着国家政策大力推进智能制造的发展,数字化设计生产设备并出具设计图、依托大数据和三维可视化技术搭建数字化生产运营管理平台等方式将成为行业主流方向。
开展数字化装备设计,研发精度高、功能强、适用范围广的数字化装备是行业发展趋势。包括应用先进的传感器、控制器、智能信息系统、定位、通信、三维可视化等数字化设备和技术手段,实现装备数字化应用;打造设备远程运维平台,提供设备远程监测、智能运维、智能调优等设备管理能力;逐步实现生产企业数字化质量管控模式,提升产品质量保障。
③向节能化方向发展
《中国制造 2025》中提出,加强节能环保技术、工艺、装备推广应用;要加大先进节能环保技术、工艺和装备的研发力度,积极推行低碳化、循环化和集约化,提高制造业资源利用效率;加快制造业绿色改造升级,加快应用清洁高效铸造、锻压、焊接、表面处理、切削等加工工艺,实现绿色生产,明确了要加快发展节能技术和装备的政策方向。
2022 年 9 月,《建材工业“十四五”发展实施意见》发布,要求将绿色低碳作为行业高质量发展的首要准则,全面提升建材工业绿色发展水平。围绕“双碳”目标,近年来下游建材和建筑行业节能减排力度的不断提升,蒸压加气混凝土装备和免烧砖生产设备也须朝着更加节能高效的方向发展,提高行业绿色低碳发展水平,进一步开发能源回收利用和清洁排放的方案和相应装备,完善固废和低品位原材料利用的工艺装备技术,以实现能耗物耗降低。