机械安全防护指机械安全防护是一种防护措施,通过使用物理围栏、联锁开关、警示标志等方式,保护人员免受机械设备在运行过程中给操作者带来的潜在危险。
在机械安全防护领域,欧洲、美国、日本等由于起步较早,其设备的设计、制造、性能等技术水平为世界领先。相比之下,我国机械安全防护行业起步较晚,技术积累与品牌知名度较国外龙头存在一定差距,以图瓦斯(Troax)、西克(SICK)等国际品牌为代表的跨国企业凭借雄厚的技术积累及较高的品牌知名度,在国际市场获取了较多的市场份额。
与国际市场相比,国内机械安全防护市场的发展总体还处在初级阶段,面临着技术积累不足和品牌知名度较低的双重挑,大多数厂商仍在提供同质化严重、产品品质较差、系统整合度较弱、潜在侵害国外厂商知识产权的中低端产品,且未形成自主的品牌资源。
与此同时,行业内少部分头部企业,如纬诚科技、奥图股份等,已逐渐赶上国际化水平,产品质量突出、服务全面到位、较早形成自主品牌,并且具有一定的产品创新、开发设计及系统整合能力,占据了中高端市场较大份额,利润率较高,市场竞争也相对有序。随着下游客户品牌意识加强和对于安全防护的重视,产业升级将促使下游客户越来越多的选择中高端产品。
(1)机械安全防护行业发展历程
国外机械安全防护领域发展较早,国际机械安全防护行业龙头企业以 Troax、ABB 以及 RockwellAutomation 等跨国工业生产巨头为代表,已具备提供成熟的整合包括物理围栏、联锁装置、安全控制等技术在内的定制化机械安全解决方案的能力,凭借其丰富的产品矩阵、较高的市场知名度主导着全球机械安全防护行业。
我国于 20 世纪 70 年代末才开始接触机械安全领域,于 80 年代才正式开展研究工作,真正应用始于 90 年代。我国政府对安全生产十分重视,不断通过政策法规以及行业标准规范引导其健康发展,2002 年第九届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过了《中华人民共和国安全生产法》有力规范生产经营单位的安全生产工作,促使越来越多企业重视机械安全,加强安全管理和培训,确保员工了解并遵守安全操作规程,完善安全生产防护设施,但国内安全防护市场的发展总体还处在初级阶段,大多数厂商仍在提供同质化严重、产品品质较差、技术含量较低、整合服务能力较弱的中低端产品。
行业规模方面,根据 Allied Market Research 发布的《Machine Safety Market: Opportunity Analysisand Industry Forecast, 2022-2032》,机械安全防护市场受全球工业自动化的推进以及各国各地区对安全生产的趋严要求,截至 2022 年,全球机械安全防护市场规模已达 55 亿美元,预计在 2032 年将达到 103 亿美元,并在 2023-2032 年间保持年均 6.5%的复合增长率,而其中亚太地区的年复合增长率将达到 8.5%。
我国于 20 世纪 70 年代末才开始接触机械安全领域,于 80 年代才正式开展研究工作,真正应用始于 90 年代。我国政府对安全生产十分重视,不断通过政策法规以及行业标准规范引导其健康发展,2002 年第九届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过了《中华人民共和国安全生产法》有力规范生产经营单位的安全生产工作,促使越来越多企业重视机械安全,加强安全管理和培训,确保员工了解并遵守安全操作规程,完善安全生产防护设施,但国内安全机械安全防护市场的发展总体还处在初级阶段,大多数厂商仍在提供同质化严重、产品品质较差、技术含量较低、整合服务能力较弱的中低端产品。
(2)机械安全防护行业的发展趋势
由于当前国内机械安全防护过程仍然以物理隔离以及人员主观执行为主,生产过程由于人员失误或不规范操作所带来的潜在风险仍不能被有效降低。随着工业 4.0 时代的到来,将推动机械安全从单一的物理隔离模式逐步朝向集成了物联网、云计算、边缘计算、AI 和机器学习、数字孪生等技术的智能化系统方向发展,构建“人、机、环境、管理”安全隐患自动消除系统。机械安全防护的智能化趋势将会体现在以下几个方面:
①风险识别和预测:利用机器学习和数据挖掘技术,分析历史数据和实时数据,识别安全风险,预测潜在事故,并提供预警和预防措施;
②智能监测和预警:利用大数据和传感器技术,对生产过程和设备进行智能监测和预警,及时发现异常情况并采取相应措施;
③智能安防和应急管理:利用人脸识别、视频监控等技术,实现智能安防和应急管理,提高安全保障能力;
④远程管理和云平台:利用“5G+工业互联网”技术,将系统设备连结至云平台统一管理,远程对危险区域进行实时监测及权限管理并存储出入记录,实现安全管理信息化;
⑤工艺优化和控制:利用人工智能技术对工艺流程进行优化和控制,提高生产效率和安全性;
⑥智能安全培训和管理:利用虚拟现实、人机交互等技术,开展智能化的安全培训和管理,提高员工安全意识和技能水平等。未来拥有较高先进技术研发水平、具备系统性解决方案整合能力的安全防护方案供应商将获得广阔的发展机遇。
(3)机械安全防护的终端行业市场前景
智能制造是通过新一代自动化技术、信息技术及现代管理思想在制造企业全领域、全流程的系统应用而产生的一种全新的生产方式。智能制造的基础是工业自动化生产线、工业机器人等智能化设备,但在目前各类工业自动化生产线、工业机器人的应用当中,常常需要人为介入机器作业区域,进行手动装载、卸装或搬运、维修等辅助任务,由于人员介入频繁,因此自身时常伴随着潜在的如粉碎、剪切、打击等安全风险,这给机械安全防护提出了更高的要求,也给机械安全防护装备带来了广阔的终端应用场景。
智能制造和机械安全防护紧密相连,智能化是现代制造业发展的必然趋势,而机械安全则是现代制造业良性发展与进步的重要前提。
①工业 4.0 时代背景下工业自动化市场空间广阔
工业自动化装备是智能制造的核心基础设施,是推动工业制造业从低端向中高端升级转型的关键。随着我国工业经济结构调整与产业升级的持续推进,庞大的制造业市场将为国内工业自动化行业提供良好的发展机遇;同时,我国人口老龄化现象加剧,劳动人口短缺促使机器替代人工成为长期趋势,进一步推动了市场对工业自动化生产的需求。根据工控网数据显示,2022 年我国工业自动化市场规模达 2,642 亿元,预计 2023 年市场规模将超过 2,800 亿元,2018-2022 年期间年复合增长率为 9.51%
②中国成为全球最大的工业机器人单一市场
应用于工业自动化领域的机器人是具备自动控制、可重复编程、多用途功能的操作机器,多以固定或移动的方式被广泛应用于汽车制造、3C 设备生产、金属机械加工、工业物流仓储、塑料化学产品生产等行业的智能制造场景。工业机器人在效率、精度、质量、安全性等方面的优势有效缓解制造业劳动力成本不断上涨与产能无法及时满足需求带来的难题,并向新兴领域不断拓展延伸。智能制造是“工业 4.0”的核心,工业机器人作为推进智能制造的重要载体与使能装备,在向“工业4.0”迈进的进程中扮演重要角色。
根据国际机器人联合会(IFR)发布数据显示,2021 年全球工厂安装了工业机器人 51.74 万台,同比增长 34.90%,安装量创历史新高,2016-2021 年年均增长率 11.94%。中国已成为为全球最大的工业机器人单一市场,2021 年工业机器人安装量 26.82 万台,同比增长 59.28%,在全球市场占比超过了 50%,2016-2021 年年均增长率达到 25.25%。
另据 IFR 统计,2021 年我国制造业工业机器人密度为 322 台/万人,已经超过美国位列全球第五,而与工业化较为发达的韩国、日本、德国相比仍有差距,其中密度最高的韩国达到 1000 台/万人,传统的工业强国日本和德国分别为 399 和 397 台/万人。2023 年 1 月 19 日,工业和信息化部等十七部门印发《“机器人+”应用行动实施方案》,提出到 2025 年,制造业机器人密度较 2020 年实现翻番。如果按照 2020 年 246 台/万人的密度计算,到 2025 年机器人密度要达到接近 500 台/万人,相较于现在,工业机器人仍有较大的市场提升空间。
机械安全防护是工业生产全面智能化进程中不可被忽视的一环,其对智能制造的安全、效率以及可持续发展起着至关重要的作用。在全球工业生产智能化水平不断升级的背景下,我国机械安全防护行业将得到广阔的发展空间。
(4)行业技术水平及发展趋势
机械安全防护是工业安全生产的重要环节,行业综合了安全工程、机械工程、电气工程、材料学和电子信息技术等多门学科,涉及精密金属加工、材料技术、自动化控制技术、传感技术、物联网信息技术、人工智能技术等技术领域,属于多学科、多技术领域交叉的综合行业。
在终端应用场景不断复杂化的推动下,行业对机械安全防护的危险场景识别精度、安全预警可靠性、安全管理效率等性能提出了更高的要求,机械安全防护装备需要从最初仅作为物理隔离用途的机械围栏发展为能够对机械设备全生命周期进行安全生产风险控制的系统化产品,随着信息技术的进步与应用,机械安全防护行业正在进入智能化、系统化的发展阶段。
由于我国工业安全领域的研究起步较晚,相关成果较少,在该领域的安全理念推广速度慢、方式少、范围窄,机械安全的文化建设不够充分,导致我国在机械安全防护产品应用主要为机械围栏的应用,安全联锁及安全预警设备的应用相对较少,使得我国在该方面的技术储备与国外在准确性、可靠性和稳定性方面存在较大差距。但随着我国机械安全防护企业不断加大技术研发力度,结合我国在工业 4.0 时代的技术不断积累,行业将会朝着智能化、自动化、系统化的方向不断发展。
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