1｜定義

A.行業(yè)定義
      本次調(diào)研的行業(yè)主要參照國家統(tǒng)計(jì)局和行業(yè)協(xié)會的定義，橡膠機(jī)械行業(yè)是典型的OEM行業(yè)。橡膠生產(chǎn)是一個復(fù)雜的過程，涉及到很多的生產(chǎn)工藝段。在各個工藝段上會用到相應(yīng)的專用裝備。這些裝備除了煉膠、成型、硫化是一些相對較為獨(dú)立工段外，其他工段在他們相對應(yīng)的上下輔機(jī)的協(xié)同下，構(gòu)成一個個生產(chǎn)聯(lián)動線。

　　按照從原材料膠的小料混配，生膠經(jīng)過混煉直到成品的生成，可以大致劃分為以下的配料、混煉、擠出、壓片/壓延、成型、硫化、檢測幾個工藝段：

　　其中配料工藝段主要完成原料膠的稱重、小藥料的混配以及原材料的輸送。主要設(shè)備有配料和小料稱重系統(tǒng)，原料輸送系統(tǒng)。

　　混煉工藝段：生膠塑煉是通過機(jī)械應(yīng)力、熱、氧或加入某些化學(xué)

　　試劑等方法，使生膠由強(qiáng)韌的彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳洝⒈阌诩庸さ乃苄誀顟B(tài)的過程；混煉是指在煉膠機(jī)上將各種配合劑均勻的混到生膠種的過程。在橡膠工業(yè)中，最常用的塑煉方法有機(jī)械塑煉法和化學(xué)塑煉法。機(jī)械塑煉法所用的主要設(shè)備是開放式煉膠機(jī)、密閉式煉膠機(jī)和螺桿塑煉機(jī)；化學(xué)塑煉法是在機(jī)械塑煉過程中加入化學(xué)藥品來提高塑煉效果的方法，目前在機(jī)械式塑煉的過程中加入小粉料的方法越來越多使用了，以便于提高煉膠的效率和質(zhì)量；主要設(shè)備類別有開煉機(jī)、密煉機(jī)、螺桿塑煉機(jī)、上下輔機(jī)等。

　　擠出工藝段：擠出工藝是通過擠出機(jī)機(jī)筒筒壁和螺桿件的作用，使膠料得到擠壓以及實(shí)現(xiàn)初步造型的目的，擠出工藝也稱為壓出工藝；主要設(shè)備類別是壓型擠出機(jī)、濾膠擠出機(jī)、塑煉擠出機(jī)、混煉擠出機(jī)、造粒擠出機(jī)、脫硫劑出機(jī)、壓干擠出機(jī)、壓片擠出機(jī)、電纜擠出機(jī)、鋼絲擠出機(jī)（輪胎胎圈表面包覆橡膠）、排料擠出機(jī)（供密煉機(jī)配套）、供膠擠出機(jī)（為高速壓延機(jī)供膠）、復(fù)合胎面擠出機(jī)（復(fù)合胎面的壓出）、復(fù)合圍條擠出機(jī)、排氣擠出機(jī)、壓出機(jī)-螺桿擠出機(jī)等。

圖1 橡膠機(jī)械行業(yè)自動化市場規(guī)模增長率預(yù)測（2009-2015）

　　壓片/壓延工藝段：壓延是將混煉膠在壓延機(jī)上制成膠片或與骨架材料制成膠布半成品的工藝過程，它包括壓片、貼合、壓型和紡織物掛膠等作業(yè)，使混煉后的可塑性的橡膠輥壓成膠片或者膠輥。所使用到的設(shè)備類備有壓延機(jī)，以及壓延作業(yè)聯(lián)動生產(chǎn)線（目前廣泛使用在一些中大型的橡膠生產(chǎn)企業(yè)中）。

　　成型工藝段：主要是注射工藝和壓鑄工藝完成橡膠制品的成型，制造出半成品；使用到的主要設(shè)備類別是各種型號的成型機(jī)。

　　硫化工藝段：在橡膠制品生產(chǎn)過程中，硫化是最后一道加工工序。硫化是膠料在一定條件下，橡膠大分子由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)過程。硫化方法有：冷硫化、室溫硫化和熱硫化三種。大多數(shù)橡膠制品采用熱硫化。熱硫化的設(shè)備有硫化罐、平板硫化機(jī)等。硫化機(jī)（也稱熱壓機(jī)）是使成型的半成品經(jīng)過硫化達(dá)到設(shè)定的強(qiáng)度和韌性的機(jī)械設(shè)備。

　　檢測工藝段：主要完成成品的質(zhì)量檢測，通常，成品的質(zhì)量檢測要求較高，并且進(jìn)行檢測的成本也較高。所以對于檢測，不是每一個公司都有對應(yīng)的完整的檢測解決方案。主要設(shè)備為X光機(jī)檢測設(shè)備等。

　　在以上所有這些工藝段中，需要有相關(guān)的科研處室的參與和通力合作，特別是對于配料監(jiān)測以及模具工藝段，需要相關(guān)的設(shè)計(jì)科室的參與，主要提供以下幾個方面的設(shè)計(jì)輸入：各種原材料配比參數(shù)（橡膠設(shè)計(jì)）；混煉的溫度、時間參數(shù)的設(shè)計(jì)；各種添加的纖維以及相應(yīng)的熱處理參數(shù)設(shè)計(jì)；溶劑的制備和使用；骨架和模具（模具設(shè)計(jì)）；硫化時間和溫度參數(shù)（橡膠設(shè)計(jì)）；成品檢測，橡膠質(zhì)量檢測以及成品的相關(guān)物理特性的檢測。

　　其中由于檢測需要的成本高，對于很多的橡膠制品廠家，不會在這上面增加成本；同時，大多數(shù)的橡膠制品生產(chǎn)企業(yè)沒有合適的科研的力量，使得關(guān)于橡膠設(shè)計(jì)，質(zhì)量檢測等方面的業(yè)務(wù)，都是采取外包的形式讓具有資質(zhì)的科研院所以及生產(chǎn)廠家進(jìn)行完成和檢測。

B.時間定義
      報(bào)告中所有數(shù)據(jù)基于自然年，即2014年1月1日—2014年12月31日。對于一些國外的供應(yīng)商，財(cái)政年度和自然年不相符的，我們將數(shù)據(jù)調(diào)整為自然年的數(shù)據(jù)。

2｜橡膠機(jī)械行業(yè)自動化市場概述
      目前在橡膠機(jī)械上使用的自動化產(chǎn)品主要有控制系統(tǒng)、傳動控制、運(yùn)動控制、現(xiàn)場總線、人機(jī)界面和低壓電氣這幾大類，具體包括：

　　（1）控制系統(tǒng)：PLC、IPC（嵌入式的工控機(jī)）、以及單片機(jī)；

　?。?）傳動控制：變頻器、直流調(diào)速；

　?。?）運(yùn)動控制：伺服、步進(jìn)、運(yùn)動控制器；

　?。?）人機(jī)界面：文本顯示器、觸摸屏、平板電腦；

　?。?）低壓電氣元件：塑殼斷路器、微型斷路器及漏電保護(hù)器等。

　　對中高端橡膠機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)，其自動化水平相對高，通常會和一些主要的自動化產(chǎn)品提供商有很深的合作。選用的自動化產(chǎn)品為：PLC、現(xiàn)場總線、變頻器、伺服、傳感器等，集中在Siemens,Mitsubishi,Rockwell,Rexroth等品牌。

　　對新發(fā)展起來的中型企業(yè)，考慮性價比，PLC通常選取Siemens，OmronMitsubishi等市場上普及率相對較高的品牌。

　　對中小橡膠機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)，其主要的最終用戶是分布在山東、浙江一帶的民營橡膠生產(chǎn)企業(yè)，對自動化要求不高，通常選用Mitsubishi,Omron的中小型PLC。

3｜控制系統(tǒng)市場

A.PLC控制器
      橡膠機(jī)械使用的控制器主要使用PLC，部分設(shè)備采用基于嵌入式產(chǎn)品的專用控制器或者工控機(jī)，而簡單的單機(jī)設(shè)備采用繼電器控制，但是隨著橡膠機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，單機(jī)設(shè)備的使用已經(jīng)逐減少了。

　　橡膠制品的生產(chǎn)過程中，相對獨(dú)立的三個工藝段是：煉膠工藝段、成型工藝段和硫化工藝段。在橡膠制品生產(chǎn)中，自動化的水平相比較低。而其他的一些工段可以配合其對應(yīng)的上下輔機(jī)構(gòu)成生產(chǎn)聯(lián)動線，這些生產(chǎn)聯(lián)動線的自動化水平相對較高，這在提高生產(chǎn)效率的同時也增加了產(chǎn)品的質(zhì)量的穩(wěn)定。

　　除了在單機(jī)上使用大量PLC外，其設(shè)備和相關(guān)輔助機(jī)械構(gòu)成的聯(lián)動生產(chǎn)線也使用了大量的控制產(chǎn)品，用以控制設(shè)備之間的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，如煉膠過程對輔料小料進(jìn)行計(jì)量，以及原輔料輸送，密煉機(jī)主電機(jī)的輔助系統(tǒng)的控制，各個設(shè)備的控制系統(tǒng)作為子站接入控制系統(tǒng)，部分用戶還采用了現(xiàn)場總線技術(shù)。

　　對于那些由于建廠時間比較早，自動化程度比較低的橡膠企業(yè)，面對著技術(shù)改造和系統(tǒng)升級，他們在自動化的選擇上更趨于選擇技術(shù)成熟度更高的產(chǎn)品和技術(shù)，同時價格因素也是他們重點(diǎn)考慮的方面。這樣可以在有限的承受能力下，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的穩(wěn)定和產(chǎn)能的提高。這部分市場是很有潛力的大市場。

　　在整個橡膠產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中煉膠、擠出、延壓三個工序的控制相對簡單，一般只需要監(jiān)控溫度、壓力、傳動方面的一個或幾個參數(shù)，一般具有模擬量IO的小型PLC就能夠滿足要求；而成型和硫化工序的控制相對比較復(fù)雜，需要對位置、溫度、壓力、速度等參數(shù)進(jìn)行精確控制，其中成型機(jī)的控制重點(diǎn)在位置和速度，協(xié)調(diào)運(yùn)動控制產(chǎn)品；硫化機(jī)的控制重點(diǎn)在分時段溫度和壓力精確控制及開合模的位置控制。

　　橡膠機(jī)械的控制器在相當(dāng)長的時間內(nèi)仍然將以PLC為主。Siemens、Omron、Rockwell、Mitsubishi、Rexroth是橡膠機(jī)械上經(jīng)常使用的PLC品牌，這些品牌都為橡膠機(jī)械提供了相關(guān)設(shè)備的解決方案，而Rockwell在解決方案方面表現(xiàn)的比較優(yōu)秀，這些方案大多基于現(xiàn)場總線技術(shù)。對于國內(nèi)的橡膠機(jī)械制造者來說，性能、品牌和服務(wù)是他們選擇控制器廠商的最主要的條件，當(dāng)然價格也是非常重要的因素。

　　其中Siemens的S7-300有很廣泛的應(yīng)用，Omron的由于價格較為便宜，很多的橡膠機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)都推薦使用但是因?yàn)樵诜?wù)和產(chǎn)品質(zhì)量上不如Mitsubishi，所以在橡膠機(jī)械行業(yè)里Mitsubishi擠占了很多原屬于Omron的市場份額。也有部分橡膠機(jī)械的最終用戶追求所謂的技術(shù)和設(shè)備的先進(jìn)，要求用Siemens的S7-400的或者其他品牌的大型PLC。另外，由于國內(nèi)過去的很多橡膠機(jī)械企業(yè)采用了Siemens、Rexroth以及Rockwell的解決方案，而這些最終用戶已經(jīng)和Siemens、Rexroth以及Rockwell達(dá)成了很深的戰(zhàn)略關(guān)系，在新上裝備以及進(jìn)行產(chǎn)能調(diào)整的時候，這些最終用戶會優(yōu)先要求選用這些自動化產(chǎn)品提供商的產(chǎn)品。這些最終用戶主要是一些國際輪胎巨頭：米其林、普里司通、固特異、錦湖等。在PLC的使用上，Siemens和Rockwell的中型PLC的使用量占的比重相對較大。

B.專用控制器
      專用控制器是基于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的，相對于PLC具有計(jì)算能力強(qiáng)、通訊方便的特點(diǎn)，大批量使用還有成本低的優(yōu)點(diǎn)。

2014年中國橡膠機(jī)械市場專用控制器的市場規(guī)模較上年增長了7.1%，低于PLC產(chǎn)品9.88%的增長率。

4｜HMI市場
　　橡膠機(jī)械上使用最多的HMI產(chǎn)品是觸摸屏，帶按鍵的圖文終端和文本顯示器。其中文本顯示器主要用于各種單機(jī)設(shè)備，觸摸屏和圖文終端主要用于大型設(shè)備和控制系統(tǒng)。

　　HMI產(chǎn)品在橡膠機(jī)械上使用的主要目的是參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄。

　　橡膠機(jī)械上使用的人機(jī)界面產(chǎn)品通常與PLC配套，只有少數(shù)的輔助設(shè)備上單獨(dú)選用HMI產(chǎn)品。

　　隨著TP（觸摸屏）的價格持續(xù)走低，TP在HMI的比重已經(jīng)達(dá)到了82.7%；TD（文本顯示）只能進(jìn)行簡單的顯示，在實(shí)際中的使用量在下降；PP（平板電腦）只用在一些大型的機(jī)械上。

　　HMI市場以國外的品牌為主，這一領(lǐng)域PLC和HMI購買同一品牌的現(xiàn)象比較普遍，同一品牌的產(chǎn)品之間相互兼容性比較好。而隨著國產(chǎn)HMI的質(zhì)量趨于穩(wěn)定，價格上對外資品牌優(yōu)勢明顯，也獲得了一部分客戶的青睞。

5｜變頻器市場
　　橡膠產(chǎn)品的生產(chǎn)過程會用到大量的傳動產(chǎn)品，尤其是煉膠、擠出、輸送等環(huán)節(jié)要求具有較高的速度控制能力。

　　目前主要的密煉機(jī)主電機(jī)在370kW以內(nèi)，目前大多采用變頻器來進(jìn)行速度控制，少數(shù)密煉機(jī)的主電機(jī)最大能超過1,000kW，這種情況下大多采用直流調(diào)速的方式；橡膠擠出機(jī)的主電機(jī)功率也可能超過220kW，也采用變頻器進(jìn)行速度控制，橡膠壓延機(jī)的主傳動功率以75kW居多，以直流調(diào)速為主，目前也開始使用變頻器；其他輸送電機(jī)功率主要在7.5-22kW之間，變頻器的使用很普遍。

　　由于橡膠加工生產(chǎn)環(huán)境具有高溫和高濕度的特點(diǎn)（如硫化機(jī)上的使用環(huán)境溫度超過100度，濕度在80%以上，如果有泄漏，甚至?xí)霈F(xiàn)凝結(jié)水），因此需要在橡膠機(jī)械上使用的變頻器和電機(jī)具有較高的防護(hù)等級。同時大多數(shù)橡膠機(jī)械起停及速度轉(zhuǎn)換頻繁的運(yùn)轉(zhuǎn)方式要求變頻器和電機(jī)有較高過載能力。

　　在變頻器的使用上，Siemens與Rockwell是眾多老牌橡膠機(jī)械廠商應(yīng)用比較普遍的品牌，隨著各家廠商的改造以及產(chǎn)能的增加，這兩個品牌依舊占據(jù)著一定的市場份額。而隨著行業(yè)的發(fā)展，越來越多的品牌進(jìn)入各橡膠機(jī)械廠家的視野范圍。ABB、Yaskawa、Fuji、Mitsubishi、Schneider等外資品牌憑借其不俗的口碑均取得了一定的市場。而國產(chǎn)品牌Delta、INVT等則以良好的性價比在中低端市場被很多用戶采納。

6｜伺服市場
      運(yùn)動控制產(chǎn)品在橡膠機(jī)械上的主要應(yīng)用在輪胎成型機(jī)、裁斷機(jī)和一些輔助機(jī)械上，以伺服電機(jī)為主。以桂林橡膠機(jī)械公司生產(chǎn)的全鋼載重子午線輪胎三鼓成型機(jī)為例，成型鼓、胎體鼓和帶束鼓及相關(guān)的傳動都采用伺服控制。一臺輪胎成型機(jī)最多使用伺服電機(jī)20多臺。

同時對于一些高端的硫化機(jī)，比如益陽橡機(jī)最新研發(fā)的高端硫化機(jī)，也采用了多臺的伺服電機(jī)作為硫化時的位置精確控制。不過這樣的高端的硫化機(jī)產(chǎn)量很少，大量的硫化機(jī)還是采用液壓或者固定位置來實(shí)現(xiàn)定位和控制。

良好的服務(wù)和合適的價格是運(yùn)動控制廠商進(jìn)入輪胎機(jī)械市場的前提條件，這種服務(wù)主要是源自于提供整套的解決方案，包括控制、傳動、運(yùn)動控制及人機(jī)界面。而目前只有Siemens、Rockwell、Mitsubishi、Rexroth等幾家廠商在本行業(yè)表現(xiàn)較好，他們都能夠提供從控制到傳動所有的產(chǎn)品，并且為行業(yè)提供了相關(guān)的解決方案。

7｜低壓電氣市場
　　在橡膠機(jī)械中，主要應(yīng)用的低壓電氣以MCCB（塑殼斷路器）為主，另外一部分則為微型斷路器及漏電保護(hù)裝置為主。

　　橡膠機(jī)械大多應(yīng)用在高溫、高濕等惡劣環(huán)境下工作，所以目前還是國際知名的大品牌的市場占主導(dǎo)。

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