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2017中国印刷机械行业自动化研究报告

2018-05-28 17:04:04 出版:2018年《控制与传动》第3期

一、印刷机械行业概述

“十二五”时期,我国印刷业产业规模继续壮大,实现了“十二五”规划目标;产业结构逐步优化,培育打造了近百家国家印刷示范企业;绿色印刷成效显著,12亿册中小学教科书全部实现绿色印刷;内生动力得到增强,企业的平均产值和行业的劳动生产率逐年提高。我国印刷业转型升级、提质增效已经显现成果。

2016年,印刷业经济总量达到1.12万亿,占全国GDP的1.5%,同比增长3.6%。其中主要印刷设备企业有10万余家,规模以上企业约3000家。但是仅仅3%的企业所创造的产值却占了总体的50%以上,同比增长8%,利润甚至超过了60%。

截止2016年底,我国印刷行业规模以上企业达到5470家,与上年相比增加264家。2016年,在原材料涨价潮的冲击下,印刷行业的大洗牌被进一步加速。现金枯竭、产业结构不合理、产品档次偏低、自主创新能力弱的企业正被无情淘汰,行业产能呈现加速集中态势。

2016年我国印刷行业规模以上企业实现主营业务收入7879亿元,同比增长4.5%,与上年相比下降2.5个百分点,低于全国工业增速(4.9%)0.4个百分点;印刷行业实现利润总额达到549亿元,同比下降4.5%。近年来,我国印刷行业盈利能力持续下降,2016年,我国印刷行业毛利率达到15.1%,与上年相比下降0.9个百分点,印刷行业销售利润率达到7%,与上年相比下降0.7个百分点。

当前印刷业发展增速放缓,进入深度调整、融合创新的新常态,在市场和政策的双重作用下,我国印刷业增长的新旧动力正在加快转换,新的增长点、增长极、增长带正在形成。

我国印刷业已经成长为一个总规模达万亿的产业。但是由于我国企业技术水平低、创新能力不足的共性,使我国的印刷业呈现大而不强的局面。面对数字化、自动化和智能化的未来发展方向,国内企业将面临优胜劣汰、整合调整的局面。

根据国家统计局的数据,2010~2016年印刷机械的产量如表1所示。

二、印刷机械行业自动化产品分析

1.自动化产品应用介绍

1.1控制系统

印刷行业的发展历史渊源由来已久。印刷机械设备的型号种类更是繁多,自动化产品在印刷机械上用来设定工艺参数和控制设备运转。印刷机的控制主要包括以下各个部分:车速控制、墨色控制、自动套准、张力控制、对中控制、自动接纸以及印品质量的测控系统等,分别在单张纸印刷机和卷筒纸印刷机中得到广泛应用,大幅度提高了印刷机械的机电一体化水平,对提高生产效率(减少准备时间和提高生产速度)、减少物料浪费和适应多品种小批量的生产要求有非常大的帮助。

印刷机械设备的自动化水平可以分为单机自动化、联机自动化、辅助操作自动化。目前,单机自动化已经在大多数印刷机和印后装订设备上实现。辅助操作自动化和联机自动化水平不高,与国外相比差距较大。

1.2工艺自动化分析

高速双面印刷机整机动作控制整机由输纸机、收纸机和主机三部分组成。主机除主电机,上、下水辊电机,制动辊电机分别由四个变频器控制外,其余主要动作由七个气缸分别来控制上水辊、下水辊、上墨辊、下墨辊、递纸、上滚筒、下滚筒等的离合动作。气路的控制分为手动和自动两种模式。整机的核心调试工作就是电气、气动与机械动作相匹配,避免印刷中纸张的浪费。

由于自动工作模式下各动作要以一定的顺序工作,机械采用凸轮来控制各动作离合时的角度,电气选用二相增量型旋转编码器来实时测量凸轮的旋转角度,编码器每旋转一周,产生360个脉冲,PLC高速计数器计数720,到零位后复位重新计数。我们可以随时更改编码器的角度值,来配合机械的改动或因速度不同,惯性不同,所需动作的角度值不同,省却了烦琐的机械控制。

1.3HMI

近年来,随着工厂自动化技术的提高,触摸屏作为一种新的人机界面产品广泛的应用机械制造各个行业,使用人机界面能很好的提高设备生产效率,明确告知设备操作员机械设备的运行情况及生产状态。使用触摸屏可以使电气接线简单化,同时减少PLC的I/O点数,降低生产成本,也相对提高整套机械设备的附加值。

1.4变频器

印刷机械设备采用变频调速器开始在20世纪80年代初,当时国内主要印刷机械企业开发的新产品,以提高技术水平为目的开始采用变频器调速装置,为提高设备的稳定性、可靠性,印刷机械企业普遍采用进口变频器。采用变频器的产品有单张纸平版印刷机、卷筒纸平版印刷机,尔后向各种印刷方式和不同印刷开本的设备拓展。后来又流布到印后的装订机械、包装机械等设备。

在印刷机械科技水平不断发展的今天,无论从环境保护,还是从节约能源的角度,积极采用变频器无论对国家还是对企业都是有较好的经济效益的好事。在这里欢迎有关国内生产制造变频器的厂家,加强与印刷机械制造行业联系,了解他们应用的特点,有针对性地推出适合他们需要的变频器产品,并在应用中提高产品的适应性,进一步扩大应用领域,把印刷机械设备应用变频器的技术改造,推向新的阶段。

1.5伺服

伺服传动技术(无轴传动技术)是一种研制开发各种先进的机电一体化设备的关键性技术,这一技术在机器人、数控机床、加工中心等金属加工设备中已得到广泛应用,在印刷机械中的应用则是近年来才引入的。首先在欧洲,然后传到美国。1997年,世界上第一台伺服传动凹版印刷机在意大利优泰克(Uteco)公司问世,至今已经有超过1000台由优泰克(Uteco)制造的伺服传动凹印机被全球各大印刷包装企业所购买。1998年9月,高宝公司为美国加州世界彩印厂安装了48台Compacta618无轴商用印刷机,全部采用Indramat的AC伺服驱动及控制系统与技术。2000年,德鲁巴(Drupa)首次展出无轴(电子轴)凹版印刷机。在Drupa2004展会上,无轴应用技术更是比比皆是。如Rotomec、赛鲁迪、海德堡、W&H、F&K等均推出了无轴驱动的凹印机或柔印机。德国的力士乐、伦兹,日本的住友,奥地利的贝加莱都是最早将这一技术推向市场的传动控制公司。

目前,全国有包装印刷企业20,000多家(纸类印刷约占40%)。包装印刷企业主要分布在华东、华南、西南、大连、武汉等地,全国54家包装印刷龙头企业的产值,占全国包装印刷总产值的1/5。我国各类包装印刷制造企业已达4000余家,其中生产凹印机的厂家有80家(实际数量更多),每年约生产各种规格的国产凹印机600台(套)。近年来,国产凹印设备的制造水平和印刷速度有了明显提高,部分产品已出口到国外。有关专家预计,伺服传动在未来若干年将是国产凹印机的最重要的技术发展方向,各种用途的凹印机都将采用伺服传动技术。据了解,目前国内的伺服传动系统和套准系统都来自国外厂商,国内相关行业刚刚涉足这一领域,具有广阔的市场前景。

三、自动化市场规模细分

自动化市场规模细分如图1、表2所示。

四、印刷机械自动化产品细分

1.PLC市场描述

1.1印刷机械行业在PLC市场中的位置

印刷机械行业的主控器仍以PLC控制为主。2016年印刷机械行业的PLC市场在整个PLC市场中占3.1%。

1.2印刷机械行业PLC的市场规模与细分

印刷机械行业的PLC市场中,以小型PLC占据多数,中型PLC次之,大型PLC用量最少,而对于微型PLC只是做部分辅助设备的单机控制,如图2、表3所示。

1.3印刷机械行业PLC竞争格局和市场份额

由于主要是中小型PLC的应用,所以印刷机械行业竞争格局与中小型PLC市场的格局有很多的类似性,如图3、表4所示。

份额集中在Mitsubishi、Siemens、Omron三家。

格局稳定:没有重要的新参与者出现。中小型PLC控制市场主要以Mitsubishi和Siemens为主。

五、HMI市场描述

1.印刷机械行业在HMI市场中的位置

自2001年以来,HMI产品(尤其是触摸屏)在自动化领域里的应用比例大幅度提高,无论从深度还是广度方面都有了显著的成长。一方面HMI产品已经逐渐成为了主流自动化机械上的标配产品。另一方面HMI应用行业的范围已经从开始的传统工业延伸到了交通、物流、市政、旅游等更广义的领域。

快速的增长、充足的利润空间加之较低的进入门槛,使得HMI市场吸引了众多厂商纷纷涉足,希望能够从中分一杯羹。因此这个市场的供应商结构相较其它自动化产品而言,也变得更加复杂——既存在像西门子、三菱这样的传统自动化行业巨头;也有Proface这样HMI领域的专业制造厂商;但最令人期待的是数目众多的本土厂商的表现。

不同类别的供应商在市场上的竞争手段和优势也不尽相同。对于西门子、三菱、Omron等传统自动化厂商而言,HMI还是一个很小的业务分支,一般没有单独的业务部门,多隶属于PLC部门之下。在销售上,也更多的是搭配PLC一起卖给OEM客户。这是一种非常行之有效的销售方式,但是就HMI产品自身而言,传统自动化厂商在价格和产品更新上都显得略微保守。

更多的市场活力来自于HMI专业制造商和中低端市场,尤其是台湾以及大陆的HMI厂商。他们已经逐渐成长为中低端HMI市场上的主力军。从HMI市场增长的动因来看,很大一部分来自于以前没有配置HMI的场合现在都使用了此类产品。此类市场最先采用的都是较为低端的产品,譬如文本显示器或者较小的触摸屏等。这些新增的市场更多的被台湾为首的中低端供应商所摄取。

2.印刷机械行业HMI的市场规模与细分

HMI主要产品为文本终端、触摸屏以及平板电脑,在印刷行业主要以触摸屏的应用为主。2016印刷机械行业触摸屏的市场容量占整个市场机械HMI产品的4.9%,如图4、表5所示。

3.印刷机械行业HMI竞争格局和市场份额

对于HMI产品,各个品牌间的竞争非常激烈,其中,西门子的HMI产品在印刷行业的份额略胜一筹,占到21.5%。Proface和三菱所占的市场份额均达到了14%以上,位居印刷机械行业HMI市场的第二三位。欧姆龙与台达的HMI产品在印刷机械行业也有不错的表现,如图5、表6所示。

六、低压变频器市场描述

1.印刷机械行业在低压变频器市场中的位置

低压变频器在工业领域有非常广泛的应用。印刷机械作为重要的工业行业,传动市场规模巨大,低压变频器占变频器整体市场的2.6%。

2.印刷机械行业低压变频器竞争格局和市场份额

低压变频器的厂商非常多,国内外产品,在印刷机械领域都有应用,但以国外品牌为主。三菱在印刷机械行业的应用处于第一位,如图6、表7所示。

七、伺服市场描述

1.印刷机械行业在伺服市场中的位置

2016年,机械行业的伺服产品的市场规模占整个伺服市场的1.9%。

2.印刷机械行业伺服竞争格局和市场份额

在印刷机械行业里,松下的伺服产品的市场份额以17.5%处于行业领先地位。位居二三的供应商厂家分别是Yaskawa和BoschRexroth,分别占16.6%和16.1%。综合看来,印刷机械行业的伺服产品仍以国外品牌为主,如图7、表8所示。

 

供稿:2018年《控制与传动》第3期

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