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全球卫生纸后加工设备设计、制造理念探讨

2021-8-14 11:51:30 次浏览

全球卫生纸后加工设备设计、制造理念探讨


摘 要:随着中国制造业对德国机械、电气以及电子产品的需求不断攀升,中国与德国的关系由“倾向性刚需”转变为“合作性互惠”,最终成为“战略层面的伙伴”。中德“战略性合作”是中国每个机械人奋斗的方向。中国乃至全球制造业的核心是设计理念与创新应用,并不单单是产能、降低成本。以生活用纸行业为例,通过对比卫生纸后加工领域的德国、意大利、中国三大强国各自的设备创新、研发以及设计理念,从而分析各自的优势和发展空间。


1 研究背景


众所周知,德国设备在中国市场乃至全球都有很好的声誉,出口量占到其总产值的 90%。德国设备为何久居“神坛”之上,其设计理念是深入到其“基因”的制胜之本。而意大利机床则被归为与美国和其他国家齐肩的第二梯队。


在生活用纸行业,目前三大主流国:德国,意大利和中国设备制造商。意大利在机械行业也曾是非常领先的,尤其在生活用纸和卫品行业,在产品多样化方面甚至超过德国。那德国、意大利、中国各自的致胜之宝又在哪里。以下便通过对其设计理念,制造选材进行多维度分析:


卫生纸折叠、包装工艺流程;卫生纸、手帕纸的后加工分为:开卷、切、折、叠和包装,具体加工原材料以及工艺步骤解析如下。


待加工原纸材料:从造纸复卷分切线下来的成品卫生纸卷,指定克重,定层,根据后面的卫生纸加工设备,幅宽已经定制为单幅,双幅和 4 幅。单幅根据产品展开尺寸而定。设备上不再配备原材料修边工位。


开卷、切、压、折和叠具体为:纸卷开卷,纠偏—光整,纵向分切—纵向折叠,压花,横向分切—横向折叠,排片。从切、压、折和叠过度到单包机配有“承接过桥“装置。包装材料:预印好的单包包膜卷材,预印好的中包膜卷材,标签(硅油纸为载体)卷材。


工艺流程:单包膜分切,易撕口模切,单包膜折叠,横边、纵边封烫,贴标,单包线汇流,小包堆叠至中包规格,中包膜退卷,分切,包中包膜,中包膜折边,封烫开口,成品中包输出传送带,分拣装置。


2 德、意、中生产线整体局部


从布局和产品检测口来看,德国以“紧凑”为原则,设备配置产品质量控制窗口多,可以在多个加功工步骤后取样,在设备运转时随时监测,随时调整纸品加工精度,废品检测口多,且对其认定的废品自动排废,绝不会进入到下一个工序,哪怕废品并不会造成卡纸和停机。在折叠与包装段分别有监测纸张与包膜的排废装置,作为最后一个对接监控。这样做的目的是全方位控制最终产品品质,做到薄膜包内的纸品与包膜包装一样精良。排废口不可手动解除。


另外,卫生纸原材料复卷张力或有不均匀,走纸全程配备张力控制器,卫生纸加工设备跑纸距离设计必须尽量短,这样才能更好地控制纸带张力。加上质检取样口多,从而最大程度上保证折叠精度,修正原材料不完美。基于此,设备布局也必须紧凑。


德国工程师为将穿纸、折叠工艺段布局设计得更紧凑,所有装置集成在一套牢固的机架,公用一对墙板(驱动侧,操作侧)上。并且,采用避震系统,降低压花辊针辊的撞击引起的共振,降低各部分机械部件易损。


意大利理念是“模块化”。所谓“模块化”大大增加了设备后期改装,吊装部件的灵活性。然而,模块化设计导致布局不紧凑,人员进入维修保养,空间大,换部件相对方便,可单整条线比德国同样车速设备长 5m 以上。模块意味着所有工作站都由单独的机架,单独的一对墙板支撑。每个工位机架墙板独立起来,交互带来的影响减少,但整个设备占地更多。走纸距离长,要求更多人员配置,从而保证最大程度上的连续生产,反之则浪费产能。更多的人力投入成本和设备采购成本,平衡点需要重新评估。


张力控制方面:走纸距离越长,纸带在设备运行中的张力越不好控制。当然,作为补偿,或许可以在传输、拉伸、牵引部分多配置纠偏或者张力感应装置,通过 plc 模块控制,并将生产数据集成到系统中,对于定量卷材,可以有数据调用,减少操作工调机耗费时间。但这些额外的配套装置本身的一次性投入和后期保养维护,以及对 plc 程序的复杂性,甚至对工人的操作技能要求有很大挑战。而这些通常是纸厂采购决策者与设备供应商初期技术交流中容易忽视的。


现在,有更多的纸厂采取更民主的做法,谈判技术人员在与设备供应商交流期间,邀请生产一线人员与设备厂商进行交流,以确保决策的最大有利性。


不可否认的是,意大利设备模块化,也是为了随时替换模块,方便后期改造,以更好、更快的适应终端消费者市场以及纸厂的需求。但模块化的布局带来了纸带张力问题,各种品质控制难的问题。对于更严苛的品质检测,意大利设备只留了两个取样检测口,一个在折叠段,一个在包装段。其中,有成本因素,更有区别于德国设计理念的植入。在意大利设备上,操作人员甚至可以选择性地将不完美的折叠纸堆直接送入包装段,当然前提是所谓的不完美不影响连续开机。而德国的理念是,品质高于一切,但凡设备检测到纸张折叠压花有任何不完美,直接推送进垃圾桶,而不会进入后继包装段。操作工无权关闭折叠段第一排废口。


意大利设备这一设计,加上操作工的生产定额人为因素,使得意大利设备看着产能非常高,但是质量“不完美“,质检部不满意,终端市场品牌形象受损,甚至纸厂生技部和质检部矛盾激化。但在一些实际生产过程中,或者是在消费者和造纸厂对纸品所谓完美度不敏感的时候,意大利设备的质量检测设计反而迎合了他们的逐利需求。用户选择性的将这些所谓的“不完美”过滤,对比下德国设备的严谨和产能,德国设备就会让纸厂有些许失望。


3 德、意、中生产线设计车速


目前世界最高速的设备仍为德国设备。意大利设备最快只能做到德国设备的三分之二。中国设备正努力做到意大利车速,并同时努力提高设备开机率,运行稳定性,以及最终产品质量。


中国市场是否一定是追求最高品质,单机产能第一呢?答案当然是并非如此。所谓高产能全自动生产线,并不是指在更换产品规格时,只要点下 hmi 人机界面即可完成。一般做一种新的产品,通常要更换很多机械部件,在系统里导入对应程序,并通过存储数据调用,机械微调来进一步完成。高速机需要的翻车时间更长。高速机在后期设备改装中要投入的资金、时间成本也很高。而终端卫生纸消费市场是动态变化的,如果要更快地响应市场对产品多样性的需求,并且试生产一种新产品打市场的初期,所有投入都是有风险的。国外设备的交货期,贸易交易方式等都不同于国内本土设备供应。德国的设备交期最久,尺寸模具设计、供货、市场反应速度最慢,意大利和美国一些供应商稍微好些。这时,中国本土的中低速卫生纸加工设备就有了非常好的进入空间。


4 德、意、中整体研发理念的思考


传统印象中中国制造突显“成本”优势。说到本土设备,另外的反应是交期短,备件交期短,凯时娱乐 共赢欢乐房产的售后服务反应速度快,设备精度低,产能小,甚至开机率很难保证。甚至使用 2 年,设备就要重新校水平,找零位。但中国设备商尺寸模具设计速度快、交货快,能很快对消费者市场需求做出反应。


中国工程师是如何降低成本的。首先,除压花重负载区,其他区域都是只有驱动侧的墙板(驱动侧墙板有加强装置配备),操作侧是没有墙板机架支撑的,这样做的好处是,方便操作更换部件,敞开式对设备走纸一目了然,可以及时反映并调整,对操作人员经验要求不高。工件不重,女同志具备一定基本资质后也可以轻松操作设备。设备整个布局也不长,1 ~ 2 位操作工完全可以驾驭。而德国设备布局长些,设备占地更大些,意大利设备布局尤其长,车速也快,一会儿就要换各种卷材,一般配置的人员也就比较多,否则机头、机尾来回跑,耽误时间。


中国设备商将隔音罩作为可选项,让用户选购。低速设备的真空泵、折叠、压花辊等噪音本来没有高速机那么大,用户有时会决定不购买隔音罩(当然不推荐这样做)。而德国高速机必须安装隔音间,隔音间都配备限位开关来做到人员安全。隔音间本身成本都接近 15 万欧元。可以赶上一台中国中速包装机。这个成本诱惑对于一些新进入造纸行业的企业也是不小的。


5 德、意、中设备制造材料选用


中国设备机身金属材质要求比高速机相对来说要低些,各处负载要求低,真空泵要求流量和压力低,plc 和电机,电气元件多选用国产件,除成本外,维修服务,售后供应的速度得到保证。这些都是降本的核心因素。


纵观德、意、中的设计理念,各有千秋,各自都有其青睐者,青睐者在自身不同的发展阶段又会有不同的选择。近年来,随着中国经济高速发展,中国设备制造企业也把更多资源投入到设备设计。一些有实力的企业可能还会从外协加工到自己设立 cnc 加工中心(金属成型冷加工),从而更好地维护品质,加之供应链的管理效率也有所提高,能做到控本的同时保证质量。本土企业对技术人员比过往更加重视,鼓励创新,鼓励研发人员走出国门学习,更多高素质本土工程师得到关注,也享受到更好的待遇,并且有了更好的专利保护意识。


在持续改进、市场反应度方面,中国设备制造商对中国本土市场的洞悉力也比国外制造商强,能及时与用户沟通,及时做本土消费者市场调研,且不存在很难跨域的中西文化差异。在新一代的卫生纸后加工设备中,中国制造的影响力已经超过意大利厂商,逐渐从国内销售走向出口中东、非洲市场,并且一定程度上影响到了德国和意大利设备厂商在其本土的市场占有率。


6 结语


中国制造让德国先进企业看到了中国人的智慧和发展眼光。在未来,可能还要借德国工业 4.0 的东风。比如,初期需要一些德国的母机(高精度数控机床)来过度,需要进口一些德国的原材料。除在金属材料冷加工外,我们还需不断在金属材料热加工以及材质应用上做更多的深入研究,拥有自己的核心技术。德国有很多机床企业,甚至一些做印刷机,包装机的厂家都有自己的加工中心,连折边机、滚齿机都配备,且有自己的刀具加工车间、热处理车间。这无疑是一个控制加工交货周期的好选项,但实际投入巨大,导致德国设备成本高居不下。当德国设备的用户在争取其自身所在市场和客户时,设备投入成本成为非常大的阻碍。比如,汽车配件行业,标准化程度高,降本压力大。正因为这样,才使意大利设备、美国设备有机会进入竞标。这也是中国本土设备的行业进入契机,冲出成本红海后,中国制造采取的就是蓝海战略。


“市场需求,自身定位,设计与成本的平衡点”造就不同的设计理念,呈现出各自不同的优势。市场是检验真理的唯一标准,在全球范围内,作为全球最大市场的中国,中国制造以其核心技术与创新能力,必将完成其历史使命,持续辉煌。


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