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任洪强:环保装备标准化 智能化 系列化 大有可为

    环保装备是环保技术的重要载体,是环境保护的重要物质基础,是战略性新兴产业的重要内容之一,是环保产业的核心内容。环保装备产业具有政策导向性强、产品覆盖面广、产业关联度高、资金技术密集、社会责任重大的特点,主要包括环境污染治理装备、资源综合利用装备、环境监测专用仪器仪表、环境污染治理配套材料和药剂等。“十三五”时期,面对巨大的市场需求和空间,我国环保装备的需求和未来在哪里?就此,我们专程采访了南京大学环境学院院长、南京大学宜兴环保研究院常务副院长任洪强教授。

    现状和问题:大而不强,尚未形成支撑

    “十一五”以来,随着我国环境治理要求日益严格,环保装备市场需求巨大,产业持续快速增长。据统计,截至2015年,从事环保装备制造的企业约7000家,产值约5500亿元,环保装备产品市场占有率显著提高,拥有一批自主知识产权的关键共性技术,一些难点技术得到突破,装备成套化与核心零部件国产化程度进一步提高,顺利实现《环保装备“十二五”发展规划》设定目标。

    2014年,根据国务院印发的《“十二五”国家战略新兴产业发展规划》,多部委联合制定并发布了《重大环保装备与产品产业化工程实施方案》(2014-2016),方案提出:到2016年,我国环保装备制造业年均增速保持在20%以上,实现环保装备工业生产总值7000亿元,重大环保装备基本满足国内市场需求。突破一批关键共性环保技术,获得200个以上专利授权,大幅提升关键零部件和原材料的国产化水平。基本保障主要污染物的装备供给能力,重点开发推广一批针对当前危害大、影响面广的环境污染问题的环保装备。高效低耗的先进环保技术装备与产品的市场占有率由目前的10%左右提高到30%以上,提升优势产品的国际竞争力。

    “十二五”以来,随着最严《环境保护法》实施,“大气十条”、“水十条”、“土十条”出台,气水土三大战役相继打响。与此同时,《“十三五”环境保护规划》、《“十三五”节能环保产业发展规划》、《环保装备制造行业(大气治理)规范条件》先后印发。种种政策环境利好,环保装备产业迎来重大发展机遇。面对如此庞大的市场空间,我国环保装备产业本当有所作为,但在实际发展过程中却存在着诸多问题。

    首先,自主创新及技术集成能力较弱,技术含金量较低,部分关键设备和核心零部件受制于人,缺乏市场竞争力,与西方发达国家相比存在较大差距;其次,行业集中度偏低,多为中小型企业,技术装备落后,专业化水平低,难以形成规模效应;再次,环保设备成套化、系列化、标准化、国产化水平低,常规产品相对过剩,关键核心装备及高端装备供给明显不足;最后,环保装备标准体系不完善、政策环境不健全、市场秩序不规范、恶性竞争突出。

    整个产业尚处于制造业比较低端的层次,难以对我国环境保护事业形成有力支撑,严重影响了我国环境保护的进程和步伐,成为制约行业健康发展的痛点。机遇空前,挑战重重,推进环保装备产业转型升级时不我待。

    需求:加强核心装备研发攻关及供给,支撑水气土治理和环境大建设

    据了解,目前我国环保装备产品以空气和水污染治理设备为主,分别占环保装备制造业总产值的40%以上,固体废物设备、噪声与震动控制设备、环境监测仪器年产值分别占环保装备制造业总产值的5%、6.5%、2.3%左右。

    “十三五”期间,环保装备产业的发展仍需紧紧围绕国家环境保护的重点任务和目标,面向装备制造产业未来发展方向,全面推进解决全局性、普遍性环境问题需要的环保技术装备的推广应用;加强关键核心装备的研发和攻关,全面推进环保装备制造走向中高端化,为水气土治理三大战役、区域治理以及环境大建设提供强有力的支撑。根据《“十三五”节能环保产业发展规划》,“十三五”期间,在环保领域,将重点提升大气污染防治、水污染防治、土壤污染防治、城镇生活垃圾和危险废物处理处置、噪声和振动控制、环境大数据等六大类技术装备的供给水平。

    发展和未来1:工艺装备化

    装备化是环保技术工艺实现最佳效果、达到最优化运行和实现节能减排的必然选择。要想实现最小的占地、最佳的运行效果,实现最优化的投资,一定是好的工艺和核心装备的高效耦合。小型的工艺过程就是一系列核心单元或设备的集成体,更体现高度融合的过程,这种融合可以实现按照工艺评估和设计能力效率的几倍甚至几十倍。

    而对于复杂工艺,核心装备出现,工艺过程得以优化,效率得以显著提升。像早期国外命名的SBR、CASS等技术工艺,其实在设计开发过程中,他们对核心装备就相当重视,典型工艺一定有核心装备体现,如SBR中的滗水器。即工艺和核心装备的联合才能达到他的预期效果,我国目前对工艺的理解尚达不到发达国家的水平。

    而对于技术路线、新工艺的开发,是一个新路径贯通的过程,一定是有若干个单元装备的优化组合,这其中一定有所谓的核心装备。而工艺本身走向设备化产品化,一定是建立在充分掌握了工艺最优化的参数的基础上,再通过和各种对象之间的有效耦合,就可以设备化。其中,任院长还特别强调,对于装备本身,还应该实现一个从核心技术或者称为专利技术到产业化装备化、再到标准的跨越,只有这样,前期投入者的收益才能得到有效的保证,市场才会愈加规范。

    发展及未来2:装备标准化、智能化、系列化,3D打印,与物联网结合

    标准体系不完善是环保装备制造业整体低端、市场混乱的首要因素

    “对比国外发达国家,在其污水处理厂建造过程中很难见到像我国那样热火朝天的景象,即便是构筑物上使用的扶梯,都是采用集装箱运输到现场,再用螺丝等进行装配,这是一种现象,但透过这种现象恰恰可以反映出我国环保装备一个明显的不足主要体现在标准体系不完善上,可以说是导致我国环保装备产业整体比较低端、市场混乱的首要因素”,任院长如是说。

    因为没有标准可依,导致设备应用带来的质量和效果难以保证。而像美国、欧洲等国家和地区,其标准体系往往比较成熟,从装备制造、安装、运输、运行管理等整个流程的一系列问题都有相应的规范和标准配套,以此为基础,产品生产可复制,质量可保证,整个产业就可以做大。

    标准化是《中国制造2025》的主要内容,是环保装备产业翻身升级的首要抓手,是产业迈向中高端的基础

    标准是产业发展和质量技术基础的核心要素,是装备制造业行业管理的重要手段。标准是装备设计、制造、采购、检测、使用和维护的依据,标准的先进性、协调性和系统性决定了装备质量的整体水平和竞争力。2016年8月,国家质检总局、国家标准委、工信部联合印发《装备制造业标准化和质量提升规划》的通知。以落实《中国制造2025》的部署和要求,切实发挥标准化和质量工作对装备制造业的引领和支撑作用,推进结构性改革尤其是供给侧结构性改革,促进产品产业迈向中高端,建设制造强国、质量强国。

    任院长指出,环保装备产业要想真正成为产业,并做大做强,必须以标准化为抓手进行翻身升级。只有实现了标准化,后续的智能化、系列化才有实施的可能,因此,标准化是产业迈向中高端的基础,是首先必须要做的工作。

    标准化需从“两头”做起

    那么如何做好标准化,任院长提出首先需要从“两头”做起。一是任何装备从生产加工、运输、安装、试运行和正常运行必须具备最基本的规范,包括技术规范和施工规范;二是对设备本身,必须具备成套设备的标准。目前,我国的环保装备标准更多只体现在机械标准方面,真正对环保设备比较重要的性能标准和检测方法标准则缺失,基于这样的现实,设备如何用,如何达到最佳的运行效果,就没有标准可依,这块空缺需要尽快完善补充到位。

    这其中还有另外一层含义,所谓标准化,一方面是设计的标准化,考虑现有标准件的利用和结合,另一方面,就是设计过程考虑生产加工装配过程中的数字化。达不到数字化,生产的自动化水平就很难实现,大批量生产体系就难以形成,高端装备制造也就无从谈起。

    据任洪强教授介绍,目前他的团队正在编制工信部的三个标准,分别是车间数字化、车间智能化、车间加工过程的标准化。现阶段,三个标准均已进入后期,其对整个机械设备加工过程都有明确的要求和标准,相信不远的未来会为产业提供可参考的标准。

    智能化是保证设备高效运行和节能降耗最有效的手段,其实施以设备的模块化设计和数字化库建立为基础

    智能化是高端制造的基本特征之一,以标准化为基础的设备的自动化生产以及设备最终的智能化运行,是能够显著降低生产制造成本、保证质量和效果的最有效的手段。目前,经验型启动在我国环保装备的设计和运行中相当普遍,比较常见的如诸多设计手册中的设计参数。而所谓经验型启动实质上是对设备本身的理解和设计参数优化的理解不到位,是一个非科学的数据。

    当下,智能化水平如此高,传感器如此发达,我们完全有可能通过模型模拟来解决诸如以上的问题,而不再仅仅是靠经验,因此设备的智能化也是必须要实施的。这其中,首当其冲也是最基础的一项工作在于设备的模块化设计和设备数字化库的建立。我们也了解到一些企业,如无锡通田、康泰环保,他们敢为人先,率先启动了相关的探索和尝试,但对整个行业的影响还是微乎其微。但像飞机、高铁这类远比环保装备复杂的产品,它们都具备非常清晰的体系,因此说,环保装备完全有可能做到高端。

    另外一个意义上,一旦环保装备实现了模块化设计、建立了数字化库,那么从标准化到个性化也就得以实现,就如英国的路虎汽车。而产业一旦达到了这种水平,采购者就有可选择的选项,产品有质量保障体系,装备生产和运行形成了离开专业人员也能够实施的智能化体系,那么整个产业也就成熟了。

    系列化可以通过单元模块化很好的实现

    所谓系列化,是指通过对同一类产品发展规律的分析研究、国内外产品发展趋势的预测,结合本国的生产技术条件,经过全面的技术经济比较,将产品的主要参数、型式、尺寸、基本结构等作出的合理安排与规划。而对于环保装备,我们认为对于不同的型式、规格,可以通过单元模块化来得以实现,虽然不能做到面面俱到的模块化,但可以通过模块化最大限度地减少传统设备运行的死角和黑区,或使实际运行环境的大小、容积等条件得到最大限度和最优化的运用。

    同时,任院长也提到,基于以上标准化、智能化、模块化等支撑,未来“3D”打印技术用于环保装备制造、环保装备与物联网紧密结合,都完全有可能实现。

    政府引领,央企等大企业集团主导,产业大有可为

    标准化、智能化、系列化是环保装备产业发展的必然趋势,也是产业转型升级的主要抓手。但真正实施起来却不是一朝一夕的事情,推行的进程也许比我们想象的还要艰难。因此,我们认为当下高端环保装备制造仍需由政府来引领推动,如中国宜兴环保科技工业园近年来在筹划的标准化工场。如果愿景得以实现,一些低端企业自然会因质量、成本、服务等性价比无以媲美而被残酷淘汰,合格企业在保密协议前提下被委托加工,外商进入也不必新建厂房,直接将其产品输入数字化库,就可以实现产业化生产。这样园区才能从社会资源的节约、人才的集聚等方面,对产业形成良好的支撑,市场会越来越规范,采购也会越加透明,销售也更规范,电商等销售体系也可充分发挥作用,从而才能真正成为产业的核心,高端环保装备制造业的高地。

    任院长也提出,产业转型升级过程中,跨越一个阶段去做另一个阶段的事情是很难的,但他认为目前已经到了可以去推进环保装备标准化、智能化、系列化的阶段。因为央企等大型企业集团纷纷涌入环境治理,其资金、技术、人才等资源聚集的力量将超乎想象。未来由央企等大型企业集团主导推动环保装备标准化、智能化、系列化,前景可期,大有可为。


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