工程機械是機械行業(yè)的一個重要的分支，在國民經濟建設中有著重要的作用。工程機械經歷了創(chuàng)業(yè)階段（1949—1960）、形成階段（1961—1978）、全面發(fā)展階段（1979—1999）和高速發(fā)展階段（2000至今）?，F(xiàn)已形成挖掘機械、鏟土運輸機械、起重機械、工業(yè)車輛、壓實機械、混凝土機械、掘進機械、路面機械與養(yǎng)護機械、樁工機械、市政與環(huán)衛(wèi)機械、混凝土制品機械、高空作業(yè)機械、裝修機械、鋼筋與預應力機械、鑿巖機械、氣動工具、軍用工程機械、電梯與扶梯、工程機械配套件、其他專用工程機械20大類，109組，450種基型，1090個系列，上萬個型號的產品設備。工程機械與其他機械在功能、工況、結構尺寸等方面有著明顯的區(qū)別和特點，因此在生產工藝上也存在自身的特點。涂裝作為工程機械生產過程的一道重要工序，伴隨著工程機械的不斷發(fā)展而發(fā)展。當然，工程機械涂裝不僅僅取決于工程機械自身的發(fā)展，還與涂料及涂料施工工藝等技術的發(fā)展有關。未來工程機械會向著什么樣的方向發(fā)展，本文對此提出了以下觀點，希望拋磚引玉，共同探討。

一、影響工程機械涂裝發(fā)展的因素

1.1 客戶需求發(fā)展

產品最終是銷售給客戶，因此產品是圍繞客戶需求進行設計、生產的。當然，不同的歷史條件、不同的區(qū)域、不同的文化背景下客戶的需求是不完全相同的，尤其是工程機械的外觀，在不同的國家和地區(qū)有著不同的喜好。隨著時代發(fā)展，客戶對工程機械外觀的需求理念也不斷發(fā)生變化。在20世紀80年代之前，設備功能、性能是用戶最為關注的，很少會有客戶關注工程機械的外觀和造型。20世紀80年代后，外觀質量要求開始被提出和關注。2000年以后，客戶購買產品時不再限于內在的質量和性能，對外觀提出了要求。因此，工程機械涂裝的功能從以防銹保護為主、外觀裝飾為輔發(fā)展成為防銹保護和外觀裝飾并重，甚至外觀裝飾在客戶眼里更為重要，直接影響客戶對產品的第一印象，決定了客戶的購買意愿。在這種情況下，工程機械企業(yè)也會重視外觀。比如，為了提高外觀，企業(yè)不僅注重涂裝，還會注重板材成型、焊接問題。客戶滿意幾乎是所有企業(yè)的追求，所以，客戶對工程機械產品外觀的需求是影響工程機械外觀造型及涂裝發(fā)展的重要因素之一。

1.2 工程機械自身發(fā)展

在工程機械產品從無到有的階段，產品的重點是功能，涂裝是次要的，只需具有一定防銹功能。在工程機械發(fā)展壯大階段，產品性能及內在質量是企業(yè)關注重點，涂裝以防銹為主，兼顧一定裝飾性。到了工程機械成熟階段，其他方面的質量得到提高并穩(wěn)定下來，涂裝外觀質量就成了關注重點。因此，工程機械自身的發(fā)展水平和發(fā)展階段也會決定著其涂裝的發(fā)展。

1.3 涂料發(fā)展

巧婦難為無米之炊，涂料行業(yè)及產品的發(fā)展也影響著工程機械涂料涂裝的發(fā)展。只有涂料企業(yè)開發(fā)了適合工程機械的涂料產品，工程機械才有選擇的余地。涂料行業(yè)發(fā)展了，工程機械行業(yè)的涂料與涂裝才能發(fā)展。當然，工程機械對涂料的需求反過來也會促進涂料行業(yè)及產品的發(fā)展。

1.4 施工工藝設備的發(fā)展

涂料與涂裝是密不可分的。有了新的涂料沒有相應的涂裝技術就難以推廣使用。如，電泳涂料與電泳涂裝技術相輔相成。再如，目前已經在汽車、集裝箱、軌道交通等行業(yè)廣泛采用的水性涂料，在工程機械行業(yè)的應用就比較緩慢，原因主要是涂裝設備未能跟上。水性涂料需要噴涂生產線的噴漆室具有嚴格的溫度、濕度范圍，而已有的工程機械噴涂線難以滿足。施工工藝與設備對實現(xiàn)高效的噴涂、涂料的高利用率、涂膜的高質量有著決定性的作用。因此，施工工藝與設備同樣會影響著工程機械涂料涂裝的發(fā)展。

1.5 環(huán)保治理發(fā)展

涂裝過程中會產生廢氣、廢水以及固體廢物。因此，涂料與涂裝工藝的選擇不僅要滿足涂層功能、質量的要求，必須滿足環(huán)保要求。涂裝生產的最終排放不僅取決于涂料與涂裝工藝，還取決于末端的治理，包括涂裝廢水的治理和涂裝廢氣的治理。雖然，無論什么樣的涂裝廢氣通過采用合適的廢氣處理裝置處理后都能使其達到國家和地方的排放標準，但是不得不考慮廢氣處理裝置的投資成本以及后續(xù)的運行成本。另外，環(huán)保治理政策會將某些VOCs含量較高的涂料和涂料利用率低的涂裝工藝列入限制或禁止目錄。而對一些VOCs含量較低的涂料和一些涂料利用率較高的涂裝工藝列入推廣目錄或強制應用目錄。因此，企業(yè)在選用涂料及涂裝工藝時，還必須考慮地方環(huán)保政策的規(guī)定。2015年以來一系列環(huán)保治理措施表明，涂裝的VOCs治理將是大氣污染治理的重點之一，而且在未來一段時間不會放松，這對工程機械涂裝乃至整個涂裝行業(yè)的影響都將是長遠的。

二、工程機械造型與外觀發(fā)展趨勢

2.1 個性化

20世紀八九十年代，工程機械給人的印象還是傻大笨粗，但是進入2000年后就不一樣了。工程機械企業(yè)越來越注重品牌形象，越來越注重產品外觀與造型的設計，不僅與企業(yè)自身的文化結合起來，融入企業(yè)文化元素，還與客戶及時代的審美結合起來；不僅要吸引客戶目光，還要展示自己的企業(yè)形象。因此，外觀造型及色彩的個性化是工程機械發(fā)展的現(xiàn)狀，也是未來的趨勢。

2.2 多樣化

八九十年代的工程機械產品在外觀上基本都是統(tǒng)一的工程黃，很少有其他的顏色。但是，隨著工程機械外觀造型及色彩個性化的出現(xiàn)，不同品牌的工程機械在外觀造型上和色彩上不再千篇一律。比如在產品造型上，一改直棱直角的風格，流線型的設計開始應用到工程機械當中。在涂裝色彩上打破工程黃限制，不同品牌的產品在涂裝色彩上開始百花齊放，同一品牌的產品在色彩上也出現(xiàn)多樣化。例如，中聯(lián)重科2015年發(fā)布的涂裝色彩就有“極光綠、砂礫灰、星耀灰”3種顏色，一改之前單一顏色風格。在充分融入企業(yè)文化元素和時代特色的同時，色彩多樣化將是工程機械涂裝與外觀造型發(fā)展的一個重要趨勢。

2.3 人機工程與美觀

工程機械產品外觀造型個性化、多樣化的同時，更注重人機工程與美觀。智能化、舒適化是工程機械產品發(fā)展的一個主要方向。舒適化不僅僅表現(xiàn)在人體的觸覺和感覺上，還表現(xiàn)在視覺上。比如，流線型的設計、面漆合理的色彩搭配、漆面的豐滿光亮，都會給視覺上的美感。工程機械不僅僅是一種施工機械，正和轎車不僅僅是一種代步工具一樣，是一種商品。操作的舒適性，外觀的靚麗，是客戶的追求，因此也會成為工程機械企業(yè)努力的方向。

三、工程機械涂料發(fā)展趨勢

3.1 水性化

水性涂料由于采用水作為溶劑，VOCs含量較傳統(tǒng)溶劑涂料降低70%以上，不僅降低了儲存、施工過程的爆燃危險，而且大大減少了對操作工人的職業(yè)危害，同時減少VOCs的排放量，符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念。就目前所有的噴涂液體涂料中，水性涂料是VOCs含量較低的一種，水性涂料的VOCs減排效果明顯。但是，水性涂料有其自身的缺點，對儲存、施工條件要求較高。傳統(tǒng)的溶劑型涂料的噴涂線無法直接采用水性涂料，需要對噴涂生產線進行必要的改造才能滿足施工條件。另外，目前性能相同的水性涂料的成本較溶劑型涂料的高。從政策來看，水性涂料將是未來VOCs減排的主要方向。2013年9月，國務院印發(fā)《大氣污染防治行動計劃》，明確“在石化有機化學、涂料、包裝印刷等行業(yè)實施揮發(fā)性有機物綜合整治，完善涂料等產品揮發(fā)性有機物限制標準，推廣使用水性涂料”。2015年1月26日，財政部與稅務總局聯(lián)合發(fā)布《關于對電池、涂料征收消費稅的通知》（財稅201516號），對施工狀態(tài)下?lián)]發(fā)性有機物含量高于420g/L的涂料征收消費稅2016年6月21日，《國家危險廢物目錄》（2016版）由環(huán)境保護部聯(lián)合國家發(fā)展改革委員會、公安部發(fā)布（環(huán)境保護部令第39號），自2016年8月1日起執(zhí)行，水性涂料不再列入。工程機械企業(yè)在2014年就已經開始對水性涂料進行應用研究，目前已有大規(guī)模應用的案例。因此，工程機械行業(yè)大規(guī)模采用水性漆是可行的，現(xiàn)在已有更多的工程機械企業(yè)在進行工藝試驗。在工程機械行業(yè)中水性涂料取代溶劑型涂料雖然目前速度不是很快，但是已成為一種趨勢，而且后期進度會加快。

3.2 粉末化

粉末涂料幾乎是零VOCs的涂料，在施工過程基本不產生VOCs，因此不需要末端廢氣處理，是一種十分環(huán)保的涂料。粉末涂料對施工人員技能要求不高，涂料的利用率可達到99%，雖然烘烤溫度較高，但是在薄板件應用中，單位面積的綜合涂裝成本要遠遠低于溶劑型涂料，甚至只有溶劑型涂料涂裝成本的一半。在工程機械行業(yè)各大企業(yè)均已經有粉末涂裝線在進行生產，產品包括油箱、駕駛室、機罩等。由于粉末噴涂在邊、角、孔、洞、縫等位置出現(xiàn)膜層較薄的問題，工程機械企業(yè)還研發(fā)了“干碰干”的粉末涂料施工工藝。粉末涂料不僅環(huán)保，而且成本低，因此越來越受到歡迎，在工程機械基本形成一種理念：只要能用粉末涂料涂裝的，絕對不選擇液體涂料涂裝。由于許多工程機械零件的板材較厚，考慮采用粉末涂料涂裝進行烘烤需要消耗較多的能源，因此目前工程機械行業(yè)粉末涂料與涂裝主要是薄板件。但是，由于粉末涂料使用成本還很低，一定程度上可以抵消烘烤能耗的成本增加，因此粉末涂料與涂裝在工程機械行業(yè)的應用仍然會不斷擴大。

3.3 高固體分化

高固體分涂料雖然仍然是溶劑型涂料，但是由于其VOCs含量較傳統(tǒng)的溶劑型涂料低得多，因此對于VOCs的減排也有著積極的意義，近年來也受到了關注，在工程機械行業(yè)也有企業(yè)在應用。由于粉末涂料、水性涂料的應用受到零件板厚以及現(xiàn)有涂裝設備的限制，無法直接替換現(xiàn)有的溶劑型涂料。而高固體分涂料在施工條件上則完全與現(xiàn)有的傳統(tǒng)溶劑型涂料相同，不需要進行設備改造，可直接切換。因此，在短期內，高固體分涂料會有一個增長。尤其是對于空間受到限制，無法進行水性涂料施工改造的噴漆線，在VOCs減排壓力下，是臨時實現(xiàn)比較快的選擇。當然，由于高固體分涂料仍是溶劑型涂料，受未來環(huán)保政策影響的不確定性比較大。

3.4 多功能化

工程機械涂裝的功能除了裝飾，還有防銹、耐油等。比如裝載機變速箱殼體的涂裝，外部需要噴涂防銹底漆及面漆，內腔需要噴涂耐油底漆。傳統(tǒng)的涂裝工藝，這一種產品雖然體積不大，但是需要噴涂3種涂料。如果采用傳統(tǒng)的工藝，需要至少兩噴兩烘，更換3種涂料，還需要進行屏蔽，耗時耗能耗料。如果采用一種多功能涂料，不僅具有防腐蝕性能，還有耐油性能，同時還具備一定裝飾性能，那么涂裝就可以一次噴涂完成，不僅縮短產品生產周期，還大大降低能耗及人工成本，減少VOCs的產生。目前，同時具備防腐蝕性能和裝飾性能的底面合一涂料已經在工程機械應用多年，但同時具備防銹、耐油、裝飾的多功能涂料還未出現(xiàn)。筆者已與幾家涂料企業(yè)進行過研討，部分企業(yè)對這樣產品開發(fā)也很感興趣，有的企業(yè)已經開始進行研發(fā)和樣品測試。一次噴涂，滿足多種功能，不僅適應了環(huán)保的需要，還減少了生產現(xiàn)場物料的種類，便于現(xiàn)場管理，降低涂料更換中的損耗。因此，多功能化的涂料應該是工程機械涂料涂裝未來的一個發(fā)展方向。

四、工藝發(fā)展趨勢

4.1 零部件面漆化

工程機械傳統(tǒng)的生產工藝是零件噴涂底漆后裝配，裝配后整機刮涂膩子和噴涂面漆。零部件面漆化則是在整車裝配之前，將零部件進行底漆和面漆噴涂，并使涂裝的外觀質量達到整機外觀質量要求，裝配后不再對整機進行面漆噴涂。一些文獻稱之為一次性涂裝、先涂后裝或整機不面漆工藝。在工程機械行業(yè)，叉車產品首先進行了一次性涂裝工藝改造。在企業(yè)的實踐和探索，筆者提出了工程機械零部件面漆化的概念，對其優(yōu)缺點進行全面分析，并從設備、工藝、工裝器具、質量、人員、物流運輸?shù)确矫嫣岢隽斯こ虣C械實施零部件面漆化的具體應對措施。由于工程機械整機尺寸龐大，而傳統(tǒng)的整機涂裝包括清洗、水跡烘干、膩子刮涂、打磨、噴漆、漆膜烘干、強冷等工序，室體較多，涂裝線較長，造價較大，加上輸送機構、環(huán)保處理設施等，一條整機涂裝往往要幾百萬，甚至超上千萬。零部件面漆化工藝的應用，取消了整機清洗、打磨工序，節(jié)省了水資源、輔料和人力資源。同時，節(jié)省了企業(yè)廠房面積及資金投入。目前，幾乎所有的工程機械都采用了零部件面漆化或局部的零部件面漆化工藝，并且成為工程機械涂裝工藝的一種發(fā)展趨勢。

4.2 集中與專業(yè)化

以往在進行工廠設計和布局時，為了物流順暢，會根據零件生產工藝流程布局設備。由于不同的零件生產工藝流程和進行涂裝的工藝節(jié)點不同，會在多個車間布局涂裝生產線。這種分散式的涂裝很好地順應了零件的生產流程工藝路線，使物流周轉距離達到最短。但是，隨著環(huán)保治理的深入，分散的涂裝不利于廢氣的集中收集和處理，而且大大增加了廢氣處理裝置的投資費用以及監(jiān)測費用。另外，分散的涂裝不利于管理。因此，現(xiàn)在工程機械的涂裝生產布局趨于集中化和專業(yè)化，將一個廠區(qū)或一個園區(qū)的涂裝生產集中在一起建一條產能足夠大的涂裝生產線；建立專業(yè)的涂裝車間或涂裝工廠，從而降低環(huán)保設施的投入，實現(xiàn)專業(yè)化的生產及管理。未來工程機械的涂裝將會向著這種集中化和專業(yè)化方向發(fā)展。

4.3 涂料涂裝一體化

涂料與涂裝是密不可分的。但是，過去涂料生產和涂料應用完全是分開的，當出現(xiàn)涂裝質量問題時，往往相互推責。近年來，有學者提出了“涂料、涂裝一體化”的發(fā)展思路。一些涂料生產企業(yè)不僅向工程機械提供涂料產品，還提供涂料施工服務。工程機械企業(yè)將需要涂裝的零件交給外包方，外包方租用或利用工程機械企業(yè)的場地、設備，按照工程機械委托方的技術要求提供涂料，并按照工程機械委托方提供的質量標準對零件進行涂裝。工程機械企業(yè)只對涂裝質量進行監(jiān)管，其他方面全部交由外包方。這些外包方往往是涂料生產企業(yè)，他們熟悉涂料性能，專業(yè)施工水平較高。目前這種涂料涂裝一體化的承攬方式受到工程機械企業(yè)和涂料生產企業(yè)的歡迎，在未來一段時期內會普遍存在。

4.4 節(jié)能化

能源消耗不僅體現(xiàn)在成本上，還會增加碳排放量。傳統(tǒng)的涂裝工藝流程一般為：前處理→噴底漆→流平→烘干→強冷→刮膩子→烘干→強冷→打磨→噴面漆→流平→烘干→強冷→下線，整個涂裝過程3次烘烤、3次強冷，能耗巨大。工程機械企業(yè)通過對板材表面質量的控制及生產、運輸過程的防護，使材料表面缺陷及磕碰劃傷基本消除，膩子刮涂大幅減少。一些企業(yè)對一些非重要外觀件已經徹底取消刮膩子，不僅減少了人員、輔料，還減少了膩子烘烤、打磨需要的能耗。在取消膩子刮涂的基礎上，涂裝工藝也進一步優(yōu)化，流程變?yōu)椋呵疤幚怼鷩姷灼帷髌健娓伞鷱娎洹鷩娒嫫帷髌健娓伞鷱娎洹戮€，即典型2C2B工藝。工程機械結構件多為厚板件，烘烤過程吸收熱量大，烘烤的能耗大。因此，從節(jié)能環(huán)保角度出發(fā)，完全可以優(yōu)化為2C1B工藝，工藝流程為：前處理→噴底漆→流平（表干）→噴面漆→流平→烘干→強冷→下線，即采用“濕碰濕”工藝，噴涂底漆、面漆后統(tǒng)一進行烘烤。2C1B工藝減少了一次烘烤和強冷，大大降低了涂裝生產的能耗，為企業(yè)節(jié)約大量的成本，已經在工程機械得到應用。今后新建的涂裝線會首選2C1B工藝，因為目前即使是水性涂料也有的實現(xiàn)了“濕碰濕”施工工藝。

五、設備發(fā)展趨勢

5.1 前處理噴漆一體化

過去，前處理與噴漆分別為獨立的生產線。為了減少上下件次數(shù)，可以將前處理、噴漆通過輸送系統(tǒng)串聯(lián)在一起，實現(xiàn)涂裝過程一次上下件，同時減少上下件過程的磕碰，減少操作人員。隨著環(huán)保治理的深入，內燃叉車的使用已經開始被限制，采用電動叉車投資費用又比較高，而且叉車需要駕駛人員，因此減少叉車使用和降低人工成本，將前處理與噴漆做成一體化的生產線是比較好的選擇。

5.2 自動化

自動化技術已經廣泛應用于各行各業(yè)，在汽車、拖拉機等行業(yè)的涂裝也廣泛應用。但是由于自動化設備投資成本較高，且工程機械屬于多品種小批量產品，導致了工程機械涂裝實現(xiàn)自動化比較困難。隨著自動化設備的發(fā)展及大規(guī)模的應用，成本有所下降，為工程機械涂裝的自動化降低了投資門檻。此外，勞動力成本日益增加，也使得更多的企業(yè)考慮采用自動化的設備。工程機械的自動化主要有3個方向：一是上下料的自動化，采用機械手、自動化吊具等配合AutomatedGuidedVehicle（AGV）小車實現(xiàn)自動上下料；二是自動化輸送，涂裝前的產品和涂裝后的產品都采用空中自動化輸送線或底面AGV小車進行轉運；三是噴涂自動化，采用機器人進行噴涂。目前，輸送自動化已經大規(guī)模應用，機器人噴涂則需要一定的時間。

5.3 數(shù)字化與智能化

ManufacturingExecutionSystem（MES）已經廣泛用于制造型企業(yè)，國內工程機械主要企業(yè)也都采用了MES，實現(xiàn)自動排產、自動配送，適時采集生產、設備、質量等數(shù)據并進行統(tǒng)計分析。適時監(jiān)控生產、設備等情況并對異常情況及時報警，取消了各種手工單據和人工信息傳遞，大大提高了生產管理水平。涂裝生產線通過MES接收到生產工單，然后根據物料情況和交付時間進行自動排產。生產過程系統(tǒng)會適時監(jiān)控噴漆室溫度、噴漆室濕度、烘干室溫度等參數(shù)，對涂裝線的用電量、用水量、用氣量、涂裝產量、涂裝質量合格率等數(shù)據進行采集，并進行自動統(tǒng)計分析，實現(xiàn)數(shù)字化生產。數(shù)字化結合高度的自動化，可以實現(xiàn)生產的智能化。如，AGV小車會根據涂裝線排產計劃將涂裝工件送至涂裝線并自動上料，噴涂機器人能通過二維碼或其他方式識別進入噴漆室的工件，并調用相應的噴涂程序，整個過程不需要人工干預，完全由智能化的設備完成。工程機械行業(yè)近年來加快了智能制造的步伐和投入。當然，工程機械多品種小批量的特點決定了其在涂裝智能化上步伐快不了，但仍然是未來發(fā)展的方向。

六、結語

隨著用戶需求的發(fā)展和工程機械行業(yè)自身的發(fā)展進步，外觀造型越發(fā)重要，造型個性化、色彩多樣化、外觀靚麗化是工程機械涂裝的重點方向。受環(huán)保政策影響，選擇低VOCs或零VOCs涂料是工程機械涂料選擇的發(fā)展方向。為了降低成本，提高效率，多功能涂料以及零部件面漆化、集中專業(yè)化、涂料涂裝一體化、2C1B工藝等將是工程機械現(xiàn)在乃至將來的發(fā)展方向。得益于自動化、數(shù)字化、智能化設備技術的發(fā)展和大規(guī)模的生產應用，以及人工成本的上漲，工程機械涂裝也會向著自動化、數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展，但是速度不會很快。

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