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全球衛生紙后加工設備設計、制造理念探討
摘 要：隨著中國制造業對德國機械、電氣以及電子產品的需求不斷攀升，中國與德國的關系由“傾向性剛需”轉變為“合作性互惠”，最終成為“戰略層面的伙伴”。中德“戰略性合作”是中國每個機械人奮斗的方向。中國乃至全球制造業的核心是設計理念與創新應用，并不單單是產能、降低成本。以生活用紙行業為例，通過對比衛生紙后加工領域的德國、意大利、中國三大強國各自的設備創新、研發以及設計理念，從而分析各自的優勢和發展空間。
1 研究背景
眾所周知，德國設備在中國市場乃至全球都有很好的聲譽，出口量占到其總產值的 90%。德國設備為何久居“神壇”之上，其設計理念是深入到其“基因”的制勝之本。而意大利機床則被歸為與美國和其他國家齊肩的第二梯隊。
在生活用紙行業，目前三大主流國：德國，意大利和中國設備制造商。意大利在機械行業也曾是非常領先的，尤其在生活用紙和衛品行業，在產品多樣化方面甚至超過德國。那德國、意大利、中國各自的致勝之寶又在哪里。以下便通過對其設計理念，制造選材進行多維度分析：
衛生紙折疊、包裝工藝流程；衛生紙、手帕紙的后加工分為：開卷、切、折、疊和包裝，具體加工原材料以及工藝步驟解析如下。
待加工原紙材料：從造紙復卷分切線下來的成品衛生紙卷，指定克重，定層，根據后面的衛生紙加工設備，幅寬已經定制為單幅，雙幅和 4 幅。單幅根據產品展開尺寸而定。設備上不再配備原材料修邊工位。
開卷、切、壓、折和疊具體為：紙卷開卷，糾偏—光整，縱向分切—縱向折疊，壓花，橫向分切—橫向折疊，排片。從切、壓、折和疊過度到單包機配有“承接過橋“裝置。包裝材料：預印好的單包包膜卷材，預印好的中包膜卷材，標簽（硅油紙為載體）卷材。
工藝流程：單包膜分切，易撕口模切，單包膜折疊，橫邊、縱邊封燙，貼標，單包線匯流，小包堆疊至中包規格，中包膜退卷，分切，包中包膜，中包膜折邊，封燙開口，成品中包輸出傳送帶，分揀裝置。
2 德、意、中生產線整體局部
從布局和產品檢測口來看，德國以“緊湊”為原則，設備配置產品質量控制窗口多，可以在多個加功工步驟后取樣，在設備運轉時隨時監測，隨時調整紙品加工精度，廢品檢測口多，且對其認定的廢品自動排廢，絕不會進入到下一個工序，哪怕廢品并不會造成卡紙和停機。在折疊與包裝段分別有監測紙張與包膜的排廢裝置，作為最后一個對接監控。這樣做的目的是全方位控制最終產品品質，做到薄膜包內的紙品與包膜包裝一樣精良。排廢口不可手動解除。
另外，衛生紙原材料復卷張力或有不均勻，走紙全程配備張力控制器，衛生紙加工設備跑紙距離設計必須盡量短，這樣才能更好地控制紙帶張力。加上質檢取樣口多，從而最大程度上保證折疊精度，修正原材料不完美。基于此，設備布局也必須緊湊。
德國工程師為將穿紙、折疊工藝段布局設計得更緊湊，所有裝置集成在一套牢固的機架，公用一對墻板（驅動側，操作側）上。并且，采用避震系統，降低壓花輥針輥的撞擊引起的共振，降低各部分機械部件易損。
意大利理念是“模塊化”。所謂“模塊化”大大增加了設備后期改裝，吊裝部件的靈活性。然而，模塊化設計導致布局不緊湊，人員進入維修保養，空間大，換部件相對方便，可單整條線比德國同樣車速設備長 5m 以上。模塊意味著所有工作站都由單獨的機架，單獨的一對墻板支撐。每個工位機架墻板獨立起來，交互帶來的影響減少，但整個設備占地更多。走紙距離長，要求更多人員配置，從而保證最大程度上的連續生產，反之則浪費產能。更多的人力投入成本和設備采購成本，平衡點需要重新評估。
張力控制方面：走紙距離越長，紙帶在設備運行中的張力越不好控制。當然，作為補償，或許可以在傳輸、拉伸、牽引部分多配置糾偏或者張力感應裝置，通過 PLC 模塊控制，并將生產數據集成到系統中，對于定量卷材，可以有數據調用，減少操作工調機耗費時間。但這些額外的配套裝置本身的一次性投入和后期保養維護，以及對 PLC 程序的復雜性，甚至對工人的操作技能要求有很大挑戰。而這些通常是紙廠采購決策者與設備供應商初期技術交流中容易忽視的。
現在，有更多的紙廠采取更民主的做法，談判技術人員在與設備供應商交流期間，邀請生產一線人員與設備廠商進行交流，以確保決策的最大有利性。
不可否認的是，意大利設備模塊化，也是為了隨時替換模塊，方便后期改造，以更好、更快的適應終端消費者市場以及紙廠的需求。但模塊化的布局帶來了紙帶張力問題，各種品質控制難的問題。對于更嚴苛的品質檢測，意大利設備只留了兩個取樣檢測口，一個在折疊段，一個在包裝段。其中，有成本因素，更有區別于德國設計理念的植入。在意大利設備上，操作人員甚至可以選擇性地將不完美的折疊紙堆直接送入包裝段，當然前提是所謂的不完美不影響連續開機。而德國的理念是，品質高于一切，但凡設備檢測到紙張折疊壓花有任何不完美，直接推送進垃圾桶，而不會進入后繼包裝段。操作工無權關閉折疊段第一排廢口。
意大利設備這一設計，加上操作工的生產定額人為因素，使得意大利設備看著產能非常高，但是質量“不完美“，質檢部不滿意，終端市場品牌形象受損，甚至紙廠生技部和質檢部矛盾激化。但在一些實際生產過程中，或者是在消費者和造紙廠對紙品所謂完美度不敏感的時候，意大利設備的質量檢測設計反而迎合了他們的逐利需求。用戶選擇性的將這些所謂的“不完美”過濾，對比下德國設備的嚴謹和產能，德國設備就會讓紙廠有些許失望。
3 德、意、中生產線設計車速
目前世界最高速的設備仍為德國設備。意大利設備最快只能做到德國設備的三分之二。中國設備正努力做到意大利車速，并同時努力提高設備開機率，運行穩定性，以及最終產品質量。
中國市場是否一定是追求最高品質，單機產能第一呢？答案當然是并非如此。所謂高產能全自動生產線，并不是指在更換產品規格時，只要點下 HMI 人機界面即可完成。一般做一種新的產品，通常要更換很多機械部件，在系統里導入對應程序，并通過存儲數據調用，機械微調來進一步完成。高速機需要的翻車時間更長。高速機在后期設備改裝中要投入的資金、時間成本也很高。而終端衛生紙消費市場是動態變化的，如果要更快地響應市場對產品多樣性的需求，并且試生產一種新產品打市場的初期，所有投入都是有風險的。國外設備的交貨期，貿易交易方式等都不同于國內本土設備供應。德國的設備交期最久，尺寸模具設計、供貨、市場反應速度最慢，意大利和美國一些供應商稍微好些。這時，中國本土的中低速衛生紙加工設備就有了非常好的進入空間。
4 德、意、中整體研發理念的思考
傳統印象中中國制造突顯“成本”優勢。說到本土設備，另外的反應是交期短，備件交期短，售后服務反應速度快，設備精度低，產能小，甚至開機率很難保證。甚至使用 2 年，設備就要重新校水平，找零位。但中國設備商尺寸模具設計速度快、交貨快，能很快對消費者市場需求做出反應。
中國工程師是如何降低成本的。首先，除壓花重負載區，其他區域都是只有驅動側的墻板（驅動側墻板有加強裝置配備），操作側是沒有墻板機架支撐的，這樣做的好處是，方便操作更換部件，敞開式對設備走紙一目了然，可以及時反映并調整，對操作人員經驗要求不高。工件不重，女同志具備一定基本資質后也可以輕松操作設備。設備整個布局也不長，1 ～ 2 位操作工完全可以駕馭。而德國設備布局長些，設備占地更大些，意大利設備布局尤其長，車速也快，一會兒就要換各種卷材，一般配置的人員也就比較多，否則機頭、機尾來回跑，耽誤時間。
中國設備商將隔音罩作為可選項，讓用戶選購。低速設備的真空泵、折疊、壓花輥等噪音本來沒有高速機那么大，用戶有時會決定不購買隔音罩（當然不推薦這樣做）。而德國高速機必須安裝隔音間，隔音間都配備限位開關來做到人員安全。隔音間本身成本都接近 15 萬歐元。可以趕上一臺中國中速包裝機。這個成本誘惑對于一些新進入造紙行業的企業也是不小的。
5 德、意、中設備制造材料選用
中國設備機身金屬材質要求比高速機相對來說要低些，各處負載要求低，真空泵要求流量和壓力低，PLC 和電機，電氣元件多選用國產件，除成本外，維修服務，售后供應的速度得到保證。這些都是降本的核心因素。
縱觀德、意、中的設計理念，各有千秋，各自都有其青睞者，青睞者在自身不同的發展階段又會有不同的選擇。近年來，隨著中國經濟高速發展，中國設備制造企業也把更多資源投入到設備設計。一些有實力的企業可能還會從外協加工到自己設立 CNC 加工中心（金屬成型冷加工），從而更好地維護品質，加之供應鏈的管理效率也有所提高，能做到控本的同時保證質量。本土企業對技術人員比過往更加重視，鼓勵創新，鼓勵研發人員走出國門學習，更多高素質本土工程師得到關注，也享受到更好的待遇，并且有了更好的專利保護意識。
在持續改進、市場反應度方面，中國設備制造商對中國本土市場的洞悉力也比國外制造商強，能及時與用戶溝通，及時做本土消費者市場調研，且不存在很難跨域的中西文化差異。在新一代的衛生紙后加工設備中，中國制造的影響力已經超過意大利廠商，逐漸從國內銷售走向出口中東、非洲市場，并且一定程度上影響到了德國和意大利設備廠商在其本土的市場占有率。
6 結語
中國制造讓德國先進企業看到了中國人的智慧和發展眼光。在未來，可能還要借德國工業 4.0 的東風。比如，初期需要一些德國的母機（高精度數控機床）來過度，需要進口一些德國的原材料。除在金屬材料冷加工外，我們還需不斷在金屬材料熱加工以及材質應用上做更多的深入研究，擁有自己的核心技術。德國有很多機床企業，甚至一些做印刷機，包裝機的廠家都有自己的加工中心，連折邊機、滾齒機都配備，且有自己的刀具加工車間、熱處理車間。這無疑是一個控制加工交貨周期的好選項，但實際投入巨大，導致德國設備成本高居不下。當德國設備的用戶在爭取其自身所在市場和客戶時，設備投入成本成為非常大的阻礙。比如，汽車配件行業，標準化程度高，降本壓力大。正因為這樣，才使意大利設備、美國設備有機會進入競標。這也是中國本土設備的行業進入契機，沖出成本紅海后，中國制造采取的就是藍海戰略。
“市場需求，自身定位，設計與成本的平衡點”造就不同的設計理念，呈現出各自不同的優勢。市場是檢驗真理的唯一標準，在全球范圍內，作為全球最大市場的中國，中國制造以其核心技術與創新能力，必將完成其歷史使命，持續輝煌。
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