2020年12月Dec.2020
沥滑油
LUBRICATING OIL
第35卷第6期
羟基氧化钴Voi.35,No.6
D O I：10.19532/jki21-1265/tq.2020.06.001 文章编号：1002-3119(2020)06-0001-08
杨春永
(卡特彼勒技术研发（中国）有限公司青岛分公司，山东青岛266061)
摘要：文章从工程机械运营模式、产品系列、市场细分、结构模块、操控性能、环保法规、绿制造、精准服务等方面浅析了在 5G、大数据、A R、人工智能等新技术影响下的未来发展趋势；分析了提质降本、长寿高效、专油专用、绿冉生、标准驱动等对工 程机械润滑油的新需求，论述了对基础油和添加 剂的功能本质进行深人研究的意义，提出了增加润滑油检测指标、优化测试评 定手段、加强对润滑油现时现地检测技术及相关仪器进行研究、建立高质量标准以指导研发和使用油品的建议，讨论了纳米制 造、废油再生等新技术，描绘了国产高端润滑油的美好前景。
关键词：T程机械；发展趋势；润滑油；新需求
中图分类号:TE626.31 文献标识码：A
Analysis on the Development Trend of China Construction
Machinery and New Requirements for Lubricants
YANG Chun - yong
(Qingdao Branch, Caterpillar R&D Center (China) Co. , Ltd. ,Qingdao 266061, China)
Abstract：The article analyzes the future development trend of construction machinery industry under the influence of 5G, big data, A R, Al and all these sorts of new technologies from the aspects of operating mode, product series, market segmentation, structural module, manipulation performance, environmental protection regulations, green manufacturing and precise service, etc. It
also analyzes the industry's new requirements for lubricants based on the consideration of quality improvement and cost reduction, longevity and high efficiency, designated oil for specialized purpose, green regeneration, standardization and more functions；The significance for further research on the functional nature of base oil and additives has been comprehensively dissertated in this article, which constructively proposes to create more lubricant testing indicators, optimize testing and evaluation methods, strengthen the research of on - site testing technologies and related equipment for lubricants and establish high - quality standards to guide R&D and the use of oil products；The article also discusses the new technologies such as nanomanufacturing and waste oil regeneration, which builds a bright prospect of domestic high - end lubricants.
Key words：construction machinery；development trend；lubricating oil；new requirement
i工程机械行业的未来发展趋势浅析
PELOPHYLAX NIGROMACULATUS工程机械行业是我国装备T.业的重要组成部 分，其产品类别包括挖掘机械、铲土运输机械、工程 起重机械等十八大类之多，可以说，只要有工程建 设，就离不开工程机械。
自从工程机械出现以来，随着技术的进步和经 营模式的不断变化，该行业已从创业期、形成期到了 发展期，尤其近几年来，全球工程机械行业始终处于 平稳增长状态，且行业的格局短期内也不会发生
根本性的改变，预计2022年我国工程机械行业总营业 收人将超过7000亿元，保持全球T.程机械的主要市 场地位。
工程机械的发展也不是一帆风顺的，由于受到 政策、市场、经济等多因素的影响，似乎也总是存在 一定的不确定性。但可以肯定的是，伴随着如今人 工智能、大数据、AR、传感器及5G技术的出现和发 展，工程机械行业必将又进人一个全新的时代。
由于工程机械的种类繁多，本文只就其发展趋
M A R K ET S TREND 市场与趋势
2ifU m ill)2020年第35卷
势的一些共性特征进行探讨，不当之处，恳请各位专 家及同仁斧正。
1.1布局全球化
全球化是人类进步发展的表现，是世界经济发 展的必然结果。随着人们全球联系的日益紧密，和一些工程机械国际巨头全球化布局和规模扩张的不 断推进并取得成功，工程机械企业的全球化和国际 化越来越被认为是这个行业的成长必由之路。
一方面，基建和房地产投资的旺盛度随国家城市 建设进度存在的地域转移，导致工程机械产品的周期 性波动，全球化可以有效地均衡生产与销售，规避周 期波动的影响；另一方面，商品价格由全球市场供需 关系决定，其生产、分销和价格都受到国际竞争态势 的影响，而全球化可以有效地降低投资风险。
工程机械企业全球化路径包括销售全球化、生 产全球化、资本全球化以及人才全球化。出口销售 是实现全球化的第一步，抢占市场，并建立全球销售 代理体系；生产全球化是规模扩张的幵始，遵循成本 效益原则，交叉采购形成上游协同效应，投资建厂致 力于中游企业降本增效，产品本土开发，贴近下游客 户；资本全球化贯穿企业发展始终，固定成本摊销产 生协同效应；人才全球化伴随管理本土化而进一步 发展["。
工程机械“走出去”，一方面拓展海外市场，为企业业绩增长提供新动力；另一方面，产品国际化有 助于提升企业知名度，扩大品牌效益，同时对于上市 公司来讲，品牌效益能够给公司带来更高的估值溢 价。在“一带一路”战略持续推进下，由于有效激活 了沿线国家的工程机械市场需求，我国工程机械产 业，紧紧抓住这一千载难逢的历史机遇，获得了更多 可持续发展的机会，出口额持续增加，大大促进了产 能和品牌影响力的快速增长。
当然，对于某一具体的市场，则一定是细分、专 业化，需要聚焦、研究、分析特定的用户体，满足他 们的需求，打造独有的竞争力，意即全球化布局，精 细化深耕。
1.2施工机化
施丁机化，并不是把几台设备简单地拼凑在 一起，而是需要工程机械设备制造商、有实力的代理 商和成套设备租赁商能够提前布局，致力于提供成 套设备和全套解决方案，以先进的工序交叉施工取 代顺序施T，实现施工效益最大化工程机械的机化高效施工需要具备以下三个条件：
首先，需要未来的T程机械拥有智慧“大脑”，实现推土机、挖掘机、装载机、压路机等的电子化、信 息化，并逐步地从局部自动化过渡到全面自动化，向着远距离操纵和无人驾驶的趋势发展，最终达到完 全智能化的作业机器人目标。
其次，需要依托5G技术的发展，解决影响机 化施T.最大的实时控制问题，对于工程机械要完成 这些复杂的任务，没有精确的实时控制是不可能进 行的。同时，也只有在5G时代才使得在网络上各个 点的时间同步能满足工程施工的要求，这在4G时代 是不彳T的，因为4G的时延最少为30 m s，而5G的时 延能达到1m s。
再次，还需要数字化和云技术的发展解决复杂的 控制云地同步的问题。云地同步是把复杂的定位系 统、机控制系统等放在云端，机器只做执行功能、断 网应急等，这样，通过网络控制机就成为了可能。
在一些发达的地区，机器换人早已不是什么新 鲜事。随着人工智能的介人，工程机械需加快其现 代化进程，推进工业化和信息化融合，保持住我国制 造业的竞争力，这已经是必须选择的命题了。
利用5G、物联网、数字化、AR、云技术等将不同 功能的工程机械优化组合在一起，从而发挥各自的 独特优势，进行强强联合作业，形成一体化的工程机 械施丁.，为客户提供一体化智能施工解决方案，相 信，这一天的到来将不会太久。
1.3产品多样化
产品多样化，一是指产品型号的多样化，二是指 产品品种的多样化。工装管理系统
产品型号的多样化，指的是产品型号向大小两 极发展以挖掘机为例，多年来，20 ~ 30 t机重的挖 掘机长期占据主导地位，但近几年，往上重达1400 I 的巨型挖掘机，往下到小吨位的微型挖掘机纷纷亮 相，而且大有进一步向两端扩展的趋势。一方面随 着我国在能源、风电以及核电等新领域开发的不断 深人，大型化的工程机械设备受到热捧，从上海宝马 展各家推出的新款设备我们似乎也有所察觉，从履 带起重到矿山挖掘机等，不仅充分证明了我国国内 工程机械企业先进的技术水平和制造能力，还进一 步增强了我国在国际市场大型化产品的市场竞争 力。另一方面，在国外比如美、欧、日等发达国家基 础设备比较完善，大规模基础设施T.程建设在日益 减少，而修缮保护及城市小型工程项目却在增多，为了节省较高的人力费用，提高工作效率，各种小、微 型工程机械大受欢迎：这些机械设备可
在狭窄地段 进行施T.作业，在家庭住宅及小型工程项目中得到
市场与趋势M ARKET & TREND
第6期杨春永.浅析我国工程机械的发展趋势及对润滑油的新需求
固体增塑剂了广泛的应用在国内，我国新型城镇化建设项目 日益深入，对于小型的T.程机械设备需求也将呈现 持续稳定增长2。
产品品种的多样化，是指未来客户化、定制化的 产品将越来越多，同时，一些新型的工程机械品种不 断被创造和制造出来，以满足多样化的市场需求。1.4结构模块化
随着我国工程机械行业的发展，为用户提供高 性能、高可靠性、高机动性、良好的维修性和经济性 以及个性化的设备逐渐成为厂商追逐的目标。为了 满足用户的需求，并以最快速度开发出质优价廉的 新产品，最有效的途径就是采用模块化设计原理、方 法和技术。
模块化设计，被认为是目前解决工程机械生产 成本高、研发周期长等问题的有效解决方案。积极 推行模块化设计，不仅能够满足人们对工程机械产 品的个性化、多样化的配置需求，更能积极应对市场 竞争，在多品种、多选装模块的生产方式下，实现最 佳的质量和效益。其中，作业功能多元化，实现一机 多用，是近年来工程机械装备出现的一个新技术特 点，也将是未来工程机械装备制造发展的…
个大趋 势。多功能作业装置改变了单一作业功能，推动这 一发展的因素首先源于液压技术的发展，通过对液 压系统的合理设计，使得T.程装置能够完成多种作 业功能。其次，快速可更换联接装置的诞生，使得安 装在工作装置上的液压快速可更换机构在司机室通 过操纵手柄即可快速完成。
欲在未来的市场竞争中获得更大的竞争优势，工程机械的设计中将更加注重选用质地好的零部 件，更注重零部件的通用化、标准化和集成化，而相 配套的零部件企业更加注重系统化地与主机配套，传动系统、液压系统、机电一体化控制系统，将大大 地缩短主机产品开发周期，而且零部件的标准化和 通用化进一步提高，最大限度地简化维修，是国外先 进技术发展的一个重要标志。
结构模块化，在当前的工程机械行业已经显现，从动力系统、传动系统、操纵系统、液压系统、电气系 统到冷却系统等，都有颇具实力的行业供应商提供 具有竞争力的模块化可定制产品，正如以苹果和特 斯拉为代表的'‘积木式创新”，在如今行业大洗牌的 浪潮下，以价值链和产业链为导向，以战略联盟或者 生态圈的形式，整合行业内各个模块上最专业的资 源，就像当今的人工智能和无人驾驶，行业重塑并非 遥不可及。1.5操控智能化
毫无疑问，现代丁程机械正处在一个机电一体 化的发展时代，机械、液压技术和电子控制技术等的 有机结合，极大地提高了 丁程机械的各种性能，如动 力性、燃油经济性、可靠性、安全性、操作舒适性以及 作业精度、作业效率、使用寿命等，目前以微机或微 处理器为核心的电子控制装置在现代
工程机械中的 应用已相当普及，如摊铺机和平地机的自动平、摊 铺机的自动供料、挖掘机的电子功率优化、柴油机的 电子调速、装载机、铲运机变速箱的自动控制、工程 机械的状态监控与故障A诊断等
T.程机械的各种操控正朝着智能化的方向快速 发展，需要说明的是，智能驾驶不是简单的遥控操 作，而是根据施工现场情况设定程序，让机器可以n 动前进、后退、转向、行走、振动等，同时，通过安装在 机器上的传感器，能够自动感知并判断遇到的障碍 物，主动避让，做到安全防护，B卩使陷到泥潭时，也可 以通过自动切换多功率模式从泥中冲出来，属于真 正的智能无人驾驶。
无人驾驶是机器智能化的重要标志，当前，无论 是机动车还是非公路机械，无人驾驶的热度都在持 续升温，热点新闻层出不穷。在工程机械行业，国际 巨头们也正围绕无人工程机械展开激烈交锋，力争 率先推出自己的无人驾驶产品，以抢占编程方法和 通f H标准方面的制尚点和发R权
为应对丁.程机械行业在面对国内市场国际化竞 争的残酷局面，以最快的上市速度、最好的质量、适 宜的成本和最优的服务来满足不同顾客的需求，智能制造是解决这一难题的最有效手段为推动新技 术、新艺转化和应用速度，我闺对未来T.程机械行 业的发展也提出了更高的要求，柔性化生产、自动 化、数字化等为基础的智能化制造将成为行业的新 标准，在智能化方面的同定资产投资也将持续增长综上所述，智能化是未来发展方向，依托物联网 (1<>T)和数字化技术.机械设备将逐渐展现机器的智 慧，实现自动化、智能化操控，谁掌握了核心技术，谁 就掌握了市场话语权。
1.6环保清净化
据环保部发布的数据显示，我国环境问题日益 严峻已成为不争的事实，因而，屮央生态环保督察持 续高压态势，同家大力推动行业高质量发展，推动新 旧动能转化，逐步淘汰落后产能，推动经济正在由高 速增长阶段转向高质量发展阶段，而丁程机械设备 行业的污染又比较严重，这已成为行业必须要解决
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4餌消汕2020^ 第 35 卷
的重大难题。所以，继2016年4月我国强制实施移 动非道路机械用柴油机国ID排放以来，非道路国IV 排放的推行也已在紧锣密鼓的进行当中，目前排放 限值已确定，排放标准等效于美国4级过渡期和欧 盟DIB阶段排放标准。
环保清净化是对机器设备全生命周期的要求，既包括工程机械对外部环境的影响，如发动机的排 放和机器噪声等，也包括在机器内部的影响，如机器 磨损和油液变脏对环境造成的二次污染。另外，环 保清净化还包括绿制造和再制造等内容，绿是 指制造工程的绿化，比如水性漆的推广使用等，T.程机械的再制造更是一个极具潜力的发展主题。
所谓再制造就是追求低碳、环保、绿制造，目的就是利用再制造为旧设备注入新活力，重在研究 如何通过再制造帮助客户在使用设备的过程中减少 运营成本，获取更多价值。有资料显示，工程机械再 制造产品比新产品的制造节能60%，平均有55%的部件都可以被再利用1制造过程中可以节省80%以上的能源消耗。目前，工程机械产业的再制造已经 成为其产业链中的重要一环，不仅为客户提供降低 产品全生命周期成本的最佳方式，也有效支持了国 家提倡的发展绿循环经济的号召，成为工程机械 行业未来发展的重要方向。
未来十几年，行业最大的变革毫无疑问就是柴 电动力的转换，柴油机驱动的设备将被电驱动全面 取代。多国已经宣布将禁售所有的传统燃油车，我 国工信部也已经正式启动燃油车退出时间表的相关 研究。另外，燃气动力、双燃料动力、氢动力等新能 源都将促进节能减排和综合效益的提升，让碧海蓝 天相伴我们左右。
1.7服务智慧化
工程机械市场未来的竞争，不再是单纯的产品 竞争，而是对设备的全生命周期的服务竞争，即包括 售前、售中和售后的服务。未来工程机械设备提供 商需要努力的发展方向，应当是始终围绕提供优质 产品和优质服务而进行，用服务和体验留住终端客 户。
智慧化服务的核心是利用大数据，能够提前准 确地识別出客户不同阶段的真正需求，为客户提供 数
字化的解决方案、电子商务解决方案、融资等服 务，让客户的运营更高效、更加可持续。
目前各生产厂商或其代理商，对售前和售中服 务都做得相对规范和完善，只是在售后服务当中，W 为存在多因素的影响，仍有许多问题需要解决，所以，售后往往被放到了突出位置。这是因为，工程机 械设备的高技术性和耐用性决定了行业的存量性质 和强大的售后市场特征，随着工程机械应用越来越 广泛，大部分客户的维保意识明显增强，但仍有部分 客户存在设备管理上的短期行为，集中表现为“重修 轻养”、“重用轻管"，频繁的故障不仅影响客户的利 益，也有损主机厂的声誉。如何加强工程机械的维 修与保养，保证工程机械的正常运行，延长工程机械 的使用寿命，降低工程机械的使用成本，成为必须解 决的问题。
而智慧维护的要点首先就是以按需维护替代定 时或定里程的维护和保养，其次是用积极的预防性 维护避免如气候条件差、地理条件恶劣和机件工作 的润滑条件差等因素造成的工程机械设备磨损和作 业效率低下，替代事后维修，以提高经济效益。除了 提供更多的可现时现地的简易实用检测技术和仪器 外,5G和大数据等技术有望帮助彻底打通客户和服 务提供商之间的隔阂，利用传感器技术采集并传递 客户机器的实时状态到服务提供商，为客户提供远 程故障诊断和维护指导。，
工程机械服务的另一个重要方面就是服务配件 的供应，与现在较为混乱的市场相比，将来，后市场将 会变得越来越规范，信息将高度透明，与OEM设备品 牌不同的高质量零配件将大量上市，假冒伪劣
零件的 市场生存空间越来越小，用户甚至可以按自己的需求 量身定制，充分享受智慧化服务所带来的利益。
2工程机械新发展对润滑油性能的新需求
工程机械的润滑油主要包括柴油机油、液压油、液力传动油和重负荷齿轮油，是伴随着工程机械全 生命周期的必需品。润滑油是由基础油和添加剂组 成的，其中，基础油是润滑油的主要成分，所占比例 一般为80%以上，并决定着润滑油的基本性质，而 添加剂则是为了弥补和改善基础油性能方面的不 足，赋予某些新的性能而添加的，是润滑油的重要组 成部分。
润滑油被誉为工业快速发展的“晴雨表”，它和 GDP之间有着密不可分的比例关系。在发达国家，润滑油消费量与GDP的比例相对处于一个较为合 理的水平，但是作为发展中的国家，我国的润滑油消 费强度比美、日、德等国家偏高一倍左右，这其中既 有发展中国家经济发展较快的因素，但是更多的原 因要归属于我国的润滑油消费不合理以及浪费。未 来随着油品质量升级，换油周期延长，管理水平和装 备的提高，我国润滑油消费强度应持续下降，逐渐趋
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第6期杨春永.浅析我国工程机械的发展趋势及对润滑油的新需求
向世界平均水平，并不断向发达国家水平靠近。根 据前面的分析，对工程机械润滑油的新需求体现在 以下五个方面。
2.1提质降本
提高质量、降低成本是一个永恒的主题。改革 开放以来，我国润滑油事业取得了较大的发展，已成 为名副其实的世界润滑油第一消耗大国和生产大 国。然而，与之形成鲜明对比的是，我国距离润滑油 生产强国还存在很大距离。我国国内润滑油企业依 然多以制造低端产品为主，国外品牌占据我国高端 润滑油尤其是添加剂市场的主流地位，价格居高不 下。
事实证明，唯有不懈的自主技术创新，才能争取 更多的主动权，这也正是芯片危机带给我们的启示: 因此，积极创新研发工程机械润滑油，不断提高润滑 油的品质并努力降低成本，将会为我国工程机械行 业和经济发展提供更有力的保证，有利于建设环境 友好型社会和资源节约型社会。
创新研发首先是研发意识的创新，深人研究精 益及精准研发理念，保证研发方向和思路的正确性 其次是产品创新和工艺创新。产品研发包括对基础 油和添加剂的全面研发，那种不重视基础油研究，片面强调添加剂重要性的观点是不正确的，事实证明，在基础油不做改进的前提下，仅靠改变添加剂配方 已无法满足更高的质量要求。根据对驱动桥的试 验，用I类基础油生产的润滑油其传动效率是95%，而对于同一驱动桥，用DI类基础油制造的润滑 油其传动效率达到95.5%。类似的试验在变速箱
中的效果更加明显，效率提升接近2%工艺研发 则包括生产流程和设备的研发等。除此之外，也要 不断创新企业高质量发展的设备润滑管理应用体 系，促进润滑可靠性技术与物联网、车联网、大数据、人工智能、云平台等新一代技术的融合和发展。
2.1.1 基础油
基础油是润滑油的主体，是保证润滑油质量最 重要的一环，加速开展国内高质量基础油的生产及 研发是争取润滑油市场的当务之急，特别是生产 api n类、m类的基础油。
基础油按来源分矿物型、合成型以及生物型三 大类。其中，矿物型基础油用量最大，占比90%以上，它是由原油提炼出的；合成基础油是通过物理 和化学工艺合成的；生物基础油则提取于农作物：在这三种基础油中，矿物质基础油是不可再生资源 且具有难以降解的特点；合成基础油是人T.合成的，按照人类主观意愿和需求从微观结构进行重组加工 而成的，其成分较为灵活且易于再生产，容易满足人 们对机械润滑油各种品性的需求；而生物基础油是 从农作物中提取出的，可再生产并且降解难度最低 的一种油，也是目前工程机械油成分中最为环保的 ~■种。
目前，国内矿物质基础油仍依靠“老三套”传统 T艺生产，即溶剂精制、溶剂脱蜡和白土补充精制，虽然其仍具有不可完全取代的优势，但生产出的常 规I类基础油已达不到现代工业的要求，从而推动 了传统“老三套”生产工艺的转变。近几年，为了减 少粉尘污染，降低能耗，提高基础油的收率和质量，
对“老三套”生产工艺进行了以节能降耗、提高经济 效益为主旨的多项技改，已取得明显效果。液相脱 氮-白土精制工艺、络合脱碳-白土联合工艺、以及 无白土工艺先后投人使用，在提高产品质量的同时，也大幅降低了企业生产成本，同时减少了对环境的 污染，见图1。刷毛辊
图1“老三套”工艺流程改进
采用加氢工艺是提高润滑油基础油质量的有效 和先进方法，目前加氢处理工艺技术已成为世界生 产润滑油基础油的主流技术，它是通过加氢处理、加 氢裂化、加氢异构化、加氢精制、催化脱蜡等，改变基 础油化学组成，使其颜、性和气味得到改善，黏温性能得到提高。
不干胶标贴2.1.2 添加剂
添加剂是近代高级润滑油的精髓，已成为不可 或缺的关键成分。正确选用、合理加入，可改善其物 理及化学性质，对润滑油赋予新的特殊性能，或加强 其原来具有的某种性能，满足更高的要求。随着技 术的发展，添加剂的品种越来越多，目前一般常用 的添加剂有：黏度指数改进剂、倾点下降剂、抗氧化 剂、清净分散剂、摩擦缓和剂、油性剂、极压添加剂、抗泡沫剂、金属钝化剂、乳化剂、防锈剂、抗乳化剂、抗氧、抗腐剂等。
当前，我国年均润滑油消耗量达到世界前列，但 对添加剂的研究却起步较晚，尤其是高端复合添加
剂，市场份额大部分被国外企业所占据要想真正实现弯道超车，必须对基础油和添加剂的作用机理 和本质进行深人的研究，不断创造出新材料、新T.艺，以真正达到提质降本的目的目前对纳米润滑
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