粮食加工装备业的现状与未来发展

   进入21世纪以来，我国粮食加工业持续快速发展，产业规模和企业实力明显扩大。2010年规模以上粮食加工企业1.83万个，工业总产值2.6万亿元（占食品工业总产值近40%），销售收入2.3万亿元，利税总额2895.9亿元，年末从业人员300万人，分别比2005年增长了70%，264%，232%，290%和60%。粮食作为人类赖以生存的重要物质基础，在国民经济和社会发展中占据十分重要的地位。粮食加工业是我国国民经济的重要基础产业，对满足城乡居民消费需求、保障国内粮食安全具有重要意义，同时对中原经济区建设和促进“三化”建设也具有重要意义和作用。我国的粮食加工业发展于20世纪80年代。经过国内“八五”、“九五”、“十五”、“十一五”的建设，粮油食品工业及粮油食品机械得到了快速发展。据不完全统计，2011年我国粮油食品工业实现利税总额6500亿元。粮油食品机械工业总产值占其中较大的比重，目前已成为我国十大机械行业之一。经过建国后尤其是改革开放以来近几十年的发展，我国粮食加工装备业经历了从无到有，由小变大、由弱变强的发展历程，目前国内许多产品已接近和达到国内外先进水平，但整体与国外发达国相比，还存在较大的差距。具体表现为：产品品种少，技术水平低；机械设备效率低、能耗大，质量差，寿命短；自动化程度低；大型成套化节能加工装备缺乏；自主开发能力薄弱，自主知识产权匮乏；高新技术应用少，新材料、新工艺推广慢；无法实现运行参数精准控制和系统的持续稳定运行等。国产粮食加工机械易损件及标准件使用寿命较短，如胶辊、筛筒、筛片、砂辊、铁辊、米刀和螺旋推进器等易损件的使用寿命和国外的先进设备相比还有很大的差距。其原因是：首先，粮食加工行业基础技术研究匮乏；第二，目前国内没有专业的粮食加工装备机械特性实验室。因此，相关技术的匮乏已严重制约我国粮食加工业及装备制造企业的发展，迫切需要开展相关技术及装备的研究与应用，以提高我国粮食加工装备技术水平，加快粮食加工装备现代化的发展进程。需要国内加大科技与资金的投人，提升粮食加工装备的技术水平，带动粮食加工业发展，提高人民生活水平和粮食利用率。

　　 一、粮食加工装备技术亟待加强的重要性和必要性

　　（一）粮食加工在国民经济和社会发展中具有重要地位

　　“民以食为天”，粮食及其制品作为基础的民生物资，是人类赖以生存和发展的必要条件，在国民经济和社会发展中占有特别重要的地位。党中央国务院长期高度重视“三农”问题，强调“巩固和加强农业基础地位，是治国安邦的头等大事”。而强化科技创新，发展粮食加工产业，提高加工水平和加工装备水平，是改善人民生活，促进农业增效和农民增收，保障农业可持续发展的重要举措。发达国农业增值的大环节是在粮食的加工转化，例如，美国粮食加工环节的增值是种植生产环节的3.6倍，从而大大促进了农业发展。相比之下，我国农业经济质量和效益不高，已成为影响农业发展和粮食生产的主要制约因素。而实验室的建立将延伸粮食加工链、提高粮食附加值、加大粮食经济价值空间，对于提高农民生产粮食的积极性，促进农业发展起到巨大的带动和引导作用。

　　（二）粮食加工技术及装备是保障粮食加工产业发展的必要条件

　　粮食加工的技术水平和加工质量是通过粮食加工装备来体现的，粮食加工装备制造业决定着粮食加工产业的水平和能力，先进的装备是引领粮食加工技术更新和产业升级，实现加工现代化的必备条件。因此只有提高粮食加工装备的设计能力和制造水平，才能真正保障粮食加工和农业产业化的快速发展。发达国的粮食加工业发展较早，其主要依赖于不断的技术进步和机械装备的创新，使得粮食加工业达到了现代化水平，形成了独立完备的粮食工业体系。国外粮食装备制造业十分重视粮食加工技术的研究，注重加工装备的创新和开发，强调全过程技术服务。近几年，发达国粮食加工装备制造企业不断加强高新技术的应用，使粮食加工装备的机电一体化技术水平不断提升，设备更加节能、高效和可靠，产品在国内外市场上的竞争力稳步提高。粮食加工技术及装备成为了粮食加工产业发展的基础和必要条件，如国内小麦制粉业的发展，带动了小麦深加工、食品和餐饮的发展。从21世纪初至2007年，福建省的食品工业完成工业总产值876.88亿元，实现利税112.19亿元，产品销售收入817.61亿元，进人国内食品行业十前之列。此外在农业粮食资源中大量有价值的成份仍被排斥在资源之外，导致其开发利用模式单一、低效和浪费。例如，国内每年有大量的农作物秸秆和农产品加工的副产品，都是生产生物能源和其它产品的原料。但目前均未完全真正作为资源充分开发利用。需要粮食加工技术及装备业提供相应保障。

　　（三）粮食加工业的发展需要粮食加工技术及装备的创新

　　随着粮油工业的发展，我国粮食装备制造业得到了较快的发展，质量也得到了明显提高。尽管我国粮食加工业进人了良好的发展阶段，但我国粮食加工业产业层次和整体技术水平仍然较低，普遍存在加工效率低和技术含量不高等问题。与世界先进水平相比，国产粮食加工装备在技术性能、产品质量和成套性方面的差距尤为突出，如自主开发能力和基础研究薄弱；自主知识产权少；高新技术应用少；生产效率低、设备能耗大；新材料应用少，自动化程度不高，人机环境考虑不够，现代设计制造技术应用程度不高等。显然已不能满足我国粮食产业现代化和未来发展以及人民生活水平提高的要求。目前世界先进的粮食加工装备制造业主要集中在欧洲、日本和美国，著名的4家粮食机械制造企业分别是瑞士布勒（以生产小麦加工装备为主）、日本佐竹（以生产稻谷加工装备为主）、意大利OCRIM和GBS公司（以生产小麦加工和粮食港口装备为主），年销售收入都超过了100亿元人民币，基本上垄断着世界粮食加工大型成套装备市场。自20世纪90年代开始，这4家跨国公司陆续实施市场战略转移，分别采取合资或独资的方式在无锡、苏州和北京建厂，逐步形成了他们在海外规模化的生产基地。他们利用其先进的技术手段、管理优势和市场经验，正在威胁着我国粮食加工装备制造企业的生存。所以，如何实现我国粮食加工装备制造企业整体水平的提高，实现我国粮食工业跨越式的发展，建立“国家粮食局粮食加工技术及装备重要实验室”是行业发展的迫切需求。

 　　（四）高新技术对行业技术进步和产业发展的作用

　　我国食品工业发展规划中提出了食品工业产值与农业产值的比例由原来0.3-0.4：1提高到0.5：1。粮油食品机械工业要相应发展，以适应粮油食品工业自动化、高效化、现代化发展的要求。经综合分析，国内粮油食品机械市场的中高端产品绝大部分被国外设备占领。急需研究开发国内自主知识产权的先进的粮油食品机械设备，发展民族粮油食品机械装备业，满足国内需要，并逐步扩大出口，占领国内外市场。高新技术是各行业科技发展的前沿以及各国技术竞争的要点，对粮食加工装备业的市场竞争作用日渐明显。高新技术在粮食加工装备业中的应用，对提高其生产效率和经济效益、降低能耗和生产成本、增加产品得率和提高市场竞争力等具有重要作用。与传统的粮食加工技术相比，高新技术具有更大的经济、社会和环境等发展优势。

　　二、国内外粮食加工技术及装备之间的差距

　　粮食加工业离不开装备，装备是粮食流通产业链中有价值和体现核心技术的一环。随着我国粮食加工装备制造业的发展，特别是近几十年，在经历了设备选定型、引进吸收、集成创新三个阶段后，我国民族粮食加工机械装备制造业的技术水平得到了快速发展，与发达国的差距不断缩小，部分设备性能已接近或达到国内外先进水平，甚至出口，或直接参与国内外市场竞争。但总体上看，我国粮食装备技术水平与发达国相比还有不小差距，主要以中低端技术水平为主高端市场的装备竞争力不强，缺少有自主知识产权的产品和品牌产品。

　　（一）产品质量、性能及技术水平的差距

　　产品质量差距：主要表现在稳定性和可靠性差，造型落后，外观粗糙，基础件和配套件寿命短，无故障时间短、安全性差。绝大多数产品还没有制定可靠性标准，该行业几乎所有的设计单位还没有引入欧盟和国内外通用的机械安全和卫生要求标准，几乎所有的机械制造单位还没有引入国内外通用的GMP规范，少数较好的产品所制定的可靠性标准无故障时间比发达国低得多，是发达国的1/2—1/3。性能上的差距：主要表现在生产能力低、能耗高、出品率低等方面。技术水平上的差距：主要表现在高技术应用少，自控技术差，生产线自动化程度低等方面。近年来，经过国内出台引进国内外知名粮食加工企业来华投资的举措，使得我国的粮油机械工业产品发生了质的飞跃。许多产品已经接近和达到国内外先进水平，为我国粮油机械产品实施新一轮“走出去”战略，奠定了可靠基础。

　　（二）产品结构、企业组织结构等方面的差距

　　我国粮食加工机械产品单机多，成套流水线少；通用机型多，对特殊要求和特殊物料加工设备缺门多；结构简单、技术含量低的产品多，高技术附加值、高生产率的产品少；主机多、辅机少。发达国高技术附加值的产品门类均较为齐全，产品系列依市场需求而派生，配套性强。粮食加工机械制造企业，在组织结构方面，大差距在于重视生产加工，轻视研究开发，研究创新不够，不能紧跟市场需求及时提供产品大多数企业技术人员占职工总数的比例不超过10%，而其中真正从事研究开发的人员为数不多。

　　（三）科学研究、新产品开发方面的差距

　　在粮食加工机械研究领域，缺乏相应的科研手段和设施，在国内范围内没有一家成规模的试验基地，以往新产品开发主要还是靠样机测绘仿制和局部改进提高等形式完成研制工作。设计方面，缺乏与国内外接轨的理论依据、标准依据和试验研究手段；机械制造方面，缺乏完备的制造规范和质量保障体系。导致一些新产品开发工作缺乏严谨的试验研究，就直接投入生产应用，科研成果缺乏成熟性，稳定性和安全性，结果使一些产品降低了市场竞争力和信誉，导致一些粮食加工企业宁愿花高额资金买国外设备，而不愿买价格便宜的国产设备，这是造成近几年我国粮食加工设备进口额居高不下的重要原因。

　　三、国内对粮食加工技术及装备的需求

　　随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高以及小康型社会目标的逐步实现，居民对粮油食品的需求趋向多样化，多层次化，为粮食加工业的发展提供了广阔的市场空间。作为粮食加工机械制造企业将提供多品种、高质量的产品以满足粮食加工业发展的需要。

　　近几年，随着企业组织结构的优化调整，国内 粮食加工企业向着大型化和规模化的方向发展，大型化和成套化粮油食品加工装备需求上升。国内市场每年需要从国外大量引进技术含量高的大型设备和成套设备，这说明国内产品种类和技术水平尚不能满足用户需求，致使粮食加工设备进口呈逐年上升状况，需要我国粮食品工装备行业认真分析，采取对策，抓紧研究开发以满足国内市场的需求。

　　四、未来几年粮食加工装备技术的挑战

　　未来几年粮食加工业应着力把稻米深加工的生物技术、膜分离技术、离子交换技术、高效干燥技术、超微技术、自动化工艺控制技术等高新技术作为稻米加工业产品市场竞争力和行业发展及获得高额利润的关键因素。在小麦制粉生产过程中，应用计算机管理和智能控制技术，应用各种传感装置，实现生产过程的计算机管理，大限度地利用小麦资源，使生产过程平稳、高效地运行。利用生物技术的研究成果，采用安全、高效的生物添加剂改善面粉食用品质，替代现在使用的化学添加剂，使传统的小麦加工业生气蓬勃。玉米加工业使用大型湿磨、密闭循环工艺，采用电子计算机对生产过程进行控制，使加工工艺过程具有很高的透明度。随时变换和调节工艺条件，使玉米淀粉、蛋白质、纤维和玉米油等玉米加工的综合利用率达到99%以上。应用现代生物酶技术、色谱分离、膜分离技术、喷射、超微以及自动化微机控制等技术，促使我国粮油工业进人高科技、高产出的快速发展阶段。

　　（一）开展粮食加工关键装备优化设计及优工作状态研究

　　开展粮食加工关键设备优化设计理论及优工作状态的研究，在粮食机械产品数字化设计、动态设计、振动、噪声及其控制研究等方面有所突破，加强粮食加工技术创新，吸收国内外先进技术，加大高新技术应用，提高加工装备的整体自动化水平。

　　（二）开展筛分分离、粉碎研磨机理及方法研究

　　建立筛分试验平台，引人先进观测、检测技术，进行粮食颗粒筛分运动规律分析；多场耦合条件下，进行粮食筛面的运动、振动机理分析。

　　进行粉碎研磨机理研究，主要包括：粉碎度与综合作用力的数学模型建立；粉碎能耗研究；研磨参数优化；粉碎特性实验研究。

　　（三）开展稻谷脱壳与碾白特性的相关研究

　　稻谷脱壳与碾白特性研究，稻谷脱壳与碾白机理研究，稻谷加工机械设备的机械性能、工艺效果与负载特性研究。探索佳工艺方法、确定佳工艺路线及优参数。利用现代设计方法开展大型稻谷加工设备结构优化及设计程序研究；创建高效节能型粮食加工关键装备设计新理论、新方法、新工艺；建立稻谷加工关键技术与装备的运动学和气力参数、工艺和结构参数等与加工效果、效率、产量、能耗等指标间的计算模型。

　　（四）进行粮食与设备摩擦磨损理论及关键结构力学分析

　　研究粮食与管道设备的摩擦及粮食颗粒冲击磨损的去除机理，分析谷物与管道摩擦对管壁表面结构和力学性质的影响，建立材料的动态破坏机理；研究管道的变形和冲击硬化现象，并对交变载荷界面的摩擦磨损规律及表面结构进行优化；研究多场耦合作用下材料表面摩擦磨损形态的变化状态；研究磨损过程中谷物颗粒与管壁材料相互作用的效能机制；研究谷物加工设备中加工谷物时的动力传递理论。对相关设备进行静、动力学及热力学性能分析，结构关键部位疲劳寿命计算分析；特殊结构冗余度分析计算；结构失效模式研究；结构布局分析及优化并进行结构件的疲劳试验；结构振动与强度方面的各种参数测试与分析。

　　（五）粮油加工装备系统大型化和集约化研究

　　根据市场需求，采用新技术、新材料、新工艺研发适合粮食加工业企业大型化、集约化粮食加工装备。如大型输送设备、组合清理设备（产量在1000—2000t/d）和除尘设备、专用粉配粉成套设备、正压输送过程中的面粉处理设备。

　　五、如何抓住机遇迎接挑战

　　针对未来几年粮食加工装备技术的挑战，粮食加工装备业需要做到以下几点：

　　（1）深入地吸收国外的先进技术以往粮机企业引进先进技术时，一般仅限于实体产品和使用安装说明，通过比较常规的技术手段，进行消化吸收，获取总体结构和零组件的图纸资料，并将其国产化，为企业提供一定的经济增长。由于条件的制约，对隐形的设计及关键工艺等核心技术，失于深入探求。在消化吸收时，没有解决好与设计相关联的使用性能。

       （2）增加粮食加工装备的研发力度消化吸收先进技术产品的直接目的，是获取其核心技术即质量特性，通过反设计、试验、验证和分析等工作，寻求原始设计参数，设计特性，裕度等设计数据以及特殊工艺。评价其质量特性水平，进行设计定型。以全套设计图纸和技术文件作为产品生产质量的设计符合性标准。如果我们把消化吸收不深透的产品叫形似产品的话，深透消化吸收就是将知识层面的形似产品转化为智慧层面的神似产品只有做到了神似产品，我们才有理由说，已经站到“巨人”（先进产品）的肩膀上了，以此作为高起点起步，向前发展。随着经济发展和社会进步，低工资低成本的价格比较优势日趋缩小，要想使企业可持续发展，只有向研发发展。创造新产品，把企业现有低水平创收能力转化为新经济价值的创收能力。增加企业的研发力度，才是企业的生命之源。

      （3）创自己的粮食加工装备品牌品牌的基础是质量，品牌的价值是信任。就机械产品而言，品牌产品是具有广泛公信力的产品，停留在知识层面的仿制产品不是也不可能成为品牌产品，即使是研发出的高档产品但公信力不足，也不算品牌产品。企业的品牌是与自主研发创新和质量保障为伍的长期蓄积品牌力量的过程。

      （4）加大科学技术储备技术储备包括数据库，资料文献库，技术zhuanli和以知识、技能为资本价值的人力资本，高科技产品还包括预研的成果。其中大部分技术储备应是具有自主知识产权的储备，其余为引进的技术储备。粮食加工装备业的发展同样离不开技术储备。

       （5）建立更深入广泛的产学研合作机制与高校建立产学研合作的机制，可以利用高校的知识、人才资源优势，可以为粮食加工装备业源源不断的输送新鲜血液与活力，从而使企业在技术创新、成果转化方面独具优势。

       （6）粮食加工装备技术研究平台建设政府应出台科学的粮食加工专项发展规划，理顺粮食产业化发展的管理体制，大力扶持和引导粮食产业地加工，构建合理的粮食加工体系，推进产业结构升级及粮食产业化经营，需加大投入建立一个适应我国粮食加工业发展要求的装备技术研究平台，用于提升粮食加工装备的技术水平，带动粮食加工业发展，提高人民生活水平。