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铸造行业智能制造尺度化的现状和生长

2022-04-04 13:49上一篇:高校专业剖析——机械电子工程 |下一篇:没有了

本文摘要:随着《中国制造2025》计划的提出,中国的制造业进入到了转型升级、迎接又一次技术革命的时期,而智能制造是《中国制造2025》计划的主攻偏向,是推动我国制造业转型升级、推动工业化与信息化两化融合、推动制造业从供应侧结构性革新、推动我国从制造大国向制造强国转变的重要措施。据中国铸造协会统计数据显示,2017年我国各种铸件总产量4940万吨,较2016年增长4.7%。 从2002~2017年间,除2015年泛起1.3%的下降外,我国铸件产量始终保持着正增长。

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随着《中国制造2025》计划的提出,中国的制造业进入到了转型升级、迎接又一次技术革命的时期,而智能制造是《中国制造2025》计划的主攻偏向,是推动我国制造业转型升级、推动工业化与信息化两化融合、推动制造业从供应侧结构性革新、推动我国从制造大国向制造强国转变的重要措施。据中国铸造协会统计数据显示,2017年我国各种铸件总产量4940万吨,较2016年增长4.7%。

从2002~2017年间,除2015年泛起1.3%的下降外,我国铸件产量始终保持着正增长。我国2016年的铸件产量达4720万吨,同比增长5.4%,占全球总产量的45%。然而,凭据我国海关统计的数据来看,我国2017年收支口铸件中,出口的铸件均价为1450美元/t,而入口铸件均价为7844美元/t,铸件入口“交货值”是出口的超5倍之多,说明我们入口铸件多为“高端铸件”。

从上述统计数据来看,我国虽然铸件年产量多年来一直稳居世界第一,可是总体来讲多以低端铸件为主,而高端高质量铸件占比力少。铸造企业漫衍多以小微企业为主,所使用的生产工艺及设备落伍,生产效率低,质量不高,有些企业生产的废品率甚至到达30%。

纵观制造强国(美、德、日等)的铸造等基础制造业是其成为制造强国的有力支撑。因此,作为制造基础的铸造行业亟待快速转型升级,生产效率、质量、品质的提高不但单影响着单一行业,还影响着诸多以铸件为基础的各种制造行业。

我国铸造领域的学术研究其实并不落伍,许多研究结果已到达国际领先的水平,可是实际情况是这些技术真正转化为生产力的很少。海内铸造高技术水平仅限于少数大型铸造企业,行业整体的技术水平仍然落伍。以现在的现状来说,急需制定相关的尺度:一是制定情况、宁静相关的强制性尺度,提高铸造行业的准入资格;二是制定技术成熟、科技领先的推荐性尺度,以此淘汰落伍企业,引导新兴企业转型升级,在铸造行业里注入活力。

智能制造不但单是某个技术或设备的创新突破,而是综合先进制造技术及信息技术的高度应用,旨在基于信息化和智能化的应用,合理分配现有资源,快速解决清除故障,维护生产历程的康健连续,以高效率、低成本实现连续生产制造。现阶段智能制造在铸造行业的应用仍处在探索阶段,对于铸造行业智能制造的实现仍需要一步一个脚印的踏实前行,循序渐进。

1 智能铸造行业现状智能制造是《中国2025》计划中的重要一环,是我国制造行业转型升级的关键。但以现在的现状想到实现智能制造是有很大难题的,需要逐步的、循序渐进的生长。凭据工业与信息化部及国家尺度化委员会团结公布的《国家智能制造尺度体系建设指南(2018版)》中所明确提出的,想要实现智能铸造大要来讲就是要在设备、单元、车间、企业、协同等的各级层面通过数字化、网络化、智能化这三个大的阶段来实现。

现在,海内先进铸造企业已经在智能制造设备、单元、车间层面的数字化和网络化的探索已经初见成效。随着近几年新设备新技术在铸造行业领域中的应用,铸造行业转型升级的低级模式已经逐渐显现出来,其中在智能铸造方面,种种高新技术的应用已经深入到了铸造工艺流程的各个环节当中,其中有不少技术对部门生产工序发生了颠覆式的影响。许多新技术、新结果已经应用到了实际的生产当中,整个铸造行业工业升级转型的前景已经可以预见。1.1铸造智能设备近几年来,许多高新的技术设备已经进入到了铸造领域,并对铸造行业发生了厘革性的影响,其中增材制造设备、工业机械人、旧砂再生设备及传感识别装置等,险些笼罩到了铸造工艺流程中的各个环节。

(1)增材制造设备增材制造设备,又称为3D打印设备,是近几年来的热门话题。在铸造的造型工序使用增材制造设备生产砂型(芯)改变了传统铸造造型工艺及部门特种铸造工艺中需要先制模再制型的工序,增材制造技术可以不需要容貌直接生产出浇注用的砂型(芯),摒除了已往传统手工生产的种种毛病,简化了生产历程,改善了生产情况,淘汰了生产质料的消耗及对情况的污染。

现在,该项技术逐渐成熟,正在向市场化的偏向生长。(2)工业机械人工业机械人在铸造历程中特别是一些大中型铸件的铸造历程中的应用有着十分重要的职位。由于铸造属于离散制造的特点,工业机械人取代工人举行一些重体力的劳动,饰演着在各个工序及工序间转运的角色,是整个生产物流能力的保障,提高生产的效率,其中具有代表性的是重载机械人及桁架机械人等。(3)旧砂再生设备铸造生产历程中发生的旧砂占到铸造工厂(车间)固体废弃物排放总量的70%之多,对旧砂举行再生使用可以节约资源,降低生产成本,还可以淘汰因排放固体废弃物而引起的情况污染,具有相当大的经济及社会效益。

旧砂再生设备已经成为现代铸造车间不行缺少的组成部门。旧砂再生技术方法有干法再生、湿法再生、热法再生及化学法再生等。(4)传感器及识别装置传感器及识别装置是将整个铸造生产历程中的物理信号转变为数字信号,是实现智能铸造数字化阶段的重要组成,是对整个生产历程的数字化,通过数据筛选、分类及分析实现对整个生产历程的科学治理及控制。

1.2铸造智能技术随着设备自动化、数字化水平的提高,与之相配套的高新技术也随之应用到铸造领域,远程运维、全流程虚拟制造等技术也在铸造工艺设计和设备维护等方面给铸造生产提供着支撑。(1)全流程虚拟制造技术传统铸件工艺的设计往往需要大量设计履历的累积,而全流程虚拟制造技术通过知识库的建设,汇总铸造工艺设计的相关尺度、规范、履历等理论知识和事实数据,对铸件工艺的设计有纪律方法可循,联合工艺的模拟仿真,模拟铸件在铸造历程中的形状、尺寸、内部组织及缺陷的演变情况。针对模拟仿真的效果对工艺举行优化,已到达淘汰因工艺设计问题而发生的生产损失的目的。

(2)远程运维技术远程运维技术是通过集中运维资源,通过网络监控生产设备的生产状况,提前预防、治理、解决遇到的设备维护问题,保障设备的开动率,提高生产效率。一改以往救火式的运维治理模式,让运维人员及生产人员之间的相同协作越发通畅。1.3铸造智能工厂在铸造企业治理的制造工厂(车间)中,先进的智能治理系统(ERP)及智能生产系统(MES)也已经在多个大型铸造企业中获得了应用。

(1)智能治理系统智能治理系统,以ERP为例,通过将企业的所有资源(人力、资金、设备、库存及物流等)举行整合集成治理,通过信息流举行全面的一体化的治理,依据所有资源的状态、数量及能力等,合理有效地制定优化生产计划,提高资源的使用效率。(2)智能生产系统智能生产系统,以MES为例,是处于计划层和现场自动化系统之间的执行层,主要卖力车间生产治理和调理执行。

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一个设计良好的MES系统,可以在统一平台上集成诸如生产调理、产物跟踪、质量控制、设备故障分析及网络报表等治理功效,使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门及物流部门等提供车间治理信息服务。2 尺度体系2.1智能制造尺度体系在《中国制造2025》计划中提出了“智能制造,尺度先行”的观点,工业和信息化部团结国家尺度化治理委员会划分公布了《国家智能制造尺度体系建设指南(2015版)》及《国家智能制造尺度体系建设指南(2018版)》,目的是针对当前智能制造生长时期的现状,为当前和未来一段时间智能制造尺度化事情,解决尺度缺失、滞后及交织重复等的问题。在最新版的《国家智能制造尺度体系建设指南(2018版)》中,首先对整个智能制造尺度化的指导思想、基本原则及建设目的作出了总体要求,特别强调了“共性先行,急用先行”的原则。

然后通过生命周期、系统层级及智能特征三个层面建设了智能制造系统架构的模型,并提出了智能制造尺度体系结构,细化形成智能制造尺度体系框架。智能制造尺度体系结构分为三个部门:“A基础共性”、“B关键技术”及“C行业应用”,最后对各部门下的尺度子体系举行了重点的计划。

智能制造系统架构如图1所示,智能制造尺度体系结构如图2所示。2.2铸造行业尺度体系中国铸造协会在2013年率先提出了中国铸造行业尺度体系框架,并纳入到了《铸造行业十三五生长计划》中。

2018年建立了中国机械工业尺度化技术协会铸造专业委员会及中国铸造业尺度同盟,以铸造业的国家、行业、团体及企业尺度协同生长,行业内尺度化机构协同生长,上下游企业协同生长为目的,开展尺度化事情。停止现在,共制定并公布了40项团体尺度,尚有48项尺度在制,其中8项尺度入选“工信部百项团标应用示范项目”。团体尺度的制修订,解决了部门市场急需的尺度缺失问题。

3 铸造行业智能技术及尺度化需求“智能制造,尺度先行”。实现智能制造是一个循序渐进的生长历程,在这个历程当中智能制造尺度体系充当着推动支撑的角色。尺度也不是一成稳定的,每生长到一个阶段,尺度就要随着技术生长及社会进步而改变。只有尺度与技术协同生长、协同进步才气发挥出最大的作用。

当前,我国铸件产量虽然大,可是多以中低端铸件为主,高端铸件占比力少,铸造企业多而不强,铸造技术结果不能很好地转化为生产力,多数企业仍接纳传统的手工铸造工艺生产,行业整体的自动化、数字化水平不高。急需制定一系列尺度、引导、推动企业以致整个行业步入到智能制造厘革的潮水当中。3.1 智能技术的需求现在,已经有许多企业走在了智能制造的前列,但仍有一些铸造企业生产设备落伍,依然还沿用着传统的手工铸造工艺生产模式,与建设智能化的铸造工厂的目的还相去甚远。而在已经自动化、数字化水平较高的铸造企业,也存在着种种急需解决的技术难题。

针对现在铸造企业在智能铸造上的需求可以分为两大种别:第一类是对已有设备、系统及车间的革新升级优化;第二类是对系统的扩展和新技术、新设备的开发与研制。当前处在技术革新的时期,种种高新设备产物不停推陈出新,然而企业通过购置、设置新的设备、软件及系统等来实现自身的转型升级需要大量资金的投入,而原先的老旧设备就被闲置扬弃,显然是对资源的浪费。所以,既要实现企业数字化、网络化及智能化的升级,又要思量到企业自身的资金、能力及未来的生长情况。

对现有设备及技术的数字化革新升级,对于企业来说既能实现设备数字化又能淘汰资金投入、降低成本,是一种十分切合在当前形势下实施的措施。可以预见,大量的中下游铸造企业对此有着十分迫切的需求。而作为现在引领智能铸造生长的行业龙头企业,可以将此项需求转化为市场,通过提供设备革新、系统移植及模式复制等服务,既缔造了收入又可动员整个铸造行业的生长。

智能制造在各行业中的应用现在仍然处在探索阶段,种种技术、领域的开发仍具有着辽阔的空间,例如工业互联网、大数据分析、边缘盘算、人工智能、信息宁静及物流治理等诸多领域。掌握了焦点技术的铸造企业甚至可以通过技术研发,技术转让,技术孵化,技术服务等,以此为基础从传统的制造业企业转型成为服务型企业。

3.2 尺度化的需求智能制造自己具有跨行业、跨领域的属性,着眼的规模并不是制造行业自己,而是制造技术与信息技术的高度融合,将设计、生产、物流、销售及服务等全维度地集成在了一起。现在在智能制造尺度体系中,铸造企业在“A基础共性”、“BA智能装备”及“BB智能工厂”尺度当中接纳较多,而在“BC智能服务”、“BD智能赋能技术”、“BE工业互联网”及“C行业应用”的部门,存在着技术尚未成熟、部门尺度缺失及海内相关尺度积累还不多等问题。这些问题都是未来随着智能制造的生长需要逐步解决的问题。现在,铸造行业在尺度化方面的需求或许分为两类:一类是关键技术尺度,关键技术影响着铸造行业智能制造生长的上限,每一次关键技术的突破及其相关技术尺度的公布都对铸造行业智能制造水平的提升有着重大的意义;另一类是行业应用尺度,这一类尺度影响着铸造行业智能制造生长的下限,对智能制造在铸造行业的普及、推广有着重大的意义。

只有这两类尺度相辅相成,协同生长,才气使我国的铸造行业整体、稳步地向高水平、高质量的偏向生长。4 结语(1)我国铸造行业现在的生长现状是已有企业在智能制造偏向上已经走在了前列,可是行业内大多数中小企业普遍的生产模式还是缺少数字化、智能化。走在前列的企业已经从生产设备、工艺技术及工厂治理等多个方面推进探索着智能制造的新模式。

(2)国家层面上已经为智能制造打造了一个智能制造尺度化体系引导各行业的生长,可是仍缺少不少尺度、特别是行业应用尺度,仍需要不停地探索、研究并增补。(3)在智能技术方面,中小型企业需要的是对老旧设备的革新升级及新生产模式的引进,而大型、新兴企业更多的需求是新技术、新设备及体统拓展的研发。(4)在智能制造尺度方面,主要的需求是关键技术尺度和行业应用尺度。


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