在鑄造行業(yè)“十四五”發(fā)展的開局之年，中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)在第五屆中國(guó)鑄造節(jié)上正式向全行業(yè)發(fā)布了《鑄造行業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》，《規(guī)劃》中明確了“智能制造”的發(fā)展目標(biāo)。

智能制造 ：加快行業(yè)信息化建設(shè)步伐，形成適用典型鑄造工藝和不同產(chǎn)品的智能制造成熟模式，制訂智能鑄造及成熟度評(píng)價(jià)系列標(biāo)準(zhǔn)，通過典型數(shù)字化車間/智能工廠示范建設(shè)，引領(lǐng)行業(yè)智能制造快速發(fā)展。到2025年，培育200個(gè)以上數(shù)字化車間/智能工廠。

在鑄造行業(yè)，柳工柳州鑄造有限公司的智能鑄造現(xiàn)代化綠色工廠作為智能制造示范項(xiàng)目，引領(lǐng)著行業(yè)智能制造快速發(fā)展。今天將對(duì)此項(xiàng)目做詳細(xì)介紹。

智能鑄造現(xiàn)代化綠色工廠

一、企業(yè)簡(jiǎn)介

柳工柳州鑄造有限公司始建于1959年，是中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)理事單位，多次榮獲國(guó)際鑄造博覽會(huì)優(yōu)質(zhì)鑄件金獎(jiǎng)及中國(guó)鑄造行業(yè)分行業(yè)排頭兵獎(jiǎng)項(xiàng)。公司擁有一條德國(guó)HWS潮模砂靜壓生產(chǎn)線，一條樹脂砂生產(chǎn)線，一條鋁合金低壓生產(chǎn)線及一條消失模生產(chǎn)線，3套６噸中頻爐，可生產(chǎn)鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、合金鑄鐵、鑄鋼、合金鋼及鑄鋁等全系材質(zhì)；主導(dǎo)產(chǎn)品為液壓缸泵閥、耐磨件、變速箱、驅(qū)動(dòng)橋及汽車底盤鑄件等核心零部件及其加工業(yè)務(wù)；客戶覆蓋工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、鐵路、汽車等行業(yè)，并與采埃孚、力士樂、康明斯、雷勃、HSW等世界知名企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系，已成為跨行業(yè)、跨地區(qū)、多元化發(fā)展的鑄造企業(yè)。

二、項(xiàng)目背景

隨著國(guó)家節(jié)能、降耗、減排政策的不斷出臺(tái)，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合正在引發(fā)影響深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)變革，形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。各個(gè)國(guó)家都在加大科技創(chuàng)新力度，推動(dòng)三維（3D）打印、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、生物工程、新能源、新材料等領(lǐng)域取得新的突破，基于信息系統(tǒng)的智能裝備、智能工廠等智能制造正在引領(lǐng)制造方式變革，是鑄造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、創(chuàng)新發(fā)展的重大機(jī)遇。柳工柳州鑄造有限公司積極響應(yīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展要求，建設(shè)綠色化智能化的現(xiàn)代化工廠。

三、實(shí)施方案

柳工柳州鑄造有限公司生產(chǎn)線引進(jìn)了大量智能化設(shè)備，包括混砂機(jī)、制芯機(jī)、自動(dòng)澆注機(jī)、造型機(jī)等設(shè)備。生產(chǎn)線內(nèi)配備相應(yīng)的輥道線及托盤，進(jìn)行節(jié)拍化流程作業(yè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中自動(dòng)化高度應(yīng)用。在智能系統(tǒng)方面，目前已擁有SAP、Windchill、泛能效系統(tǒng)、RDM等多套信息化系統(tǒng)，信息化程度在鑄造行業(yè)整體較好。本項(xiàng)目將進(jìn)一步提升工廠智能化水平，提高作業(yè)效率，通過生產(chǎn)制造過程中生產(chǎn)、質(zhì)量、工藝、物料、能源及設(shè)備相關(guān)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和分析，實(shí)現(xiàn)鑄件全生產(chǎn)過程可追溯、各工序業(yè)務(wù)的高效協(xié)同、質(zhì)量過程可分析、生產(chǎn)過程透明化、報(bào)表統(tǒng)計(jì)更省時(shí)等目標(biāo)。

下圖為該項(xiàng)目鑄件自動(dòng)化生產(chǎn)流程圖。其中具有3D打印制芯、靜壓線自動(dòng)造型、自動(dòng)化精準(zhǔn)合箱、數(shù)控熔煉爐熔煉、自動(dòng)澆注機(jī)澆鑄和后期機(jī)器人打磨鑄件等環(huán)節(jié)，該過程的實(shí)現(xiàn)結(jié)合了智能化信息系統(tǒng)建設(shè)、智能化網(wǎng)絡(luò)布局規(guī)劃、智能化數(shù)字工藝設(shè)計(jì)、綠色智能車間建設(shè)等具體方案。

01.智能化信息系統(tǒng)架構(gòu)方案

智能化信息系統(tǒng)是智能化工廠建設(shè)的基礎(chǔ)，信息化管理可改善企業(yè)的管理手段，幫助企業(yè)優(yōu)化現(xiàn)行的管理流程和管理模式。智能化信息系統(tǒng)滿足企業(yè)對(duì)制造平臺(tái)功能的需求，同時(shí)將信息系統(tǒng)與整個(gè)企業(yè)信息化體系融合，成為標(biāo)準(zhǔn)化、開放式、可擴(kuò)展的工廠信息平臺(tái)。

在智能化信息平臺(tái)架構(gòu)上，主要通過四層架構(gòu)支撐系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，分別為生產(chǎn)資源層、物聯(lián)層、中間執(zhí)行層和運(yùn)營(yíng)層（見下圖）。

生產(chǎn)資源層：包括生產(chǎn)線設(shè)備如造型機(jī)、澆鑄機(jī)、電爐、自動(dòng)加料系統(tǒng)等，該層主要為制造層提供各種底層設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)，方便后續(xù)的統(tǒng)一整合和分析。

物聯(lián)層：包括車間應(yīng)用的輔助管理手段，如物料條碼、設(shè)備二維碼、掃碼槍、工控機(jī)及平板電腦等，該層主要為連接資源層和制造執(zhí)行層提供媒介。

中間執(zhí)行層：包括面向車間管控人員部署的各種客戶端，該層主要進(jìn)行各種信息的數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)一管理。

運(yùn)營(yíng)層：信息數(shù)據(jù)處理和信息發(fā)布服務(wù)器負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、接口轉(zhuǎn)換、分析處理、發(fā)布及指揮。

02.智能工廠的網(wǎng)絡(luò)布局方案

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和信息系統(tǒng)作為智能化發(fā)展的基礎(chǔ)條件，該項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)主要由三層組成，分別是生產(chǎn)線自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)、車間信息化系統(tǒng)以及工業(yè)以太網(wǎng)、廠級(jí)辦公網(wǎng)絡(luò)，見圖下圖。

生產(chǎn)線自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)層：信息化系統(tǒng)通過OPC通訊協(xié)議連接工藝設(shè)備PLC。

車間信息化系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)層：在車間建設(shè)工業(yè)以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的服務(wù)器通過工業(yè)以太網(wǎng)與生產(chǎn)線的管理客戶端、LED大屏、車間工控機(jī)、平板電腦、PDA等連接。

辦公網(wǎng)絡(luò)層：智能系統(tǒng)的服務(wù)器通過廠級(jí)辦公網(wǎng)與ERP、PLM、泛能效管理系統(tǒng)等外圍系統(tǒng)進(jìn)行通訊。

系統(tǒng)以千兆以太網(wǎng)方式組LAN、服從TCP/IP通信協(xié)議，基于Client/Server結(jié)構(gòu)建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)，以多工作站式分功能、分級(jí)別實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上資源共享、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)運(yùn)作功能，并實(shí)現(xiàn)與集團(tuán)公司聯(lián)網(wǎng)工作。

03.智能化工藝設(shè)計(jì)

智能化工藝設(shè)計(jì)平臺(tái)具有鑄件和模具等工藝的設(shè)計(jì)（CAD）和鑄件凝固仿真（CAE）能力，平臺(tái)通過計(jì)算機(jī)軟件，如CREO、Anycasting等，實(shí)現(xiàn)鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鑄件的工藝設(shè)計(jì)、鑄件凝固模擬分析以及后期的鑄件3D尺寸對(duì)比分析，大幅提升了工藝設(shè)計(jì)合格率。

04.綠色車間的智能化

項(xiàng)目中HWS潮模砂生產(chǎn)線主要生產(chǎn)液壓泵閥鑄鐵件，生產(chǎn)節(jié)拍可達(dá)到105箱／小時(shí)，整個(gè)潮模砂造型生產(chǎn)線上僅需要6個(gè)工作崗位，且無(wú)重體力勞動(dòng)崗位。

生產(chǎn)線上的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可直接同步到互聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，通過電腦數(shù)據(jù)端智能化完成生產(chǎn)質(zhì)量的管控。生產(chǎn)線配備全自動(dòng)澆注機(jī)，工作節(jié)拍達(dá)到每箱20s左右，澆注全程由計(jì)算機(jī)程序精確控制澆注量，保證平穩(wěn)澆注。澆注機(jī)配備專用澆注煙塵除塵器，可吸收90% 以上的澆注煙塵。潮模砂砂處理系統(tǒng)運(yùn)行一次混2噸砂僅需6分鐘，在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)化控制下，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行僅需1人遠(yuǎn)程監(jiān)控。整個(gè)工廠環(huán)境整潔，粉塵含量降低至0.3㎎/m3以下，噪聲程度降低至 82 分貝以下。

四、項(xiàng)目實(shí)施效果

項(xiàng)目實(shí)施后，可以從設(shè)備、工藝角度對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行數(shù)字化管控，3D打印砂芯、靜壓生產(chǎn)線自動(dòng)造型、全自動(dòng)澆注機(jī)、半自動(dòng)淋涂涂料站、機(jī)器人打磨鑄件等智能生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，取代了傳統(tǒng)鑄造行業(yè)的手工制芯、造型、澆注、打磨等生產(chǎn)方式，極大地改善了車間生產(chǎn)環(huán)境；同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，生產(chǎn)效率提高了50%以上，工廠安全也得到了全面提升。

柳工柳州鑄造有限公司的智能鑄造現(xiàn)代化綠色工廠項(xiàng)目的成功實(shí)施，在帶動(dòng)行業(yè)智能制造發(fā)展方面具有重大意義，為鑄造行業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)賦能，推動(dòng)行業(yè)健康發(fā)展。

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