智能铸造车间的建设及发展.pdf
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1、现代铸铁圆园23/4收稿日期:2023-02-23修订日期:2023-07-24作者简介:张士鹏(1986.2),山西临汾人,毕业于太原科技大学材料成型及控制工程专业,主要从事铸造标准制定、材料研发试验检测等工作。智能铸造车间的建设及发展张士鹏(山东隆基机械股份有限公司,山东烟台265700)摘要:针对传统铸造业存在的自动化程度低、工况恶劣、环境污染严重等问题,提出了清洁智能铸造车间的改造方案,通过采用先进设备及智能化系统,完成传统铸造车间向智能铸造车间的转变,制定切合自身实际的发展目标,实现了铸造的数字化、信息化、智能化、清洁化。最后指出:智能化铸造车间不是简单的铸造装备和铸造工艺升级,而是
2、从管理模式、人员配备的整体转变;智能化铸造车间适合大批量固定类型铸件生产,小批多牌号的铸件反而会降低车间产量和生产质量,增加人员的工作难度,提升车间的运行成本。关键词:智能铸造;数字化;清洁中图分类号:TG28文献标志码:粤文章编号:员园园猿原愿猿源缘(圆园23)园4原园园56原05Building and Development of Intelligent Foundry WorkshopZHANG Shi-peng(Shandong Longji Machinery Co.,Ltd.,Yantai265700,China)Abstract:Since the traditional fo
3、undry workshop had problems of low degree automation,bad working conditions,seriousenvironmental pollution,the scheme of building a clean and intelligent casting workshop was proposed.Through the use ofadvanced equipment and intelligent system,complete the transformation of traditional foundry works
4、hop to intelligent foundryworkshop,formulate the development goals according to their own reality,and realize the digitalization,informatization,intelligentilation,cleanization of casting.Finally pointed out:intelligent foundry workshop was not a simple casting equipmentand casting technologies upgr
5、ades,but the overall transformation from management model to staffing status.Intelligent castingworkshop was suitable for large quantities of fixed type casting production,small batches of multi-types castings would insteadreduce the workshop output and production quality,increase the work difficult
6、y of the personnel,and increase the runningcost of the workshop.Key words:intelligent casting;digitization;cleaning为改善传统铸造模式存在的自动化程度低、工况恶劣、环境污染严重等问题,笔者公司以清洁智能工厂建设为目标,以加快公司转型为动力,将智能化清洁化思想与传统铸造技术相结合,打造清洁智能化铸造车间,实现铸造的数字化、信息化、智能化、清洁化。1智能化铸造车间改造笔者公司根据 2019 年规划并启动了智能铸造车间项目建设,改建原有厂房 11 340 m2。项目设计以打造清洁铸造、智
7、能型工厂为宗旨,整体遵循节能环保及智能化原则,关键工序实施在线自动检测,劳动强度大的工序采用智能机器人操作,炉后上料使用智能配料系统,由智能化系统根据车间生产铸件型号自动识别配料比例,上料吸盘自动识别料仓并根据系统指令完成上料,打破工人传统的高空作业模式,实现铸造智能化;配备铁液检测系统以及自动补料系统,智能化系统根据化学成分自动检测结果进行调整、计算,并由系统控制设备自动完成化学成分调整,减少因人工称量原材料而造成误差,从而弥补因材料变化影响铸件质量的不足。熔炼工部,使用应达其他Others56圆园23/4现代铸铁电炉,节能消耗;从熔炼到浇注转运采用自动转运车,提高工作效率,增加安全性;浇注
8、工部,采用无芯气压保温浇注炉,无需等待铁液,连续生产,节约铁液,避免浪费,温度均匀,减少合金加入损耗量,降低废品率;造型工部,采用双工位静压造型线可实现上下箱同时完成,效率高,且占地面积少;清理工部,连续生产抛丸,减少人工转件环节,节省人力并改善工作环境;打磨下件工部,完全自动化,避免员工在恶劣条件下工作,保障安全性;砂处理工部,配备了先进的混砂设备、在线检测系统、先进的冷却与预混设备、高效除尘环保设备及高品质自动控制系统。笔者公司对全车间进行了信息化改造,初步实现公司与客户数据共享集成,实现铸件排产、生产、检验全掌控,项目整体于 2020 年完成并开始运行。通过升级改造,项目在实现铸造生产过
9、程的节能、降耗、减排、清洁及安全生产,提高铸件的铸件质量的同时,全面推动了技术提升和铸件升级,加速铸件结构优化,实现可持续化发展。2智能化系统改造项目构建了智能化系统辅助铸造车间运行。智能化系统充分融合了信息技术、铸造技术、自动化技术、通信技术和人工智能技术,具有自动化、透明化、可视化、精益化等特点。实现设备互联,实时采集生产完成信息、质量信息,实现生产过程可追溯;体现工业工程精益生产理念,实现拉动式生产,反向驱动工艺优化、设计标准化和模块化;实现清洁制造,根据能源消耗分析,实现能源高效利用,通过工艺改进降低成本消耗;通过控制主屏与现场监控,实时洞察车间各项设施运行状态,降低非计划停机率,辅助
10、各级管理人员做出快速、正确的决策。2.1设备数据采集与监控即时化铸造企业的车间传统设备多,数据获取难度大;设备种类多,数据采集量大;生产现场标准化程度低,数据关联性高。随着智能铸造车间实现工厂应用,通过智能化系统,能够实现设备数据的实时采集与监控,例如光谱数据直接读取、铁液测量温度实时记录等。检测数据由系统直接记录,能够避免人为出错,提高工作效率。通过实现设备数据即时读取,能够实现全生产过程数据的可追溯性,在铸件出现质量问题时,能够追溯到任一生产环节的数据状态,保证铸件质量。2.2生产排产数字化铸造生产具有多单件多种类的特点,铸件的化学成分需要随着不同种类的铸件随时进行调整,随着生产批量的减少
11、,品种的增多,生产波动大,这一特点决定了铸造生产排产过程具有一定的复杂性与困难程度。智能化系统可以实现生产计划的数字化(如图 1 所示),直接使各大工部掌握车间的生产计划安排,帮助了解到车间的生产进度情况,配合订单生产。因此,铸造企业可以很大程度地改善排产混乱的局面。2.3过程控制与工艺文件警示化铸造的生产工序繁多复杂,生产管控具有一定的困难性,传统铸件工艺种类较多,纸质文档查找困难,并且传统铸造企业没有采用数字化的管控平台,车间的生产规范程度难以直接反馈到管理层。智能化系统全面录入铸造生产的过程控制要求及工艺文件(如图 2 所示),并通过通信技图1数字化排产系统Fig.1Digital pr
12、oduction scheduling system其他Others57现代铸铁圆园23/4术传达到第一生产现场,便于工人直观全面了解过程控制要求,从而达到警示作用,使生产过程标准化。同时帮助管理层了解生产状况,包括生产是否符合标准、生产正常与否等,辅助管理层做出快速准确的决定。2.4信息控制与共享化2.4.1内部信息共享智能化系统帮助车间内部实现信息共享,使各工部之间都能够实现生产互联,使车间能够有序生产。智能化系统还可以实现质量数据的追溯,通过内部信息共享,传达到生产现场及管理层,及时协助车间进行质量管控。当铸件出现其他异常状况时,各工部也能及时查看到报警信息,了解车间的生产状态,从而能够
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