鑄造裝備應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可行性分析

吳劍

（江蘇省江陰市虹橋四村33幢103室，江蘇江陰214431）

·鑄造設(shè)備·

鑄造裝備應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可行性分析

吳劍

（江蘇省江陰市虹橋四村33幢103室，江蘇江陰214431）

主要介紹了鑄造生產(chǎn)中鑄造裝備應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)局域范圍的監(jiān)控嘗試。分別對雙質(zhì)體振動落砂機、自硬砂混砂機、大型振實臺進行實時監(jiān)控并進行實時調(diào)整的工作嘗試。探索鑄造裝備在鑄造生產(chǎn)中利用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，提高生產(chǎn)管理水平的可行性和必然性。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)；鑄造裝備；可行性

在市場經(jīng)濟大力發(fā)展的今天，鑄造業(yè)的大力發(fā)展和技改力度在逐年加大。綠色環(huán)保，再利用能源的風電崛起、交通高鐵、礦山行業(yè)的發(fā)展，促進了鑄造業(yè)的不斷深入和技改突破。使鑄造生產(chǎn)提出了更新、更高的鑄造工藝要求，也為鑄造機械化裝備提出了更新的要求。如鑄造裝備能滿足專業(yè)化鑄造生產(chǎn)的，大生產(chǎn)能力的、低能耗環(huán)保的、人機和諧的機械化產(chǎn)品等。

在這種大市場、大環(huán)境下，如何使鑄造裝備去適應(yīng)市場、挑戰(zhàn)市場、滿足市場，從中獲得發(fā)展壯大；如何使鑄造裝備在技術(shù)上，控制檢測上達到一定的技術(shù)水平（準），符合人機和諧的工作環(huán)境，都是擺在我們面前探索的重大課題。

在鑄造生產(chǎn)中，鑄造裝備是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。鑄造生產(chǎn)線上的鑄造裝備相互匹配和生產(chǎn)能力的協(xié)調(diào)非常重要，這就需要專業(yè)工程技術(shù)人員的工藝性設(shè)計，專業(yè)制造企業(yè)的生產(chǎn)、安裝、調(diào)試和試生產(chǎn)等一系列的復雜工作。如果安裝人員對鑄造工藝很了解，對機械裝備很了解，對裝備性能很了解，那么這種安裝調(diào)試工作會順利很多，但現(xiàn)實中往往做不到。單從裝備的機構(gòu)性能來說，就有很多變數(shù)要進行控制和調(diào)試。如機械性能，活動是否靈活可靠；運動性能，運轉(zhuǎn)是否可靠正確；生產(chǎn)性能，生產(chǎn)能力是否符合設(shè)計要求，滿足生產(chǎn)條件以及設(shè)計問題造成的影響等等。這種調(diào)試方式和過程，往往造成很大的人力浪費，財力浪費和時間的浪費，直至影響竣工期。

鑄造生產(chǎn)工序中振動落砂機是落砂工步的常用裝備。一般出廠都做了空載試驗或小載荷量的負荷試驗。

生產(chǎn)現(xiàn)場安裝時會出現(xiàn)多種因素，影響落砂機的正常工作。如土建基礎(chǔ)的水平精度、地腳螺栓緊固措施、空載試驗的環(huán)境干擾和負載試驗時不同載荷的變化值，均直接地反映了落砂機的工作使用性能。其主要技術(shù)指標體現(xiàn)在落砂機的有效載荷、電流量、振幅值、頻率變化和噪音等。而間接反映的是彈簧剛度、激振力和落砂機質(zhì)量的比值等。

同樣生產(chǎn)現(xiàn)場自硬砂混砂機的安裝，也會影響混砂機的正常工作。如土建基礎(chǔ)的可靠、穩(wěn)固性，混砂輸送能力和攪拌輸送的匹配性，液料分布的均勻性以及主電機的電流值、噪音等，直接反映了混砂機的性能和生產(chǎn)能力。

生產(chǎn)線上調(diào)試的諸多因素將直接影響到工程進度。那么調(diào)試中出現(xiàn)的諸多因素、諸多變數(shù)能否在安裝前或出廠前就加以解決吶?；卮鹗强隙ǖ?。排除這些因素后，則對其他需要在安裝時或安裝后進行調(diào)試來解決的，可進行實時檢測，實時監(jiān)控來解決。

生產(chǎn)線上針對每一個單機設(shè)備或某個重要設(shè)備，進行實時監(jiān)控。通過調(diào)試中的數(shù)據(jù)采集、指標積累，通過某種途徑，進行分析處理，形成一個可控制的有效工作區(qū)域（范圍），達到符合機械裝備的使用性能。這對工程項目中的調(diào)試、生產(chǎn)操作的過程要優(yōu)化的多，簡單的多，其效率也要高的多。

1 對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的引入

物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出來的。物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱：“The Internet of Things”。其含意：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上的延伸、擴展的一種網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)的推廣將會成為經(jīng)濟發(fā)展的又一個驅(qū)動力，為產(chǎn)業(yè)開拓提供又一個潛在機會。物聯(lián)網(wǎng)的概念打破了傳統(tǒng)的思維，其前景非常廣闊，它將極大地改變?nèi)藗兊纳?、生產(chǎn)和工作。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一項綜合性的技術(shù)，是一個系統(tǒng)。不同的行業(yè)會有不同的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)描述的是一個產(chǎn)業(yè)鏈的系統(tǒng)，描述的是一個充滿智能化領(lǐng)域。在物聯(lián)網(wǎng)的世界里，把新一代的IT技術(shù)充分運用在各行各業(yè)之中，在此基礎(chǔ)上，改善人們在精細和動態(tài)的方式去管理生活和生產(chǎn)，達到智能狀態(tài)，提高資源利用率，生產(chǎn)力水平，改善人與自然的關(guān)系。

物聯(lián)網(wǎng)在實際應(yīng)用中需要各行各業(yè)的參與，針對局域性的開發(fā)，可通過對物體屬性進行標識。屬性包括靜態(tài)屬性和動態(tài)屬性。靜態(tài)屬性可直接存儲在標識內(nèi)，動態(tài)屬性則是先由傳感器進行實時探測或利用射頻自動識別技術(shù)，將傳感器讀取獲得的信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式，進行數(shù)據(jù)采集，再按設(shè)定的要求進行分析處理，處理由系統(tǒng)的處理中心進行。這種處理中心可能是分布方式的，也可能是集中方式的，最后達到目標設(shè)定值或結(jié)果。

如果利用這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、中心處理技術(shù)，實現(xiàn)鑄造生產(chǎn)的遠程監(jiān)控，進行實時檢測，并達到改善生產(chǎn)狀態(tài)，改善人機和諧和環(huán)境影響，將是鑄造業(yè)的一個重大技術(shù)突破和創(chuàng)新。

我們設(shè)想，在鑄造生產(chǎn)現(xiàn)場建立一個局域性的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實時監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)能力、安全隱患和設(shè)備的故障情況，這對生產(chǎn)現(xiàn)場提高效率，降低成本，減輕人員勞動強度都有很大的潛在優(yōu)勢。

這時物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的真正意義將全力的發(fā)揮出來。其價值才會真正突顯出來，而受益者，將是開拓者、倡導者和應(yīng)用者。

2 利用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)勢

在鑄造生產(chǎn)現(xiàn)場建立一個局域性的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實時監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)能力，安全隱患和設(shè)備故障情況。這對選擇采集數(shù)據(jù)的監(jiān)控點很重要。我們可以通過已確定的設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)來進行標識，并作為判別依據(jù)，建立測試數(shù)據(jù)庫，利用視頻監(jiān)控或遠程監(jiān)控對現(xiàn)場進行測試監(jiān)控，最終實現(xiàn)生產(chǎn)效益的提高。

利用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可以先從單機上做嘗試。如落砂機，再擴展到多臺單機的實時監(jiān)控，再逐步發(fā)展向生產(chǎn)單元，如落砂工步單元，型砂混制單元和舊砂再生單元等。更進一步的發(fā)展，可以向生產(chǎn)全線的規(guī)模進行實時監(jiān)控，并實現(xiàn)局域范圍內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)大規(guī)模自動化控制的生產(chǎn)線，來滿足提高效益，降低成本的可能。

如果從鑄造裝備的局域考慮，鑄造生產(chǎn)的市場是一個龐大的作業(yè)隊伍。利用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)先從單個生產(chǎn)廠家實現(xiàn)，再擴展到多個生產(chǎn)車間，多個生產(chǎn)廠家，這樣形成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，再經(jīng)過處理中心進行分析處理，獲得診斷結(jié)果。同時利用這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，預警和預報監(jiān)控中存在的問題，獲得及時處理，及時防范等。這對生產(chǎn)全過程的產(chǎn)能、安全、人力配置等都能達到一定的成效。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用將成為新一個經(jīng)濟增長點，并體現(xiàn)一種技術(shù)進步的標志性產(chǎn)物。

補充說明一點：可以借助和發(fā)揮工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，即實時工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)。以太網(wǎng)作為一個特殊的網(wǎng)絡(luò)，直接面對生產(chǎn)過程和控制。輔助物聯(lián)網(wǎng)進行多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的協(xié)調(diào)，完成自控任務(wù)。以太網(wǎng)通常滿足實時性、確定行、可靠性、安全性和工作環(huán)境惡劣的適應(yīng)性。

實時工業(yè)以太網(wǎng)是一種用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的創(chuàng)新。而物聯(lián)網(wǎng)則是一項滿足全球智能化感知的技術(shù)創(chuàng)新，一項具有戰(zhàn)略性的技術(shù)創(chuàng)新。

3 可以初步確定的標識

針對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的特點，首先要對屬性進行標識。在鑄造裝備中可選擇幾個重點設(shè)備進行判定，確立被檢目標。

1）例如：振動落砂機可進行現(xiàn)場的實時監(jiān)控或叫遠程監(jiān)控。分別對有效載荷、電流、振幅、頻率、噪音建立目標進行控制檢測，再進行相關(guān)的數(shù)據(jù)集約分析處理，作出判斷，輸出結(jié)果。

2）例如：樹脂砂混砂機可現(xiàn)場實時檢測，分別對主電機電流、出砂流量、混合時間，再對液料配比進行實時檢測，得出最佳混合比的型砂制備參數(shù)。

3）例如：機械式翻轉(zhuǎn)合箱機的實時檢測，控制其翻轉(zhuǎn)速度、定位精度、動作節(jié)拍的合理等功能。實現(xiàn)其自動化操作的性能水平。

4）再如：大型振動臺的實時檢測，控制其載荷、電流、頻率、振幅來實現(xiàn)高效的振實成型性能。

上述作為單機可控制性，在實時監(jiān)控中要容易的多，但作為檢測數(shù)據(jù)的分析診斷，并應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)要復雜的多，而且還應(yīng)最大限度地將檢測網(wǎng)點分布到生產(chǎn)線的各個角落，去滿足區(qū)域范圍的監(jiān)控、管理和提高。發(fā)現(xiàn)問題，及時調(diào)整、及時處理，甚至對違章操作也是一種監(jiān)管。

4 局域范圍的嘗試

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，來對鑄造生產(chǎn)及裝備實時進行檢測、監(jiān)控。通過實時采集的數(shù)據(jù)進行有效的分析處理，達到人機和諧的生產(chǎn)環(huán)境和工作環(huán)境，并獲得良好的經(jīng)濟效益。

借助物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的先進管理技術(shù)，來為鑄造生產(chǎn)和鑄造裝備服務(wù)，這是一種技術(shù)創(chuàng)新的嘗試。也是在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中進行局域范圍的有限嘗試?；蛟S，這種嘗試獲得推廣和發(fā)展，將對鑄造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，又一個創(chuàng)新和提高。

隨著網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，完善，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用和普及也隨之發(fā)展。這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還將滲透到工廠的環(huán)保、能源再利用等專業(yè)上，實現(xiàn)全方位的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，這時，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的真正涵義將進一步體現(xiàn)和更廣泛的作用。

鑄造生產(chǎn)作為一個傳統(tǒng)的行業(yè)，已形成基本的生產(chǎn)體系。利用這種體系，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，作為一個平臺展現(xiàn)并形成示范，并在局域范圍內(nèi)獲得嘗試成功，則可讓更多的行業(yè)感受到應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的價值和時代意義。

5 目標展望

在鑄造業(yè)，利用鑄造裝備專業(yè)生產(chǎn)條件，這個局域范圍，來嘗試應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)，來創(chuàng)新和發(fā)展鑄造裝備技術(shù)水平，并滿足和適應(yīng)鑄造生產(chǎn)的新工藝、新要求，這是一個具有時代意義的目標前景。其主要創(chuàng)新點，在于對鑄造生產(chǎn)現(xiàn)場進行遠程監(jiān)控，實時檢測，并進行數(shù)據(jù)補償處理，達到鑄造生產(chǎn)和鑄造裝備的功能條件的改善，功能合理協(xié)調(diào)匹配到最佳集合點。

作為局域范圍的嘗試，可以分步進行，分布實施。將鑄造生產(chǎn)線，分為幾個單元，再在單元系統(tǒng)上實現(xiàn)局域性物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。這些單元主要有鑄造落砂單元、型砂制備單元、造型分型合箱單元和砂處理單元等。完成局域的一個單元，可推廣到其他單元，再全生產(chǎn)線系統(tǒng)，類似于以太網(wǎng)系統(tǒng)的工業(yè)自動化控制過程。這樣構(gòu)成的一個鑄造生產(chǎn)線局域物聯(lián)網(wǎng)。又可推廣到其它鑄造生產(chǎn)線上，或者跨企業(yè)的生產(chǎn)線上、跨區(qū)域性的鑄造生產(chǎn)線上，這樣的局域范圍可適應(yīng)更好的物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展壯大。這時，我們再來看物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模和成效。

作為產(chǎn)業(yè)化前景，最終的目標會促進鑄造生產(chǎn)產(chǎn)能的大提高，作業(yè)環(huán)境的大改善、裝備（使用壽命）可靠性大提高、人機和諧的理性更完備等。

6 有關(guān)專家對物聯(lián)網(wǎng)的闡述

根據(jù)相關(guān)報導，物聯(lián)網(wǎng)方面的專家對物聯(lián)網(wǎng)進行了專業(yè)性闡述。

首先物聯(lián)網(wǎng)正成為一個新興的廣泛關(guān)注的熱點話題。國家傳感網(wǎng)標準化工作組正在從標準化的角度，給傳感網(wǎng)或物聯(lián)網(wǎng)一個比較明確的定義；物聯(lián)網(wǎng)正處于關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和規(guī)?；瘧?yīng)用的初始階段；所說的移動通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)三個網(wǎng)系，其內(nèi)涵和功能是不一樣的；移動通信網(wǎng)是信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，是人和人的互聯(lián)；是網(wǎng)絡(luò)中的客流系統(tǒng)。

互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接的是虛擬的信息空間；是信息的共享的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)（傳感網(wǎng)）是物和物的互聯(lián)，是感知的網(wǎng)絡(luò)，是網(wǎng)絡(luò)中的物流系統(tǒng)。三者分別是信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，信息共享的網(wǎng)絡(luò)和信息感知的網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用于交通、環(huán)保、政務(wù)、消防、電網(wǎng)和家居等行業(yè)。以物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息獲取技術(shù)的突破，將從虛擬信息空間，人人互聯(lián)，發(fā)展到對現(xiàn)實物理世界的感知，為信息傳輸和信息處理，提供更為豐富的需求和強大的發(fā)展動力。

The Feasibility Analysis of Internet of Things System Applied in Foundry Equipment

WU Jian
（No.33 building the Forth Hongqiao Village Jiangyin City Jiangsu province，Jiangsu Jiangyin 214400，China）

This paper introduces the trial monitoring to the internet of things system applied in foundry equipment.The doublematter shakeout machine,self-hardening sand mixer and heavy jolt table were made trial real time monitoring and adjustment.The internet of things system applied in foundry equipment has feasibility and necessity to improve production management standards.

internet of things system,foundry equipment,feasibility

C931

A

1674-6694（2010）04-0007-03

2010-07-06

吳劍（1958-），男，工程師。