鍛造企業(yè)自動化升級改造的投資方向（上）

文/朱碧雯·沈陽名華時代科技有限公司

本文結合國內(nèi)汽車行業(yè)的市場需求現(xiàn)狀，針對國內(nèi)大部分鍛造企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀及需求，闡述了部分鍛造企業(yè)的生產(chǎn)設備無法滿足日益增長的生產(chǎn)需求的矛盾，說明了鍛造企業(yè)進行自動化升級改造的必要性及原因，并通過分析改造成本與收益，為國內(nèi)鍛造企業(yè)指出了極為高效的投資方向與途徑。

我國汽車市場需求量及鍛造行業(yè)需求的分析

隨著我國社會經(jīng)濟及制造工業(yè)的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，人們對于汽車的需求量逐年增加(圖1)，汽車零部件的生產(chǎn)加工在促進汽車工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。汽車上約有58%的零部件采用鍛壓工藝，其中發(fā)動機零部件曲軸、連桿、車輪零件、傳動部齒輪等零部件為汽車零件制造的重要構成部分，比起鑄造、全機加等生產(chǎn)方式，通常選取模鍛方式生產(chǎn)。其中熱模鍛壓力機因廣泛適用于各種精密模鍛件的大批量生產(chǎn)條件，已成為發(fā)達國家模鍛的主要生產(chǎn)設備，占比達40%～70%，以德國、美國為代表正將生產(chǎn)線推向智能化的技術層面，而我國熱模鍛設備數(shù)量占比不及20%。除此之外，我國鍛造企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀還存在諸多不足。

我國鍛造企業(yè)的現(xiàn)狀及問題

由于我國鍛造工業(yè)技術起步較晚，從現(xiàn)存大部分鍛造企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀來看仍有很多不足，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

⑴大型自由鍛的設備能力過剩、布局分散、利用率低；

⑵模鍛設備以模鍛錘、螺旋壓力機、液壓機等老式設備為主，伺服熱模鍛壓力機占比低；

⑶鍛造設備的自動化程度低，生產(chǎn)效率較低；

⑷人工投入量大，工人技術經(jīng)驗不足、缺乏系統(tǒng)性培訓；

⑸工人勞動強度大、勞動條件差；

⑹鍛件加工余量大；

⑺各類高級專業(yè)人才匱乏；

⑻車間內(nèi)基礎設施不完善。

由于我國大部分鍛造企業(yè)存在以上問題，很難滿足日益發(fā)展的汽車產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)需求，故鍛造企業(yè)需要進行設備自動化升級及生產(chǎn)條件的改善,以滿足不斷增長的汽車制造業(yè)的需要。所以鍛造設備自動化升級改造是有必要的。

自動化升級改造必要性

建立包括全工序生產(chǎn)環(huán)節(jié)和工藝的綜合流水線是對鍛造行業(yè)發(fā)展前景的展望，而自動化鍛造又非常適合少品種、大批量的鍛件生產(chǎn)，尤其適合汽車零件的鍛造生產(chǎn)，例如軸承、齒輪、輪轂、法蘭軸、氣門等的生產(chǎn)，自動化鍛造生產(chǎn)線及生產(chǎn)過程體現(xiàn)的優(yōu)點總結如下：

⑴有效提高生產(chǎn)效率。自動化生產(chǎn)線替代人工手動進行大量、重復、危險性的生產(chǎn)動作，可以有效提高勞動生產(chǎn)率，自動化設備依據(jù)自動化程度的不同，價格通常為通用壓力機的1.2 ～2 倍，但生產(chǎn)率可達到1.5 ～10 倍，詳見表1。

結合表1，以連桿為例，手動生產(chǎn)時每分鐘約為6 件，單個連桿產(chǎn)值按照150 元計算，自動化生產(chǎn)線一年對比手動操作多創(chuàng)造產(chǎn)值約為：一億五千五百萬元(1 班制)，三億一千一百萬元人民幣(2 班制)。

表1 熱模鍛壓力機自動化生產(chǎn)線典型鍛件的生產(chǎn)能力

⑵降低人力成本。由于近些年來國內(nèi)人口紅利逐漸降低，人力成本持續(xù)走高，雇工難、人員流動性大，日益成為鍛造企業(yè)待解決的難題，自動化生產(chǎn)線可以有效節(jié)約人力成本，具有短期內(nèi)肉眼可見的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)后，每條線只需1 ～2 人值守，對比手動生產(chǎn)線生產(chǎn)通常需要5 人以上，大大節(jié)省人力投入。

⑶提高產(chǎn)品質(zhì)量。自動化生產(chǎn)使鍛件出產(chǎn)質(zhì)量更穩(wěn)定，鍛件精度更高，毛坯精度可提高10%～ 12%，可鍛出鍛件質(zhì)量±1%的公差，鍛件溫度誤差可控制在±10℃。

⑷改善工作環(huán)境、提升員工健康。鍛造車間生產(chǎn)環(huán)境通常較惡劣，高溫、高濕、粉塵、噪聲等環(huán)境問題明顯，自動化生產(chǎn)可以有效避免員工長時間、近距離暴露在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中，減少員工作業(yè)強度，減少工傷事故的發(fā)生，提升員工健康。

⑸有利于逐步擴大生產(chǎn)規(guī)模，有效帶動傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的改造與升級。

⑹國外發(fā)達國家趨近成熟的自動化發(fā)展現(xiàn)狀可以為我國提供豐富的經(jīng)驗指導，使國內(nèi)企業(yè)少走彎路。

鍛造自動化升級改造投資側重點

人才的吸納和儲備

自動化升級改造的首要任務是準確分析生產(chǎn)企業(yè)自身需求，綜合長、短期目標，同時找出工藝短板，發(fā)現(xiàn)制約提升經(jīng)濟效益的重要因素，以期在自動化代替人工后的大批量生產(chǎn)中顯著提升經(jīng)濟效益，這時就需要大量經(jīng)驗型和有快速學習能力的人才，人才不僅可以為企業(yè)提供各種前期需要的有效參考信息和合理意見，也可以在投入新硬件設備后，為企業(yè)提供更為詳實的工程管理與實現(xiàn)細節(jié)，在自動化改造全流程中，提供較為多樣的可行性分析和解決方案，確保整個自動化改造過程更順利。

人才的投入途徑大致分為兩種：一種是直接引進具有豐富經(jīng)驗與扎實功底的技術型人才，同時儲備學習能力強、有發(fā)展?jié)摿Φ哪贻p型員工，以保障企業(yè)在自動化改造前期做好更充足的準備和改造更順暢地進行，但直接引進人才，在時間上具有局限性這里不再贅述；另一種人才投入途徑則為間接性投入，即通過與專業(yè)度高、技術水平先進的自動化改造供應商的合作，簽訂設備合同時附加需要對現(xiàn)場操作工，設備保全部的機械工和電工進行培訓。此種投入在短期內(nèi)便可獲得生產(chǎn)水平上的極大收益。

表2 熱模鍛壓力機自動化生產(chǎn)線簡介

設備和工藝的升級與改造

自動生產(chǎn)取代人工手動生產(chǎn)歸根結底要靠自動化設備和配套工藝來完成，因此自動化改造投入的成本中極大比例為設備和工藝引進方面的支出。從投入比重來看，鍛造企業(yè)自動化的實現(xiàn)途徑有以下兩種：一次性投入全新工藝的整線自動化鍛壓機設備；從單獨設備(脫模劑自動噴淋裝置)入手逐步進行生產(chǎn)線設備的自動化升級。

⑴鍛造壓力機自動化生產(chǎn)整線介紹(以熱模鍛為例)。

一般包括：中頻感應加熱爐、主機、自動上/下料裝置、步進梁或機器人、模具模座、模具潤滑回收等部分，表2 簡要介紹了熱模鍛壓力機自動化生產(chǎn)線的相關情況。鍛造自動化生產(chǎn)線整體布局參照圖2和圖3。