什么是鎂合金鑄造中的智能制造

劉佳音｜文

智能鑄造可以全面提升鑄造企業(yè)的設(shè)計(jì)、制造和管理水平，也可以從根本上提高鑄造產(chǎn)品功能、性能，因此，發(fā)展智能鑄造是我國(guó)鑄造行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展壯大、成為世界鑄造強(qiáng)國(guó)的重要保障。

近年來(lái)，隨著汽車(chē)、摩托車(chē)以及家用電器等工業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)有色合金鑄件產(chǎn)量逐年上升，特別是鎂合金鑄件具有明顯的增長(zhǎng)勢(shì)頭。

隨著大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來(lái)，“智能制造”應(yīng)運(yùn)而生?！秶?guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》指出，制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主要支柱。我國(guó)是世界制造大國(guó)，但還不是制造強(qiáng)國(guó)；制造技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，創(chuàng)新能力不強(qiáng)；產(chǎn)品以低端為主；制造過(guò)程資源、能源消耗大，污染嚴(yán)重。并提出要重點(diǎn)研究數(shù)字化設(shè)計(jì)制造集成技術(shù)，建立若干行業(yè)的產(chǎn)品數(shù)字化和智能化設(shè)計(jì)制造平臺(tái)。開(kāi)發(fā)面向產(chǎn)品全生命周期的、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)字化、智能化創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法及技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助工程分析與工藝設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)、制造和管理的集成技術(shù)。智能制造在先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域占有舉足輕重的地位，也是鑄造學(xué)科的發(fā)展前沿。

鎂合金鑄造中的智能制造

智能制造是面向產(chǎn)品的全生命周期，在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)智能化的感知、決策和執(zhí)行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程、制造過(guò)程和制造裝備的智能化，具體到鎂合金鑄造中的智能制造需要考慮以下幾個(gè)方面：

1.智能感知

智能感知是指對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層工況數(shù)據(jù)的智能獲取。智能感知的目的是通過(guò)一定數(shù)量的智能感知設(shè)備來(lái)準(zhǔn)確快速地獲取制造生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析、產(chǎn)品全生命周期信息掌控提供支持。智能感知主要包括三大部分的感知：生產(chǎn)感知、物流感知、有害物質(zhì)感知。

生產(chǎn)感知又可細(xì)分為生產(chǎn)設(shè)備（如鑄機(jī)、結(jié)晶器、熔煉爐等，這些智能化的生產(chǎn)設(shè)備既有生產(chǎn)功能又具有生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集功能）、鎂合金及其制備工藝（對(duì)產(chǎn)品的合金成分、性能、工藝參數(shù)的感知）、監(jiān)測(cè)設(shè)備（獨(dú)立于生產(chǎn)設(shè)備之外的用于檢測(cè)的設(shè)備或方法）三方面的數(shù)據(jù)采集。

物流感知是指，工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的物料流轉(zhuǎn)狀態(tài)的感知，通過(guò)智能天車(chē)、AGV 小車(chē)、倉(cāng)庫(kù)等實(shí)現(xiàn)物料狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集。

有害物質(zhì)感知是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中粉塵、有毒有害氣體、高溫和排放的廢水、廢渣、廢氣等領(lǐng)域?qū)崟r(shí)狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

2.零件標(biāo)識(shí)

標(biāo)識(shí)技術(shù)是指，對(duì)物品進(jìn)行有效的、標(biāo)準(zhǔn)化的編碼與標(biāo)識(shí)的技術(shù)手段，它是信息化的基礎(chǔ)工作。鑄造企業(yè)隨著信息化、智能化的普及程度越來(lái)越高，信息化不論是作為一種適應(yīng)發(fā)展的方式也好，競(jìng)爭(zhēng)的手段也罷，都是有利于企業(yè)自身更好的發(fā)展。把企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程所需要的原材料、元素、配料信息化，同時(shí)將生產(chǎn)產(chǎn)生的廢料、半成品件、成品件也都信息化，使得整個(gè)生產(chǎn)加工過(guò)程以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的全程精確跟蹤，將實(shí)時(shí)得到的各類(lèi)信息數(shù)據(jù)反饋給各個(gè)生產(chǎn)部門(mén)的相關(guān)負(fù)責(zé)人，提供最新的、最精確的、最可靠的依據(jù)，使得企業(yè)內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)更優(yōu)化、更合理，從而有利于提升和保證產(chǎn)品質(zhì)量，使企業(yè)各信息資源配置能夠滿足瞬息變化的市場(chǎng)要求，保證經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3.診斷技術(shù)

智能化的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)設(shè)備是生產(chǎn)力的重要組成部分，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)扮演著越來(lái)越重要的角色。

監(jiān)測(cè)與故障診斷大體包括三個(gè)部分：狀態(tài)監(jiān)測(cè)、分析診斷、治理預(yù)防。狀態(tài)監(jiān)測(cè)是在設(shè)備運(yùn)行中，對(duì)特定的特征信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、變換、記錄、分析處理并顯示、記錄，是對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷的基礎(chǔ)工作。分析診斷包括對(duì)信號(hào)的分析處理和故障診斷，信號(hào)分析處理的目的是把獲得的信息通過(guò)一定的方法進(jìn)行變換處理，從不同角度提取最直觀、最敏感、最有用的特征信息。故障診斷是在狀態(tài)監(jiān)測(cè)與信號(hào)分析處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。故障診斷需要根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與信號(hào)分析處理所提供的能反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的征兆或特征參數(shù)的變化情況，有時(shí)還需要進(jìn)一步與某些故障特征參數(shù)進(jìn)行比較，以識(shí)別設(shè)備是運(yùn)轉(zhuǎn)正常還是存在故障。若存在故障，則要診斷故障的性質(zhì)和程度、產(chǎn)生原因或發(fā)生部位，并預(yù)測(cè)設(shè)備的性能和故障發(fā)展趨勢(shì)。最后根據(jù)設(shè)備故障情況，制定治理預(yù)防措施，如進(jìn)行巡回監(jiān)測(cè)、監(jiān)護(hù)運(yùn)行、立即停機(jī)等措施。

4.智能工廠架構(gòu)

隨著“工業(yè)4.0”的提出和發(fā)展，我國(guó)為加緊推進(jìn)兩化深度融合發(fā)布了“中國(guó)制造2025 戰(zhàn)略”，其中，智能工廠作為工業(yè)智能化發(fā)展的重要實(shí)踐模式。智能工廠是運(yùn)用信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)挖掘等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)工廠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的精細(xì)化、信息化管理，對(duì)制造生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到高度自動(dòng)化，全面掌握制造過(guò)程數(shù)據(jù)，分析、預(yù)測(cè)、解決生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的異常事件。滿足客戶需求，減少生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量并縮短生產(chǎn)周期，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程管理的透明化。在智能工廠構(gòu)架生產(chǎn)過(guò)程中制造執(zhí)行技術(shù)、決策技術(shù)、虛擬制造技術(shù)是必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

決策技術(shù)是指，建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)化的管理思想，為企業(yè)決策層提供決策運(yùn)行手段的技術(shù)范疇。

制造執(zhí)行層是作為決策層與實(shí)體工廠的中間連接層，制造執(zhí)行系統(tǒng)采集反映工廠生產(chǎn)狀況的數(shù)據(jù)，反饋給決策層，使其更加合理安排制造資源，提高生產(chǎn)效率，降低制造成本。

虛擬制造技術(shù)是智能工廠中的關(guān)鍵技術(shù)，在智能工廠生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品工藝規(guī)劃、詳細(xì)設(shè)計(jì)、仿真虛擬模擬生產(chǎn)過(guò)程、驗(yàn)證生產(chǎn)計(jì)劃（或者個(gè)性化客服定制）等都屬于虛擬制造技術(shù)的范疇。

結(jié)束語(yǔ)

智能鑄造可以全面提升鑄造企業(yè)的設(shè)計(jì)、制造和管理水平，大幅度提高制造效益、降低產(chǎn)品成本和資源消耗，同時(shí)可以從容面對(duì)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)，快速響應(yīng)市場(chǎng)的變化。

智能鑄造也可以從根本上提高鑄造產(chǎn)品功能、性能，從而提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。智能鑄造是提高鑄造成形技術(shù)水平的重要手段，可實(shí)現(xiàn)鑄件成形制造過(guò)程的工藝優(yōu)化，預(yù)測(cè)鑄件組織、性能與使用壽命，確保零件的質(zhì)量，顯著縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，降低生產(chǎn)費(fèi)用，并大量節(jié)約資源與能源。建模與數(shù)值模擬、“互聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能、快速鑄型制造、智能裝備、數(shù)字化工廠、物聯(lián)網(wǎng)與在線檢測(cè)等則是鑄造成形信息化的核心技術(shù)。因此，發(fā)展智能鑄造是我國(guó)鑄造行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展壯大、成為世界鑄造強(qiáng)國(guó)的重要保障。