鑄造行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式探索與實踐

董金華，陸輝仲

（共享裝備股份有限公司，寧夏 銀川 750021）

鑄造行業(yè)，作為國家制造業(yè)的核心支柱產(chǎn)業(yè)，已有著接近5 000 年的發(fā)展歷史。雖然歷史悠久，技術成熟，但在進入新時代以后，隨著發(fā)展的需求和更高的環(huán)境要求，高耗能，重污染成為了無法避免的劣勢。自2015 年國家《中國制造2025》綱要提出以來，對鑄造行業(yè)有了更高、更具體的要求；相繼后續(xù)每年都有相關的政策發(fā)布：《工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃（2018-2020）》，《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020 年）》等，對鑄造行業(yè)更加趨于工業(yè)數(shù)字化，智能化，在《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠景目標綱要》（以下簡稱：“十四五規(guī)劃”）中，提出產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，促進工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同。因此，產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式作為工業(yè)未來發(fā)展模式的主要方向，也是鑄造行業(yè)未來的重點發(fā)展方向。

1 產(chǎn)業(yè)鏈的內涵

產(chǎn)業(yè)鏈是產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟學中的一個概念，是各個產(chǎn)業(yè)部門之間基于一定的技術經(jīng)濟管理，并依據(jù)特定的邏輯關系和時空布局關系客觀形成的鏈條式關聯(lián)關系形態(tài)。產(chǎn)業(yè)鏈的本質是用于描述一個具有某種內在聯(lián)系的企業(yè)群結構，包含了價值鏈，企業(yè)鏈，供需鏈和空間鏈四個維度的概念。隨著《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃》（以下簡稱十四五規(guī)劃）發(fā)布以來，對于制造業(yè)提出了新的要求，要求鞏固壯大實體經(jīng)濟根基，深入實施制造強國戰(zhàn)略，并且就產(chǎn)業(yè)鏈價值鏈優(yōu)化進行了單獨討論，強調引導產(chǎn)業(yè)鏈關鍵環(huán)節(jié)留在國內，補短板鍛長板，產(chǎn)業(yè)鏈建立要自主可控、安全高效。要提高產(chǎn)業(yè)核心競爭力，推進產(chǎn)業(yè)集群（園區(qū)）內的企業(yè)以產(chǎn)業(yè)特性作聯(lián)結，在企業(yè)之間實行專業(yè)分工和協(xié)作，引導企業(yè)的專業(yè)化發(fā)展。結合國內國外的產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，我國在鑄造行業(yè)仍處于價值鏈定位的低端行業(yè)，這同時影響了我國在各個產(chǎn)業(yè)鏈中核心競爭力和產(chǎn)業(yè)鏈匹配度的維持與提升。鑄造業(yè)作為多個產(chǎn)業(yè)的基礎行業(yè)，因此對鑄造行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的研究，決定了我國制造業(yè)在國際競爭中核心競爭力的建立，值得討論與研究。表1 為產(chǎn)業(yè)鏈與價值鏈不同對比。

表1 產(chǎn)業(yè)鏈與價值鏈

2 我國鑄造行業(yè)的現(xiàn)狀

2.1 我國鑄造業(yè)鑄件產(chǎn)量

據(jù)中國鑄造協(xié)會自2000 年起統(tǒng)計，我國鑄件年產(chǎn)量已連續(xù)20 年居全球首位，與其后第二至第十位的國家鑄件產(chǎn)量總和相當，2020 年鑄件產(chǎn)量達5 195 萬t，占全球總產(chǎn)量的40%以上，已成為名副其實的鑄造大國（見圖1）.

圖1 2001～2020 年中國鑄件產(chǎn)量及增長率變化情況

十三五期間，受下游主機行業(yè)波動和中美貿(mào)易摩擦等因素的影響，鑄件產(chǎn)量增長持續(xù)放緩，2012～2020 年平均增速僅為2.6%，但鑄件產(chǎn)量規(guī)模仍保持平穩(wěn)發(fā)展。

2.2 鑄造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

在十三五期間，下游行業(yè)對鑄件需求增速放緩，鑄造行業(yè)市場競爭加劇。另外，國家強化了工業(yè)領域的污染防治，在市場競爭加劇和環(huán)保要求日益嚴格的環(huán)境下，我國鑄造行業(yè)呈現(xiàn)兩級分化走勢。部分企業(yè)持續(xù)加強技改提升和環(huán)保安全治理，行業(yè)內陸續(xù)形成了一批具有國際競爭力龍頭骨干企業(yè)，部分企業(yè)在環(huán)保的壓力下也加快了退出。近幾年鑄造產(chǎn)業(yè)集群規(guī)范發(fā)展有了很大提升，產(chǎn)業(yè)園區(qū)化建設提速，產(chǎn)業(yè)集中度明顯提高，也形成了特色鑄造產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。目前，我國鑄造企業(yè)數(shù)量較“十三五”初期有了顯著減少，企業(yè)平均規(guī)模有了較大幅度提高。但現(xiàn)有2 萬多家鑄造工廠仍呈現(xiàn)出數(shù)量偏多、平均規(guī)模偏小，企業(yè)間發(fā)展水平嚴重失衡，仍有一批企業(yè)在工藝裝備、產(chǎn)品質量及環(huán)保治理水平方面相對落后。

2.3 鑄造產(chǎn)業(yè)及集群分析

根據(jù)中國鑄造協(xié)會最新數(shù)據(jù)，2020 年我國鑄件總產(chǎn)量為5 195 萬t，其中鑄鐵件3 700 萬t，占比70%以上，鑄鋼件635 萬t，占比12%；結合2020 年下游行業(yè)各類鑄件需求噸位，目前，汽車行業(yè)用量最高為1 500 萬t，占比28%，其次為鑄管及管件行業(yè)，占比16.4%，軌道交通行業(yè)220 萬t，占比11%.

按照我國主要產(chǎn)業(yè)集群統(tǒng)計，主要鑄造企業(yè)集中在環(huán)渤海五大省（北京、天津、遼寧、河北、山東），長三角區(qū)域（上海、江蘇、浙江、安徽），珠三角區(qū)域（廣東、香港、澳門）及西部川陜渝金三角區(qū)域（四川、陜西、重慶）四大地區(qū)。

雖然，我國在總量及企業(yè)數(shù)量上都位居世界前茅，但沒有形成具備高附加值，有核心競爭力的產(chǎn)業(yè)鏈，仍停留在鑄造企業(yè)聚集、“扎堆”的低水平狀態(tài)，不具備產(chǎn)業(yè)鏈核心競爭力的維持與提升。

3 鑄造產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的主要措施及內容

結合公司50 余年的鑄造行業(yè)經(jīng)驗與實踐，形成了以企業(yè)集團形式的傳統(tǒng)鑄造及轉型發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈，探索在新的制造業(yè)發(fā)展背景下，鑄造行業(yè)應如何迎合時代發(fā)展，創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈結構，探索產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展新道路。

3.1 高端裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈

基于傳統(tǒng)鑄造行業(yè)，從事高端裝備配套的關鍵基礎零部件的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，公司已經(jīng)發(fā)展配套成熟的集團內產(chǎn)業(yè)鏈結構。

產(chǎn)業(yè)鏈上游：采購鑄造材料，集團內部配套生產(chǎn)模具。商務公司集中對集團所有鑄造公司及模具公司的原材料進行采購，包括造型材料（陶力砂，硅砂，特種砂，樹脂，固化劑等），熔煉材料（合金），其他（冒口，瓷管，刀具，紙澆道等），模具（木模，消失模，金屬模）。集中大批量采購，從產(chǎn)業(yè)鏈上端降低采購成本，減少生產(chǎn)公司業(yè)務流程，增強產(chǎn)業(yè)鏈競爭力。

產(chǎn)業(yè)鏈中游：由鑄鐵，鑄鋼及加工公司，形成集鑄造加工交付一體的主要生產(chǎn)節(jié)點，集中在礦山機械，水輪機，蒸汽輪機鑄件；加工噸位每年2.5 萬t以上，年產(chǎn)值超1.5 億元。自形成產(chǎn)業(yè)鏈結構以來，公司年產(chǎn)量以每年10%的速度增長，年產(chǎn)值增長超過10%。相比同行業(yè)，以高質量，準交付的原則，與國際知名企業(yè)形成穩(wěn)定供應關系，例如：GE，上海電氣，東方電氣，哈電集團，等。同時，以鑄造配套加工的形式輻射周邊地區(qū)，帶動當?shù)罔T造，加工水平及行業(yè)的技術提升，配套生產(chǎn)外協(xié)廠家超過20 家，輻射產(chǎn)值超20 億元。

產(chǎn)業(yè)鏈下游：目前對鑄件裝配交付產(chǎn)值較低，超90%鑄件由客戶負責裝配安裝。

經(jīng)過分析高端裝備鑄造產(chǎn)業(yè)鏈配套的企業(yè)成本、產(chǎn)量變化，自形成產(chǎn)業(yè)鏈集團以來，公司在同行業(yè)競爭對手中，成本下降明顯，產(chǎn)量持續(xù)增長，競爭能力持續(xù)增強，并且?guī)拥貐^(qū)水平提升，帶動地區(qū)及相關行業(yè)競爭能力增加。

3.2 智能鑄造裝備產(chǎn)業(yè)鏈

隨著國家《十四五智能制造發(fā)展規(guī)劃》，《關于推動先進制造業(yè)和現(xiàn)代服務業(yè)深度融合發(fā)展的實施意見》，《關于推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高質量發(fā)展，打造“雙創(chuàng)”升級版的意見》等相關規(guī)劃政策的提出，對于制造業(yè)轉型升級，及制造業(yè)未來如何發(fā)展，需要提出新的發(fā)展模式。公司在早期開始部署探索鑄造行業(yè)轉型升級有一定的經(jīng)驗積累，結合產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，對智能鑄造裝備也提出產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式。

產(chǎn)業(yè)鏈上游：對于智能鑄造裝備使用的原材料，包括打印用砂，樹脂，固化劑等，由商務公司統(tǒng)一采購，基于鑄造原材料供應商進行采購，降低成本；對于智能裝備使用的核心硬件，由開發(fā)設計人員選定，由多家供應商報價進行采購，由于國內目前智能裝備制造發(fā)展呈起步趨勢，與配套供應商簽訂戰(zhàn)略協(xié)議，降低采購成本。在設備運行軟件開發(fā)上，由公司培養(yǎng)軟件人員，降低軟件授權采購成本。

產(chǎn)業(yè)鏈中游：在市場調研及討論后，在3D 打印技術，F(xiàn)DM 打印技術，工業(yè)機器人研發(fā)制造上，進行產(chǎn)業(yè)轉型。

3D 打印技術是基于數(shù)字模型文件，使用樹脂、固化劑對打印用砂材料逐層粘結成型來構造物體的方式，目前研發(fā)的主要方向為鑄造用砂3D 打印，使用的原材料為鑄造砂、樹脂、固化劑。目前，3D 打印成型尺寸最大2 600 mm×2 000 mm×1 000 mm，主要使用于鑄造用3D 砂芯打印技術，減少傳統(tǒng)鑄造工序，快速提升鑄造生產(chǎn)效率，已在全國多地建立示范打印基地推廣使用。

FDM 打印技術是Fused Deposition Modeling 的簡寫形式，即熔融沉積成型技術，通過高溫將成型材料融化為液態(tài)，通過打印頭擠出后固化，在立體空間上形成立體實物的技術，主要使用的材料為PLA 樹脂，主要使用于多種組合模具生產(chǎn)制造中，減少模具制造工序，降低模具制造成本。

圖2 高端裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈

圖3 智能裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈

工業(yè)機器人，是用于制造生產(chǎn)的機器人系統(tǒng)，包括焊接，裝配，搬運等多方面工作?；谀壳皣鴥戎圃鞓I(yè)轉型升級需要，相比國外，工業(yè)機器人應用仍處于落后的地步，在未來很長一段時間內將有很大市場需求。目前，已經(jīng)開發(fā)投入使用的工業(yè)機器人涉及AGV 搬運機器人，桁架機器人，微波烘干系統(tǒng)，熱法再生系統(tǒng)等。

產(chǎn)業(yè)鏈下游：結合3D 打印，F(xiàn)DM 打印和工業(yè)機器人，對傳統(tǒng)鑄造行業(yè)引起了顛覆性的變革。相比傳統(tǒng)木模制造，使用3D 打印和FDM 打印模具，在尺寸精度上提升0.2 mm～0.3 mm，40%以上；表面光潔度提升50%以上；使用壽命增加；制造周期縮短80%以上；制造成本降低30%以上。同時，以3D 打印為代表的快速鑄造，綠色鑄造模式也開始廣泛應用，使用3D 打印機為主體，結合砂處理模塊，自動清砂吹砂模塊，AGV 模塊，立體庫模塊等組成的組合流水線，實現(xiàn)了3D 打印全流程自動處理。相比傳統(tǒng)流程，節(jié)省90%以上人力成本，實現(xiàn)鑄造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。除鑄造行業(yè)使用以外，在工藝品制造，特殊材料行業(yè)，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等多個方面，都實現(xiàn)了重大突破。

經(jīng)過分析智能鑄造裝備產(chǎn)業(yè)鏈上中下游發(fā)展模式：首先，降低了企業(yè)在研發(fā)過程中前期資金的投入，基于已有的行業(yè)基礎，對原材料的供應成本能做到最大程度的降低；其次，基于鑄造行業(yè)經(jīng)驗，能快速提出研發(fā)方向，及時成果轉化，投入成本實現(xiàn)快速產(chǎn)出，減少研發(fā)成本壓力，以自身行業(yè)基礎引領，快速推廣，產(chǎn)生效益；最后，使用新技術，占據(jù)成本優(yōu)勢，開拓市場，實現(xiàn)行業(yè)核心競爭力快速提升，通過產(chǎn)業(yè)鏈的建立，反饋研發(fā)部門，繼續(xù)研發(fā)新產(chǎn)品，實現(xiàn)良性循環(huán)。

3.3 智能鑄造服務產(chǎn)業(yè)鏈

自2017 年11 月《國務院關于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導意見》印發(fā)以來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及其相關服務正式上升為國家戰(zhàn)略，為促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，國家及各省市也相繼出臺政策，結合智能制造及產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展趨勢，建立智能鑄造服務產(chǎn)業(yè)鏈。

產(chǎn)業(yè)鏈上游：隨著《十四五規(guī)劃》出臺，對國內基礎行業(yè)技術水平要求提升，各行各業(yè)都面臨新的發(fā)展態(tài)勢，尤其在制造業(yè)，對智能制造系統(tǒng)解決方案市場規(guī)模逐年上升，2020 年將達到2 380 億元規(guī)模，整體市場需求及增長速度激烈，在鑄造行業(yè)背景基礎下，可以為同行業(yè)提供更全面的方案，客戶及市場需求有保障。

產(chǎn)業(yè)鏈中游：提供以工業(yè)軟件和技術服務兩方面為主的智能鑄造服務解決方案。

工業(yè)產(chǎn)品包括：鑄造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），全流程虛擬鑄造系統(tǒng)（VCS），成形智能單元（FIU），熔煉智能單元（MIU），精整智能單元，加工智能單元（PIU），壓鑄智能單元，離心智能單元，實驗室管理系統(tǒng)（LIMS），遠程運維，供應鏈管理（SRM），客戶關系管理（CRM）等基于鑄造行業(yè)工業(yè)軟件及系統(tǒng)。

圖4 智能鑄造服務產(chǎn)業(yè)鏈

技術服務包括：智能制造系統(tǒng)實施及集成，智能工廠/數(shù)字化車間建設方案規(guī)劃設計，智能工廠/數(shù)字化車間建設項目總包實施，物聯(lián)網(wǎng)實施，智能制造能力成熟度診斷服務，標準化服務等一系列幫助企業(yè)轉型升級的整體解決方案。

產(chǎn)業(yè)鏈下游：提供系統(tǒng)維護，技術服務，方案維保等售后服務工作。

智能鑄造服務產(chǎn)業(yè)鏈是基于高端裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈，智能鑄造裝備產(chǎn)業(yè)鏈，結合國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設政策，保障傳統(tǒng)行業(yè)轉型升級，促進國家制造業(yè)發(fā)展，提升產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈現(xiàn)代化水平的無形保障。目前，已在國內多個地區(qū)，形成示范工廠，實施效果顯著。

4 結束語

建立產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式，以鏈式關系，帶動產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)共享產(chǎn)業(yè)政策及增值服務。以產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展模式，不僅帶動整個產(chǎn)業(yè)結構升級，同時對大量行業(yè)崗位的升級也有直接影響，直接帶動提升崗位附加值，進一步對經(jīng)濟發(fā)展奠定更高的基礎。相比以前勞動力成本及工作環(huán)境，整體產(chǎn)業(yè)鏈的升級，極大的提升了人力資源工作環(huán)境，降低人員成本，在人口紅利逐漸下降的情況下，提升企業(yè)核心競爭力。產(chǎn)業(yè)鏈的打造是一個系統(tǒng)的過程，不僅要有行業(yè)的基礎作為支撐，也需要培養(yǎng)相應的人才，投入資金支持，經(jīng)過多年的探索，在鑄造行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式上，已經(jīng)初具成效，也將持續(xù)引領行業(yè)內企業(yè)基于自身情況，探索發(fā)展方向，提供技術支持，實現(xiàn)鑄造從“傻大黑粗”到“窈窕淑女”的轉變，引領鑄造行業(yè)更好發(fā)展。