淺論有色金屬加工工藝及裝備智能化工作的現狀及提升

黃 濤

（株洲火炬工業爐有限責任公司，湖南 株洲 412000）

1 我國有色金屬加工工藝及裝備的智能化現狀

1.1 生產現狀

我國有色金屬加工技術在進入21世紀以來，就開始快速發展。有色金屬加工工藝及裝備從最初的人工加工到后來的車床機械化加工、再到流水線自動化加工，最后到目前國際上最為先進的智能化加工工藝。目前國內在鋁銅制品加工上，大多數加工廠家都具備從高度自動化工廠升級為智能化加工工廠的潛質，但是受技術型人才缺失、企業智能化相關技術儲備薄弱、國內有色金屬相關進出口貿易市場環境制約等因素限制，導致這些鉛鋅加工廠的加工工藝及其裝備智能化程度并不高。但是中國鋁業股份有限公司等有色金屬加工龍頭企業已經逐漸開始建設智能化加工廠房、有計劃的進行有色金屬智能化加工工藝的研發和實踐，并取得了一定的成果。總體來說，從技術水平高度來評價國內有色金屬加工工藝及裝備智能化程度，其已經能夠達到國際先進水平。但是從國內整體有色金屬加工工藝智能化比例來看，仍與德國、美國等發達國家存在一定的差距。并且，國內仍然存在嚴重依賴人工操作進行運作的有色金屬加工裝備系統。其在裝備裝配階段、運作階段以及養護階段都需要投入大量的人力物力進行輔助支持，且生產效率不高，生產穩定性不高，生產智能化程度較低[1，2]。

1.2 管理現狀

當前國內在管理有色金屬加工生產相關裝備的工藝參數、裝配配置數據、運行狀況數據、養護數據等數據時仍然以人工錄入為主。同時一些小型鉛鋅加工廠仍然采用紙質文檔作為數據管理的載體，導致整個生產過程中、數據管理工作效率極其低下。并且在進行管理上的追溯性復盤分析時，準確度不高且難度更大。導致國內有色金屬加工產業在管理水平上很難實現大的進步。

2 有色金屬加工工藝及裝備的智能化提升

2.1 智能化提升方向

2.1.1 工藝數字智能化

工藝數字智能化具體體現在對工藝參數數據處理以及自學習優化以及工藝包的復制方面實現的數字化數據處理技術。工藝參數是有色金屬加工工藝的技術要點的量化的體現。是整體企業在不斷進行加工工藝研發、自學習、實踐過程中不斷積累的加工工藝技術沉淀，是一個有色金屬加工企業的技術層面最為重要的核心競爭力。然而部分國內企業在對加工工藝參數進行錄入、處理形成工藝包的過程中，由于缺乏對數據處理的軟硬件裝備基礎，導致工藝包的工藝參數錄入以及更新效率緩慢且容易出錯，并且工藝包的復制流程極為復雜，需要投入大量的技術人員和管理人員對新建加工產線進行工藝參數的配置，且配置過程也容易出現技術性失誤。而通過一些數字化的數據處理技術，可以通過構建企業針對加工工藝的公用數據庫，通過程序實現對工藝參數的錄入、修正、調用、復制功能。

2.1.2 裝備智能化

裝備智能化指代對生產系統中所用設備及工具的智能化提升，以達到減少人力投入、同時降低人為性失誤操作帶來的生產風險。裝備智能化是在設備自動化的基礎上，進行對工藝流程、生產設備運作性能、生產管理系統等全方位的全自動化、自主運行、自主管理的統稱。因此要想實現裝備智能化，就要從生產設備、管理系統等硬件設備方面以及工藝流程、信息處理系統等軟件方面同時進行自動化方面的協調升級。逐漸是有色金屬加工從構建產線到投入生產再到產品檢驗、生產管理等方面不需要操作人員干涉，真正的實現無人工全自動化生產[3]。

2.2 智能化提升具體策略

2.2.1 工藝流程精細化

正如上文中提到的，要想實現加工工藝的智能化升級，需要從對企業相對成熟的加工工藝流程的進一步精細化、數據量化開始。即要對相對復雜的工藝流程、參數配置以及相關人員職能具體生產崗位職能等相關參數進行進一步細化量化。做到能夠將該加工流程的每一個環節的工藝參數都能夠通過數據存儲、錄入、調用、修改、復制等操作來實現對生產流程每個環節的技術管控。比如，可以按照生產機械設備數字自動化、設備運行配置及控制智能化這兩個大的方向對工藝流程中的各個環節進行智能化升級。比如在加工車間的運輸工作，就可以通過對各工位是否存在待處理的原材料、半成品或成品的工況數據收集判斷和處理，來想傳送帶機械設備下達具體的輸送指令，實現車間內的自動化輸送吊運工作。

2.2.2 大力發展智能鑄造機器人關鍵技術

考慮我國有色金屬鑄造行業用工困難、工資高漲且作業環境惡劣等發展困境，具備一定經濟實力和生產規模的有色金屬冶煉鑄造廠，應該將裝備智能化發展方向鎖定為在節約人工、適應環境、生產穩定的工業機器人自動化裝備技術上來。積極從工業機器人的靈巧操作、自主導航、環境感知以及人機交互、生產安全性、智能化軟件升級等多個方向針對有色金屬鑄造工業機器人應用技術進行反復研發實踐，提升國內有色金屬鑄造行業工業機器人技術的整體研發水平和應用價值。同時政府部門也可以通過出臺相關政策，從節能環保、生產效率等角度采用宏觀調控的方式，利用市場調節激勵國內有色金屬鑄造行業更加積極的應用效率更高、安全性能更好的工業機器人鑄造流水線來代替傳統人工鑄造工藝。結合傳統有色金屬鑄造工藝的優點，按照造型、制芯、質檢、物流等多個工藝環節，研制針對性的自動化機械裝備，并借由上文中提到的對工藝流程整體的信息數據智能化處理系統，通過鑄造工藝模塊化配件的機械自動化以及各工藝環節操作編程數據的一體化智能化，實現有色金屬鑄造工藝的智能化生產。

2.2.3 重視機械自動化編程系統以及智能傳感器系統技術的發展

智能傳感器系統是實現鑄造行業工業機器人智能化的必要硬件基礎。其主要分為視覺系統和力覺系統。視覺系統可以通過熱分析儀、直讀光譜儀等傳感設備來配合智能數據收集處理系統，為工業機器人運作提供必要的運作環境相關信息的收集。同時結合系統性結合外部空間定位、誤差跟蹤等其他外部感官數據來為工業機器人的生產機械操作提供必要數據信息，從而確保機械設備自動化能靈活的根據環境以及生產目標的變化而變化。此外，借由智能編程系統，以外部傳感系統的強大數據支持作為依托，可以通過對軟件編程技術的升級來嘗試使智能機器人實現對工件輪廓的實時掃描功能，并通過將掃描數據與云端工藝標準數據庫數據的對比處理，通過三維模型的重建等計算機數據處理技術，來為智能機械設備實時規劃出更加符合鑄件規格及質量要求的運作軌跡。進而提高工業機器人鑄造工藝的準確性，同時也降低了工業機器人智能化鑄造工藝的應用功能門檻。

3 結論

有色金屬作為我國經濟發展和國防建設的重要資源和產業，其進出口企業在目前也面臨著國外和國內雙方面的環境影響。對于國外來說，其主要是因為經濟全球化的不斷發展和環境規制的完善，有色金屬產業也正在進行內部組織調整和生產方式的變革，同時關于有色金屬的創新科技研發以及一些新興產業也得到了深入的研究。本文正式在此研究基礎上，從工藝及裝備智能化角度歸納了目前國內工藝生產及管理技術發展現狀。總結了在有色金屬加工工藝及裝備智能化發展中應該注意的幾點。期望對我國有色金屬生產加工技術研發提供一些理論參考。