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的設計、制造和管理水平，也可以從根本上提高鑄造產品功能、性能，因此，發展智能鑄造是我國鑄造行業進一步發展壯大、成為世界鑄造強國的重要保障。

近年來，隨著汽車、摩托車以及家用電器等工業的迅速發展，我國有色合金鑄件產量逐年上升，特別是鎂合金鑄件具有明顯的增長勢頭。

隨著大數據和“互聯網+”時代的到來，“智能制造”應運而生。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》指出，制造業是國民經濟的主要支柱。我國是世界制造大國，但還不是制造強國；制造技術基礎薄弱，創新能力不強；產品以低端為主；制造過程資源、能源消耗大，污染嚴重。并提出要重點研究數字化設計制造集成技術，建立若干行業的產品數字化和智能化設計制造平臺。開發面向產品全生命周期的、網絡環境下的數字化、智能化創新設計方法及技術，計算機輔助工程分析與工藝設計技術，設計、制造和管理的集成技術。智能制造在先進制造技術領域占有舉足輕重的地位，也是鑄造學科的發展前沿。

鎂合金鑄造中的智能制造

智能制造是面向產品的全生命周期，在現代傳感技術、網絡技術、自動化技術等先進技術的基礎上，通過智能化的感知、決策和執行技術，實現設計過程、制造過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方面：

1.智能感知

智能感知是指對現場設備層工況數據的智能獲取。智能感知的目的是通過一定數量的智能感知設備來準確快速地獲取制造生產過程中的數據，為后續數據分析、產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：生產感知、物流感知、有害物質感知。

生產感知又可細分為生產設備（如鑄機、結晶器、熔煉爐等，這些智能化的生產設備既有生產功能又具有生產數據的采集功能）、鎂合金及其制備工藝（對產品的合金成分、性能、工藝參數的感知）、監測設備（獨立于生產設備之外的用于檢測的設備或方法）三方面的數據采集。

物流感知是指，工業生產現場的物料流轉狀態的感知，通過智能天車、AGV 小車、倉庫等實現物料狀態的數據采集。

有害物質感知是對生產過程中粉塵、有毒有害氣體、高溫和排放的廢水、廢渣、廢氣等領域實時狀況進行數據采集。

2.零件標識

標識技術是指，對物品進行有效的、標準化的編碼與標識的技術手段，它是信息化的基礎工作。鑄造企業隨著信息化、智能化的普及程度越來越高，信息化不論是作為一種適應發展的方式也好，競爭的手段也罷，都是有利于企業自身更好的發展。把企業在生產過程所需要的原材料、元素、配料信息化，同時將生產產生的廢料、半成品件、成品件也都信息化，使得整個生產加工過程以數字化的方式呈現，實現生產流程的全程精確跟蹤，將實時得到的各類信息數據反饋給各個生產部門的相關負責人，提供最新的、最精確的、最可靠的依據，使得企業內部的組織結構更優化、更合理，從而有利于提升和保證產品質量，使企業各信息資源配置能夠滿足瞬息變化的市場要求，保證經濟效益最大化。

3.診斷技術

智能化的現代工業生產中，生產設備是生產力的重要組成部分，設備狀態監測與故障診斷技術扮演著越來越重要的角色。

監測與故障診斷大體包括三個部分：狀態監測、分析診斷、治理預防。狀態監測是在設備運行中，對特定的特征信號進行檢測、變換、記錄、分析處理并顯示、記錄，是對設備進行故障診斷的基礎工作。分析診斷包括對信號的分析處理和故障診斷，信號分析處理的目的是把獲得的信息通過一定的方法進行變換處理，從不同角度提取最直觀、最敏感、最有用的特征信息。故障診斷是在狀態監測與信號分析處理的基礎上進行的。故障診斷需要根據狀態監測與信號分析處理所提供的能反映設備運行狀態的征兆或特征參數的變化情況，有時還需要進一步與某些故障特征參數進行比較，以識別設備是運轉正常還是存在故障。若存在故障，則要診斷故障的性質和程度、產生原因或發生部位，并預測設備的性能和故障發展趨勢。最后根據設備故障情況，制定治理預防措施，如進行巡回監測、監護運行、立即停機等措施。

4.智能工廠架構

隨著“工業4.0”的提出和發展，我國為加緊推進兩化深度融合發布了“中國制造2025 戰略”，其中，智能工廠作為工業智能化發展的重要實踐模式。智能工廠是運用信息技術、互聯網技術、自動化技術和云計算以及大數據挖掘等先進技術，對工廠進行實時監控，實現遠程控制的精細化、信息化管理，對制造生產過程達到高度自動化，全面掌握制造過程數據，分析、預測、解決生產過程中出現或可能出現的異常事件。滿足客戶需求，減少生產成本，提高產品質量并縮短生產周期，實現生產過程管理的透明化。在智能工廠構架生產過程中制造執行技術、決策技術、虛擬制造技術是必不可少的關鍵環節。

決策技術是指，建立在信息技術基礎上，以系統化的管理思想，為企業決策層提供決策運行手段的技術范疇。

制造執行層是作為決策層與實體工廠的中間連接層，制造執行系統采集反映工廠生產狀況的數據，反饋給決策層，使其更加合理安排制造資源，提高生產效率，降低制造成本。

虛擬制造技術是智能工廠中的關鍵技術，在智能工廠生產過程中，產品設計、產品工藝規劃、詳細設計、仿真虛擬模擬生產過程、驗證生產計劃（或者個性化客服定制）等都屬于虛擬制造技術的范疇。

結束語

智能鑄造可以全面提升鑄造企業的設計、制造和管理水平，大幅度提高制造效益、降低產品成本和資源消耗，同時可以從容面對瞬息萬變的市場，快速響應市場的變化。

智能鑄造也可以從根本上提高鑄造產品功能、性能，從而提高產品的市場競爭力。智能鑄造是提高鑄造成形技術水平的重要手段，可實現鑄件成形制造過程的工藝優化，預測鑄件組織、性能與使用壽命，確保零件的質量，顯著縮短產品研發周期，降低生產費用，并大量節約資源與能源。建模與數值模擬、“互聯網+”、人工智能、快速鑄型制造、智能裝備、數字化工廠、物聯網與在線檢測等則是鑄造成形信息化的核心技術。因此，發展智能鑄造是我國鑄造行業進一步發展壯大、成為世界鑄造強國的重要保障。