由“智變”引發(fā)的質變

張曄

近日，科技日報記者來到蘇州明志科技股份有限公司（以下簡稱明志科技）采訪。走進鋁合金熱交換器智能生產(chǎn)車間，這里既沒有煙塵，也沒有工人忙碌的身影。

在智能車間的中控大屏上，實時顯示著鋁液溫度、液面高度、廢氣溫度等參數(shù)。工人只需輕觸設備，一臺臺精密的鋁合金熱交換器就源源不斷地從智能鑄造流水線產(chǎn)出。

明志科技總經(jīng)理邱壑告訴記者，這一批熱交換器即將出口歐洲，用于制造冷凝式燃氣壁掛爐，目前公司生產(chǎn)的鋁合金熱交換器已占據(jù)全球三分之一的市場。

明志科技產(chǎn)品成功打入歐美高端市場的動力源于數(shù)字賦能。作為江蘇一家傳統(tǒng)的鑄造企業(yè)，明志科技自2014年建立國內鑄造行業(yè)首個智能制造示范車間，實施智能化改造、數(shù)字化轉型以來，生產(chǎn)效率和質量明顯提升，成為國內砂型鑄造裝備領域的“小巨人”企業(yè)。

早在公元前1700多年，我國就掌握了青銅鑄造的技術。進入工業(yè)革命后，鑄造更是成為制造業(yè)的基礎領域。

走進明志科技大樓，一眼就可以看到兩個碩大的砂芯。

“這就是用制芯機制造出來的高鐵列車整體搖枕砂芯及側架砂芯。”邱壑告訴記者，鑄造行業(yè)按工藝類別可分為砂型鑄造、精密鑄造、壓鑄等，其中砂型鑄造是鑄件生產(chǎn)的重要方式，大多數(shù)金屬鑄件都可以用砂型鑄造的方式獲得。

制芯機是砂型鑄造的關鍵核心設備。在這一領域，從最初的“跟跑者”，到成為如今的“領跑者”，明志科技僅用了20年。

過去，我國的鑄造業(yè)從材料、工藝到理念等各方面都與世界先進水平有較大差距。為了追趕世界一流水平，明志科技與清華大學合作，開展制芯工藝原理研究，用高速攝影機拍攝射芯過程，搞清楚制芯氣相—顆粒雙相流射砂充填原理，確保砂芯的緊實度和強度以及一致性達到設計要求。同時，明志科技特地建設了一個鑄造車間進行鑄件生產(chǎn)，用實踐檢驗新品并指導研發(fā)。

閥體是火車剎車的中樞控制系統(tǒng)，但生產(chǎn)復雜閥體的技術難度非常大。即便是在歐美國家，復雜閥體的廢品率也接近50%。但是明志科技總工程師楊林龍堅信他能攻下這個難關，他從提升原材料力學性能入手，以精密組芯動態(tài)坐標系理論指導改進生產(chǎn)工藝，使閥體的廢品率大幅下降，從而使產(chǎn)品順利打入美國市場。

德國一家采暖鍋爐企業(yè)需要一批熱交換器。這種熱交換器里管道密布，A4紙大小的砂芯像蜂窩板一樣布滿上千個孔洞，孔洞最小間距只有1.8毫米。這個訂單歐洲不敢接，但明志科技僅用3個月就交付。如今，明志科技生產(chǎn)的鋁合金熱交換器已占據(jù)全球三分之一市場。

在完成追趕國際先進鑄造裝備技術的基礎上，2016年，明志科技更以綠色智能為公司裝備的發(fā)展方向，推出自主研發(fā)的MiCC300集成式智能制芯單元，并配置了運行大腦MiCL智能制芯控制系統(tǒng)。這不僅提升了制芯裝備的可靠性，還實現(xiàn)了工藝參數(shù)的智能化控制，在保證制芯質量可靠的同時，制芯單元比傳統(tǒng)設備降低能耗近50%，效率提升近30%，占地減少25%。這一制芯裝備目前已經(jīng)進入全面推廣階段。

讓工人告別“苦、臟、累”

鑄造業(yè)長期以來都是“苦、臟、累”的代名詞。但明志科技的生產(chǎn)車間里則是另一番景象：機器人上崗承擔了繁重復雜的“體力勞動”，工人升崗成為智能系統(tǒng)的操作員。記者走進明志科技的鑄造車間，這里沒有漫天煙塵，也沒有刺鼻氣味，只有平整光潔的地面與為數(shù)不多的工人。

早在2003年成立之初，明志科技就率先將工業(yè)機器人用于企業(yè)的智能化改造中。后來，企業(yè)陸續(xù)配置了50多臺工業(yè)機器人。這成為企業(yè)智能制造不可或缺的一環(huán)。

“工人已經(jīng)告別了‘苦、臟、累’，機器人和智能設備承擔了大部分重復機械的操作工作。”明志科技研發(fā)中心副經(jīng)理陸高春告訴記者，鑄造業(yè)工作強度大、工作環(huán)境差，經(jīng)常面臨“用工荒”難題。明志科技引入智能設備后，再也不為用工發(fā)愁了。

砂芯制成后重量超過200公斤，搬運起來不僅費力，還很危險。但現(xiàn)在有了機械手臂這個“大力士”，一切都變得輕松又安全。在現(xiàn)場，一位工人提前設定好工作時間，機械手臂就會按照設定好的程序自動運行，不出40秒，一塊砂芯就穩(wěn)穩(wěn)地落在了記者的面前。

過去，翻砂工作需要近10人來完成，而現(xiàn)在，這項工作只需一個人、一臺機器就可以完成。

記者了解到，明志科技智能鑄造示范車間自動化程度高達90%以上。自車間投產(chǎn)以來，產(chǎn)品定制周期從7天減少到半天、員工人數(shù)減少70%、人均生產(chǎn)效率提升221%、產(chǎn)品廢品率下降70%。

一個“傻大粗”鑄造件的背后，有著怎樣的高新科技？明志科技用數(shù)字化創(chuàng)新不斷探尋著答案。

傳統(tǒng)的鑄造車間總體分為制芯、澆注、加工三大工段。不同工序操作復雜，許多環(huán)節(jié)格外依賴老師傅們的手藝。這種以人工為主的方式，不僅效率低，而且在制造過程中的人為干預還為產(chǎn)品質量帶來了不穩(wěn)定因素。

在傳統(tǒng)的鑄造過程中，“老師傅的手藝就是標準”，而明志科技通過數(shù)字化技術，將過去由老師傅把關的環(huán)節(jié)變成了一道道檢測點，用智能系統(tǒng)代替人為把關。

在明志科技工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺上，各類數(shù)據(jù)一目了然，平臺可對生產(chǎn)進度、設備狀態(tài)、加工制作等參數(shù)進行精準分析。“車間現(xiàn)場所有的制芯設備上都帶有一個明志科技開發(fā)的MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）系統(tǒng)，設備所有的運行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以通過智能化平臺傳輸給管理人員，為管理和決策提供了可靠的依據(jù)。”陸高春介紹。

截至目前，明志科技鑄造車間采用智能化設備79臺（套），智能化率84%，聯(lián)網(wǎng)設備40臺（套），設備聯(lián)網(wǎng)率42.55%。

明志科技通過設備、物料、人之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)，構建了生產(chǎn)物料精準配送、生產(chǎn)過程實時管控、生產(chǎn)信息跟蹤追溯、能源消耗智能管控、安全環(huán)保智能管控、車間內外聯(lián)動的協(xié)同體系，實現(xiàn)了企業(yè)信息化、工廠自動化的深度融合，在降低人員操作要求的同時，大大提升了生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質量。

2022年，專注砂型鑄造的明志科技成為國家專精特新“小巨人”企業(yè)，并入選江蘇省智能制造示范車間名單，也是蘇州市高端裝備制造和數(shù)字化改造標桿企業(yè)。

“現(xiàn)在，我們不僅出售高端智能制芯設備，還會輸出智能生產(chǎn)線的項目策劃和工藝，幫助更多鑄造企業(yè)實現(xiàn)‘智改數(shù)轉’，創(chuàng)造更多價值。”陸高春表示，明志科技將繼續(xù)聚焦數(shù)字化創(chuàng)新，不斷進行智能產(chǎn)線迭代升級。公司正在研制應用新一代MES系統(tǒng)，并啟動建設一條新的智能鑄造生產(chǎn)線。