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绿色智能铸造-智能铸造简介

日期:2023-02-27    浏览次数:    

定义与特征

        智能铸造是基于新一代的信息通信技术与先进的铸造技术深度融合,贯穿于工艺设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。

       智能铸造的特征是信息感知、优化决策、执行控制。
       智能铸造的实施可有效缩短铸件产品的研制周期,提高生产效率,提升产品质量,降低资源消耗,改善工作环境,是铸造行业转型升级的必由之路。

范式演进(见图-1)

图-1 绿色智能铸造的范式演进及智能迭代关系图

1.第一代:数字化制造

        数字化制造是智能制造的第一种基本范式,是在铸造技术和数字化技术融合的大背景下,通过对产品信息、工艺信息和资源信息进行数字化描述、集成、分析和决策,进而快速生产出满足用户要求的产品。主要聚焦于提升企业内部的竞争力,提高企业产品设计和制造质量,提高劳动生产率,缩短新产品研发周期,降低成本和提高能效。

       对于铸造行业来讲,这一代主要体现在业务的数字化,大量采用CAD/CAE/铸造工艺辅助设计系统等进行数字化设计、建模和仿真分析;大量采用具有数控系统的设备;建立了企业信息化系统,采用MRP/ERP/PDM等系统对铸造过程各种信息进行管理,提升各生产环节的效率和质量;超前一点的企业开始对生产全部过程的各环节进行集成并优化运行,应用计算机系统集成制造系统(CIMS)解决方案。

2.第二代:数字化网络化制造

        数字化网络化制造是智能制造的第二种范式,可以称之为 “互联网+铸造”。这一代在铸造数字化的基础上,深入应用先进的网络技术,用网络将人、流程、数据和事物连接起来,联通企业内部和企业间的信息孤岛,通过企业内、企业间的协同和各种社会资源的共享与集成,实现全产业链的优化,快速、高质量、低成本地为市场提供所需的产品和服务,使得企业对市场变化具有更快的适应性,能够更好地收集用户对产品使用和产品质量的信息,在制造柔性化、管理信息化方面达到了更高的水平。

       这一代智能制造的推进,对铸造行业的影响主要体现在业务的深度集成方面。能够打通整个制造系统的数据流,企业之间能够实现更多的协同(如流程协同、数据协同、模型协同),实现协同设计和协同制造,重点体现在供应链的协同、客户关系的协同、铸件模型协同等方面,并开始实践基于互联网的远程铸件见证、诊断等在线服务。

3.新一代:数字化网络化智能化制造

        随着人工智能技术的加速突破和发展,先进制造、铸造技术与新一代人工智能技术的深度融合,形成了新一代智能制造——数字化网络化智能化制造。大数据智能、人机混合智能、群体智能、跨媒体智能、自主智能等新一代人工智能技术将用于铸造行业,并深刻改变铸造模式。新一代智能制造在铸造行业的主要特征将重点体现在制造系统具备学习能力。通过深度学习、增强学习、迁移学习等技术的应用,提升铸造企业创新和服务能力。新一代智能制造是真正意义上的智能制造。

 系统架构

        智能铸造工厂架构图如图-2所示。随着智能制造技术的进步,铸造智能工厂将基于 “云+厂” 的模式构建。

1.云

       云指铸造专业云+远程运维云。

(1)铸造专业云 它提供铸造智能工厂企业层以上应用软件服务,并实现人、财、物、产、供、销业务纵向集成,依托云平台和大数据技术,逐步融入人工智能技术,提供智能管理决策支持。

图-2 智能铸造工厂架构图

(2)远程运维云 它提供铸造行业智能设备、智能生产单元、智能工厂的物联以及运行、状态、维保等数据的采集,将采集到的数据经过处理、传输到云平台进行大数据累积、展现分析、应用。通过智能预警模型、智能诊断模型、智能自学习知识库等应用,提供更好的设备维护方案、运营优化方案、运营战略管理方案等。

2.厂

        厂是指由设备层、控制层、车间层组成,具体可包括虚拟铸造系统及成形智能生产单元、熔化浇注智能生产单元、精整智能生产单元三大智能生产单元和MES,并融入人工智能技术。

(1)虚拟铸造系统 它通过“人脑+计算机”构建全流程虚拟铸造系统,实现顾客询价、对标、方法策划、方案策划的有效管理,实现关键节点应用专家库进行自动对比、自动推荐的功能,形成涉及质量、环境、成本、设备、安全等关键参数传递至向生产系统,并将实际数据采集反馈,形成闭环控制。

(2)智能生产单元 它将铸造过程划分成成形、熔炼浇注、精整等智能生产单元,每个单元都将具备信息感知、优化决策、执行控制等功能,并通过软件技术实现与云端管理管理系统的集成。

 实施路径

       为科学推进智能铸造在企业及行业的应用,智能铸造实施路径(见图-3)将按照“点、线、面、体”四个层次有序推进。

1.点

       聚焦数字化、网络化、智能化技术,在铸造3D打印、新型材料、机器人(重载AGV等)、智能控制器等 “点” 上实现技术创新和产业化。

图-3 智能铸造实施路径

2.线

       聚焦铸造智能生产单元,形成集成解决方案和产业化应用示范。

3.面

       聚焦铸造数字化车间和智能工厂,开展虚拟制造、智能生产、数字化管理等集成研究及推广应用,以示范带动产业升级。

4.体

       聚焦智能铸造相关产业,如3D打印、智能物流设备等智能装备、智能材料、智能化服务等,聚合优势资源,形成联动效应,打造产业创新创业新生态。

       智能制造是制造技术与数字技术、人工智能技术及新一代信息技术的融合的产物,其推行应用是一项复杂的系统工程,涉及理念重塑、工艺流程再造、知识库专家库及人工智能系统构建、关键工业软件和智能装备的突破、互联网化、系统架构搭建及相关软硬件集成以及运维支持等多重知识、技术的交叉融合,需要在实践中长期坚持、迭代升级,同时需要集众智汇众力,共同努力。基于智能制造实践的复杂性,2015年“中国制造2025”出台后,工信部又公布了《智能制造工程实施指南 2016—2020》,明确要加快培育智能制造系统解决方案供应商。2016年11月30日,工信部指导成立了智能制造系统解决方案供应商联盟,旨在构建专业化的智能制造服务队伍,通过协同工作模式,为企业提供专业化的服务。铸造行业目前自身的数字化网络化智能化方面基础相对弱,人才匮乏,更需要专业团队在智能铸造转型实践中的专业支持。

摘自现代铸铁技术

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