什么是镁合金铸造中的智能制造

刘佳音｜文

智能铸造可以全面提升铸造企业的设计、制造和管理水平，也可以从根本上提高铸造产品功能、性能，因此，发展智能铸造是我国铸造行业进一步发展壮大、成为世界铸造强国的重要保障。

近年来，随着汽车、摩托车以及家用电器等工业的迅速发展，我国有色合金铸件产量逐年上升，特别是镁合金铸件具有明显的增长势头。

随着大数据和“互联网+”时代的到来，“智能制造”应运而生。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》指出，制造业是国民经济的主要支柱。我国是世界制造大国，但还不是制造强国；制造技术基础薄弱，创新能力不强；产品以低端为主；制造过程资源、能源消耗大，污染严重。并提出要重点研究数字化设计制造集成技术，建立若干行业的产品数字化和智能化设计制造平台。开发面向产品全生命周期的、网络环境下的数字化、智能化创新设计方法及技术，计算机辅助工程分析与工艺设计技术，设计、制造和管理的集成技术。智能制造在先进制造技术领域占有举足轻重的地位，也是铸造学科的发展前沿。

镁合金铸造中的智能制造

智能制造是面向产品的全生命周期，在现代传感技术、网络技术、自动化技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、决策和执行技术，实现设计过程、制造过程和制造装备的智能化，具体到镁合金铸造中的智能制造需要考虑以下几个方面：

1.智能感知

智能感知是指对现场设备层工况数据的智能获取。智能感知的目的是通过一定数量的智能感知设备来准确快速地获取制造生产过程中的数据，为后续数据分析、产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：生产感知、物流感知、有害物质感知。

生产感知又可细分为生产设备（如铸机、结晶器、熔炼炉等，这些智能化的生产设备既有生产功能又具有生产数据的采集功能）、镁合金及其制备工艺（对产品的合金成分、性能、工艺参数的感知）、监测设备（独立于生产设备之外的用于检测的设备或方法）三方面的数据采集。

物流感知是指，工业生产现场的物料流转状态的感知，通过智能天车、AGV 小车、仓库等实现物料状态的数据采集。

有害物质感知是对生产过程中粉尘、有毒有害气体、高温和排放的废水、废渣、废气等领域实时状况进行数据采集。

2.零件标识

标识技术是指，对物品进行有效的、标准化的编码与标识的技术手段，它是信息化的基础工作。铸造企业随着信息化、智能化的普及程度越来越高，信息化不论是作为一种适应发展的方式也好，竞争的手段也罢，都是有利于企业自身更好的发展。把企业在生产过程所需要的原材料、元素、配料信息化，同时将生产产生的废料、半成品件、成品件也都信息化，使得整个生产加工过程以数字化的方式呈现，实现生产流程的全程精确跟踪，将实时得到的各类信息数据反馈给各个生产部门的相关负责人，提供最新的、最精确的、最可靠的依据，使得企业内部的组织结构更优化、更合理，从而有利于提升和保证产品质量，使企业各信息资源配置能够满足瞬息变化的市场要求，保证经济效益最大化。

3.诊断技术

智能化的现代工业生产中，生产设备是生产力的重要组成部分，设备状态监测与故障诊断技术扮演着越来越重要的角色。

监测与故障诊断大体包括三个部分：状态监测、分析诊断、治理预防。状态监测是在设备运行中，对特定的特征信号进行检测、变换、记录、分析处理并显示、记录，是对设备进行故障诊断的基础工作。分析诊断包括对信号的分析处理和故障诊断，信号分析处理的目的是把获得的信息通过一定的方法进行变换处理，从不同角度提取最直观、最敏感、最有用的特征信息。故障诊断是在状态监测与信号分析处理的基础上进行的。故障诊断需要根据状态监测与信号分析处理所提供的能反映设备运行状态的征兆或特征参数的变化情况，有时还需要进一步与某些故障特征参数进行比较，以识别设备是运转正常还是存在故障。若存在故障，则要诊断故障的性质和程度、产生原因或发生部位，并预测设备的性能和故障发展趋势。最后根据设备故障情况，制定治理预防措施，如进行巡回监测、监护运行、立即停机等措施。

4.智能工厂架构

随着“工业4.0”的提出和发展，我国为加紧推进两化深度融合发布了“中国制造2025 战略”，其中，智能工厂作为工业智能化发展的重要实践模式。智能工厂是运用信息技术、互联网技术、自动化技术和云计算以及大数据挖掘等先进技术，对工厂进行实时监控，实现远程控制的精细化、信息化管理，对制造生产过程达到高度自动化，全面掌握制造过程数据，分析、预测、解决生产过程中出现或可能出现的异常事件。满足客户需求，减少生产成本，提高产品质量并缩短生产周期，实现生产过程管理的透明化。在智能工厂构架生产过程中制造执行技术、决策技术、虚拟制造技术是必不可少的关键环节。

决策技术是指，建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层提供决策运行手段的技术范畴。

制造执行层是作为决策层与实体工厂的中间连接层，制造执行系统采集反映工厂生产状况的数据，反馈给决策层，使其更加合理安排制造资源，提高生产效率，降低制造成本。

虚拟制造技术是智能工厂中的关键技术，在智能工厂生产过程中，产品设计、产品工艺规划、详细设计、仿真虚拟模拟生产过程、验证生产计划（或者个性化客服定制）等都属于虚拟制造技术的范畴。

结束语

智能铸造可以全面提升铸造企业的设计、制造和管理水平，大幅度提高制造效益、降低产品成本和资源消耗，同时可以从容面对瞬息万变的市场，快速响应市场的变化。

智能铸造也可以从根本上提高铸造产品功能、性能，从而提高产品的市场竞争力。智能铸造是提高铸造成形技术水平的重要手段，可实现铸件成形制造过程的工艺优化，预测铸件组织、性能与使用寿命，确保零件的质量，显著缩短产品研发周期，降低生产费用，并大量节约资源与能源。建模与数值模拟、“互联网+”、人工智能、快速铸型制造、智能装备、数字化工厂、物联网与在线检测等则是铸造成形信息化的核心技术。因此，发展智能铸造是我国铸造行业进一步发展壮大、成为世界铸造强国的重要保障。