「智能制造应用案例」案例四：柳工智能铸造现代化绿（智能制造的灵魂-工业软件心得）
在铸造行业“十四五”发展的开局之年，中国铸造协会在第五届中国铸造节上正式向全行业发布了《铸造行业“十四五”发展规划》，《规划》中明确了“智能制造”的发展目标。
智能制造 ：加快行业信息化建设步伐，形成适用典型铸造工艺和不同产品的智能制造成熟模式，制订智能铸造及成熟度评价系列标准，通过典型数字化车间/智能工厂示范建设，引领行业智能制造快速发展。到2025年，培育200个以上数字化车间/智能工厂。
在铸造行业，柳工柳州铸造有限公司的智能铸造现代化绿色工厂作为智能制造示范项目，引领着行业智能制造快速发展。今天将对此项目做详细介绍。
智能铸造现代化绿色工厂
一、企业简介
柳工柳州铸造有限公司始建于1959年，是中国铸造协会理事单位，多次荣获国际铸造博览会优质铸件金奖及中国铸造行业分行业排头兵奖项。公司拥有一条德国HWS潮模砂静压生产线，一条树脂砂生产线，一条铝合金低压生产线及一条消失模生产线，3套６吨中频炉，可生产铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、合金铸铁、铸钢、合金钢及铸铝等全系材质；主导产品为液压缸泵阀、耐磨件、变速箱、驱动桥及汽车底盘铸件等核心零部件及其加工业务；客户覆盖工程机械、农业机械、铁路、汽车等行业，并与采埃孚、力士乐、康明斯、雷勃、HSW等世界知名企业建立了良好的合作关系，已成为跨行业、跨地区、多元化发展的铸造企业。
二、项目背景
随着国家节能、降耗、减排政策的不断出台，新一代信息技术与制造业的深度融合正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。各个国家都在加大科技创新力度，推动三维（3D）打印、移动互联网、云计算、大数据、生物工程、新能源、新材料等领域取得新的突破，基于信息系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革，是铸造企业转型升级、创新发展的重大机遇。柳工柳州铸造有限公司积极响应国家经济高质量发展要求，建设绿色化智能化的现代化工厂。
三、实施方案
柳工柳州铸造有限公司生产线引进了大量智能化设备，包括混砂机、制芯机、自动浇注机、造型机等设备。生产线内配备相应的辊道线及托盘，进行节拍化流程作业，实现生产过程中自动化高度应用。在智能系统方面，目前已拥有SAP、Windchill、泛能效系统、RDM等多套信息化系统，信息化程度在铸造行业整体较好。本项目将进一步提升工厂智能化水平，提高作业效率，通过生产制造过程中生产、质量、工艺、物料、能源及设备相关的关键数据采集、监控和分析，实现铸件全生产过程可追溯、各工序业务的高效协同、质量过程可分析、生产过程透明化、报表统计更省时等目标。
下图为该项目铸件自动化生产流程图。其中具有3D打印制芯、静压线自动造型、自动化精准合箱、数控熔炼炉熔炼、自动浇注机浇铸和后期机器人打磨铸件等环节，该过程的实现结合了智能化信息系统建设、智能化网络布局规划、智能化数字工艺设计、绿色智能车间建设等具体方案。
01.智能化信息系统架构方案
智能化信息系统是智能化工厂建设的基础，信息化管理可改善企业的管理手段，帮助企业优化现行的管理流程和管理模式。智能化信息系统满足企业对制造平台功能的需求，同时将信息系统与整个企业信息化体系融合，成为标准化、开放式、可扩展的工厂信息平台。
在智能化信息平台架构上，主要通过四层架构支撑系统运转，分别为生产资源层、物联层、中间执行层和运营层（见下图）。
生产资源层：包括生产线设备如造型机、浇铸机、电炉、自动加料系统等，该层主要为制造层提供各种底层设备相关数据，方便后续的统一整合和分析。
物联层：包括车间应用的辅助管理手段，如物料条码、设备二维码、扫码枪、工控机及平板电脑等，该层主要为连接资源层和制造执行层提供媒介。
中间执行层：包括面向车间管控人员部署的各种客户端，该层主要进行各种信息的数据采集、统一管理。
运营层：信息数据处理和信息发布服务器负责整个系统数据采集、存储、接口转换、分析处理、发布及指挥。
02.智能工厂的网络布局方案
网络架构和信息系统作为智能化发展的基础条件，该项目的网络主要由三层组成，分别是生产线自动化控制网络、车间信息化系统以及工业以太网、厂级办公网络，见图下图。
生产线自动化控制网络层：信息化系统通过OPC通讯协议连接工艺设备PLC。
车间信息化系统工业以太网层：在车间建设工业以太网，数据采集系统的服务器通过工业以太网与生产线的管理客户端、LED大屏、车间工控机、平板电脑、PDA等连接。
办公网络层：智能系统的服务器通过厂级办公网与ERP、PLM、泛能效管理系统等外围系统进行通讯。
系统以千兆以太网方式组LAN、服从TCP/IP通信协议，基于Client/Server结构建立统一数据库，以多工作站式分功能、分级别实现网上资源共享、网络协调运作功能，并实现与集团公司联网工作。
03.智能化工艺设计
智能化工艺设计平台具有铸件和模具等工艺的设计（CAD）和铸件凝固仿真（CAE）能力，平台通过计算机软件，如CREO、Anycasting等，实现铸件的结构设计、铸件的工艺设计、铸件凝固模拟分析以及后期的铸件3D尺寸对比分析，大幅提升了工艺设计合格率。
04.绿色车间的智能化
项目中HWS潮模砂生产线主要生产液压泵阀铸铁件，生产节拍可达到105箱／小时，整个潮模砂造型生产线上仅需要6个工作岗位，且无重体力劳动岗位。
生产线上的生产数据可直接同步到互联网管理系统，通过电脑数据端智能化完成生产质量的管控。生产线配备全自动浇注机，工作节拍达到每箱20s左右，浇注全程由计算机程序精确控制浇注量，保证平稳浇注。浇注机配备专用浇注烟尘除尘器，可吸收90% 以上的浇注烟尘。潮模砂砂处理系统运行一次混2吨砂仅需6分钟，在计算机数据化控制下，整个系统运行仅需1人远程监控。整个工厂环境整洁，粉尘含量降低至0.3㎎/m³以下，噪声程度降低至 82 分贝以下。
四、项目实施效果
项目实施后，可以从设备、工艺角度对生产进行数字化管控，3D打印砂芯、静压生产线自动造型、全自动浇注机、半自动淋涂涂料站、机器人打磨铸件等智能生产技术的应用，取代了传统铸造行业的手工制芯、造型、浇注、打磨等生产方式，极大地改善了车间生产环境；同时降低了生产成本，生产效率提高了50%以上，工厂安全也得到了全面提升。
柳工柳州铸造有限公司的智能铸造现代化绿色工厂项目的成功实施，在带动行业智能制造发展方面具有重大意义，为铸造行业企业转型升级赋能，推动行业健康发展。
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