2131壓鑄是一種金屬鑄造工藝，其特點(diǎn)是利用模具腔對融化的金屬施加高壓。鑄造設(shè)備和模具的造價高昂，因此壓鑄工藝一般只用于批量制造大量產(chǎn)品。
壓鑄從主料上來說可以是生鐵、廢鋼、回爐料、鋁業(yè)等；從生產(chǎn)條件可以劃分為低壓鑄造和高壓鑄造，此次福州漢思以鋁業(yè)鑄造廠的低壓產(chǎn)品進(jìn)行分享說明。
鋁業(yè)鑄造的低壓件產(chǎn)品生產(chǎn)過程會歷經(jīng)如下幾個單元：熔煉單元、制芯單元、鑄造單元、自動化后處理單元、熱處理單元、熒光探傷單元、CNC機(jī)加單元，詳細(xì)生產(chǎn)過程分析如下圖：
圖1 鋁業(yè)生產(chǎn)低壓件工藝分析圖
目前的鋁業(yè)鑄造生產(chǎn)早已脫離傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，能響應(yīng)國家 “智能制造工程”的要求，探索新一代信息技術(shù)與制造裝備融合的集成創(chuàng)新和工程應(yīng)用，建設(shè)重點(diǎn)領(lǐng)域智能工廠/數(shù)字化車間，促進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。通過制造技術(shù)與數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)及新一代信息技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)工廠的自動化、數(shù)字化、智能化企業(yè)的總體戰(zhàn)略目標(biāo)，搭建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與智能制造執(zhí)行管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全生產(chǎn)過程的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、無紙化、網(wǎng)絡(luò)化以及精益化的管理。
圖2 制芯機(jī)
圖3 低壓鑄造機(jī)
圖4 自動化生產(chǎn)線
圖5 X-Ray 射線機(jī)
圖6 熱處理爐
圖7 熒光滲透
圖8 CNC機(jī)加設(shè)備
引入新設(shè)備是好事，從傳統(tǒng)的工廠變成智慧型工廠需要一個過程，需要分析過程的難點(diǎn)，以建設(shè)目標(biāo)為導(dǎo)向，以過程難點(diǎn)為突破，接下來談?wù)勮T造廠生產(chǎn)制造項(xiàng)目普遍存在的一些難點(diǎn)。
常見的難點(diǎn)會有：
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整體工廠也許只有簡單的ERP系統(tǒng)，歷史的積累已涵蓋各個系統(tǒng)及模塊小功能，繁雜且臃腫；
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操作工水平的限制，管理的非標(biāo)因素，現(xiàn)場生產(chǎn)隨意,庫存管理差，響應(yīng)不及時；
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紙質(zhì)單據(jù)千萬張，Excel表格疊成山，產(chǎn)品的完整信息難以追溯。
而且隨著需求的擴(kuò)展，工廠智能化的步步緊逼，如今各行業(yè)建設(shè)生產(chǎn)制造系統(tǒng)過程延伸出新的問題：
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低起點(diǎn)，高目標(biāo)：廠內(nèi)的信息化未實(shí)現(xiàn)完全，但卻以“搭建MOM,建設(shè)完整IOT工程”為目標(biāo)；需求不僅要滿足原MES的計劃、質(zhì)量、生產(chǎn)制造等模塊，且需為后續(xù)的計劃的APS，還需要涵蓋WMS、MES、AGV調(diào)度、虛擬仿真、自動化采集以及大數(shù)據(jù)BI展示等等需求；
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涵“新”蓋“舊”：新項(xiàng)目需滿足新廠突破的新產(chǎn)品和新業(yè)務(wù)的需求功能，還必須覆蓋舊廠的產(chǎn)品和業(yè)務(wù)的需求，因?yàn)榕f廠有穩(wěn)定的產(chǎn)值，穩(wěn)定的市場，需保障舊廠業(yè)務(wù)；如此激發(fā)新廠自動化，智能化和舊廠紙質(zhì)化，人工化的矛盾；
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周期短，上線緊：MES在國內(nèi)發(fā)展多年，逐步升級為MOM模式,客戶覺得MES和MOM應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化程度很高；乙方積累了大量的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，專業(yè)的顧問團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該快速上手，故往往被要求上線時間為三個月或者六個月，甚至更短的時間；
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鑰匙工程，協(xié)調(diào)難：甲方不再愿意將項(xiàng)目各個進(jìn)行分包，將“鑰匙”交給專一的乙方進(jìn)行管理，讓乙方協(xié)調(diào)各方，責(zé)任歸一，大大增加了乙方對不同廠家的協(xié)調(diào)管理難度。
除以上問題，鑄造行業(yè)還存在著這些難點(diǎn)：
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高溫環(huán)境，“一碼到底”：工廠客戶要求信息可以正反向追溯，可以從成品追溯到各工序的半成品，從半成品追溯到各工序生產(chǎn)涉及的“人、機(jī)、料、環(huán)、法”的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場又是585°高溫的環(huán)境，什么樣碼可以承受高溫，如何做到“一碼到底”，信息又是如何進(jìn)行關(guān)聯(lián)成為難點(diǎn)。
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新設(shè)備，自動連線：新設(shè)備的引入，設(shè)備與設(shè)備間是否還能減少人工參與，如何讓不同廠家的設(shè)備建立起聯(lián)系，進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的自動傳遞。
漢思一直在不斷的積累自己，不斷的提升自己；在項(xiàng)目中，我們不僅指導(dǎo)用戶進(jìn)行合理化的規(guī)劃，而且協(xié)調(diào)各方資源，整合MOM平臺，讓工廠的智能、智慧化的目標(biāo)逐步提高。下面我們抽取幾個場景進(jìn)行說明：
一、數(shù)據(jù)流分析
鑄造行業(yè)的數(shù)據(jù)需涵蓋車間重要設(shè)備、能耗設(shè)備包含水、風(fēng)、電、氣設(shè)備能源的數(shù)據(jù)；需打通上層SAP系統(tǒng)和MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)WMS倉庫管理系統(tǒng)、AGV小車配送，采集各種設(shè)備數(shù)據(jù)以及大數(shù)據(jù)結(jié)果分析及展示，以優(yōu)化生產(chǎn)過程效率，提高現(xiàn)場質(zhì)量，有效傳遞現(xiàn)場生產(chǎn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)車間數(shù)據(jù)生產(chǎn)和質(zhì)量檢測的可視化，透明化管理，支撐更快速、更精準(zhǔn)的管理決策；主線數(shù)據(jù)流從SAP的銷售周計劃到MES的計劃排產(chǎn)及管理，再到車間的功能的執(zhí)行管理，質(zhì)量檢測管理，現(xiàn)場異常數(shù)據(jù)分析及過程的物料準(zhǔn)備、物料配送、缺料情況等數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，最終實(shí)現(xiàn)整體數(shù)據(jù)流的正向和反向的數(shù)據(jù)的可追溯性。
圖9 人、機(jī)、料、法、環(huán)、測數(shù)據(jù)分析
二、一碼到底
鑄造行業(yè)的生產(chǎn)過程涉及到高溫環(huán)境，過程會使用到料框和托盤進(jìn)行產(chǎn)品的流轉(zhuǎn)；產(chǎn)品體的條碼、料框條碼和托盤條碼的規(guī)劃是很重要的一環(huán)，如何設(shè)計條碼的規(guī)則，如何讓不同單元的設(shè)備對條碼進(jìn)行跟蹤，完成數(shù)據(jù)信息的正反追溯是我們考慮的重點(diǎn)。產(chǎn)品的唯一條碼從制芯之后（制芯件為消耗損壞重利用件，除配方不同外，同一時期為批次件）低壓鑄造開始考慮。
1）低壓鑄造單元產(chǎn)出過程，低壓鑄造設(shè)備對半成品進(jìn)行激光打刻：根據(jù)不同產(chǎn)品形態(tài)，在不影響產(chǎn)品的使用情況下，在合理的位置可使用激光打標(biāo)；激光打標(biāo)的碼耐高溫，且隨技術(shù)的成熟，識別度也非常的高。
圖10 鋁產(chǎn)品激光打標(biāo)
2）X射線檢測單元，自動識別半成品條碼，對產(chǎn)品檢查記錄并同步至MES系統(tǒng)，下線后通過傳送線的自動掃描槍掃描，讓料框與產(chǎn)品進(jìn)行綁定。
圖11 料框銘牌打刻
3）料框需要過熱處理爐，使用銘牌打刻，耐高溫，耐磨損，并使用自動掃描槍，讓產(chǎn)品條碼與料框進(jìn)行綁定及解綁操作，使不同階段的產(chǎn)品信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
圖12 AGV小車自動流轉(zhuǎn)產(chǎn)品到線邊庫
三、分階段上線，保證生產(chǎn)
經(jīng)過多輪的溝通確認(rèn)，項(xiàng)目實(shí)施最終分不同階段上系統(tǒng)，部分標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)先上線，以保證整體產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，如下截取部分功能說明：
靈活性的配置條碼規(guī)則和解析規(guī)則，滿足不同的條碼規(guī)則，使條碼規(guī)則不是約束條件，生產(chǎn)執(zhí)行進(jìn)行條碼規(guī)則校驗(yàn)，條碼信息供應(yīng)商、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)批次等信息的解析保存。
圖13 條碼規(guī)則配置
對銷售計劃/周計劃的接收，生產(chǎn)日工單并賦予不同角色的審核、發(fā)布、排序，插單、關(guān)閉等權(quán)限管理；
圖14 鑄造單元計劃管理
產(chǎn)品信息的生產(chǎn)過程追溯：產(chǎn)品過程信息、質(zhì)量信息、生產(chǎn)設(shè)備信息、參數(shù)采集信息、操作人員信息
圖15 數(shù)據(jù)的正向追溯
標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)單生成、物料出庫查詢
圖16 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)單生成、物料出庫查詢
AGV調(diào)度監(jiān)控：訂單數(shù)據(jù)、實(shí)時生產(chǎn)數(shù)據(jù)、線路監(jiān)控、小車狀態(tài)監(jiān)控，任務(wù)完成情況
圖17 AGV調(diào)度監(jiān)控看板
支持不同的類型的數(shù)據(jù)采集，采集設(shè)備的數(shù)據(jù)主要分為三個部分：設(shè)備信息（狀態(tài)、報警、其它）、產(chǎn)品信息（型號、品號、產(chǎn)量）、能耗信息（水：壓力，總用水量等，電：電表狀態(tài)、總電能、電壓、電流等，氣：氣壓，總用氣量等）包括了設(shè)備工況、加工工藝參數(shù)、傳感器參數(shù)、安燈信息、人工錄入等數(shù)據(jù)
圖18 數(shù)采架構(gòu)
通過福州漢思IOT平臺，快速靈活的配置看板界面
圖19 生產(chǎn)工段看板-制芯單元看板
圖20 模具看板
圖21 車間生產(chǎn)情況看板
本項(xiàng)目采用一種全新的解決方案，結(jié)合當(dāng)前最為先進(jìn)的工業(yè)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)分析在生產(chǎn)制造與管理過程中的指導(dǎo)作用，建設(shè)“上下貫通、左右協(xié)同”的關(guān)聯(lián)型生產(chǎn)制造模式，形成“內(nèi)部客戶化”的服務(wù)型關(guān)系管理模式。通過本項(xiàng)目的實(shí)施及相應(yīng)軟件系統(tǒng)的研發(fā)實(shí)現(xiàn)了如下目標(biāo)：
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將制造上下游相關(guān)的各類數(shù)據(jù)做有效集成、關(guān)聯(lián)及融合；
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從生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)中挖掘和發(fā)現(xiàn)有價值的、隱含的知識；
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探索鋁合金制造工序過程參數(shù)間與過程質(zhì)量參數(shù)和原料、成品質(zhì)量參數(shù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；
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以降低原來浪費(fèi)、穩(wěn)定生產(chǎn)質(zhì)量為目標(biāo)，輸出最優(yōu)制參數(shù)組合；
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基于數(shù)據(jù)分析挖掘，形成制芯到低壓鑄造、后處理過程關(guān)鍵參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)；
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形成系統(tǒng)化的生產(chǎn)工藝過程數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析體系及生產(chǎn)過程工藝質(zhì)量評控體系；
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形成較為完善的生產(chǎn)工藝過程模擬優(yōu)化體系。
總結(jié)應(yīng)用
實(shí)現(xiàn)從原材料采購到入庫物料切換時各個系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的自動關(guān)聯(lián)，從而可將數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的多維度自動分割。
結(jié)合對原料從制芯到低壓鑄造、后處理、成品生產(chǎn)過程的微觀流程圖，通過各類相關(guān)數(shù)據(jù)的綜合分析，識別出該流程中的關(guān)鍵工序。
在關(guān)鍵工序識別的基礎(chǔ)上，結(jié)合SIPOC等過程分析方法對各關(guān)鍵工序的輸入、過程、輸出的要素進(jìn)行全面的梳理，并充分利用工序內(nèi)數(shù)據(jù)的分析建模，識別出相應(yīng)工序中的關(guān)鍵參數(shù)。
在充分結(jié)合工藝特征的基礎(chǔ)上完成各個關(guān)鍵工序輸出指標(biāo)進(jìn)行層層分解，直至底層可測量的參數(shù)。
實(shí)現(xiàn)對上下游之間工序參數(shù)及質(zhì)量類參數(shù)之間的多指標(biāo)分析，避免傳統(tǒng)單指標(biāo)分析的單一性、片面性和局限性，提高參數(shù)數(shù)據(jù)的利用率，增加分析結(jié)果的全面性。
能綜合考慮目標(biāo)工藝流程、及所涉關(guān)鍵工序之間的特征，從原料批次、設(shè)備、機(jī)臺、環(huán)境、班組、人員等多個維度進(jìn)行分析，保證分析結(jié)果的完備性。
建立層次化的數(shù)據(jù)分析模型，能從車間、工序、設(shè)備、參數(shù)層層遞進(jìn)建模，給出各個層面的優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)對應(yīng)性的內(nèi)部客戶服務(wù)。
能根據(jù)多指標(biāo)、多維度、層次化的模型，給出相應(yīng)的以不同維度、不同層次組織的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)庫，實(shí)現(xiàn)按需調(diào)用。
能在實(shí)際生產(chǎn)過程中依據(jù)參數(shù)庫所給出的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)指導(dǎo)人工對關(guān)鍵過程參數(shù)的調(diào)控，并進(jìn)而以調(diào)控結(jié)果反饋至生產(chǎn)工藝過程，更新各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的輸入和輸出，達(dá)到由模型到參數(shù)庫的動態(tài)調(diào)優(yōu)目的。
結(jié)合所得的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)庫及預(yù)測模型，對在線的運(yùn)行數(shù)據(jù)及參數(shù)進(jìn)行綜合分析，可實(shí)時判斷各參數(shù)的運(yùn)行是否異常，并給出層次化的預(yù)警及建議推送。
建立面向管控人員的統(tǒng)計決策模型，能基于對階段性數(shù)據(jù)的積累及分析給出較為宏觀的、多層次、多維度的統(tǒng)計分析結(jié)果及決策建議。
輸出可視化的模型結(jié)果，可結(jié)合各個關(guān)鍵供工序及相關(guān)設(shè)備特點(diǎn)對相應(yīng)的分析結(jié)果進(jìn)行最直觀明了的呈現(xiàn)，且可視化效果也應(yīng)滿足多層次、多維度等特點(diǎn)。
