定義與特征

        智能鑄造是基于新一代的信息通信技術(shù)與先進(jìn)的鑄造技術(shù)深度融合，貫穿于工藝設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動的各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。

       智能鑄造的特征是信息感知、優(yōu)化決策、執(zhí)行控制。
       智能鑄造的實施可有效縮短鑄件產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低資源消耗，改善工作環(huán)境，是鑄造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必由之路。

范式演進(jìn)（見圖-1）

圖-1 綠色智能鑄造的范式演進(jìn)及智能迭代關(guān)系圖

1.第一代：數(shù)字化制造

        數(shù)字化制造是智能制造的第一種基本范式，是在鑄造技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)融合的大背景下，通過對產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行數(shù)字化描述、集成、分析和決策，進(jìn)而快速生產(chǎn)出滿足用戶要求的產(chǎn)品。主要聚焦于提升企業(yè)內(nèi)部的競爭力，提高企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計和制造質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期，降低成本和提高能效。

       對于鑄造行業(yè)來講，這一代主要體現(xiàn)在業(yè)務(wù)的數(shù)字化，大量采用CAD/CAE/鑄造工藝輔助設(shè)計系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計、建模和仿真分析；大量采用具有數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)備；建立了企業(yè)信息化系統(tǒng)，采用MRP/ERP/PDM等系統(tǒng)對鑄造過程各種信息進(jìn)行管理，提升各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的效率和質(zhì)量；超前一點的企業(yè)開始對生產(chǎn)全部過程的各環(huán)節(jié)進(jìn)行集成并優(yōu)化運行，應(yīng)用計算機系統(tǒng)集成制造系統(tǒng)（CIMS）解決方案。

2.第二代：數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造

        數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造是智能制造的第二種范式，可以稱之為 “互聯(lián)網(wǎng)+鑄造”。這一代在鑄造數(shù)字化的基礎(chǔ)上，深入應(yīng)用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，用網(wǎng)絡(luò)將人、流程、數(shù)據(jù)和事物連接起來，聯(lián)通企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)間的信息孤島，通過企業(yè)內(nèi)、企業(yè)間的協(xié)同和各種社會資源的共享與集成，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化，快速、高質(zhì)量、低成本地為市場提供所需的產(chǎn)品和服務(wù)，使得企業(yè)對市場變化具有更快的適應(yīng)性，能夠更好地收集用戶對產(chǎn)品使用和產(chǎn)品質(zhì)量的信息，在制造柔性化、管理信息化方面達(dá)到了更高的水平。

       這一代智能制造的推進(jìn)，對鑄造行業(yè)的影響主要體現(xiàn)在業(yè)務(wù)的深度集成方面。能夠打通整個制造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流，企業(yè)之間能夠?qū)崿F(xiàn)更多的協(xié)同（如流程協(xié)同、數(shù)據(jù)協(xié)同、模型協(xié)同），實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計和協(xié)同制造，重點體現(xiàn)在供應(yīng)鏈的協(xié)同、客戶關(guān)系的協(xié)同、鑄件模型協(xié)同等方面，并開始實踐基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程鑄件見證、診斷等在線服務(wù)。

3.新一代：數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造

        隨著人工智能技術(shù)的加速突破和發(fā)展，先進(jìn)制造、鑄造技術(shù)與新一代人工智能技術(shù)的深度融合，形成了新一代智能制造——數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造。大數(shù)據(jù)智能、人機混合智能、群體智能、跨媒體智能、自主智能等新一代人工智能技術(shù)將用于鑄造行業(yè)，并深刻改變鑄造模式。新一代智能制造在鑄造行業(yè)的主要特征將重點體現(xiàn)在制造系統(tǒng)具備學(xué)習(xí)能力。通過深度學(xué)習(xí)、增強學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)等技術(shù)的應(yīng)用，提升鑄造企業(yè)創(chuàng)新和服務(wù)能力。新一代智能制造是真正意義上的智能制造。

 系統(tǒng)架構(gòu)

        智能鑄造工廠架構(gòu)圖如圖-2所示。隨著智能制造技術(shù)的進(jìn)步，鑄造智能工廠將基于 “云+廠” 的模式構(gòu)建。

1.云

       云指鑄造專業(yè)云+遠(yuǎn)程運維云。

（1）鑄造專業(yè)云 它提供鑄造智能工廠企業(yè)層以上應(yīng)用軟件服務(wù)，并實現(xiàn)人、財、物、產(chǎn)、供、銷業(yè)務(wù)縱向集成，依托云平臺和大數(shù)據(jù)技術(shù)，逐步融入人工智能技術(shù)，提供智能管理決策支持。

圖-2 智能鑄造工廠架構(gòu)圖

（2）遠(yuǎn)程運維云 它提供鑄造行業(yè)智能設(shè)備、智能生產(chǎn)單元、智能工廠的物聯(lián)以及運行、狀態(tài)、維保等數(shù)據(jù)的采集，將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理、傳輸?shù)皆破脚_進(jìn)行大數(shù)據(jù)累積、展現(xiàn)分析、應(yīng)用。通過智能預(yù)警模型、智能診斷模型、智能自學(xué)習(xí)知識庫等應(yīng)用，提供更好的設(shè)備維護(hù)方案、運營優(yōu)化方案、運營戰(zhàn)略管理方案等。

2.廠

        廠是指由設(shè)備層、控制層、車間層組成，具體可包括虛擬鑄造系統(tǒng)及成形智能生產(chǎn)單元、熔化澆注智能生產(chǎn)單元、精整智能生產(chǎn)單元三大智能生產(chǎn)單元和MES，并融入人工智能技術(shù)。

（1）虛擬鑄造系統(tǒng) 它通過“人腦+計算機”構(gòu)建全流程虛擬鑄造系統(tǒng)，實現(xiàn)顧客詢價、對標(biāo)、方法策劃、方案策劃的有效管理，實現(xiàn)關(guān)鍵節(jié)點應(yīng)用專家?guī)爝M(jìn)行自動對比、自動推薦的功能，形成涉及質(zhì)量、環(huán)境、成本、設(shè)備、安全等關(guān)鍵參數(shù)傳遞至向生產(chǎn)系統(tǒng)，并將實際數(shù)據(jù)采集反饋，形成閉環(huán)控制。

（2）智能生產(chǎn)單元 它將鑄造過程劃分成成形、熔煉澆注、精整等智能生產(chǎn)單元，每個單元都將具備信息感知、優(yōu)化決策、執(zhí)行控制等功能，并通過軟件技術(shù)實現(xiàn)與云端管理管理系統(tǒng)的集成。

 實施路徑

       為科學(xué)推進(jìn)智能鑄造在企業(yè)及行業(yè)的應(yīng)用，智能鑄造實施路徑（見圖-3）將按照“點、線、面、體”四個層次有序推進(jìn)。

1.點

       聚焦數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)，在鑄造3D打印、新型材料、機器人（重載AGV等）、智能控制器等 “點” 上實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化。

圖-3 智能鑄造實施路徑

2.線

       聚焦鑄造智能生產(chǎn)單元，形成集成解決方案和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用示范。

3.面

       聚焦鑄造數(shù)字化車間和智能工廠，開展虛擬制造、智能生產(chǎn)、數(shù)字化管理等集成研究及推廣應(yīng)用，以示范帶動產(chǎn)業(yè)升級。

4.體

       聚焦智能鑄造相關(guān)產(chǎn)業(yè)，如3D打印、智能物流設(shè)備等智能裝備、智能材料、智能化服務(wù)等，聚合優(yōu)勢資源，形成聯(lián)動效應(yīng)，打造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新生態(tài)。

       智能制造是制造技術(shù)與數(shù)字技術(shù)、人工智能技術(shù)及新一代信息技術(shù)的融合的產(chǎn)物，其推行應(yīng)用是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及理念重塑、工藝流程再造、知識庫專家?guī)旒叭斯ぶ悄芟到y(tǒng)構(gòu)建、關(guān)鍵工業(yè)軟件和智能裝備的突破、互聯(lián)網(wǎng)化、系統(tǒng)架構(gòu)搭建及相關(guān)軟硬件集成以及運維支持等多重知識、技術(shù)的交叉融合，需要在實踐中長期堅持、迭代升級，同時需要集眾智匯眾力，共同努力?；谥悄苤圃鞂嵺`的復(fù)雜性，2015年“中國制造2025”出臺后，工信部又公布了《智能制造工程實施指南 2016—2020》，明確要加快培育智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商。2016年11月30日，工信部指導(dǎo)成立了智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商聯(lián)盟，旨在構(gòu)建專業(yè)化的智能制造服務(wù)隊伍，通過協(xié)同工作模式，為企業(yè)提供專業(yè)化的服務(wù)。鑄造行業(yè)目前自身的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化方面基礎(chǔ)相對弱，人才匱乏，更需要專業(yè)團(tuán)隊在智能鑄造轉(zhuǎn)型實踐中的專業(yè)支持。

摘自現(xiàn)代鑄鐵技術(shù)