文：芜湖永达科技有限公司汤余粮、洪浩

摘  要： 中国的铸造行业吨位已经保持世界第一很多年，现在已由高速增长向高质量增长阶段升级，如何实现高质量发展，能耗高环保压力大而附加值不高的铸造企业面临着前所未有的压力和机遇。现在在汽车整车工厂应用的非常好数字化车间可以是铸造企业高质量转型的抓手，预期可以提高铸造企业生产效率、降低成本、提升产品质量和增强企业竞争力。为此我公司成立专门的信息化提升小组，通过组织外出调研数字化标杆企业，和引进专业的信息化工程公司相结合，为我们的成立22年的铸造工厂进行数字化改造的战略转型升级 ，通过以点带面稳步推进数字工厂建设，将日常管理、精益生产与数字化融合，实现产品、设备、人员、产量、质量、工艺等数据实时采集，打造透明工厂，创造切实有效的价值。建设客户满意、员工舒心、管理者放心的卓越运营企业。

关键词：铸造企业；数字化；改造方案；实施

引 言  

我们公司建厂20多年， 有三个事业部，覆盖铸铝铸造、铸铁铸造、零部件的成品加工，现有正式员工 1000 余人。公司主营汽车及相关产业的有色、黑色零部件铸造和机械加工 。本次数字化改造以铸铝工厂试点，该厂区共73台设备，其中压铸设备 6 台，重力铸造线 8 条（24 台设备），熔化炉 6 台，冷芯机 13 台，壳芯机 12 台，热芯机 6 台，抛丸机 2 台，热处理线 1 条，冷却站，点冷机，定量炉等压铸周边设备共计 3 台。

为了对铸铝工厂数字化改造落地，我们成立了专门的数字化推进小组。第一步先走出去，小组成员选择去多家在行业里数字化标杆工厂现场调研，调研企业覆盖铸造工厂、机械加工工厂、装配工厂、物流中心等，这些企业的业务形态和我们很相似，对于我们确定工厂数字化改造的目标很有借鉴意义。第二步引进来，和专业的数字信息化工程公司交流，我们邀请了在业界比较有实力的苏州摩尔元素、长春启璞科技、广科浩宇、芜湖蒲工英、宁波数益工联、上海友机技术、芜湖弘毅、卡奥斯等8家企业到我们交流企业数字化改造事宜和根据我们的铸造行业特性，针对性给我们定制数字化改造的方案。

小组通过去标杆企业调研、与专业数字信息化工程公司交流及咨询机械工业第九设计研究院股份有限公司总工程师梁超、汽车工业工程有限公司刘小龙院长等，确定了我们的工厂数字化改造目标是“企业内部统一平台,对熔化系统、压铸和浇注系统、制芯系统、砂处理系统、清理系统、物流系统、环保系统等的数据源的海量运维数据,进行统一采集和处理,同时和现有企业管理系统ERP/OA数据互通互联。

1、改造目标

通过历时4个多月的调研和交流，锁定我们铸造工厂数字化改造可以选择的功能有32模块，结合我们实际和保障项目落地后可以持续有效运行，立即发挥数字化改造后对生产的提效、降本、提质的显著效果，增强小组改造的信心，我们确认先进行以下几个模块的数字化改造。

1.1 设备物联、采集参数关联业务

通过设备唯一身份证铭牌管理，实时监控设备状态，停机原因上报，开机率直出；连续采集加工数据和工艺参数，实现设备产量、加工节拍和关键参数的过程监控，从而自动计算模具寿命。

1.2生产进度实时监控

计划排产下发到具体设备/产线，通过实时的报工，实现工序产量的实时监控，人员产量的实时统计，订单进度的实时监控，UPPH 统计分析。员工在对应机台的计件工资产量一键直出。

1.3全流程质量数字化管控

通过检验计划内置，系统根据业务配置自动触发检验提醒，检验过程结果透明化。实现质量检验数据采集，减少检验文件纸质单据流转，对检测设备文件进行采集、解析、关联，实现检测数据追溯，一键查询对应检测文档、质量报告。实现过程 SPC 报表一键输出，包含报废分析、报废率统计、检验效率统计等。

1.4产品全追溯体系建立

将生产现场每批产品赋码，通过扫码出入库，每道工序扫码报工，质检扫码取样等将产品从铝锭&硅砂到成品的全流程记录下来，实现产品从原材料到成品的全流程追溯。

1.5生产管理数据报表直出

智能终端将人、机、料、法强关联，人员产量报表、压铸生产日报表、质量检验数据等系统一键直出，并结合 QCD 指标生成各类统计分析报表，提高数据统计真实性，帮助管理者快速定位问题及支撑改善决策。

2、方案规划

2.1项目总体规划图

2.1.1 项目方案说明

本项目主要以 IE+IT 的理念，利用设备物联技术、软件应用开发技术、数据平台应用管理技术、人机交互技术等直接获取各类生产数据，人员数据，设备数据、工艺数据，质量数据等，逐步取代现场各类纸质图纸，为日后数据分析提供决策依据。订单生产计划下达至现场终端，员工通过终端实现压铸报工，热处理、清理检验等后道工序通过 PDA 实现批次流转报工，实现在制品实时库存及生产进度透明化管理，并达成从原材料到成品的正反向追溯。现场设备状态实时监控，设备数据自动采集，分析报表系统直出，加快异常响应速度，降低故障率，提升设备开机率，提高生产效率，节省制造成本。现场异常报警系统反馈现场异常，点对点短信推送至指定人员，员工通过扫码/刷卡实现生产异常管理，现场看板实时播放项目进展状态。现场看板实时更新生产、质量、设备和仓储数据。分析报表自动生成，实现生产现场透明化，达到降低在制品库存周转天数，降低质量报废率，提高人均劳动生产率，降低制造成本的效果。

2.2设备物联技术

2.2.1工控机配备 4 核处理器，采用无风扇设计，使用工业级 17 寸五线电阻屏，并且集成读卡器和外接扫码枪，外加集成双目摄像头，实现人脸识别。

2.2.2支持各类工业设备的数据采集，支持压铸机、重力浇注设备，三坐标等多种设备，目前已覆盖市场上 95%以上的设备类型。

2.2.3支持多种工业通讯协议，通过 RS232/485、网口采集设备数据。对采集到的设备数据进行协议转换和统一处理，通过以太网、5G、WiFi 等通讯方式传输到后端服务器。

2.2.4支持边缘数据计算处理。在边缘端进行数据分析和设备控制（锁机、切换程序号等），从数据采集到设备控制的处理时延不超过 3ms。支持在本地保存数据，在断网情况下保证设备数据的完整性。

2.3.3 物联设备清单

本次物联设备调研主要涵盖隶属于铸铝厂的 73 台设备，设备共涵盖了西门子S71200，三菱 Q10UDE，欧姆龙 CQM1H 等 14 种控制器型号。

主要采集参数：

1）设备状态，开机率，实时节拍，设备产量，设备工艺参数；

2）压铸：合模力，高低速区间，料饼厚度，保温炉的温度，增压启动时间等；

3）重力浇注：固化计时，当前角度，产量计数，浇注状态，开合模，插拔锁销等。

2.4实施范围

通过现场的调研规划， 铸铝厂结合现场情况共可以实施数字化共包含 13 个模块 39 个功能。包括设备管理、计划报工管理、质量管理、工艺管理、模具管理、人员管理、产品全追溯、仓储物流管理、异常管理、无纸化文档、条码管理、报表管理、看板管理。

一期规划主要以压铸车间全流程为试点，共实施 12 个模块，35 个功能。主要有：仓储管理，计划报工管理，设备管理，质量管理，异常管理，工艺管理，人员管理，工装管理，无纸化管理，报表管理，看板管理，条码管理。后续横向扩展至重力浇注车间进行功能的复用及深化功能的扩展。

2.5硬件投入

2.5.1 硬件投入清单

2.6应用的开发技术

支持公有云、私有云等部署方式；支持接入 ERP 等系统；采用 Spring Cloud和 Spring Cloud Alibaba 微服务架构，支持集群化部署，提供高可用、高性能的应用服务。使用 Redis 集群作为缓存层，使用高吞吐量消息中间件进行服务解耦，支撑海量并发读写压力。采用分布式存储架构，企业数据安全隔离设计，支持数据库独立部署，支持热冷备份。优化企业数据管理，构建底层基础能力，打造数据存储引擎，构建统一的数据存储平台，构建底层数据运营能力，将数据的价值最大化。基于大数据技术，打造数据中台，更好地帮助企业实现数字化管理。

采用 Docker 容器技术和 K8S 容器编排技术，支持应用一键式部署，敏捷交付、弹性扩容以及容灾的能力。使用云原生技术，为业务应用提供标准微服务的运行、监控、治理平台，提供高效、高可靠的分布式系统，拥有极致的调度和计算能力。数字工厂平台数据同步方案，内置数据监控前台、协议适配器、定时任务、异常处理、同步日志、同步数据库、消息队列等模块；支持同时接入 OA、ERP、PLM、WMS 等多类系统；支持基于 API 接口、中间表的多种对接方式；支持实时推送、定期同步等方式。

2.7各功能模块介绍（略）

3、附件

3.1接口协议清单

3.2 数字化实施问题改进清单

4、项目实施管理办法

4.1 项目实施目的

为顺利推进数字化工厂实施项目，实现在 3.5 个月一期项目实施完毕的目标，明确分工及推进项目计划落地，制定详细项目管理方案。

4.2 项目推进办法

4.2.1项目推进中各责任人严格按项目计划安排工作，原则上不允许延期，如遇特殊情况或计划变更时，计划责任人需及时与组长进行反馈；

4.2.2 计划实施过程中须作好原始记录，产生的所有文档或记录经整理后交由推进

小组；便于后期的总结，形成标准；

4.2.3项目实施过程项目组需每月进行项目书面总结及月度关键要点罗列，形成书面文件根据实际情况可召开阶段例会（启动会，蓝图说明会，上线说明会，总结会）；

4.2.4项目实施过程项目组需每周进行项目书面总结及下周计划编制，形成书面文件每周召开例会；

4.2.5项目组内部每日早上对日计划进行点检，确认周计划执行情况，明确当日工作事项。

5、结 语    

现在计算机软件和硬件技术的飞速发展，以及现有的压铸设备、重铸设备、机加工设备等设备基本都是PLC控制，为我们数字化改造提供了很大的方便；此外不断完善的且大量在应用的MES等成熟软件及市场上还有非常成熟的专业数字化科技工程公司，现在开展企业数字化改造即便企业内没有数字化技术人员也可以完成铸造企业的数字化改造 。

铸造企业数字化改造完成后，可以实现生产过程的集成化和可视化管理。让生产过程中的所有信息可以瞬时收集完成并通过软件的处理，及时把预警信息、报警信息、总结信息等推送到相关人员电脑里和手机上，及显示在现场大屏上,保证了一线生产和各级管理人员能够及时准确的了解生产现场的实时情况,还可以接到异常情况后第一时间的处置异常问题 。数字化改造后生产部门内部及与业务部门之间也实现了信息互通,大大提高了信息沟通的效率，提高了管理效率。

最后数字化软件处理的各类企业数据 ，为企业经营业绩的优化提供了第一手的准确数据支持，同时随着数据的不断收集、分析和积累, 为我们快速掌握铸造企业运营过程的内在规律提供了数据保障，有利于持续优化我们的管理。