WIC獎”展播：面向鑄造行業的全流程生產數字化及優化控制關鍵技術與產業化

　為進一步加快推動人工智能和制造業的融合發展，在第六屆世界智能大會籌備期間，世界智能大會組委會首次與中國新一代人工智能發展戰略研究院、天津市智能科技產業專家咨詢委員會合作開展“WIC智能科技創新應用優秀案例”評選活動。

　　本屆評選面向“智能制造”方向，圍繞關鍵技術及核心基礎部件、智能化裝備和制造過程智能化技術與系統（數字化工廠車間）三大領域，面向全國征集到186個案例，覆蓋全國21個?。ㄖ陛犑校?，分布在27個行業。評選活動遵循公平、公正、客觀、權威的原則，由30位智能科技領域中外知名專家組成評審委員會，從創新性和獨特性、應用價值與實效性、實施難度與復雜性、市場影響與推廣性等維度對申報案例進行評審，最終評選出10個優秀案例。我們將在未來一段時間通過官網、官微等平臺陸續展播優秀案例，推動創新應用案例的推廣和普及，進一步帶動人工智能和實體經濟的深度融合。

　　本期案例概述

　　本期為大家帶來十大優秀案例之一、制造過程智能化技術與系統（數字化工廠/車間）領域入選案例——面向鑄造行業的全流程生產數字化及優化控制關鍵技術與產業化，核心技術關鍵詞為鑄造數字化技術、輕量化建模、模塊化柔性拼接。

　　鑄造是制造業的基礎，是衡量國家工業水平的重要標志，為解決我國鑄造行業生產過程中存在的工藝復雜、智能化轉型困難等共性問題，天津開發區精諾瀚海數據科技有限公司研究了面向鑄造行業的全流程生產數字化及優化控制關鍵技術，該項目實現了工藝、生產、產品等數據的實時采集、在線共享和全面融合。通過挖掘數據價值，提出了設備群故障診斷與健康管理的方法，建立了預測、優化的核心工藝庫，完成了快速柔性拼接的模塊化開發、部署技術。

　　本期案例詳解

　　一、剖析鑄造難題，提出解決辦法

　　中國鑄造工業要想走高質量、低碳化的發展道路，必須要發展高端鑄造，解決低端鑄件出口低附加值的問題，而數字化、智能化轉型是實現高端鑄造的關鍵路徑。隨著中國工業互聯網的推進，部分鑄造企業開始探索數字化、智能化轉型。鑄造行業較為特殊，精諾數據解決了行業發展的三方面問題：

　　問題1：鑄造既包括流程型生產又包括離散型生產，關鍵設備數量多、工序間關聯緊密，其主產線關鍵設備群故障診斷和健康管理困難。

　　針對此問題，精諾數據提出了螺旋式推進的故障診斷與預測性維護方法，形成了鑄造產線關鍵設備群協同運行機制和預測性維護技術。與傳統設備定期點檢、事后維修相比，非計劃內停機時間降低17%，節能降耗10%。

　　問題2：熔煉、澆注、熱處理等工序為連續生產，各工序間的產品質量存在相互影響、相互制約，工藝、原料和質量等關鍵因素之間沒有形成有機的閉環，核心工藝還存在靠經驗判斷的情況，形成行業知識沉淀難。

　　針對此問題，精諾數據研究了鑄造產品質量與工藝機理、原料與工況、熱處理與晶粒成長等不同過程影響因素與產品性能之間的關系，形成了鑄造工藝機理模型庫，改變了中國鑄造行業關鍵工藝靠老師傅經驗的現狀，并為鑄造行業工藝共享打下基礎。與傳統生產相比，利用工藝模型庫可以節省原材料17%，節能降耗5%，質量提升22%。

　　問題3：由于鑄造生產工序多、原料雜、工藝繁，其數字化改造時間和成本高居不下，中小企業推進難。

　　針對此問題，精諾數據提出了鑄造行業的模塊化柔性拼接全流程生產管理數字化技術，實現了鑄造企業間不同類型功能模塊的快速拼接搭建。與傳統數字化改造方案相比，改造周期縮短46%，在不影響生產的情況下，低成本完成數字化、智能化改造。

　　整體來看，針對鑄造行業生產過程中的共性問題，項目組研發的面向鑄造行業的全流程生產數字化及優化控制關鍵技術，實現了對產品質量追溯、跟蹤、分析、預測和優化，對工藝執行情況、效果進行反饋和評價，并建立了擁有自主核心知識產權的方法和工藝。

　　項目從全流程、全局綜合優化視角進行了網絡化協同、數據化驅動的生產智能管控升級，突破了單一設備壽命難預測、質量檢測單工序單要素管控的局限，打破原有業務部門邊界，縮短決策和信息傳遞鏈，實現鑄造單元過程精準制造和多工序整體協同生產決策優化，為鑄造生產工序數字化、生產管理智能化、生產工藝模型化升級提供技術保障。

　　二、開展對外合作，協同創新模式

　　本項目目前處于落地轉化、產業化推廣階段。與傳統鑄造生產相比，本項目從全流程、全局綜合優化視角進行了網絡化協同、數據化驅動的生產智能管控升級，突破了質量檢測單工序、單要素管控的局限，實現鑄造單元過程精準制造和多工序整體協同生產決策優化。

　　項目團隊已經與邢臺德龍機械軋輥有限公司達成合作，在德龍軋輥現有產線上進行轉化實施。德龍軋輥成立于2007年6月，是全國軋輥行業理事會副理事長單位，河北省金屬學會理事單位。公司榮獲“中國冶金裝備十大品牌企業”“河北省優質產品”等稱號，是中國鑄造大省——河北省的代表性企業。項目團隊已經與德龍軋輥合作多年，本項目的轉化不僅有助于德龍形成穩定的質量體系和低碳的生產工藝，預期德龍節約原材料成本15%、能源成本10%、生產效率提升12%、鑄件精準度提升30%。同時本項目的轉化推廣更有助于探索低碳鑄造模式，一旦技術在德龍軋輥轉化成功，將進一步擴展到華北地區鑄造集群，助力華北地區達成“經濟”和“雙碳”的雙目標。

　　項目團隊同時邀請河北工業大學科研團隊提供技術支持，更進一步通過大數據對質量問題重點工序或工藝進行建模，在充分依托邢臺德龍機械軋輥有限公司在工業鑄造領域的重要積累、專業優勢與關鍵能力的基礎上，積極采用產學研用協同創新模式，開展對外合作，取長補短，促進企業快速、低成本的完成智能化升級改造。

　　三、核心技術輸出，助力智能鑄造

　　項目組將科研成果進行產業化推廣，主要應用客戶為國內外領先工業企業及中小型工業企業，對于大型企業，如中信戴卡集團、吉元集團、德龍集團等，提供整廠解決方案；對于中小型企業，如滄州浩泰、邯鄲慧橋等，提供標品解決方案，并在泊頭、鹽山等進行集聚區示范推廣，同時實現了核心技術國外輸出，成果推廣至摩洛哥、天津、河北、寧夏等國家或地區應用。

　　在實際應用中，節約原材料成本15%，能源成本10%，生產效率提升12%，鑄件精準度提升30%，創造新增經濟效益23.7 億元，用輕量化的工業智能平臺助力鑄造生產行業邁向智能化新階段。項目成果入選工信部推薦中小企業數字化平臺、工業互聯網產業聯盟AII2019 工業APP 應用案例（全國共十五家企業入選）。

來源：世界智能大會組委會