文／蘭芳，沈軍艦，曹超，汪祥，李小濤·武漢新威奇科技有限公司

國內(nèi)鍛造線發(fā)展歷程

鍛造是一種古老的工藝，中國的鍛造歷史可追溯到2000 多年前，考古研究表明商代中期就存在熱鍛工藝，直至近代，鍛造主要是以人工作坊的生產(chǎn)方式延續(xù)下來。洋務(wù)運(yùn)動時期，通過引進(jìn)西方國家的蒸汽錘，鍛造發(fā)展為工業(yè)生產(chǎn)。20世紀(jì)50 年代，新中國從蘇聯(lián)、東德、捷克等國家進(jìn)口水壓機(jī)、熱模鍛壓力機(jī)及模鍛錘等鍛造設(shè)備，鍛造工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。到20 世紀(jì)60 年代，中國已經(jīng)可以自主生產(chǎn)國產(chǎn)鍛壓設(shè)備，鍛造行業(yè)得以快速發(fā)展。

截至21 世紀(jì)初，國內(nèi)的鍛造線主要是以人工生產(chǎn)方式進(jìn)行，鍛造環(huán)境比較惡劣，大多廠家還是采用自由鍛或模鍛，精密模鍛較少。隨著中國汽車工業(yè)的發(fā)展，每年對鍛件的需求急劇增加，鍛造行業(yè)開始真正進(jìn)入快速發(fā)展階段，鍛造設(shè)備、工藝、現(xiàn)場管理等都有了較大的進(jìn)步，在這個快速擴(kuò)張階段，鍛造工藝及生產(chǎn)線發(fā)展迅速，但是距離國際先進(jìn)水平還有巨大差距，鍛造行業(yè)大而不強(qiáng)。隨著近幾年汽車工業(yè)增速放緩，鍛件需求下降，鍛造行業(yè)競爭愈發(fā)激烈，轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫。

鍛造線升級的必要性與方向

鍛造行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級目標(biāo)在于“提質(zhì)、降本、增效”，著重提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)運(yùn)營成本、提高生產(chǎn)效率，以此提高企業(yè)競爭力。要達(dá)到這些轉(zhuǎn)型升級目標(biāo)，每個企業(yè)都有自己的規(guī)劃，武漢新威奇科技深耕鍛造行業(yè)30 余年，針對鍛造企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級給出的建議是鍛造生產(chǎn)線升級為自動化生產(chǎn)線，生產(chǎn)管理升級為數(shù)據(jù)化管理。

⑴自動化生產(chǎn)線升級的內(nèi)容主要有以下幾點(diǎn)，具體建議見表1。

表1 自動化升級建議

⑵鍛造企業(yè)的生產(chǎn)管理升級包含以下內(nèi)容，詳見表2。

表2 數(shù)字化升級建議

以上對鍛造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級方向提出的建議是新威奇科技多年鍛造自動線“交鑰匙”工程項(xiàng)目中獲得的知識總結(jié)，并在與眾多鍛造企業(yè)交流過程中獲取的經(jīng)驗(yàn)，接下來，我將對生產(chǎn)線自動化、信息化建設(shè)及案例進(jìn)行介紹。

自動化鍛造生產(chǎn)線建設(shè)及案例分享

自動化鍛造生產(chǎn)線建設(shè)最重要的指標(biāo)是生產(chǎn)線的穩(wěn)定性，這直接關(guān)系到生產(chǎn)線升級的成敗，而鍛造自動線的穩(wěn)定性取決于各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中穩(wěn)定性最差的一環(huán)，因此，在做生產(chǎn)線自動化升級時必須考慮全面。下面主要從鍛造裝備及鍛造工藝穩(wěn)定兩個方面介紹。

生產(chǎn)線裝備穩(wěn)定性

影響生產(chǎn)線裝備穩(wěn)定性主要有三個要素：鍛造裝備、模具工裝、輔助設(shè)備。

⑴鍛造裝備的穩(wěn)定性。

根據(jù)鍛造工藝過程，不同工步設(shè)備的穩(wěn)定性需求見表3。

表3 設(shè)備穩(wěn)定性要點(diǎn)

⑵模具工裝的穩(wěn)定性。

模具、模座的穩(wěn)定直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，人工生產(chǎn)時工人會在每次終鍛后目視檢測產(chǎn)品是否有缺陷。在自動化生產(chǎn)時則必須通過模具及模座的設(shè)計、加工保證在設(shè)計的使用壽命內(nèi)模具、模座能穩(wěn)定工作。對模具、模座穩(wěn)定性需求見表4。⑶輔助設(shè)備穩(wěn)定性。

表4 模具工裝穩(wěn)定性要點(diǎn)

鍛造生產(chǎn)線涉及的設(shè)備除了主機(jī)外，還需配備一些輔助設(shè)備來保障生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行，而且多是非標(biāo)設(shè)備，其穩(wěn)定性同樣重要，穩(wěn)定性需求見表5。

表5 輔助設(shè)備穩(wěn)定性要點(diǎn)

鍛造工藝穩(wěn)定性要點(diǎn)

鍛造工藝穩(wěn)定性至關(guān)重要，要點(diǎn)見表6。

表6 鍛造工藝穩(wěn)定性要點(diǎn)

環(huán)類鍛件自動化生產(chǎn)線建設(shè)實(shí)例

傳統(tǒng)的環(huán)類鍛件鍛造工藝是采用自由鍛制坯，然后輾環(huán)機(jī)輾環(huán)，最后由摩擦壓力機(jī)鍛造成形。這種工藝存在諸多問題，如鐓粗后毛坯形狀不規(guī)則，沖孔位置也不準(zhǔn)確，輾環(huán)后環(huán)形毛坯尺寸不固定，摩擦壓力機(jī)鍛打后產(chǎn)品高度尺寸離散度大等。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和一致性，必須采用新的制坯工藝，同時采用新的設(shè)備，為此武漢新威奇科技開發(fā)了適用于自動化生產(chǎn)的鍛造工藝。將新、舊兩種工藝做對比，詳見表7。

表7 環(huán)類件生產(chǎn)工藝改進(jìn)對比

新威奇科技為江蘇某專業(yè)生產(chǎn)齒輪的上市公司采用伺服液壓機(jī)三工位制坯、自動輾環(huán)機(jī)制坯、電動螺旋壓力機(jī)精鍛工藝建設(shè)全自動鍛造生產(chǎn)線(圖1、圖2)，在生產(chǎn)電動汽車主動減速齒鍛件(圖3)時，單件產(chǎn)品減重15%，產(chǎn)品精鍛后無需粗車，大大提高了產(chǎn)品精度，降低了生產(chǎn)成本。

圖1 伺服液壓機(jī)制坯

圖2 自動化鍛造生產(chǎn)線

圖3 減速齒鍛件

鍛造企業(yè)數(shù)字化建設(shè)

鍛造企業(yè)屬于傳統(tǒng)制造行業(yè)，行業(yè)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)起點(diǎn)較低，企業(yè)前期都是通過手工作業(yè)一步一步發(fā)展起來，在企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理等方面都是依靠人工經(jīng)驗(yàn)；目前國內(nèi)外都已推出信息化生產(chǎn)管理模式，但是我們認(rèn)為目前業(yè)內(nèi)很多廠家距離數(shù)字化生產(chǎn)、管理都有一定差距，更遑論信息化的生產(chǎn)和管理建設(shè)。因此，目前鍛造企業(yè)發(fā)展數(shù)據(jù)化建設(shè)更加迫在眉睫，只有完成數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)型，積累生產(chǎn)數(shù)據(jù)，才能為信息化建設(shè)打好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

采用CAE 軟件指導(dǎo)產(chǎn)品開發(fā)

目前行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品鍛造工藝開發(fā)主要由工藝工程師承擔(dān)，一個好的工藝工程師需要5 ～10 年的現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)才能成長起來，這種培養(yǎng)模式注定了行業(yè)亟缺工藝工程師。采用CAE 模擬仿真軟件可以降低對工藝人員經(jīng)驗(yàn)的要求，同時也可以提高工藝人員的經(jīng)驗(yàn)積累速度。

國外鍛造企業(yè)采用CAE 模擬仿真軟件歷史有50多年，國內(nèi)近些年采用CAE軟件的企業(yè)也在逐步增多，但是，根據(jù)與客戶的交流發(fā)現(xiàn)，把CAE 軟件用好的企業(yè)非常少，主要原因是缺少對有限元計算的理論知識理解和建模過程中邊界條件的理解，而且缺乏后處理分析能力。這些情況就導(dǎo)致很少企業(yè)能夠把模擬軟件用好，CAE 軟件也沒有起到應(yīng)有的作用。

表菜品之一，色澤金黃，外焦內(nèi)嫩，酸甜可口，香鮮味美。

鍛造工藝經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)化建設(shè)

鍛造過程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素非常多，例如加熱溫度、保溫時間、制坯形狀、模具溫度、噴墨量、工件擺放等等，這些影響因素和工藝參數(shù)通常都是依靠工人經(jīng)驗(yàn)來判斷，不同的工人對于這些生產(chǎn)因素的判斷是不一樣的，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量一致性不好，要解決這個問題就需要將生產(chǎn)工藝參數(shù)由經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)。

將鍛造工藝參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)，很多企業(yè)都已經(jīng)在做，并形成了完整的工藝文件，但是，這里需要說的不僅僅是制定工藝文件。我們在走訪很多客戶的過程中發(fā)現(xiàn)，很多企業(yè)確實(shí)是具備完善的工藝文件，但是很少能看到執(zhí)行這些工藝文件的工具。例如，對于模具溫度的控制，極少見到有采用測溫儀對模具溫度進(jìn)行檢測及監(jiān)控的工具；很多企業(yè)仍然采用人工噴墨，噴墨時間和軌跡都不可控；也很少有企業(yè)對設(shè)備打擊力和能量進(jìn)行監(jiān)控，等等。

嚴(yán)格執(zhí)行工藝文件并配備相應(yīng)的工具，這樣才能真正實(shí)現(xiàn)將鍛造經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)化，并不斷根據(jù)執(zhí)行結(jié)果對工藝文件進(jìn)行修正，積累有效的工藝數(shù)據(jù)，為后續(xù)建立工藝數(shù)據(jù)庫打好基礎(chǔ)。

工藝數(shù)據(jù)庫的建立將解決鍛造企業(yè)知識傳承，員工培養(yǎng)等一系列問題，從而真正解決鍛造企業(yè)缺少工藝人才的難題。

鍛造企業(yè)的信息化建設(shè)

在鍛造企業(yè)解決了設(shè)備和生產(chǎn)線自動化、數(shù)字化升級轉(zhuǎn)型等問題后，企業(yè)才能進(jìn)行下一步的信息化建設(shè)。鍛造企業(yè)為什么要進(jìn)行信息化建設(shè)，信息化建設(shè)的意義和目的又是什么呢？這是目前很多企業(yè)高層經(jīng)常問到的問題。簡單來說，信息化的目的就是為決策提供依據(jù)，為提高效率提供支持，為降低成本提供方向。

為決策提供依據(jù)

目前，很多企業(yè)管理過程中都會有各種匯報機(jī)制，不管是表單還是會議，匯報的本質(zhì)是信息的傳遞和共享，通過信息化建設(shè)，將各種基層的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、物流數(shù)據(jù)、采購數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，這些更加真實(shí)，未經(jīng)人工加工的數(shù)據(jù)將為決策者提供更多的有效信息，避免因?yàn)樾畔⒉粚ΨQ帶來的決策失誤。

為提高效率提供支持

企業(yè)信息化建設(shè)的過程就是對企業(yè)管理的一次重新梳理，將企業(yè)管理規(guī)范化、簡便化，信息透明化。當(dāng)企業(yè)建立完備的信息化體系后，企業(yè)內(nèi)部管理更加規(guī)范，崗位職責(zé)更加明晰，每個人都能得到清晰定位，提高工作效率。

為降低成本提供方向

通過企業(yè)的信息化建設(shè)，將各種生產(chǎn)成本、管理成本、財務(wù)成本進(jìn)行收集和整理，這些成本信息會更加詳細(xì)和具體，例如，在鍛造生產(chǎn)過程中，采用不同的鍛造溫度，加熱能耗、設(shè)備能耗、材料損耗等都會有差異，傳統(tǒng)的管理方式無法將這些細(xì)微的差異進(jìn)行統(tǒng)計分析，但當(dāng)設(shè)備、生產(chǎn)線、管理實(shí)現(xiàn)信息化后，這些細(xì)微差異就可以體現(xiàn)出來，這些信息可以為降低生產(chǎn)成本提供方向。

信息化建設(shè)可以針對企業(yè)的實(shí)際情況提供準(zhǔn)確、完備的數(shù)據(jù)支持，為企業(yè)的經(jīng)營管理和未來的發(fā)展提供更大的空間。

鍛造生產(chǎn)線信息化案例

武漢新威奇科技近年來在鍛造生產(chǎn)線的信息化建設(shè)方面不斷進(jìn)行探索和研究，為客戶建立了數(shù)條信息化生產(chǎn)線。接下來，以風(fēng)電軸承鋼球?yàn)槔归_介紹。

鋼球鍛造生產(chǎn)線的信息化平臺(圖4)可以收集三條鍛造生產(chǎn)線的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，然后對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(圖5)，可以對生產(chǎn)線優(yōu)化提供依據(jù)。針對以下2條信息為例：

圖4 生產(chǎn)線信息化平臺

圖5 生產(chǎn)線數(shù)據(jù)分析后臺

⑴三條生產(chǎn)線的班、日、月、季度及年產(chǎn)量，以及各不同型號鋼球的產(chǎn)量信息；

⑵鋸床下料后，對每件棒料進(jìn)行稱重，按照重量劃分不同等級。

根據(jù)信息⑴，管理者可以分析每種型號鋼球的客戶訂單需求規(guī)律，按照分析結(jié)果進(jìn)行原材料備貨及生產(chǎn)準(zhǔn)備；也可以根據(jù)客戶總體訂單的需求規(guī)律，合理安排生產(chǎn)周期，做好設(shè)備停機(jī)維護(hù)安排；

根據(jù)信息⑵，生產(chǎn)人員根據(jù)模具的磨損程度，在不同的模具使用周期內(nèi)安排不同重量的棒料進(jìn)行生產(chǎn)，這樣就可以保證不會因?yàn)椴煌亓康拿骰煊脤?dǎo)致鍛件質(zhì)量問題，同時也可以保證在不同重量批號內(nèi)，產(chǎn)品重量的一致性。

以上案例只是對生產(chǎn)線信息化運(yùn)用的簡單嘗試，企業(yè)的信息化建設(shè)將對企業(yè)產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響和意義。

結(jié)束語

國內(nèi)鍛造工藝及生產(chǎn)線發(fā)展迅速，但是距離國際先進(jìn)水平還有巨大的差距，鍛造行業(yè)大而不強(qiáng)，鍛造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫。我們也要注意，鍛造自動化、數(shù)據(jù)化、信息化轉(zhuǎn)型升級是一個系統(tǒng)工程，要從全局思考、布局，希望鍛造行業(yè)同仁要加強(qiáng)交流，共同實(shí)現(xiàn)中國鍛造強(qiáng)國目標(biāo)。