4月25日，在SMM主办的2024SMM（第十九届）铝业大会暨首届铝产业博览会-铝熔铸技术论坛上，中色科技股份有限公司正高级工程师何向问介绍了铝加工行业智能化的背景及必然性、铝熔铸车间的典型智能化应用场景、铝加工行业智能化的展望等内容。
铝加工行业智能化的背景及必然性
智能化工厂在全球范围内兴起
近十年来智能制造在全球范围内快速发展，制造业强国不断推出新举措，通过政府、行业组织、企业等协同推进智能制造发展，以提升工业制造实力，培育行业竞争优势。
我国也于2015年发布《中国制造2025》文件，旨在由制造业大国向制造业强国逐步转变。
智能化技术蓬勃发展
过去的十几年间，人工智能、物联网、大数据、云计算、机器人、虚拟现实、增强现实、混合现实和工业互联网等技术的发展为智能化工厂的发展提供了有力的保障。
行业发展的内部需要
►企业对产品的盈利需求：
大宗产品加工费的持续走低和高端定制产品质量的不稳定性就是这个瓶颈上的两把锁。对于大宗产品，需要不断提高产品的生产效率以走量的形式维持盈利，对于高端定制产品需要通过稳定的产品质量牢牢把握住市场来使盈利持续下去。
►企业对资源的优化配置：
短期来看，铝加工行业招工难，熔铸车间的招工尤其难。当企业在建厂之初就应该充分考虑一次投资和长期运营之间的费用关系。长远来看，中国人口出生率持续降低，人口红利消失，人工费用快速上涨。
铝熔铸车间的生产人员密集、生产环境较为恶劣、操作危险性较大、设备工序衔接较多。尤其是在大规模生产高端圆铸锭时，车间的设备工序衔接更多更复杂，需要预留很多在制品周转区，车间的天车、扒渣车、叉车和高温设备交互作用，传统的生产方式在效率和安全性上已很难满足更高的要求。智能化工厂的设计使得这些突出问题的解决成为可能。
►政府及企业对生产安全的需求：
熔铸车间的生产环境相对来说比较恶劣，安全事故发生点较多，事故发生危害更大。
这就需要在事故发生点能够快速的收集和监测数据并及时准确的进行反馈和处理，在事故发生时，将危害降低至最小。
►行业发展趋势
从制造业发展的整体趋势来看，制造业最终目标是实现黑灯工厂，即使人逐步完全摆脱体力劳动和简单的脑力劳动，让人类从事更具创造性的活动。而智能化的发展是这个最终目标的基石。其路径一般是单体自动化—多台可连接—信息可视化—过程透明化—行为可预测—生产自适应。
铝熔铸车间的典型智能化应用场景
铸造事故状态-漏铝检测和堵漏
在铝合金圆铸锭的立式半连续铸造过程中，铝液流入铸造流盘，通过结晶器凝固，同时引锭头牵引凝固部分铸锭随铸造平台下降，逐步形成铝合金圆铸锭。
铝液在流入铸造流盘后，会慢慢覆盖每个结晶器孔，达到铸造液位后，铝液开始结晶凝固，铸造平台同时开始下降。在此过程中，如果冷却水不稳定或者铝液中的气泡或者夹杂物对结晶器环冷却效果产生影响，铝液就可能因为不能及时冷却而从结晶器孔中直接漏下，使相应的铸锭铸造失败，甚至发生事故。
铸造辅助动作-结晶器维护和吹扫
铸造完成之后一般要进行结晶器的清理和维护，保证结晶器的干净和润滑；同时吊锭结束后，也需要对引锭头进行清理和维护，保证引锭头的干净和干燥。这两个工序对铸造的质量和安全至关重要，但目前也都需要人工来进行处理。
不过鉴于这两个动作的处理对象位置是比较固定的，且动作本身复杂程度不高，因此可以考虑通过不同工作头的智能机械臂来实现。
铸造之后自动化的实现
铸造吊出铸锭之后，通过储料辊道、锯切机、均热炉（含均热室、冷却室、加料车等）、自动堆垛码料系统（堆叠机、开垛机、转运天车等）、探伤仪、称重、打捆、装车等系统辅以MES系统将整个工序连接起来达到智能化连续化的生产。
铝加工行业智能化的展望
铝加工行业智能化的发展分为三个阶段，我们也就三个阶段分别就近期中期和远期进行展望。
►自动化、连续化
• 使用自动化程度高的设备。
• 使用设备组合替代较为复杂的人工操作。
• 使用智能单元或生产线实现生产的连续性。
►信息交换、简单决策
• 使用MES、ERP等管理系统管理设备、能源和产品。
• 使用互联网技术将各种管理系统、管理软件、管理平台与设备可采集的信息相连接，将设备和设备，设备和有权限的人员之间的信息及时的互联互通。
• 使用带有各种智能传感器的各种元器件充实数据库。
►人机交互、自主决策
• 使用AR、VR和MR技术实现事故模拟、培训等训练。
• 使用数字孪生技术实现铝加工厂的全生命周期模拟。
• 使用远程遥控技术和智能机器人实现危险操作。
结束语
铝加工的智能化应遵循的一些原则：
►规模不宜小
很多智能化的设备和系统都需要有较大的投入，规模如果太小，没有通过规模效应将其成本摊薄，那么一次的投资可能比主体设备还贵，性价比将会非常不好。
►产品种类和工艺不宜过于复杂
如果生产产品的种类特别多，工艺又很复杂，那么生产中就有很多种组合方式。这会导致智能化设计过程中产生很多冗余设计，仅仅是为了保证可能性，最终使成本和产出不成比例。
►适度原则
智能化生产的最终目的是车间无人化生产，决策只由少数人参与。但是智能化的要求是永无止境的，尤其是在安全方面。所以各个企业可以根据自身生产中的痛点，将好钢用在刀刃上，把有限的钱花在最能体现智能化价值的地方。
