中铝“智能铸造”:管理变革比技术变革更重要

本文是中铝连城分公司信息部经理班剑峰,关于智能铸造系统开发与实践的技术分享,从思路、工艺流程背景和系统模块实现,讲解了智能制造的建设过程。近年来,“中国制造2025”的提出,驱动着我国由制造大国向制造强国转变。其核心内容是用机器代替人力劳动,发展智能制造技术。在“智能制造2025”的前提下,中铝公司提出“传统产业+互联网”的使命,目的是提高效率,形成特色,逐步培育行业内具有影响力的智能制造产业

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最先主导这一项改革的是企业的信息部门。企业中信息部门地位不高、容易边缘化,项目效益不好量化。因此,此项任务的提出,使得信息化与工业化融合,利用信息化、自动化、智能化技术改造传统生产模式,实现智能制造,使得信息化项目效益容易量化。

 

智能制造建设思路

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第一层是感知层,因为设备首先需要具备传感器;第二层是数据挖掘,包括数控设备以及关键部件,自动预测设备故障。然后再通过网络和认知这两个层面,收集数据,可视化展示,实现实时监控和数据决策,到达高层的管理。管理层面,目前公司将数据决策平台作为一个数据的大基层,将分散在数据库平台的报表集成在帆软报表开发的数据决策平台上展示。

 

业务背景——电解铝铸造的工艺流程

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传统电解铝铸造参加人数多,部门杂,需要用人管理,管理成本高,所有的生产过程都要大量的人工传递信息。其制造过程主要包括出铝过程、铸造过程、出入库过程。电解铝车间每天会制定一个出铝计划,计划出来以后会根据各电解槽Fe、Ca、Mg等含量完成抬包配铝计划。配比结束以后,出铝工根据配铝计划,配合天车工根据计划计量称完成抬包配铝。这个过程都是人工进行操作的,包括抬高的计量、铸造车间汽车的衡计量、出铝、将铝液导入混合炉中。这是一个铸造过程,包括化验成分、人工手动扒渣、维护、翻转、码垛、打包等等。

 

智能制造实践——电解铝智能铸造系统

 

为了将这些流程串接起来,信息部制作了15个系统,15个模块。全过程有当初的人工到如今的全自动无人化处理,智能读取数据。

1、电解铝出铝相关系统:
精准出铝计量:实现强磁环境下的闭环出铝控制;
智能配铝系统:以出铝天车路径最短为目标,满足合包后化验成分为约束,利用智能算法实现智能配铝计算;
以往对于电解出铝,哪个槽出的铝符合标准都是依据人工经验判断,如今可依据重量自动判断,更精准,做到优化铝槽配比。还能实时监控天然气、电能等能源的消耗。
2、电解铝铸造相关系统:
自动取样化验:移动机构自动采样,并送至车间样品化验室实现快速分析;
机器人在线打渣:利用机械手替代人工完成打渣;
自动打包系统:铸造生产线在线实现铝锭垛打包;
自动转运小车:成品铝锭垛从铸造线自动转运;
在线计量系统:与铸造机进行集成,实现铝锭垛在线计量;
激光在线标签打印系统:利用激光直接将标签烧蚀于铝锭表面;
运行设备部件到损坏在过去都是人工检修,现在可以通过检测设备的运行状态,抓取运行数据,自动包扎,解决了人工现场作业的安全问题。

3、出入库相关系统:
立体仓库系统:实现铝锭垛出入库自动化控制;
出入库管理系统:扫描铝锭垛二维码,自动入库。根据配车要求,实现自动出库;
成品铝扫码查询系统:为客户提供扫码查询质量数据;
利用和高效研发的激光雕刻专利技术,首创用激光在表面烧着标签,减少人工参与。出库转运过程目前制成了自动化库房,这个过程中有智能的计量系统,还有定向系统,视频监控系统去辅助监督。

4、质量及工艺相关系统:
熔炼炉监控系统:操作工序监控、能耗分析、工艺参数分析;
铸造机监控系统:生产统计(班次、合格率、月报年报等)、关键件寿命等;
视频监控系统:基于视频实现工艺流程及现场远程监控;
铝锭质量信息系统:包括电解槽原铝化验数据系统、铸件熔炼炉成分化验系统、成品量化验系统以及合格证系统。
在这个过程中,将生产、质量、能源、设备这四个方面的数据和分析,通过集成了FineReport报表功能的OA系统中,建立了如下的管理驾驶舱,来进行数据展示和监控。

模板一:集中计量
各图表模块之间进行数据联动,可展示进厂、出厂,还有厂内调拨的数据情况。

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模板二:工艺监测

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模板三:原铝衡量数据测试

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