由“智变”引发的质变

本文转自：科技日报

由“智变”引发的质变

—砂型铸造装备领域“小巨人”企业数字化转型纪实

图为苏州明志科技股份有限公司智能铸造车间。受访单位供图

◎本报记者 张 晔

近日，科技日报记者来到苏州明志科技股份有限公司（以下简称明志科技）采访。走进铝合金热交换器智能生产车间，这里既没有烟尘，也没有工人忙碌的身影。

在智能车间的中控大屏上，实时显示着铝液温度、液面高度、废气温度等参数。工人只需轻触设备，一台台精密的铝合金热交换器就源源不断地从智能铸造流水线产出。

明志科技总经理邱壑告诉记者，这一批热交换器即将出口欧洲，用于制造冷凝式燃气壁挂炉，目前公司生产的铝合金热交换器已占据全球三分之一的市场。

明志科技产品成功打入欧美高端市场的动力源于数字赋能。作为江苏一家传统的铸造企业，明志科技自2014年建立国内铸造行业首个智能制造示范车间，实施智能化改造、数字化转型以来，生产效率和质量明显提升，成为国内砂型铸造装备领域的“小巨人”企业。

从制芯“跟跑者”到“领跑者”

早在公元前1700多年，我国就掌握了青铜铸造的技术。进入工业革命后，铸造更是成为制造业的基础领域。

走进明志科技大楼，一眼就可以看到两个硕大的砂芯。

“这就是用制芯机制造出来的高铁列车整体摇枕砂芯及侧架砂芯。”邱壑告诉记者，铸造行业按工艺类别可分为砂型铸造、精密铸造、压铸等，其中砂型铸造是铸件生产的重要方式，大多数金属铸件都可以用砂型铸造的方式获得。

制芯机是砂型铸造的关键核心设备。在这一领域，从最初的“跟跑者”，到成为如今的“领跑者”，明志科技仅用了20年。

过去，我国的铸造业从材料、工艺到理念等各方面都与世界先进水平有较大差距。为了追赶世界一流水平，明志科技与清华大学合作，开展制芯工艺原理研究，用高速摄影机拍摄射芯过程，搞清楚制芯气相—颗粒双相流射砂充填原理，确保砂芯的紧实度和强度以及一致性达到设计要求。同时，明志科技特地建设了一个铸造车间进行铸件生产，用实践检验新品并指导研发。

阀体是火车刹车的中枢控制系统，但生产复杂阀体的技术难度非常大。即便是在欧美国家，复杂阀体的废品率也接近50%。但是明志科技总工程师杨林龙坚信他能攻下这个难关，他从提升原材料力学性能入手，以精密组芯动态坐标系理论指导改进生产工艺，使阀体的废品率大幅下降，从而使产品顺利打入美国市场。

德国一家采暖锅炉企业需要一批热交换器。这种热交换器里管道密布，A4纸大小的砂芯像蜂窝板一样布满上千个孔洞，孔洞最小间距只有1.8毫米。这个订单欧洲不敢接，但明志科技仅用3个月就交付。如今，明志科技生产的铝合金热交换器已占据全球三分之一市场。

在完成追赶国际先进铸造装备技术的基础上，2016年，明志科技更以绿色智能为公司装备的发展方向，推出自主研发的MiCC300集成式智能制芯单元，并配置了运行大脑MiCL智能制芯控制系统。这不仅提升了制芯装备的可靠性，还实现了工艺参数的智能化控制，在保证制芯质量可靠的同时，制芯单元比传统设备降低能耗近50%，效率提升近30%，占地减少25%。这一制芯装备目前已经进入全面推广阶段。

让工人告别“苦、脏、累”

铸造业长期以来都是“苦、脏、累”的代名词。但明志科技的生产车间里则是另一番景象：机器人上岗承担了繁重复杂的“体力劳动”，工人升岗成为智能系统的操作员。记者走进明志科技的铸造车间，这里没有漫天烟尘，也没有刺鼻气味，只有平整光洁的地面与为数不多的工人。

早在2003年成立之初，明志科技就率先将工业机器人用于企业的智能化改造中。后来，企业陆续配置了50多台工业机器人。这成为企业智能制造不可或缺的一环。

“工人已经告别了‘苦、脏、累’，机器人和智能设备承担了大部分重复机械的操作工作。”明志科技研发中心副经理陆高春告诉记者，铸造业工作强度大、工作环境差，经常面临“用工荒”难题。明志科技引入智能设备后，再也不为用工发愁了。

砂芯制成后重量超过200公斤，搬运起来不仅费力，还很危险。但现在有了机械手臂这个“大力士”，一切都变得轻松又安全。在现场，一位工人提前设定好工作时间，机械手臂就会按照设定好的程序自动运行，不出40秒，一块砂芯就稳稳地落在了记者的面前。

过去，翻砂工作需要近10人来完成，而现在，这项工作只需一个人、一台机器就可以完成。

记者了解到，明志科技智能铸造示范车间自动化程度高达90%以上。自车间投产以来，产品定制周期从7天减少到半天、员工人数减少70%、人均生产效率提升221%、产品废品率下降70%。

老师傅服了大数据

一个“傻大粗”铸造件的背后，有着怎样的高新科技？明志科技用数字化创新不断探寻着答案。

传统的铸造车间总体分为制芯、浇注、加工三大工段。不同工序操作复杂，许多环节格外依赖老师傅们的手艺。这种以人工为主的方式，不仅效率低，而且在制造过程中的人为干预还为产品质量带来了不稳定因素。

在传统的铸造过程中，“老师傅的手艺就是标准”，而明志科技通过数字化技术，将过去由老师傅把关的环节变成了一道道检测点，用智能系统代替人为把关。

在明志科技工业互联网平台上，各类数据一目了然，平台可对生产进度、设备状态、加工制作等参数进行精准分析。“车间现场所有的制芯设备上都带有一个明志科技开发的MES（制造执行系统）系统，设备所有的运行数据和生产数据都可以通过智能化平台传输给管理人员，为管理和决策提供了可靠的依据。”陆高春介绍。

截至目前，明志科技铸造车间采用智能化设备79台（套），智能化率84%，联网设备40台（套），设备联网率42.55%。

明志科技通过设备、物料、人之间的数据互联，构建了生产物料精准配送、生产过程实时管控、生产信息跟踪追溯、能源消耗智能管控、安全环保智能管控、车间内外联动的协同体系，实现了企业信息化、工厂自动化的深度融合，在降低人员操作要求的同时，大大提升了生产效率及产品质量。

2022年，专注砂型铸造的明志科技成为国家专精特新“小巨人”企业，并入选江苏省智能制造示范车间名单，也是苏州市高端装备制造和数字化改造标杆企业。

“现在，我们不仅出售高端智能制芯设备，还会输出智能生产线的项目策划和工艺，帮助更多铸造企业实现‘智改数转’，创造更多价值。”陆高春表示，明志科技将继续聚焦数字化创新，不断进行智能产线迭代升级。公司正在研制应用新一代MES系统，并启动建设一条新的智能铸造生产线。