隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和智能制造的飛速發(fā)展，鑄鍛廠迎來巨大變革，傳統(tǒng)的鑄鍛廠生產(chǎn)管理模式越來越不能適應(yīng)新時(shí)代的需求，為了打開新的局面，MES系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。鑄鍛廠生產(chǎn)管理MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）是連接企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）與車間現(xiàn)場的核心信息化工具，尤其適用于鑄造和鍛造這類流程復(fù)雜、工藝參數(shù)敏感、質(zhì)量追溯要求高的行業(yè)。以下是針對(duì)鑄鍛廠MES系統(tǒng)的核心功能、實(shí)施要點(diǎn)及行業(yè)應(yīng)用場景的詳細(xì)分析：

一、MES系統(tǒng)在鑄鍛廠的核心功能模塊

1. 生產(chǎn)計(jì)劃與動(dòng)態(tài)調(diào)度

多級(jí)計(jì)劃分解：將ERP訂單拆解為鑄造/鍛造工序的詳細(xì)工單，考慮模具準(zhǔn)備、熔煉爐容量、設(shè)備負(fù)荷等約束。

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度：突發(fā)設(shè)備故障或訂單變更時(shí)，自動(dòng)重排生產(chǎn)順序（如優(yōu)先處理緊急訂單或高溫爐連續(xù)熔煉任務(wù)）。

模具壽命管理：跟蹤模具使用次數(shù)（如壓鑄模壽命5000次），觸發(fā)預(yù)警并自動(dòng)排產(chǎn)模具維護(hù)。

2. 工藝參數(shù)監(jiān)控與追溯

關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集：

鑄造：熔煉溫度（±5℃精度）、澆注速度、冷卻速率。

鍛造：加熱爐溫控（1100-1250℃）、鍛壓噸位（如2000T液壓機(jī)壓力曲線）、變形量。

異常報(bào)警：實(shí)時(shí)監(jiān)控參數(shù)超限（如鋁液溫度低于700℃觸發(fā)報(bào)警），防止批量報(bào)廢。

全流程追溯：通過批次號(hào)關(guān)聯(lián)原料、工藝參數(shù)、操作人員、質(zhì)檢結(jié)果，支持正向/反向追溯（如汽車連桿缺陷追溯到熔煉爐次）。

3. 質(zhì)量管理與SPC分析

質(zhì)檢集成：

鑄造：X射線探傷結(jié)果、氣孔率、尺寸公差（如砂鑄件CT8級(jí)精度）。

鍛造：超聲波探傷、硬度檢測（如HRC 28-32）、金相組織評(píng)級(jí)。

SPC控制圖：自動(dòng)生成關(guān)鍵指標(biāo)（如抗拉強(qiáng)度、伸長率）的均值-極差圖，觸發(fā)預(yù)警（如連續(xù)7點(diǎn)上升趨勢）。

不合格品閉環(huán)：自動(dòng)隔離缺陷品，觸發(fā)返工或報(bào)廢流程，記錄根本原因（如澆注溫度不足）。

4. 設(shè)備與能源管理

設(shè)備OEE分析：統(tǒng)計(jì)熔煉爐、壓鑄機(jī)、鍛錘的利用率（目標(biāo)>85%）、故障停機(jī)時(shí)間（MTTR/MTBF）。

預(yù)防性維護(hù)：基于振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)預(yù)測鍛錘軸承磨損，自動(dòng)生成工單。

能耗優(yōu)化：監(jiān)控電爐/燃?xì)鉅t的單位能耗（如噸鋼耗電500kWh），識(shí)別異常耗能點(diǎn)。

5. 物料與庫存管理

原料批次跟蹤：記錄生鐵、廢鋼、合金元素的批次號(hào)及成分（如C含量3.2%-3.6%）。

在制品監(jiān)控：實(shí)時(shí)顯示鑄件毛坯、鍛坯的庫存位置及狀態(tài)（如熱處理等待隊(duì)列）。

廢料回收：自動(dòng)統(tǒng)計(jì)澆冒口、飛邊重量，回爐比例計(jì)算（如鑄造廢料率<5%）。

二、鑄鍛廠MES系統(tǒng)實(shí)施關(guān)鍵點(diǎn)

1. 數(shù)據(jù)采集與設(shè)備聯(lián)網(wǎng)

采集方式：

PLC/DCS集成：直接讀取熔煉爐溫控系統(tǒng)、鍛壓機(jī)壓力傳感器數(shù)據(jù)。

IoT傳感器：無線振動(dòng)傳感器監(jiān)控設(shè)備健康狀態(tài)。

人工錄入：通過PAD掃碼記錄模具更換時(shí)間、操作員信息。

協(xié)議兼容：支持OPC UA、Modbus、Profinet等工業(yè)協(xié)議。

2. 工藝建模與規(guī)則庫

工藝知識(shí)庫：

鑄造：不同材質(zhì)（HT250 vs QT600）的冷卻曲線模型。

鍛造：基于變形量的回火溫度推薦算法（如鍛后余熱淬火溫度計(jì)算）。

規(guī)則引擎：定義報(bào)警閾值（如鍛件終鍛溫度低于800℃禁止成形）。

3. 與上下游系統(tǒng)集成

ERP集成：接收銷售訂單，反饋實(shí)際完工數(shù)量及成本（如噸鋼加工費(fèi)）。

PLM集成：同步BOM及工藝變更（如新版圖紙發(fā)布后自動(dòng)更新模具參數(shù)）。

QMS集成：傳遞質(zhì)檢數(shù)據(jù)至質(zhì)量管理系統(tǒng)，生成COA報(bào)告。

4. 車間可視化與移動(dòng)應(yīng)用

電子看板：實(shí)時(shí)顯示各工位狀態(tài)（如“3號(hào)熔煉爐：1550℃/準(zhǔn)備澆注”）。

移動(dòng)終端：工人通過手持終端報(bào)工、掃碼領(lǐng)料，技術(shù)員查看工藝卡。

三、典型應(yīng)用場景與效益

1. 鑄造車間應(yīng)用案例

問題：某汽車零部件廠因澆注溫度波動(dòng)導(dǎo)致30%鑄件縮松。

引入合肥星服MES方案：部署熱電偶+紅外測溫儀，實(shí)時(shí)監(jiān)控鋁液溫度，超限自動(dòng)暫停澆注。

效果：不良率降至5%，年節(jié)省成本200萬元。

2. 鍛造車間應(yīng)用案例

問題：某航空鍛件廠因鍛壓參數(shù)偏差導(dǎo)致批次返工。

引入合肥星服MES方案：采集液壓機(jī)壓力曲線，與標(biāo)準(zhǔn)工藝對(duì)比，自動(dòng)攔截超差件。

效果：一次合格率從75%提升至95%，交付周期縮短20%。

四、行業(yè)趨勢與挑戰(zhàn)

智能化升級(jí)：

數(shù)字孿生：構(gòu)建熔煉爐虛擬模型，預(yù)測爐襯侵蝕速度。

AI工藝優(yōu)化：基于歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，推薦最佳鍛造溫度-速度組合。

挑戰(zhàn)：

老舊設(shè)備改造：傳統(tǒng)鍛錘缺乏數(shù)據(jù)接口，需加裝智能儀表。

高溫環(huán)境部署：工業(yè)級(jí)硬件需耐受鑄造車間80℃高溫、多粉塵環(huán)境。

五、選型與實(shí)施建議

行業(yè)適配性：選擇有鑄造/鍛造行業(yè)案例的MES供應(yīng)商（如Siemens Opcenter、GE Proficy、合肥星服MES系統(tǒng)）。

模塊化部署：優(yōu)先實(shí)施計(jì)劃排產(chǎn)、質(zhì)量追溯模塊，再擴(kuò)展至設(shè)備維護(hù)。

變革管理：通過培訓(xùn)讓工人適應(yīng)無紙化報(bào)工、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)錄入。

六、總結(jié)

鑄鍛廠MES系統(tǒng)是提升生產(chǎn)效率、質(zhì)量穩(wěn)定性和工藝可控性的核心工具，需結(jié)合鑄造/鍛造的工藝特點(diǎn)定制開發(fā)。未來方向是融合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、AI和大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”到“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的轉(zhuǎn)型升級(jí)。實(shí)施過程中需重點(diǎn)關(guān)注數(shù)據(jù)采集可靠性、工藝模型精度及一線人員的數(shù)字化能力培養(yǎng)。