浅论有色金属加工工艺及装备智能化工作的现状及提升

黄 涛

（株洲火炬工业炉有限责任公司，湖南 株洲 412000）

1 我国有色金属加工工艺及装备的智能化现状

1.1 生产现状

我国有色金属加工技术在进入21世纪以来，就开始快速发展。有色金属加工工艺及装备从最初的人工加工到后来的车床机械化加工、再到流水线自动化加工，最后到目前国际上最为先进的智能化加工工艺。目前国内在铝铜制品加工上，大多数加工厂家都具备从高度自动化工厂升级为智能化加工工厂的潜质，但是受技术型人才缺失、企业智能化相关技术储备薄弱、国内有色金属相关进出口贸易市场环境制约等因素限制，导致这些铅锌加工厂的加工工艺及其装备智能化程度并不高。但是中国铝业股份有限公司等有色金属加工龙头企业已经逐渐开始建设智能化加工厂房、有计划的进行有色金属智能化加工工艺的研发和实践，并取得了一定的成果。总体来说，从技术水平高度来评价国内有色金属加工工艺及装备智能化程度，其已经能够达到国际先进水平。但是从国内整体有色金属加工工艺智能化比例来看，仍与德国、美国等发达国家存在一定的差距。并且，国内仍然存在严重依赖人工操作进行运作的有色金属加工装备系统。其在装备装配阶段、运作阶段以及养护阶段都需要投入大量的人力物力进行辅助支持，且生产效率不高，生产稳定性不高，生产智能化程度较低[1，2]。

1.2 管理现状

当前国内在管理有色金属加工生产相关装备的工艺参数、装配配置数据、运行状况数据、养护数据等数据时仍然以人工录入为主。同时一些小型铅锌加工厂仍然采用纸质文档作为数据管理的载体，导致整个生产过程中、数据管理工作效率极其低下。并且在进行管理上的追溯性复盘分析时，准确度不高且难度更大。导致国内有色金属加工产业在管理水平上很难实现大的进步。

2 有色金属加工工艺及装备的智能化提升

2.1 智能化提升方向

2.1.1 工艺数字智能化

工艺数字智能化具体体现在对工艺参数数据处理以及自学习优化以及工艺包的复制方面实现的数字化数据处理技术。工艺参数是有色金属加工工艺的技术要点的量化的体现。是整体企业在不断进行加工工艺研发、自学习、实践过程中不断积累的加工工艺技术沉淀，是一个有色金属加工企业的技术层面最为重要的核心竞争力。然而部分国内企业在对加工工艺参数进行录入、处理形成工艺包的过程中，由于缺乏对数据处理的软硬件装备基础，导致工艺包的工艺参数录入以及更新效率缓慢且容易出错，并且工艺包的复制流程极为复杂，需要投入大量的技术人员和管理人员对新建加工产线进行工艺参数的配置，且配置过程也容易出现技术性失误。而通过一些数字化的数据处理技术，可以通过构建企业针对加工工艺的公用数据库，通过程序实现对工艺参数的录入、修正、调用、复制功能。

2.1.2 装备智能化

装备智能化指代对生产系统中所用设备及工具的智能化提升，以达到减少人力投入、同时降低人为性失误操作带来的生产风险。装备智能化是在设备自动化的基础上，进行对工艺流程、生产设备运作性能、生产管理系统等全方位的全自动化、自主运行、自主管理的统称。因此要想实现装备智能化，就要从生产设备、管理系统等硬件设备方面以及工艺流程、信息处理系统等软件方面同时进行自动化方面的协调升级。逐渐是有色金属加工从构建产线到投入生产再到产品检验、生产管理等方面不需要操作人员干涉，真正的实现无人工全自动化生产[3]。

2.2 智能化提升具体策略

2.2.1 工艺流程精细化

正如上文中提到的，要想实现加工工艺的智能化升级，需要从对企业相对成熟的加工工艺流程的进一步精细化、数据量化开始。即要对相对复杂的工艺流程、参数配置以及相关人员职能具体生产岗位职能等相关参数进行进一步细化量化。做到能够将该加工流程的每一个环节的工艺参数都能够通过数据存储、录入、调用、修改、复制等操作来实现对生产流程每个环节的技术管控。比如，可以按照生产机械设备数字自动化、设备运行配置及控制智能化这两个大的方向对工艺流程中的各个环节进行智能化升级。比如在加工车间的运输工作，就可以通过对各工位是否存在待处理的原材料、半成品或成品的工况数据收集判断和处理，来想传送带机械设备下达具体的输送指令，实现车间内的自动化输送吊运工作。

2.2.2 大力发展智能铸造机器人关键技术

考虑我国有色金属铸造行业用工困难、工资高涨且作业环境恶劣等发展困境，具备一定经济实力和生产规模的有色金属冶炼铸造厂，应该将装备智能化发展方向锁定为在节约人工、适应环境、生产稳定的工业机器人自动化装备技术上来。积极从工业机器人的灵巧操作、自主导航、环境感知以及人机交互、生产安全性、智能化软件升级等多个方向针对有色金属铸造工业机器人应用技术进行反复研发实践，提升国内有色金属铸造行业工业机器人技术的整体研发水平和应用价值。同时政府部门也可以通过出台相关政策，从节能环保、生产效率等角度采用宏观调控的方式，利用市场调节激励国内有色金属铸造行业更加积极的应用效率更高、安全性能更好的工业机器人铸造流水线来代替传统人工铸造工艺。结合传统有色金属铸造工艺的优点，按照造型、制芯、质检、物流等多个工艺环节，研制针对性的自动化机械装备，并借由上文中提到的对工艺流程整体的信息数据智能化处理系统，通过铸造工艺模块化配件的机械自动化以及各工艺环节操作编程数据的一体化智能化，实现有色金属铸造工艺的智能化生产。

2.2.3 重视机械自动化编程系统以及智能传感器系统技术的发展

智能传感器系统是实现铸造行业工业机器人智能化的必要硬件基础。其主要分为视觉系统和力觉系统。视觉系统可以通过热分析仪、直读光谱仪等传感设备来配合智能数据收集处理系统，为工业机器人运作提供必要的运作环境相关信息的收集。同时结合系统性结合外部空间定位、误差跟踪等其他外部感官数据来为工业机器人的生产机械操作提供必要数据信息，从而确保机械设备自动化能灵活的根据环境以及生产目标的变化而变化。此外，借由智能编程系统，以外部传感系统的强大数据支持作为依托，可以通过对软件编程技术的升级来尝试使智能机器人实现对工件轮廓的实时扫描功能，并通过将扫描数据与云端工艺标准数据库数据的对比处理，通过三维模型的重建等计算机数据处理技术，来为智能机械设备实时规划出更加符合铸件规格及质量要求的运作轨迹。进而提高工业机器人铸造工艺的准确性，同时也降低了工业机器人智能化铸造工艺的应用功能门槛。

3 结论

有色金属作为我国经济发展和国防建设的重要资源和产业，其进出口企业在目前也面临着国外和国内双方面的环境影响。对于国外来说，其主要是因为经济全球化的不断发展和环境规制的完善，有色金属产业也正在进行内部组织调整和生产方式的变革，同时关于有色金属的创新科技研发以及一些新兴产业也得到了深入的研究。本文正式在此研究基础上，从工艺及装备智能化角度归纳了目前国内工艺生产及管理技术发展现状。总结了在有色金属加工工艺及装备智能化发展中应该注意的几点。期望对我国有色金属生产加工技术研发提供一些理论参考。