T∕CFA 03110318-2020 鑄造射芯單元數(shù)字化技術(shù)要求

ICS23.040.80J31IT/CFA03110318—2020前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語、定義和縮略語 14總則 25鑄造射芯設(shè)備 36鑄造射芯單元數(shù)字化控制與管理系統(tǒng) 47環(huán)保的數(shù)字化要求 6附錄A（資料性附錄）鑄造射芯單元示例 7參考文獻 T/CFA03110318—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請注意本標(biāo)準(zhǔn)的某些內(nèi)容可能涉及專利，本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由中國鑄造協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)工作委員會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由中國鑄造協(xié)會歸口。本標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)起草單位：共享智能鑄造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司、襄陽金耐特機械股份有限公司、四川共享鑄造有限公司、共享裝備股份有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)參加起草單位:天津立鑫晟智能制造有限公司、山東時風(fēng)（集團）有限責(zé)任公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：楊軍、常濤、帥德軍、林凱強、萬雄杰、薛蕊莉、楊愛寧、帥德國。本標(biāo)準(zhǔn)參加起草人：石衛(wèi)東、劉清信、于子嶺、紀(jì)昌勇、徐海港。本標(biāo)準(zhǔn)于2020年03月13日為首次發(fā)布。T/CFA03110318—2020本標(biāo)準(zhǔn)圍繞鑄造射芯單元的關(guān)鍵過程集成控制，通過鑄造射芯單元系統(tǒng)，向上與MES、ERP、CAPP和LIMS等信息管理系統(tǒng)集成，引入生產(chǎn)計劃、維保計劃、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和工藝數(shù)據(jù)等信息，并反饋設(shè)備、生產(chǎn)、成本和質(zhì)量等維度數(shù)據(jù)；向下與底層設(shè)備及裝置集成，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工藝與參數(shù)執(zhí)行現(xiàn)場作業(yè)，同時采集各個維度數(shù)據(jù)，與工藝數(shù)據(jù)設(shè)定值實時比對，經(jīng)質(zhì)量判異和過程判穩(wěn)等在線分析處理，形成優(yōu)化決策后，實現(xiàn)閉環(huán)的調(diào)整與控制，從而實現(xiàn)對鑄造射芯單元系統(tǒng)的數(shù)字化管理，提升生產(chǎn)和管理的效率。通過標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施，推廣智能鑄造技術(shù)的應(yīng)用，可改變傳統(tǒng)鑄造的生產(chǎn)模式,提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，改善鑄造生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，減少對環(huán)境的不利影響；同時為推進鑄造產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化升級創(chuàng)造條件，為各鑄造環(huán)節(jié)實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化提供借鑒和參考，促進社會效益和經(jīng)濟效益提高；另外，也可為推進鑄造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供技術(shù)支持，給未來鑄造生產(chǎn)與管理的網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展建設(shè)奠定數(shù)字化基礎(chǔ)。1T/CFA03110318—2020鑄造射芯單元數(shù)字化技術(shù)要求本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鑄造射芯單元、鑄造射芯單元設(shè)備、鑄造射芯單元控制與管理系統(tǒng)及環(huán)保的數(shù)字化技術(shù)要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于鑄造射芯單元的建設(shè)和生產(chǎn)。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T5611鑄造術(shù)語HJ212-2017污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)T/CFA0308022鑄造行業(yè)大氣污染物排放限值T/CFA031103.5-2018鑄造數(shù)字化工廠通用技術(shù)要求3術(shù)語、定義和縮略語3.1術(shù)語和定義GB/T5611、T/CFA031103.5-2018中界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。為了便于使用,以下重復(fù)列出了GB/T5611和T/CFA031103.5-2018中的某些術(shù)語和定義。3.1.1單元unit生產(chǎn)單元unitofproduction根據(jù)不同的鑄造工藝過程，對鑄造工廠進行劃分形成的基本生產(chǎn)單元，如砂型鑄造工廠可劃分為砂型成形單元、熔煉澆注單元、后處理單元等。各單元由對應(yīng)的設(shè)備、數(shù)字化控制與管理系統(tǒng)組成。注：改寫T/CFA031103.5-203.1.2數(shù)字化工藝系統(tǒng)digitalprocesssystem鑄造工藝數(shù)字化設(shè)計應(yīng)用的軟件系統(tǒng)的總稱。2T/CFA03110318—20203.2縮略語以下縮略語適用于本文件?？s略語英文API應(yīng)用程序編程接口ApplicationProgrammingInterfaceCAPP計算機輔助工藝過程設(shè)計ComputerAidedProcessPlanningERP企業(yè)資源規(guī)劃EnterpriseResourcePlanningESB企業(yè)服務(wù)總線EnterpriseServiceBusFB現(xiàn)場總線FieldBusJDBCJava數(shù)據(jù)庫連接JavaDataBaseConnectivityLIMS實驗室信息管理系統(tǒng)LaboratoryInformationManagementSystemMES制造執(zhí)行系統(tǒng)ManufacturingExecutionSystemODBC開放數(shù)據(jù)庫連接OpenDataBaseConnectivity4總則4.1鑄造射芯單元4.1.1鑄造射芯單元主要由單元設(shè)備、數(shù)字化控制與管理系統(tǒng)（以下簡稱單元系統(tǒng)）組成，其功能架構(gòu)示意圖如圖1所示。4.1.2單元設(shè)備提供成形單元運行的物質(zhì)基礎(chǔ)。4.1.3單元設(shè)備的組成及單元系統(tǒng)的功能可依據(jù)實際生產(chǎn)工藝擴展或裁減。4.1.4單元系統(tǒng)通過FB與單元設(shè)備集成，通過數(shù)據(jù)接口（如ESB、ODBC、JDBC、API等）與其他信息管理系統(tǒng)（如MES、LIMS等）集成，主導(dǎo)現(xiàn)場過程執(zhí)行。4.1.5鑄造射芯單元可獨立生產(chǎn)運轉(zhuǎn)，也可與其它前后序單元集成協(xié)同生產(chǎn)。3T/CFA03110318—2020圖1鑄造射芯單元功能架構(gòu)示意圖4.2鑄造射芯工藝流程鑄造射芯單元運行流程主要由生產(chǎn)準(zhǔn)備、射芯成形、涂層制備和涂層干燥等組成，流程圖如圖2所示。鑄造射芯單元的具體示例參見附錄A。4T/CFA03110318—2020圖2鑄造射芯單元數(shù)字化運行流程圖5鑄造射芯設(shè)備5.1設(shè)備組成鑄造射芯成形過程所需的硬件設(shè)備及裝置，應(yīng)包括但不限于：5T/CFA03110318—2020——生產(chǎn)設(shè)備：自動加料設(shè)備、混砂設(shè)備、射芯機、除塵和凈化系統(tǒng)、涂層施涂設(shè)備、烘干設(shè)備、轉(zhuǎn)運設(shè)備和倉儲設(shè)備等；——檢測設(shè)備：型砂檢測儀、尺寸測量儀、涂料黏度檢測儀、水份檢測儀和涂層厚度檢測儀等；——傳感器：噪音傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和氣體檢測儀等裝置。5.2集成方式通過控制器和網(wǎng)關(guān)模塊等，以FB方式與OPCServer對接，實現(xiàn)設(shè)備、生產(chǎn)、質(zhì)量和成本等數(shù)據(jù)的交互，具體應(yīng)按照T/CFA031103.5-2018的要求執(zhí)行。6鑄造射芯單元數(shù)字化控制與管理系統(tǒng)6.1計劃管理單元系統(tǒng)應(yīng)從ERP、MES或其他信息管理系統(tǒng)獲取生產(chǎn)計劃，根據(jù)生產(chǎn)砂芯的外觀尺寸和工藝參數(shù)等信息，調(diào)取芯盒模具、芯砂、粘結(jié)劑、芯骨、冷鐵、預(yù)埋芯和通氣繩等生產(chǎn)材料，并跟蹤生產(chǎn)計劃當(dāng)前的執(zhí)行狀態(tài)和生產(chǎn)進度。6.2過程控制6.2.1生產(chǎn)準(zhǔn)備生產(chǎn)前巡檢生產(chǎn)前應(yīng)檢查設(shè)備的完好性及原輔材料的準(zhǔn)備情況，單元系統(tǒng)應(yīng)自動判斷巡檢結(jié)果并記錄。巡檢事項應(yīng)包括但不限于：a)車間空氣濕度和溫度；b)混砂設(shè)備、射芯機、通風(fēng)除塵系統(tǒng)、涂層施涂設(shè)備、烘干設(shè)備和轉(zhuǎn)運設(shè)備、倉儲設(shè)備等生產(chǎn)設(shè)備，強度儀和尺寸測量儀等檢測設(shè)備，以及氣體檢測裝置、噪音傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器及其他傳感器的完好性與合規(guī)性；c)生產(chǎn)所需的芯盒、芯砂、粘結(jié)劑、固化劑、芯骨、冷鐵、預(yù)埋芯和通氣繩等生產(chǎn)材料的數(shù)量、質(zhì)量要求及規(guī)格型號。安全防護準(zhǔn)備生產(chǎn)操作人員進入相應(yīng)的工作區(qū)域之前，單元系統(tǒng)應(yīng)通過人機交互界面提示操作人員需佩戴的防護設(shè)備（如安全靴、護目鏡、防毒口罩和耳塞等）并告知常見事故的處理方式。芯盒準(zhǔn)備單元系統(tǒng)根據(jù)每日的生產(chǎn)計劃，下達準(zhǔn)備產(chǎn)品所需芯盒、芯骨、冷鐵、預(yù)埋芯和通4氣繩等清單，并由倉儲系統(tǒng)負(fù)責(zé)配送到射芯生產(chǎn)工序。在生產(chǎn)前，應(yīng)將芯骨在芯盒內(nèi)進行驗證，并按工藝要求纏好氣道。6.2.2射芯成形6T/CFA03110318—2020安裝芯盒應(yīng)按照生產(chǎn)計劃安裝芯盒，使用專用清洗劑對芯盒進行清理和維護，保證排氣塞、射砂口順暢和無堵塞，將維護記錄上傳至單元系統(tǒng)?；焐?、加砂應(yīng)依據(jù)砂型生產(chǎn)計劃和工藝系統(tǒng)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備生產(chǎn)所需的原輔材料，包括芯砂和粘接劑。芯砂與粘接劑、固化劑應(yīng)按照添加順序、添加比例、混砂時間和混砂機轉(zhuǎn)速等工藝要求加入混砂裝置中，待混砂完畢后加入到供砂系統(tǒng)。參數(shù)設(shè)置單元系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)原輔材料檢驗結(jié)果和工藝系統(tǒng)數(shù)據(jù)，自動匹配最優(yōu)工藝參數(shù)并設(shè)置執(zhí)行。過程監(jiān)測單元系統(tǒng)應(yīng)實時獲取單元設(shè)備的運行參數(shù)及設(shè)備報警信息，進行射芯過程監(jiān)測。取芯、修整及轉(zhuǎn)序上模頂起后，頂桿頂起砂芯，取芯叉或機械手將砂芯取出，放置在專用托盤上進行修整(包括活塊芯粘接、冷鐵放置等)，單元系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)對應(yīng)托盤編碼呼叫轉(zhuǎn)運設(shè)備將砂芯轉(zhuǎn)至涂層制備工序的檢測區(qū)檢測。6.2.3涂層制備涂層作業(yè)準(zhǔn)備.1砂芯檢測應(yīng)將生產(chǎn)線上確認(rèn)合格的砂型信息反饋至單元系統(tǒng)，調(diào)整機械手到達砂芯位置，轉(zhuǎn)動外軸使夾具的每個榫頭對準(zhǔn)砂芯的翻轉(zhuǎn)定位孔并進行鎖定，控制夾具夾住砂芯等待涂層作業(yè)。.2涂料檢測施涂前及過程中，應(yīng)按照一定的測量規(guī)則（按照時間或批次），測量并記錄涂料的黏度。涂層作業(yè)按照工藝制定的浸涂深度及浸涂面執(zhí)行作業(yè)，同時調(diào)整好砂芯放置面。涂層檢測、轉(zhuǎn)序?qū)⑸靶痉呕赝斜P并對砂芯的涂層進行檢測，對浸涂不均或漏涂的部分應(yīng)進行補刷處理，檢測合格后轉(zhuǎn)運至涂層干燥工序。6.2.4涂層干燥涂層干燥準(zhǔn)備7T/CFA03110318—2020單元系統(tǒng)應(yīng)獲取砂芯對應(yīng)的工藝系統(tǒng)數(shù)據(jù)并自動匹配對應(yīng)的烘干設(shè)備參數(shù)（如烘干溫度、烘干功率和烘干時間等），并下達至烘干設(shè)備執(zhí)行。涂層干燥作業(yè)單元系統(tǒng)應(yīng)實時監(jiān)測烘干設(shè)備的運行狀態(tài)（如壓力、溫度、濕度和烘干時長等）。涂層干燥檢測涂層干燥結(jié)束后，對砂芯涂層的表面質(zhì)量進行檢測，單元系統(tǒng)應(yīng)自動判斷檢測結(jié)果并按照下列方式處理：a)檢測結(jié)果為合格，砂芯隨托盤轉(zhuǎn)運至倉儲系統(tǒng)儲存；b)檢測結(jié)果為砂芯涂料未干，砂芯隨托盤返回烘干設(shè)備重新進行涂層干燥；c)檢測結(jié)果為砂芯報廢，應(yīng)將砂芯下線報廢，并將記錄上傳至單元系統(tǒng)；d)檢測結(jié)果為砂芯破損，但修補后能夠使用，單元系統(tǒng)應(yīng)記錄砂芯所在托盤對應(yīng)的條碼編號，待到達組芯工位時進行修補。6.3倉儲管理單元系統(tǒng)應(yīng)通過與倉儲系統(tǒng)集成，依據(jù)砂型重量分區(qū)域倉儲，并實時獲取砂型存儲和環(huán)境等數(shù)據(jù)，并進行可視化展示。6.4設(shè)備管理單元系統(tǒng)應(yīng)對成形單元關(guān)鍵設(shè)備的運行、報警或故障狀態(tài)進行在線監(jiān)測與記錄，并具備保養(yǎng)、報修、維修結(jié)果確認(rèn)以及備品備件查詢與領(lǐng)用等管理功能。6.5生產(chǎn)成本管理實時采集原輔材料和能源消耗等數(shù)據(jù)，可支持按日、周、月或年進行生產(chǎn)成本統(tǒng)計。6.6統(tǒng)計分析單元系統(tǒng)應(yīng)對設(shè)備、生產(chǎn)、成本和質(zhì)量等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析與可視化展示，包括但不限于設(shè)備開動率、產(chǎn)量和廢品率等數(shù)據(jù)。7環(huán)保的數(shù)字化要求7.1監(jiān)測項目單元系統(tǒng)應(yīng)對生產(chǎn)過程中的環(huán)境影響進行監(jiān)控，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)并記錄，排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合T/CFA0308022的要求。7.2數(shù)據(jù)傳輸要求監(jiān)測項目采用在線式，其現(xiàn)場機、傳輸網(wǎng)絡(luò)和上位機的數(shù)據(jù)傳輸要求，按照HJ212-2017規(guī)定的第6章內(nèi)容執(zhí)行。8T/CFA03110318—2020（資料性附錄）鑄造射芯單元示例A.1范圍本部分內(nèi)容給出了一例鑄造射芯（冷芯盒）單元的實例，內(nèi)容包含鑄件熱處理單元生產(chǎn)準(zhǔn)備、熱處理工藝下達、自檢與交檢、生產(chǎn)成本管理及統(tǒng)計分析方面的數(shù)據(jù)傳輸及控制管理。本部分用于為指導(dǎo)鑄造射芯單元的建設(shè)和實施提供參考和借鑒。A.2數(shù)據(jù)傳輸A.2.1數(shù)據(jù)采集鑄造射芯設(shè)備數(shù)據(jù)采集相關(guān)信息見表A.1。表A.1鑄造射芯設(shè)備數(shù)據(jù)采集表9T/CFA03110318—2020A.2.2數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流圖如圖A.1所示。圖A.1鑄造射芯數(shù)據(jù)流圖A.3鑄造射芯單元過程控制A.3.1計劃管理單元系統(tǒng)獲取計劃，并在計劃管理模塊中顯示，顯示的信息包含工序計劃、砂芯名稱、砂芯版本號、產(chǎn)品名稱、鑄件號、計劃開始時間、執(zhí)行狀態(tài)等。計劃管理模塊界面內(nèi)容見圖A.2工序計劃工序計劃圖A.2鑄造射芯單元計劃管理T/CFA03110318—2020A.3.2過程控制操作人員通過單元系統(tǒng)操作執(zhí)行射芯作業(yè)任務(wù)。單元系統(tǒng)通過監(jiān)測表A.1中給出的過程控制參數(shù)，對射芯作業(yè)任務(wù)的工序計劃、執(zhí)行狀態(tài)以及執(zhí)行過程中的芯盒安裝、混砂加砂、射砂、吹胺、取芯等關(guān)鍵過程進行質(zhì)量監(jiān)控。射芯過程控制界面見圖A.3。圖A.3射芯過程控制界面A.3.3預(yù)組芯作業(yè)人員對作業(yè)完成的砂芯進行預(yù)組芯，檢查砂芯的組合狀態(tài)并記錄狀態(tài)上傳至單元系統(tǒng)。預(yù)組芯界面見圖A.4。圖A.4預(yù)組芯界面A.3.4施涂（涂層制備）T/CFA03110318—2020單元系統(tǒng)監(jiān)測各施涂任務(wù)的狀態(tài)，并控制轉(zhuǎn)運設(shè)備運送對應(yīng)砂芯至相應(yīng)的工序工位，依據(jù)當(dāng)前狀態(tài)呼叫對應(yīng)的工藝員、質(zhì)檢員、維修工執(zhí)行作業(yè)。施涂界面見圖A.5所示。圖A.5施涂界面A.3.5表干（涂層干燥）單元系統(tǒng)獲取砂芯對應(yīng)的表干任務(wù)及工藝系統(tǒng)數(shù)據(jù)并自動匹配對應(yīng)