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铸造行业APS解决方案

2017-04-25
产品介绍

一、铸造行业介绍

铸造是将固态铸造金属溶化为液态倒入特定形状的铸型待其凝固成形、获得一定形状的毛坯或零件的加工方式。 铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料是以一种金属元素为主要成分、并加入其他金属或非金属元素而组成的合金,习惯上称为铸造合金主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一因此铸造业的发展标志着一个国家的生产实力。

在许多机械中,铸件重量占整机重量的比例很高,内燃机80%,拖拉机65%-80%,液压件、泵类机械50%-60%。作为我国支柱产业正在大力发展的汽车工业,其心脏部分——发动机的关键零件,如缸体、缸盖、曲轴、缸套、活塞、进气管、排气管等八大件几乎全部由铸造成而成;冶金、矿山、电站等重大关键设备需求优质的重大型铸件;另外国民经济的基础设施和人民生活也需要大量铸件,输水(气)管道则需要各种尺寸的高韧性球墨铸铁管。

目前我国不仅以1700万吨左右的铸件年产量位居全球首位,成为世界铸造大国。全球经济一体化的浪潮对铸造行业的影响巨大,铸件市场上的竞争手段越来越多。在越来越苛刻的对铸件本身的质量要求、价格和交付期限、相关服务的基础上,采购商们普遍地提出了一些额外的附加要求。

二、铸造行业生产管理特点

1.生产工艺

砂型铸造的主要工艺流程如下图所示

制作木模:为了在砂型内塑成与铸件形状相符的空腔必须先用木材制成模型称为木模。空心的铸件需要制成砂芯、和相应的砂芯木模(芯盒)。

制造砂型:有了木模就可以翻制空腔砂型(铸造也称为“翻砂”)。在制造砂型时要考虑上下砂箱怎样分开才能把木模取出,还要考虑铁水从什么地方流入,怎样灌满空腔以便得到优质的铸件。

熔融浇铸:砂型制成后就可以进行熔融、浇铸将铁水灌入砂型空腔。浇注时铁水温度在1250—1350度熔炼时温度更高。

冷却清理:铸件冷却后需要清砂、切掉浇冒口浇注通道得到铸造产品待进行后续加工的“毛坯件”。

2.生产方式

   砂型铸造有自动化生产造型生产线、和手工生产(俗称地模)两种方式。 自动化生产线通常用于小型的铸造阀门、铸造零件的大批量生产。手工生产则通常用于较大型的、大型的铸件生产,一般批量较小、甚至单件生产。

3.生产经营特点

  • 铸造行业企业的生产主要是面向订单生产,很少进行备货生产,除非客户明确提出来要进行备货,一般这种情况的备货,客户一般都需要支付一定预付款项。

  • 铸件生产主要材料的投料一般不能根据计划来投产,因为前道工序浇注都是整炉整炉投产的,所以铸件生产需要很精细的计划能力。

  • 铸件产品的主要成分是钢铁及其他合金元素,但是鉴于产品加工的特殊性,很难确认每个元素的准确百分比,所以就造成了铸件产品BOM一般很难用准确的数据界定,一般铸造企业对于产品主要组成材料的含量都是以范围规定的。

  • 铸造的生产工序繁多,产品在生产线上流动情况非常复杂。一般的铸件产品都至少要经过15道以上的工序,且存在很多工序反复加工的情况。

  • 客户普遍对铸件产品的质量要求非常高,影响产品质量的因素也比较多,主要有铸件产品的材质各元素的百分比含量,另外各道工序加工的好坏也会直接导致铸件产品的不合格。所以,所以针对铸造行业的企业来说,过程质量控制显得异常的重要。

三、生产排程关键需求

1.接单生产,质量控制困难

铸造领域生产方式以接单生产(MTO)方式为多,而汽配铸件的产品遵从汽配行业特点通常根据客户的月度销售预测、周计划调整单及每日变更单这几个方面因素制订和调整生产计划。影响订单交付的一大要因是铸件的质量问题。许多砂型铸造企业的不良率达到20%以上。大多数铸铁件如果不合格则无法修补需要重新铸造,这带来能源、人工、设备等资源的极大浪费。铸钢件如果出现缺陷、砂眼等较小的质量问题,可以通过补焊等工艺进行修复。产品质量的提高与人、机、料、法、环等因素密切相关。

2.生产计划制定、变更控制

市场和客户对产品交货期的要求越来越短,订单变化快,生产周期又相对较长。铸件产品的生产时间,根据工艺复杂程度不同,压铸加工时间较短,而砂型铸造加工时间较长,多数企业砂型铸造生产时间在10-20天,甚至更长到30-45天,这与工艺、订单量、管理等方面相关。

在手工状况下,企业的计划管理比较粗放,按月度制订生产计划的企业较多,再根据客户对订单的变化需求、紧急调度会议进行订单变更。这种生产组织方式比较被动、难以有效保障更高的准时交付效率。

如何根据销售订单要求快速、准确地制订相应的生产计划和原材料采购计划,以便

科学、高效地组织生产、指导生产?

如何在生产制造的各个环节上快速有效地响应客户对销售订单的变更要求,调整生

产计划,提高客户满意度?

如何缩短产品设计周期和生产制造周期?

3.模具管理

模具在手工生产方式下存在大量库存,甚至堆积成山。如何有效管理、再利用模具,降低制作模具,已经日益引起企业关注。


四、APS解决方案

1.快速制定多层级计划,实现交期评估

XPlanner APS系统采用基于有限产能计划排程算法,对预测需求、确定订单、意向订单等等客户需求,应用同一套产能数据同一种计算模型,将月计划、日计划、交货期评估等功能结合在一起,可以有效的对客户需求进行管理。

利用计算机的高性能预算,所有的需求都进入APS系统进行排程,分别占用资源不同时间段的产能,其中正向排程占用紧靠前的产能,逆向排程占用紧靠后的产能。最近3天(根据企业业务要求进行配置)的订单任务相对固定或者进锁定,用于指导生产;锁定区外的订单或者预测需求则可根据设计的排程规则进行灵活的调整;意向订单也可纳入APS系统继续交货期评估。

2.基于优先产能多种规则的工序级计划

生产计划人员可以借助APS解决手工不可能解决的计划难题,同时可以将计划制定中需要考虑的各种细节通过规则的固化到系统,在制定计划时加以考虑,生成各车间各工序可执行的工序级准确的生产计划。

例如不同产线在生产不同钢种时的生产速度差异、不同产品不同工序之间根据季节变化的冷却时间规则、相同设备在生产不同类型或者规格的产品时所需要发生的设备切换时间规则等。

3.工序联排,提高个车间工序之间协同计划能力、增加工厂有效产出

在订单承诺及全局生产计划编制过程中,通过考虑订单完整供应链,协调上下游产线生产步调,APS系统可以最大化避免瓶颈漂移,从而避免真正瓶颈资源的产能浪费,增加工厂产出。借助计划优化算法及引擎,可以根据不同工艺路径对不同产线的生产能力提出要求,根据产线生产能力限制为生产订单选择工艺路径,从而平衡产线设备负荷,提高工厂产出。

4.计划结果可视化展示

生产计划模块为各个用户功能都提供非常直观、友好的用户界面,并且通过业务知识库的管理和维护,把不同计划层次计划问题中需要考虑的各种约束、规则都自动应用到了相关的用户功能中,防止用户手工编制计划中出现的不必要错误。

5. 提高按时交货水平、满足客户需求

通过考虑销售订单工艺要求、坯料要求以及产线生产能力限制、约束资源能力限制,APS系统可以为销售订单计算确实可行的完工时间。依据该完工时间,生产计划人员可以为销售订单进行准确的交货期应答通过作业排产模块,生产计划人员可以控制产线每天的投料订单,以保证产线的作业排产遵循生产计划要求,保证依据销售订单交货期指定的生产订单计划得到执行。通过以销售订单为出发点的全程供应链计划跟踪,结合现场MES生产实绩反馈APS系统可以对可能影响销售订单交付的情况进行及时的预警。通过每天夜间自动进行的重新生产计划以及日间可以随时触发的自动以及手工计划调整,APS系统可以根据最新情况对计划进行刷新调整,从而保证销售订单的按时交付。

6. 缩短生产周期、降低在制品库存

控制在制品库存的关键在于控制生产周期,其中受计划影响的部分为工序与工序之间的等待时间以及上下游产线协同。如果能够有效的控制工序的等待时间,就能够降低总的在制品库存。