T∕CFA 03110316-2020 铸造工艺设计与生产制造协同控制数字化要求

ICS23.040.80J31IT/CFA03110316—2020前言 12规范性引用文件 13术语、定义及缩略语 14总则 25铸造工艺设计与生产制造协同控制数字化要求 3参考文献 5T/CFA03110316—2020本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。请注意本标准的某些内容可能涉及专利，本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国铸造协会标准工作委员会提出。本标准由中国铸造协会归口。本标准负责起草单位：共享智能铸造产业创新中心有限公司、烟台冰轮智能机械科技有限公司、共享装备股份有限公司。本标准参加起草单位:襄阳金耐特机械股份有限公司、天津立鑫晟智能制造有限公司、江苏汤臣汽车零部件有限公司、山东时风（集团）有限责任公司、四川共享铸造有限公司、长春中誉集团有限公司。本标准主要起草人：彭凡、杨军、乃晓文、孙成安、刘旭东、田立海、林凯强、宋亮、李小静。本标准参加起草人：帅德军、帅德国、石卫东，刘清信、汪洋、林连华、徐海港、纪昌勇、传海军、谭广宇。本标准于2020年03月13日为首次发布。T/CFA03110316—2020本标准描述了铸造工艺设计与制造协同控制的数字化要求，围绕铸造工艺过程控制的关键要求，促进生产、质量、成本、设备、绿色和人员六个维度的关键控制参数的数字化管控。通过信息集成技术，促进了工艺设计与生产制造的实时数据互联互通和全面融合，指导设计和制造环境持续优化。通过本标准的制定和实施，将支撑铸造工艺设计与制造协同控制体系的构建，有助于激发铸造工艺设计的创新活力，提升工艺纪律执行的严格性，提高铸造产品质量的稳定性，增强铸造企业的核心竞争力，并带动铸造行业上下游产业链的发展。基于本标准的研究成果，将改变传统工艺下发执行方法，提升铸造工艺设计与生产制造之间的协同能力，同时与铸造行业智能制造标准体系中其它标准相融合，将创造良好的经济和社会效益，为推动我国铸造和行业转型升级提供强有力的支撑。T/CFA03110316—2020铸造工艺设计与生产制造协同控制数字化要求本标准规定了铸造工艺设计与生产制造协同控制过程中参数设计、控制执行、实时反馈和闭环优化的数字化要求。本标准适用于应用数字技术开展黑色金属砂型铸造生产过程管控，有色金属可做参考。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T5611铸造术语T/CFA031103.4铸造工艺数字化设计通用要求T/CFA031103.5铸造数字化工厂通用技术要求3术语、定义及缩略语3.1术语和定义GB/T5611、T/CFA031103.4和T/CFA031103.5界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1.1铸造工艺数字化设计digitalcastingprocessdesign以保证铸件产品质量、降低铸件生产成本和提高铸造生产效率等为目标，应用数字技术，设计、仿真和验证对铸造质量、成本、效率和绿色等起决定作用的关键过程，模拟铸件产品的实现过程及其对铸件产品的影响。铸造工艺数字化设计一般产生铸造工艺方案和铸造过程控制方案。3.1.2铸造工艺方案castingprocessplan根据铸件结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等编制的，用于指导铸件实现过程的技术方案。3.1.3铸造过程控制方案castingprocesscontrolplan根据铸造工艺方案编制的，用于指导和控制铸造工艺方案实际执行，产生符合要求的铸件产品的控制方案。3.1.412T/CFA03110316—2020数字化控制与管理系统unitcontrolandmanagementsystem主导各单元工序流程的执行，实现设备、生产、质量、成本、EHS和人员等参数集中管控的软件系统，简称为单元系统。3.1.5协同控制cooperativecontrol根据铸造工艺方案引导生产制造按要求执行，并反馈实际生产制造数据指导工艺优化改进的闭环管控过程，一般包括参数设计、控制执行、实时反馈和闭环优化四个关键环节。3.2缩略语表1中给出的缩略语适用于本文件。表1缩略语ManufacturingExecutionProgrammableLogicControSupervisoryControlAndData4总则4.1铸造工艺设计与生产制造协同控制的实现方法铸造工艺设计与生产制造协同控制的实现方法可分为以下步骤：a)采用信息技术手段对工艺设计的关键控制要求进行参数化管理，取代单一的图文档管理模式；b)采用自动化技术、信息技术手段等对生产制造的关键工序进行数字化改造，具备数字化管理和控制的基础；c)通过铸造工艺数字化设计系统与MES、单元系统等生产过程控制与管理系统集成，实现工艺设计与生产制造之间的数据共享和业务协同。4.2铸造工艺设计与生产制造协同控制的技术路线铸造工艺设计与生产制造协同控制是工艺设计和生产制造之间实现互联互通的关键环节，应对工艺数字化设计中铸造过程控制方案设计进行细化，并与生产制造的关键工序进行数据交互，通过参数设计、控制执行、实时反馈和闭环优化实现过程管控。铸造工艺设计与生产制造协同控制的技术路线见图1。4.3工艺设计铸造工艺数字化设计的具体要求按T/CFA031103.4中的规定执行。4.4生产制造生产制造按照各生产单元的要求执行。3T/CFA03110316—2020图1铸造工艺设计与生产制造协同控制的技术路线5铸造工艺设计与生产制造协同控制数字化要求5.1参数设计依据铸造工艺方案设计铸造过程控制方案时，应结合实际生产过程中设备、人员和工装等相互协调的情况，从生产、质量、成本、设备、环境和人员等方面设计铸造过程关键控制参数（以下简称关键参数应包括但不限于控制内容、控制标准、数据来源、应用方式和应用频次等。所有参数宜定量描述，包括但不限于：a)生产方面应包含工艺路线、物料清单和生产车间等要求；d)质量方面应包含铸型强度、铸型尺寸精度、施涂质量、熔炼温度、浇注温度和炉料配比等质量要求，组型关键尺寸、浇注系统定位尺寸和浇冒口位置等过程控制要求，机械手、烘干、抛丸和热处理等设备执行参数；4T/CFA03110316—2020e)成本方面应包含原辅材料成本、能源动力成本和人工成本等要求；f)设备方面应包含转运设备能力和设备加工精度等要求；g)环境方面应包含车间温度、湿度、粉尘、光照度及排放等要求；h)人员方面应包含操作人员数量、技能等级和任职资格等要求。5.2控制执行铸造工艺数字化设计系统应利用中间表或接口等方式与MES、SCADA或单元系统等集成，进行关键参数下发，并根据铸件生产计划控制实际生产过程执行，其方式包括但不限于：a)通过MES、SCADA或单元系统等直接控制设备的机械运动、电气传动及运行功率等自动调整；b)通过自动检测、图像识别或人工智能等实时检测并记录过程质量结果，依据控制标准进行判断、分析和决策；c)通过人工进行过程质量检查。5.3实时反馈铸造工艺数字化设计系统应实时获取关键参数的执行结果，基于参数变化构建完整的数据模型，并通过数据模型的变化动态展示实际生产过程。关键参数的执行结果的获取方式应包括但不限于：a)通过MES、SCADA或单元系统等自动跟踪、记录并反馈；b)通过PLC或传感器等自动采集、存储并反馈；c)通过人工记录并反馈，可采用手动录入或拍照等方式。5.4闭环优化铸造工艺数字化设计系统应对关键参数的执行结果进行统计分析，依据合格、返修、报废等判定结果，指导铸造工艺方案和铸造过程控制方案优化，动态调整关键参数的设计值。统计分析应支持多维度的可视化展示，包括但不限于：a)按材质、顾客