本文結(jié)合國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的市場(chǎng)需求現(xiàn)狀，針對(duì)國(guó)內(nèi)大部分鍛造企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀及需求，闡述了部分鍛造企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)需求的矛盾，說(shuō)明了鍛造企業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)改造的必要性及原因，并通過(guò)分析改造成本與收益，為國(guó)內(nèi)鍛造企業(yè)指出了極為高效的投資方向與途徑。

我國(guó)汽車市場(chǎng)需求量及鍛造行業(yè)需求的分析

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及制造工業(yè)的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，人們對(duì)于汽車的需求量逐年增加(圖1)，汽車零部件的生產(chǎn)加工在促進(jìn)汽車工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。汽車上約有58%的零部件采用鍛壓工藝，其中發(fā)動(dòng)機(jī)零部件曲軸、連桿、車輪零件、傳動(dòng)部齒輪等零部件為汽車零件制造的重要構(gòu)成部分，比起鑄造、全機(jī)加等生產(chǎn)方式，通常選取模鍛方式生產(chǎn)。其中熱模鍛壓力機(jī)因廣泛適用于各種精密模鍛件的大批量生產(chǎn)條件，已成為發(fā)達(dá)國(guó)家模鍛的主要生產(chǎn)設(shè)備，占比達(dá)40%～70%，以德國(guó)、美國(guó)為代表正將生產(chǎn)線推向智能化的技術(shù)層面，而我國(guó)熱模鍛設(shè)備數(shù)量占比不及20%。除此之外，我國(guó)鍛造企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀還存在諸多不足。

圖1 2009-2019 全國(guó)汽車產(chǎn)量(單位：萬(wàn)輛)

我國(guó)鍛造企業(yè)的現(xiàn)狀及問題

由于我國(guó)鍛造工業(yè)技術(shù)起步較晚，從現(xiàn)存大部分鍛造企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀來(lái)看仍有很多不足，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

⑴大型自由鍛的設(shè)備能力過(guò)剩、布局分散、利用率低；

⑵模鍛設(shè)備以模鍛錘、螺旋壓力機(jī)、液壓機(jī)等老式設(shè)備為主，伺服熱模鍛壓力機(jī)占比低；

⑶鍛造設(shè)備的自動(dòng)化程度低，生產(chǎn)效率較低；

⑷人工投入量大，工人技術(shù)經(jīng)驗(yàn)不足、缺乏系統(tǒng)性培訓(xùn)；

⑸工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)條件差；

⑹鍛件加工余量大；

⑺各類高級(jí)專業(yè)人才匱乏；

⑻車間內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施不完善。

由于我國(guó)大部分鍛造企業(yè)存在以上問題，很難滿足日益發(fā)展的汽車產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)需求，故鍛造企業(yè)需要進(jìn)行設(shè)備自動(dòng)化升級(jí)及生產(chǎn)條件的改善,以滿足不斷增長(zhǎng)的汽車制造業(yè)的需要。所以鍛造設(shè)備自動(dòng)化升級(jí)改造是有必要的。

自動(dòng)化升級(jí)改造必要性

建立包括全工序生產(chǎn)環(huán)節(jié)和工藝的綜合流水線是對(duì)鍛造行業(yè)發(fā)展前景的展望，而自動(dòng)化鍛造又非常適合少品種、大批量的鍛件生產(chǎn)，尤其適合汽車零件的鍛造生產(chǎn)，例如軸承、齒輪、輪轂、法蘭軸、氣門等的生產(chǎn)，自動(dòng)化鍛造生產(chǎn)線及生產(chǎn)過(guò)程體現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下：

⑴有效提高生產(chǎn)效率。自動(dòng)化生產(chǎn)線替代人工手動(dòng)進(jìn)行大量、重復(fù)、危險(xiǎn)性的生產(chǎn)動(dòng)作，可以有效提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，自動(dòng)化設(shè)備依據(jù)自動(dòng)化程度的不同，價(jià)格通常為通用壓力機(jī)的1.2 ～2 倍，但生產(chǎn)率可達(dá)到1.5 ～10 倍，詳見表1。

結(jié)合表1，以連桿為例，手動(dòng)生產(chǎn)時(shí)每分鐘約為6 件，單個(gè)連桿產(chǎn)值按照150 元計(jì)算，自動(dòng)化生產(chǎn)線一年對(duì)比手動(dòng)操作多創(chuàng)造產(chǎn)值約為：一億五千五百萬(wàn)元(1 班制)，三億一千一百萬(wàn)元(2 班制)。

表1 熱模鍛壓力機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線典型鍛件的生產(chǎn)能力

⑵降低人力成本。由于近些年來(lái)國(guó)內(nèi)人口紅利逐漸降低，人力成本持續(xù)走高，雇工難、人員流動(dòng)性大，日益成為鍛造企業(yè)待解決的難題，自動(dòng)化生產(chǎn)線可以有效節(jié)約人力成本，具有短期內(nèi)肉眼可見的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)后，每條線只需1 ～2 人值守，對(duì)比手動(dòng)生產(chǎn)線生產(chǎn)通常需要5 人以上，大大節(jié)省人力投入。

⑶提高產(chǎn)品質(zhì)量。自動(dòng)化生產(chǎn)使鍛件出產(chǎn)質(zhì)量更穩(wěn)定，鍛件精度更高，毛坯精度可提高10%～ 12%，可鍛出鍛件質(zhì)量±1%的公差，鍛件溫度誤差可控制在±10℃。

⑷改善工作環(huán)境、提升員工健康。鍛造車間生產(chǎn)環(huán)境通常較惡劣，高溫、高濕、粉塵、噪聲等環(huán)境問題明顯，自動(dòng)化生產(chǎn)可以有效避免員工長(zhǎng)時(shí)間、近距離暴露在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中，減少員工作業(yè)強(qiáng)度，減少工傷事故的發(fā)生，提升員工健康。

⑸有利于逐步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，有效帶動(dòng)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的改造與升級(jí)。

⑹國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家趨近成熟的自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀可以為我國(guó)提供豐富的經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)，使國(guó)內(nèi)企業(yè)少走彎路。

鍛造自動(dòng)化升級(jí)改造投資側(cè)重點(diǎn)

人才的吸納和儲(chǔ)備

自動(dòng)化升級(jí)改造的首要任務(wù)是準(zhǔn)確分析生產(chǎn)企業(yè)自身需求，綜合長(zhǎng)、短期目標(biāo)，同時(shí)找出工藝短板，發(fā)現(xiàn)制約提升經(jīng)濟(jì)效益的重要因素，以期在自動(dòng)化代替人工后的大批量生產(chǎn)中顯著提升經(jīng)濟(jì)效益，這時(shí)就需要大量經(jīng)驗(yàn)型和有快速學(xué)習(xí)能力的人才，人才不僅可以為企業(yè)提供各種前期需要的有效參考信息和合理意見，也可以在投入新硬件設(shè)備后，為企業(yè)提供更為詳實(shí)的工程管理與實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，在自動(dòng)化改造全流程中，提供較為多樣的可行性分析和解決方案，確保整個(gè)自動(dòng)化改造過(guò)程更順利。

人才的投入途徑大致分為兩種：一種是直接引進(jìn)具有豐富經(jīng)驗(yàn)與扎實(shí)功底的技術(shù)型人才，同時(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、有發(fā)展?jié)摿Φ哪贻p型員工，以保障企業(yè)在自動(dòng)化改造前期做好更充足的準(zhǔn)備和改造更順暢地進(jìn)行，但直接引進(jìn)人才，在時(shí)間上具有局限性這里不再贅述；另一種人才投入途徑則為間接性投入，即通過(guò)與專業(yè)度高、技術(shù)水平先進(jìn)的自動(dòng)化改造供應(yīng)商的合作，簽訂設(shè)備合同時(shí)附加需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作工，設(shè)備保全部的機(jī)械工和電工進(jìn)行培訓(xùn)。此種投入在短期內(nèi)便可獲得生產(chǎn)水平上的極大收益。

設(shè)備和工藝的升級(jí)與改造

自動(dòng)生產(chǎn)取代人工手動(dòng)生產(chǎn)歸根結(jié)底要靠自動(dòng)化設(shè)備和配套工藝來(lái)完成，因此自動(dòng)化改造投入的成本中極大比例為設(shè)備和工藝引進(jìn)方面的支出。從投入比重來(lái)看，鍛造企業(yè)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)途徑有以下兩種：一次性投入全新工藝的整線自動(dòng)化鍛壓機(jī)設(shè)備；從單獨(dú)設(shè)備(脫模劑自動(dòng)噴淋裝置)入手逐步進(jìn)行生產(chǎn)線設(shè)備的自動(dòng)化升級(jí)。

⑴鍛造壓力機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)整線介紹(以熱模鍛為例)。

一般包括：中頻感應(yīng)加熱爐、主機(jī)、自動(dòng)上/下料裝置、步進(jìn)梁或機(jī)器人、模具模座、模具潤(rùn)滑回收等部分，表2 簡(jiǎn)要介紹了熱模鍛壓力機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線的相關(guān)情況。鍛造自動(dòng)化生產(chǎn)線整體布局參照?qǐng)D2和圖3。

表2 熱模鍛壓力機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線簡(jiǎn)介

圖4 步進(jìn)梁連線工藝

圖5 機(jī)器人連線工藝

圖2 鍛造自動(dòng)化生產(chǎn)線布局圖

1-坯料傳送帶 2-上料裝置 3-步進(jìn)梁 4-1-脫模劑攪拌罐 4-2-移動(dòng)噴嘴

圖3 鍛造自動(dòng)化生產(chǎn)線立體效果圖

作者簡(jiǎn)歷

朱碧雯 ，海外部部長(zhǎng)，主要從事日本、韓國(guó)全自動(dòng)鍛造生產(chǎn)線的進(jìn)口、銷售及售后服務(wù)工作。

——來(lái)源：《鍛造與沖壓》2020年第21期 

《鍛造企業(yè)自動(dòng)化升級(jí)改造的投資方向》(下)  見《鍛造與沖壓》2020 年第23 期