環(huán)形鍛件是機(jī)械零件制造技術(shù)與軋制技術(shù)交叉復(fù)合而成的環(huán)形鍛軋成形的新技術(shù)，與普通的自由鍛等鍛造成形相比，具有載荷小、效率高、變形充分均勻、節(jié)材、無沖擊、低噪聲、組織性能好及工作環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)，環(huán)形軋制技術(shù)當(dāng)今已成為先進(jìn)制造技術(shù)中的重要組成部分。環(huán)形鍛件廣泛應(yīng)用于風(fēng)電設(shè)備、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、船舶和航空航天等領(lǐng)域，其中風(fēng)電設(shè)備和工程機(jī)械是最主要的兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。在風(fēng)電和工程機(jī)械領(lǐng)域，環(huán)形鍛件主要用于偏航和變槳齒圈（圖1），以及大型礦山機(jī)械齒圈的制造。
近年來，國內(nèi)環(huán)形鍛件企業(yè)日益增多，既有少數(shù)資金實(shí)力雄厚的老牌國有或外資鍛造企業(yè)，如德國羅特艾德、中航安大；又有像中環(huán)海陸一樣由中小民營鍛件企業(yè)發(fā)展起來的國內(nèi)知名環(huán)鍛企業(yè)。隨著國內(nèi)外市場對(duì)環(huán)形鍛件需求從量到質(zhì)的新需求，國內(nèi)鍛件行業(yè)逐步從低端向中高端轉(zhuǎn)移，環(huán)形鍛件行業(yè)的競爭更為激烈。環(huán)鍛行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
目前環(huán)鍛行業(yè)存在著以下4個(gè)方面的問題：⑴工作條件惡劣和招聘工人困難的問題。由于行業(yè)特殊性，生產(chǎn)車間中都是大型的原材料加熱、制坯、輾環(huán)、熱處理和金屬加工等設(shè)備（圖2），其中車間工人需要長時(shí)間近距離接觸800～1250℃之間的高溫鍛件和設(shè)備，其產(chǎn)生的熱輻射和鍛壓時(shí)飛濺的高溫氧化皮會(huì)燒傷工人皮膚。一線工人年齡普遍呈現(xiàn)“老齡化”趨勢，即使有新的年輕人加入，工作崗位也多是設(shè)備操作工。所以，未來一線工人的招聘難度和企業(yè)招聘工人的成本會(huì)不斷增大。⑵嚴(yán)控能耗和環(huán)保限制問題。當(dāng)前，國家嚴(yán)格控制能源消耗指標(biāo)，屢屢強(qiáng)調(diào)環(huán)保問題，更是通過一系列政策來約束地方的能源消耗指標(biāo)和有關(guān)部門的能源消耗審批權(quán)，以此來限制高能耗和不利于環(huán)保的項(xiàng)目。傳統(tǒng)環(huán)鍛行業(yè)大型設(shè)備的用氣和用電折合標(biāo)煤量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)定要求，所以環(huán)鍛行業(yè)往綠色制造、節(jié)能制造和智能制造發(fā)展已是必然趨勢。
⑶產(chǎn)能低和質(zhì)量差問題。大型鍛造、熱處理和機(jī)加工設(shè)備加工能力過剩，車間布置和排產(chǎn)不合理，設(shè)備基本處于機(jī)械化或半自動(dòng)化，鍛件加工余量過大，技術(shù)落后，大部分需要人工操作，導(dǎo)致產(chǎn)能始終無法有效提升，產(chǎn)品質(zhì)量受人為因素影響大。⑷模具壽命低。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)難以獲取精確的工藝參數(shù)，模具的設(shè)計(jì)無法最大優(yōu)化，在使用一定次數(shù)后模具性能下降明顯，需要定期更換和修理，不僅影響生產(chǎn)進(jìn)度，且增加生產(chǎn)成本。
環(huán)鍛行業(yè)走智能制造
市場需求巨大
隨著風(fēng)電產(chǎn)品的要求越來越高，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也逐漸從數(shù)量向質(zhì)量轉(zhuǎn)變，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入穩(wěn)定持續(xù)增長的新階段，圖3為2008-2017年全球海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量。在國家政策紅利的推動(dòng)下，我國風(fēng)電行業(yè)發(fā)展前景廣闊，為上游風(fēng)電裝備及配套環(huán)形鍛件行業(yè)的發(fā)展提供良好的發(fā)展機(jī)遇。同時(shí)，除了近年來國際四大市場對(duì)工程機(jī)械行業(yè)的需求依然處于穩(wěn)步增長階段，其他新興的區(qū)域市場對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求逐步旺盛，大批的鐵路、公路等國家級(jí)項(xiàng)目等待開發(fā)，工程機(jī)械行業(yè)將迎來新的發(fā)展階段。
環(huán)鍛行業(yè)智能化生產(chǎn)的條件
結(jié)合環(huán)鍛行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，我公司組建的生產(chǎn)線智能管控一體化平臺(tái)分為五大層級(jí)——設(shè)備控制層、自動(dòng)化集成控制層、車間制造執(zhí)行層（MES）、工廠資源層（ERP/PLM）和決策支持層，如圖4所示。
⑴設(shè)備控制層。實(shí)現(xiàn)整體的智能化制造和管理，首先是通過建立單個(gè)設(shè)備的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，再將各個(gè)設(shè)備形成車間聯(lián)網(wǎng)的模式，從而建立生產(chǎn)監(jiān)控平臺(tái)。⑵自動(dòng)化集成控制層。利用生產(chǎn)監(jiān)控平臺(tái)與PLC、工業(yè)機(jī)器人、傳感器等連接，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備、生產(chǎn)、車間環(huán)境和車間人員工作狀態(tài)，達(dá)到準(zhǔn)確收集數(shù)據(jù)和確保生產(chǎn)安全的目的。⑶車間制造執(zhí)行層（MES）。在自動(dòng)化集成控制層的基礎(chǔ)上，MES系統(tǒng)可以對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單分析總結(jié)，這樣就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題。除此之外，通過與ERP系統(tǒng)的聯(lián)通，可以及時(shí)獲取車間的排產(chǎn)計(jì)劃，達(dá)到自動(dòng)排產(chǎn)和全面管理的效果。⑷工廠資源層（ERP/PLM）。在車間制造執(zhí)行層的基礎(chǔ)上，通過MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的聯(lián)系，不僅可以實(shí)現(xiàn)車間自動(dòng)排產(chǎn)和銷售訂單處理的結(jié)合。最重要是在此基礎(chǔ)上，建立工廠資源層，已達(dá)到科學(xué)化經(jīng)營管理的目的。⑸決策支持層。在工廠資源層的基礎(chǔ)上，企業(yè)決策層可以通過數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA），運(yùn)用PC機(jī)和手機(jī)APP實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際生產(chǎn)情況，這樣可以達(dá)到智能系統(tǒng)搭建單位和企業(yè)高層管理直接干預(yù)的目的，起到?jīng)Q策支持的作用。
智能制造對(duì)環(huán)鍛行業(yè)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義
智能制造是實(shí)現(xiàn)環(huán)鍛行業(yè)發(fā)展的重要路徑。長期以來，我國環(huán)鍛行業(yè)主要集中在中低端環(huán)節(jié)，生產(chǎn)和管理模式落后粗獷。為轉(zhuǎn)變這樣的處境，實(shí)現(xiàn)我國環(huán)鍛業(yè)從低端模式向節(jié)能、環(huán)保和綠色模式發(fā)展，推廣智能制造是重要路徑。智能制造是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的強(qiáng)有力方式。相比傳統(tǒng)環(huán)鍛生產(chǎn)線，智能化生產(chǎn)線可節(jié)約原材料8000余噸、節(jié)約用電1000余萬度、節(jié)約用氣300余萬立方米，總節(jié)約折合標(biāo)煤4500余噸，發(fā)展智能制造有助于從根本上解決環(huán)鍛行業(yè)的節(jié)能減排問題。
結(jié)束語
近年來，隨著風(fēng)電、礦山機(jī)械、核電和海洋能源裝備等市場的不斷發(fā)展，對(duì)于環(huán)鍛件類產(chǎn)品需求不斷提升，環(huán)鍛類生產(chǎn)企業(yè)決不能安于現(xiàn)狀，應(yīng)該順應(yīng)國家發(fā)展智能制造的浪潮，加大創(chuàng)新力度，為實(shí)現(xiàn)環(huán)鍛產(chǎn)品高質(zhì)量發(fā)展而努力奮斗。
