一、案例简介

共享智能装备有限公司针对我国传统铸造业生产环境差、劳动强度大、效率低、铸件质量不高、环境污染等问题亟待转型的行业发展需求，研究攻克了铸造3D打印工艺、材料、软件、关键部件及集成等产业应用的技术难题，实现了铸造3D打印产业化应用的国内首创。并基于3D打印技术成果，结合物联网、机器人、虚拟制造等，构建铸造智能工厂模型，建成基于3D打印技术的世界首个万吨级铸造3D打印智能工厂，为铸造行业的智能化、绿色化转型发展做出了示范。

二、总体规划

共享智能装备有限公司充分考虑传统制造行业的特点，按照智能制造要求，采用新一代信息技术和先进的智能制造技术及生产方式进行顶层设计，分阶段实施。主要在工厂建模、知识集成、智能柔性制造装备、集成管控、智能产品与服务等方面提出创新性应用，对多品种、小批量、个性化定制的离散制造模式以及数据与知识集成等技术难点进行深入研究，并且从数字化研发系统、数字化制造系统、数字化试验系统和数字化运维服务系统多维度建设智能制造数字化车间，最终目标提高企业的数字化研发、制造、检测、质量管理、精益管理、分析等方面能力；提高生产效率、产品质量与可靠性，降低生产成本和资源消耗，加快新产品研制，提升公司产品全生命周期数字化、网络化和智能化水平，促进企业产品和制造模式升级转型，同时建立行业引领示范作用。

图 1数字化转型路线

三、具体举措

该公司重点围绕铸造砂型3D打印机、智能工厂的研发、制造、售后服务等环节，规划实施全生命周期数字化管理方案，通过顶层设计、软硬件系统的集成优化，形成完善的、具有行业引领示范作用的智能装备制造整体解决方案；围绕实现铸造砂型3D打印产业化应用的关键点，从设备、智能单元、数字化管理系统及智能工厂集成等方面，研究并实施基于3D打印的智能工厂方案，推动行业转型升级。具体为：

（一）构建智能铸造整体解决方案，奠定数字化转型基础

共享智能装备提出了“铸造转型升级之路-铸造3D打印、机器人等创新技术+绿色智能工厂”，通过3D 打印、机器人等“点”上的关键共性技术创新、实现铸造智能生产单元“线”上集成，形成铸造数字化车间/智能工厂“面”上示范，进而探索确定“铸造3D 打印、机器人等创新技术+绿色智能工厂”的转型升级路径，推动铸造行业在“体”上的转型升级。

（二）打造综合集成管理平台，实现全流程闭环管理

应用自主研发的高效率砂型3D打印机、重载AGV、桁架机器人系统、微波烘干系统、热法再生等智能设备，集成智能生产单元和铸造工艺集成设计与仿真分析系统，建立数字化制造平台，实现铸造工艺绿色设计，打印成形、生产计划和生产流程等全流程虚拟设计和关键过程的仿真分析，实现成形过程、砂处理再生、物流转运智能化控制，铸件生产关键过程计算机仿真，提高管理和决策的科学性、有效性，提高生产效率，实现了基于砂型3D打印的智能铸造生产线设计与集成。

按照设备层、单元层、车间层、控制层、企业层五层架构构建铸造智能工厂，通过CRM、ERP、VCS、SRM、MES、LIMS、TDM、设备远程运维、智能单元等管理系统的集成实现生产订单管理、虚拟设计、计划下达与排产、工艺管理与下发、设备运行、质量检验、成本核算等功能，实现企业业务数据的统一，减少企业管理中冗余数据带来的不利影响，增加了信息的集成化、准确化与及时化，实现了数据充分共享。同时将企业管理层的计划、考评、员工管理等诸多管理内容纳入其中，形成工序级完整的控制，实现全流程闭环控制。使得每个相关角色可以随时掌握有效信息，可以使企业内、外部资源与信息的充分共享，实现对企业的全面的、有效的管理。同时利用大数据技术和企业管理模型，持续为企业管理进行优化，提高企业的核心竞争力。

（三）打造基于3D打印的铸造智能工厂，为铸造行业转型升级提供解决方案

结合物联网、机器人、虚拟制造技术等在行业内构建铸3D打印智能工厂模型，引领行业向绿色化智能化转型。其综合集成技术世界领跑，实现“五无”铸造：无吊车、无模型、无重体力、无废砂及粉尘排放、无温差（空调）, 彻底改变了以手工为主的多品种、小批量砂型铸造生产方式。

图 2世界首个万吨级铸造3D打印智能工厂

    四、工作成效

（一）铸造 3D 打印及其产业化应用世界领跑

2012年开始，共享智能装备围绕“数字化（智能化）引领、创新驱动、绿色制造、效率倍增”的转型升级方针和建设“创新型企业和数字化企业”目标，组建专业团队，攻克了铸造3D 打印材料、工艺、软件、设备及集成等技术难题,研制出我国第一台大尺寸高效率工业级铸造 3D 打印设备（截止目前，已累计研制十余种型号铸造 3D 打印设备），实现铸造3D 打印产业化应用国内首创。拥有有效授权专利500 余项，其中发明专利200余项，PCT专利20余项。共享智能装备搭建远程运维平台，提供 3D 打印等智能装备、智能单元、智能工厂的物联、运行、维保等全生命周期数据管理。

全国设有服务点（西部、环渤海、长三角、珠三角等区域）,主要市场涉及军工、航空航天、发动机、能源装备、机器人、汽车、工程机械、高档数控机床、压缩机、液压、电机传动、模具等领域,已累计提供近10万吨砂型、5万吨铸件。截止目前，铸造3D打印设备累计生产销售近百台，远销日本、欧洲等地。2020 年全球市场占有率42%，全球第一。

共享智能装备铸造用工业级砂型增材制造装备是中国制造业单项冠军产品、被纳入国家《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录》。承担国家重点研发计划相关课题 3 项。荣获中国专利银奖、全国铸造装备创新奖、中国铸造行业“四新”技术奖、全国首届机械工业设计创新大赛金奖、中国“好设计”银奖、宁夏科学技术重大贡献奖等荣誉。 

(二)建设基于铸造 3D 打印的智能工厂，颠覆铸造生产方式

共享智能装备具备铸造 3D 打印、机器人等智能装备的制造和配套能力及软件开发集成能力，实践了“铸造 3D 打印、机器人等关键技术＋绿色智能工厂”的转型路径，主导的铸造3D打印产业化应用已从单台设备、铸造 3D打印生产线、实现了到铸造 3D 打印智能工厂的跨越，生产现场作业环境无吊车、无模具、无重体力劳动、无废砂、无温差（恒温）， 生产周期缩短50%，生产效率提高3～5倍，铸件成品率提高20%～30%。

（三）协同构筑“互联网+双创+绿色智能铸造”产业新生态，形成产业化服务能力，引领和助推行业绿色智能转型

建立了“互联网+项目”的协同研发机制，围绕行业绿色智能转型关键共性问题，打造软硬件智能制造孵化器，搭建智能铸造标准体系，通过“标准＋示范”，已在银川、烟台、资阳、潍坊、芜湖等地建成 5 座铸造砂型3D 打印智能工厂，其中在宁夏银川建成世界首个万吨级铸造 3D 打印智能工厂，在山东烟台、安徽芜湖建成全流程铸造智能工厂（包括成型、熔炼浇注、精整全流程），综合集成技术行业领先，为行业企业提供绿色智能制造（铸造）系统解决方案，助推行业绿色智能转型。十三五期间，智能装备业务销售收入年增长率为30%，呈快速增长态势。未来共享智能装备将坚持“聚焦高质量发展，共筑铸造强国梦”的使命，支持我国铸造产业加速步入国际先进行列，实现“铸造强国”梦！