除鋼材外，鋁材在寶馬集團(tuán)汽車所用材料中占最大比例。寶馬蘭茨胡特鑄造廠生產(chǎn)的部件包括汽缸蓋和曲軸箱等發(fā)動(dòng)機(jī)部件、電力驅(qū)動(dòng)部件和車身大型結(jié)構(gòu)部件。僅在壓鑄方面，寶馬公司在下巴伐利亞生產(chǎn)基地的年產(chǎn)量就超過 100 萬(wàn)件。正如寶馬集團(tuán)噴射鑄造、壓鑄和消失模生產(chǎn)主管卡爾-鮑爾所說，鑄造是最古老的工藝或行業(yè)之一。

寶馬集團(tuán)蘭茨胡特工廠的輕金屬鑄造廠是公司全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。寶馬集團(tuán)內(nèi)部生產(chǎn)的戰(zhàn)略目標(biāo)形象描述了以精益、綠色和數(shù)字化為主旨的 iFactory。這家下巴伐利亞工廠自 2023 年 12 月以來一直由托馬斯-蒂姆管理，是寶馬公司全球最大的零部件工廠。在其前任斯蒂芬·卡斯帕羅夫斯基的領(lǐng)導(dǎo)下，寶馬在蘭茨胡特工廠投資了約 7 億歐元，主要用于現(xiàn)代化生產(chǎn)和物流解決方案。   

噴射鑄造式智能工廠的一部分 

鑄造廠也能變得智能嗎？鮑爾說，這一行業(yè)的轉(zhuǎn)型當(dāng)然是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。然而，與時(shí)俱進(jìn)是寶馬公司的傳統(tǒng)，他們?cè)谔m茨胡特已經(jīng)做好了變革的準(zhǔn)備。鮑爾說："這就是為什么我們不僅要在這里生產(chǎn)經(jīng)典的曲軸箱或氣缸蓋，而且還要滿足全新的要求，例如汽車電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元的中央外殼。"

在數(shù)字化的幫助下，寶馬在蘭茨胡特開發(fā)了新工具，以促進(jìn)生產(chǎn)并確保質(zhì)量。該生產(chǎn)基地的創(chuàng)新精神可謂彰顯無(wú)遺。在仿真模擬的幫助下，這里為電動(dòng)汽車復(fù)雜的中央外殼開發(fā)出了一種新的鑄造工藝：噴射鑄造，并獲得了專利。用于電動(dòng)汽車的新型中央外殼是一個(gè)高度集成的部件，其中集成了高性能電子元件、變速箱、定子和轉(zhuǎn)子，冷卻系統(tǒng)也是同時(shí)成型的。"這就導(dǎo)致了一定程度的組件復(fù)雜性，一方面是厚壁，另一方面是薄壁區(qū)域或表面。此外，還有一定的扭力和高質(zhì)量要求"，鮑爾解釋說。

在新工藝中，使用噴射器從內(nèi)部填充模具，因此不需要額外的澆口系統(tǒng)。鮑爾解釋說："這可以為每個(gè)部件節(jié)省多達(dá) 40% 的熔液，"他還指出了另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)："由于注射器始終處于上熔池中，因此可以在較低的熔液溫度下進(jìn)行澆注，從而進(jìn)一步節(jié)約能源，縮短凝固時(shí)間，即循環(huán)時(shí)間。更快的凝固還能獲得更精細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)和更好的機(jī)械性能"。據(jù)這位專家介紹，該工藝原則上適用于生產(chǎn)所有可采用標(biāo)準(zhǔn)重力鑄造法生產(chǎn)的鋁鑄件。所述充填和凝固方面的優(yōu)勢(shì)還有助于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)械要求高的薄壁部件。

輕觸按鈕即可獲得 8000 個(gè)參數(shù) 

當(dāng)然，當(dāng)涉及到這一過程所需的大量參數(shù)時(shí)，一切都變得數(shù)字化和智能化了。鮑爾解釋說，僅中央機(jī)殼就需要在系統(tǒng)上設(shè)置約 8000 個(gè)參數(shù)。"這位鑄造專家在描述過去的工藝時(shí)說："如果我們?cè)谏a(chǎn)中改變了一個(gè)衍生產(chǎn)品，這些參數(shù)就必須通過所謂的參數(shù)表進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置和檢查。"為了實(shí)現(xiàn)零錯(cuò)誤的目標(biāo)，我們改變了流程。作為數(shù)字化計(jì)劃的一部分，我們很清楚，我們需要一個(gè)由信息技術(shù)支持的系統(tǒng)，我們可以在其中存儲(chǔ)一種配方，并將其自動(dòng)傳輸?shù)轿覀兊南到y(tǒng)中。   

專家們?cè)谑袌?chǎng)上四處尋找合適的解決方案。但是，沒有找到這樣的解決方案。因此，鮑爾對(duì)蘭茨胡特開發(fā)人員的精神感到非常高興："因?yàn)檫@對(duì)我們來說過去和現(xiàn)在都是一個(gè)非常重要的課題，所以我們自己的 IT 團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)應(yīng)用程序，技術(shù)專家使用該程序?qū)⑾嚓P(guān)參數(shù)存儲(chǔ)在應(yīng)用程序中，并將其保存為'配方'。從那時(shí)起，只要按一下按鈕，參數(shù)就能自動(dòng)傳輸?shù)较到y(tǒng)中。據(jù)鮑爾說，這樣就能百分之百地確保只按照所需的參數(shù)進(jìn)行澆鑄。如果參數(shù)出現(xiàn)偏差或有人更改了參數(shù)，系統(tǒng)會(huì)立即識(shí)別并停止?jié)茶T過程。

不是為了數(shù)字化而數(shù)字化 

順便提一下，澆鑄部件不僅在現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)掃描，而且百分之百都要掃描。這些掃描產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量高達(dá)千兆字節(jié)，必須在緊迫的周期內(nèi)進(jìn)行分析。僅這一點(diǎn)就需要數(shù)字化，鮑爾說。除此之外，人工智能也開始發(fā)揮作用：CT 中的許多成分都可以通過算法識(shí)別，并在大量圖像的幫助下進(jìn)行訓(xùn)練。人類不可能做到這一點(diǎn)。然而，寶馬的數(shù)字化絕不是為了數(shù)字化而數(shù)字化，而是為了真正帶來進(jìn)步、提高效率和可持續(xù)性而數(shù)字化，鮑爾補(bǔ)充說："說到數(shù)字化，我們自然不僅要看自己的水平，還要看其他原始設(shè)備制造商的水平，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)測(cè)試"。

在專門從事壓鑄的生產(chǎn)基地，在進(jìn)行所謂的 "一體化壓鑄"或 "大型鑄造"（車身部件的整體鑄造）時(shí)也遵循這一理念。鮑爾強(qiáng)調(diào)說："當(dāng)然，我們也在研究巨型鑄造的問題，以期生產(chǎn)出更大的部件，但我們只考慮對(duì)我們真正有意義且不會(huì)造成任何損失的情況，尤其是在寶馬車的駕駛性能方面"。如果將各種鈑金件轉(zhuǎn)為鋁壓鑄件是合理的，那么現(xiàn)在就已經(jīng)在這樣做了。因此，蘭茨胡特已經(jīng)在某些部件上使用了大型壓鑄機(jī)，"但只是在很小的范圍內(nèi)"，鮑爾說，他總結(jié)道："從目前的情況來看，我們不會(huì)用壓鑄件一次性生產(chǎn)出整個(gè)車身"。   

生產(chǎn)系統(tǒng)必須增加附加值 

鮑爾說，人是所有這些創(chuàng)新的核心。當(dāng)被問及上述所有成就如何融入所謂的以增值為導(dǎo)向的生產(chǎn)系統(tǒng) WPS 時(shí)，這位鑄造專家強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)。正如鮑爾所說，這是一個(gè) "巨大的推動(dòng)力"。WPS 的目標(biāo)是追求卓越的流程、百分之百的零缺陷態(tài)度以及工作流程和工藝的持續(xù)優(yōu)化。這也包括簡(jiǎn)化工作組織，在寶馬公司，領(lǐng)班的作用被整合在一起："他的任務(wù)是在技術(shù)問題上減輕領(lǐng)班的負(fù)擔(dān)，從而使領(lǐng)班有更多的時(shí)間進(jìn)行管理"。領(lǐng)班在早上就會(huì)收到他所需要的所有信息，從而可以全神貫注于他的核心任務(wù)：優(yōu)化流程、減少流程中斷、維持生產(chǎn)和培訓(xùn)新員工。

當(dāng)然，在鑄造工藝中引入智能技術(shù)還包括可持續(xù)發(fā)展的主題：蘭茲胡特使用太陽(yáng)能發(fā)電來生產(chǎn)鋁，這有助于大幅減少二氧化碳排放量。為了節(jié)約資源，公司還提倡循環(huán)經(jīng)濟(jì)。蘭茨胡特工廠的輕金屬鑄造廠每年需要數(shù)萬(wàn)噸太陽(yáng)能鋁，其中三分之一以上是太陽(yáng)能鋁。由于使用了無(wú)機(jī)砂芯，幾乎不排放任何廢氣。十多年來，輕金屬鑄造廠一直與當(dāng)?shù)丶庸ど毯献?，回收鑄造過程中產(chǎn)生的廢料。這里的決定性因素是按類型分離鋁殘?jiān)?，這樣就不會(huì)混入不同成分的材料。寶馬公司采購(gòu)和供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)董事會(huì)成員約阿希姆-波斯特說："未來，我們的新車中將有一半使用二次原材料。蘭茨胡特工廠的鑄件為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)發(fā)揮了重要作用。"           

什么是精益生產(chǎn)？

精益生產(chǎn)是生產(chǎn)系統(tǒng)的一種方法，旨在使價(jià)值流中的所有流程盡可能減少波動(dòng)和浪費(fèi)。及時(shí)生產(chǎn)和按序生產(chǎn)最初由豐田等日本汽車制造商采用，取代了歐洲和美國(guó)普遍采用的 "緩沖生產(chǎn)"，后者以長(zhǎng)期生產(chǎn)量和不斷填充倉(cāng)庫(kù)為基礎(chǔ)。精益生產(chǎn)利用標(biāo)準(zhǔn)化元素，在產(chǎn)量和質(zhì)量方面實(shí)現(xiàn)可預(yù)測(cè)的產(chǎn)出。精益生產(chǎn)系統(tǒng)還能更快地對(duì)市場(chǎng)變化和波動(dòng)做出反應(yīng)。如今，工業(yè) 4.0 和數(shù)字化已成為精益生產(chǎn)不可或缺的組成部分和支持者。

參見2024年3月15日《輕量化技術(shù)網(wǎng)》微信號(hào)專訪報(bào)道