山東作為國內鑄造產業大省，中小鑄造企業占比高，產品涵蓋鑄鐵、鑄鋼件，拋丸清理是鑄件后處理必不可少工序。現階段多數中小鑄造企業拋丸機仍為傳統手動控制模式，設備運行參數依靠操作工憑經驗設置；葉片、布袋等易損件磨損狀態只能依靠現場人工巡檢判斷，故障突發性強，經常打亂生產節拍。

當前行業智能化改造案例大多面向大型鑄造企業，整套自動化產線投入高，超出很多中小鑄造廠預算，導致不少企業對數字化、智能化改造望而卻步。結合山東多地中小鑄造車間改造實踐，探索輕量化、低成本智能化改造思路，不追求全自動化無人生產，聚焦設備狀態監測、故障預警、工藝標準化，用較少投入解決現場最突出痛點。

1 中小鑄造車間拋丸裝備現存問題

1）設備狀態無法量化監測。拋丸器振動、電機負載、除塵壓差、彈丸料位等關鍵參數缺少在線采集手段，葉片磨損、布袋堵塞只能依靠聽聲音、肉眼觀察，預警滯后。 2）工藝參數無法固化。不同操作人員設置拋丸時長、工件轉速差異大，鑄件表面清理質量波動明顯，質量問題發生后無法回溯當時工況。 3）設備維保模式落后，以事后搶修為主，缺少預測性維護，易損件更換時機依靠經驗判斷，備件備貨盲目。 4）生產記錄依靠紙質臺賬，數據整理繁瑣，產量、耗材、設備故障歷史數據難以沉淀，無法支撐工藝持續優化。 5）企業資金有限，車間現場空間狹小、老舊設備改造布線困難，難以承受大型成套智能系統高昂的軟硬件成本。

2 低成本智能化改造總體思路

改造原則：按需采集、最小改動、分步實施、成本可控。不更換原有拋丸主機，保留設備原有手動操作功能，新增傳感器、邊緣網關、簡易云平臺。優先采集關鍵工況參數，聚焦拋丸器、除塵系統兩大核心單元，分階段實施。 整套系統由現場感知傳感器、邊緣采集網關、云端輕量化平臺三部分構成。

2.1 感知層傳感器選型與安裝

選用防塵工業傳感器，采用非侵入式安裝，盡量不在設備殼體大面積開孔：

• 振動傳感器：安裝在拋丸器殼體，監測葉輪振動，預判葉片、定向套磨損；
• 電流變送器：采集拋丸器、斗式提升機電機電流，判斷負載異常；
• 壓差傳感器：安裝于除塵器進出口，監測布袋堵塞、破損情況；
• 料位傳感器：彈丸料倉監測鋼丸存量，設置高低料位報警，指導補丸。

傳感器選用性價比高的工業通用型號，適配鑄造粉塵環境，探頭配套吹掃裝置，防止粉塵堆積影響測量精度。

2.2 邊緣采集網關

邊緣網關負責現場信號采集、數據濾波、本地閾值判斷。可本地緩存數據，網絡中斷時保存記錄，網絡恢復自動續傳。網關自帶本地聲光報警，參數超限現場即時提醒操作工，不依賴云平臺也能實現基礎預警。網關支持 4G 無線傳輸，減少車間布線施工工作量，適合老舊車間改造。

2.3 輕量化云平臺功能

平臺簡化功能，去掉復雜冗余模塊，保留 4 項核心功能：設備實時監控看板、工藝配方庫、設備故障預警、維保臺賬與生產報表。電腦網頁、手機小程序均可訪問，車間管理人員隨時查看設備運行狀態。

3 系統核心應用功能

3.1 設備狀態在線可視化監控

車間大屏或手機端實時查看多臺拋丸機運行參數，設備狀態以顏色區分正常 / 預警 / 故障，直觀展示振動、電流、壓差、彈丸料位與運行時長。管理人員不用到現場即可掌握設備工況。

3.2 分級故障預警

設置兩級閾值，提示預警與緊急告警。拋丸器振動升高預示葉片磨損、布袋壓差升高提示布袋堵塞、料位偏低提醒補丸，系統推送消息通知車間人員，實現由 “故障后搶修” 轉為預測性維護。

3.3 標準化工藝配方管理

將不同鑄件成熟工藝參數（鋼丸規格、拋丸時長、旋轉速度）存儲為工藝配方。生產時直接調用對應配方，減少人工隨意設置參數，降低人為因素造成的質量波動，新員工也可以快速上手。

3.4 維保臺賬與生產報表自動生成

系統自動記錄設備運行時長、故障事件、備件更換記錄，建立設備電子檔案。自動統計當班產量、設備稼動率、耗材消耗，替代紙質臺賬，減少車間文員填報工作量。

4 現場工程案例

山東濱州一家中小型鑄鐵件生產企業，車間配備吊鉤式拋丸清理機，采用這套輕量化改造方案。改造前設備每月突發停機 2～3 次，主要為葉片磨損、布袋堵塞故障。改造后： 1）拋丸器葉片磨損、布袋堵塞故障可以提前 7～14 天預警； 2）鑄件清理工藝參數標準化，表面質量波動明顯減小； 3）運維人員現場巡檢工作量降低，備件采購可提前規劃； 4）整體改造成本低，施工周期短，不影響車間正常生產。

5 改造實施要點與注意事項

1）采用分步改造策略，資金緊張企業可先加裝振動、壓差傳感器，優先監測拋丸器和除塵系統，后續再逐步增加其他采集點位，控制一次性投入。 2）保留設備原有手動操作模式，智能監測系統僅作為輔助，網絡異常時設備不影響正常生產，避免單點故障造成停產。 3）重視人員培訓，簡化平臺操作界面，針對車間操作工、維保人員開展簡單培訓，降低數字化使用門檻。 4）做好傳感器定期維護，定期吹掃探頭表面積塵，保障采集數據穩定可靠。

6 結語

面向山東省中小鑄造廠的拋丸裝備輕量化智能化改造，不追求無人化、全自動高端方案，聚焦核心工況監測、故障預警與工藝標準化，以較低投入解決生產現場最突出痛點。該改造方案改動量小、施工便捷、投入可控，適合省內大量中小鑄造企業進行數字化轉型升級。 中小鑄造企業智能化升級不必一步到位，應立足自身產品、資金狀況分步實施，以最小投入獲得提質、降本、減少停機的實效，助力山東中小鑄造產業高質量發展。