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磁性材料企业数字化转型及磁性材料智能制造探索

摘要：以中钢天源公司的数字改造实例为基础，从智能制造体系结构、智能制造业务场景、生产制造执行与过程控制、产品质量优化以及智能能源管理等五个层面，对我国磁材公司的数字改造进行了系统的梳理和研究，以期为我国磁材公司的智能制造建设和智能制造的发展提供一定的理论基础和实际借鉴。

关键词：磁性材料；智能制造；数字化转型；智能化

引言

中国作为全球最大的磁体制造与销售中心，在发展的同时，也存在着很大的机遇与挑战。目前，国内多、小、散的磁粉行业，尤其是铁氧体行业，存在着集约化和粗放型等问题，很难实现对其加工工艺的精准调控。由于管理方式比较粗放，生产制造自动化水平比较低，导致产品一致性差，成品率和产品稳定性低，资源能源消耗大，生产成本高。与此同时，我国的企业面临着供应链的不稳定性、上游和下游的讨价还价权不断增强、潜在的竞争对手不断增加、企业内部的竞争日趋激烈等问题。采用情景式智能制造技术是目前我国磁材行业发展中亟待解决的问题。以数据为核心，以融合为抓手，以流程为动力，推进MES与SCADA两种先进制造技术的融合与发展，以数据为中心，以信息为纽带，以数据作为抓手，以信息作为支撑，以信息采集与监控为支撑，以SCADA为核心，通过数据获取与监控，以信息获取与管理为主线，以信息处理为主线，在制造过程中开展实时监控、质量管理、可视化看板、异常预警、制造过程大数据分析等多种情景式的智能化制造技术，建设“智能工厂”，为我国磁材行业的发展提供了新的思路。在此基础上，结合我国工业发展的实践，对我国工业发展中存在的一些亟待解决的问题进行了分析和讨论。

1磁性材料分类及其产业链现状

从材质上来看，磁性材料主要有两种，一种是金属磁性材料，另一种是非金属磁性材料，后者因为其成本较高，所以其使用的范围相对狭窄，主要是用于军用和高端电子产品。比如NdFeB、FeCo等金属磁性材料，近年来因其资源紧缺，且对其使用范围的扩大，其价格波动较大，从而对其使用范围的拓展和新市场的开拓造成了很大的阻碍。而非金属磁体则以其廉价、稳定性好、适合在较为苛刻、苛刻的条件下工作而被广泛应用。目前，我国生产的最重要的一种非金属永久磁铁是以铁素体为代表的。该产品采用了炼钢副产物铁鳞，铁红等为原料，在高温旋转窑内烧结。它的工艺简单成熟，价格低廉，单位磁能积的价格也很低，它还具有耐腐蚀、适用于恶劣的工作条件等优势，因此被广泛地应用在电子、电气、机械、运输、医疗及生活用品等各个方面。根据产业链，可以将磁性材料生产企业划分为两类，一类是在上游制作具有不同性能和粒度的粉体原材料的生产企业，另一类是在下游使用原料磁粉，采用诸如烧结压制成型、注射成型、挤出、压延等不同的加工方式来进行产品加工的电子元器件企业。最近几年，随着我国政府不断倡导的“绿色、洁净、环保”的概念，终端家电、汽车等行业对其电机等零部件的高转速、高扭矩、低噪音等都有了更高的要求。因此，做为电动机公司的原料供货商，磁性粉末及磁性产品公司也在进行着主动的研究，并进行着持续的创新，以应对和适应市场的改变与挑战。比如，在铁氧体永磁产业中，向着高功率输出、高性能、尺寸质量更轻更薄等方向的发展，都离不开永磁器件的高性能、高稳定性和高可靠性。但是，因为产品类企业的生产工艺和装备都是趋于一致的，所以，想要利用设备和工艺来提升磁性产品的高性能和多需求，所能利用的调整空间并不大，而永磁粉末材料是制造永磁设备的主要原料，它是影响设备质量的最重要的一个方面。所以，高性能、高稳定性的永磁粉末材料的生产，就成了发展磁性材料的全产业链、提高产品附加值的一个重要步骤，同时，它的社会需要也越来越紧迫。这就要求产品的品质与稳定性，产品制造工艺的自动化，产品的品质与品质的控制；并对永磁铁氧体产业提出了既要生产环保、无毒、无害的产品，又要注意在生产中的节能减排，清洁生产，绿色可持续发展。目前，世界范围内的磁性材料制造公司在世界范围内的布局极不均衡，不管是原始磁粉业，还是后续磁制品工业，中高档、高增值的产品及装配车间大多位于欧美及日本等先进国家，而低利润率、能耗大的原始磁粉业及中低端设备等则主要位于欠发达国家，如东南亚等。尤其是在永磁铁氧体内，这一问题更为显著。根据中国磁材业协会2016年度不完整的数据，全世界每年对铁素体的总需求量为百万吨左右，其中60%以上的铁素体是由中国内地制造并出售的。中国长三角、珠三角这两大区域内，还有一些大型的铁氧体制造商，他们的产品包括磁性粉末、中低端磁瓦、多极转子等。目前，国际上的铁氧体磁性产品，按其生产方法，可划分为两大类：一是烧结型产品，如：各种干式压缩磁环，磁瓦，多层磁环等；二是胶结型产品，如：注塑、压延或挤压成形的各种注塑颗粒，设备，电机磁条等。磁体产品的产能分布表现出两个明显的特征，一个是