除鋼材外，鋁材在寶馬集團汽車所用材料中占最大比例。寶馬蘭茨胡特鑄造廠生產的部件包括汽缸蓋和曲軸箱等發動機部件、電力驅動部件和車身大型結構部件。僅在壓鑄方面，寶馬公司在下巴伐利亞生產基地的年產量就超過 100 萬件。正如寶馬集團噴射鑄造、壓鑄和消失模生產主管卡爾-鮑爾所說，鑄造是最古老的工藝或行業之一。

寶馬集團蘭茨胡特工廠的輕金屬鑄造廠是公司全球生產網絡的重要組成部分。寶馬集團內部生產的戰略目標形象描述了以精益、綠色和數字化為主旨的 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導下，寶馬在蘭茨胡特工廠投資了約 7 億歐元，主要用于現代化生產和物流解決方案。   

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，這一行業的轉型當然是一項重大挑戰。然而，與時俱進是寶馬公司的傳統，他們在蘭茨胡特已經做好了變革的準備。鮑爾說："這就是為什么我們不僅要在這里生產經典的曲軸箱或氣缸蓋，而且還要滿足全新的要求，例如汽車電動驅動單元的中央外殼。"

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

在新工藝中，使用噴射器從內部填充模具，因此不需要額外的澆口系統。鮑爾解釋說："這可以為每個部件節省多達 40% 的熔液，"他還指出了另一個優點："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行澆注，從而進一步節約能源，縮短凝固時間，即循環時間。更快的凝固還能獲得更精細的微觀結構和更好的機械性能"。據這位專家介紹，該工藝原則上適用于生產所有可采用標準重力鑄造法生產的鋁鑄件。所述充填和凝固方面的優勢還有助于生產結構復雜、機械要求高的薄壁部件。

輕觸按鈕即可獲得 8000 個參數 

當然，當涉及到這一過程所需的大量參數時，一切都變得數字化和智能化了。鮑爾解釋說，僅中央機殼就需要在系統上設置約 8000 個參數。"這位鑄造專家在描述過去的工藝時說："如果我們在生產中改變了一個衍生產品，這些參數就必須通過所謂的參數表進行手動設置和檢查。"為了實現零錯誤的目標，我們改變了流程。作為數字化計劃的一部分，我們很清楚，我們需要一個由信息技術支持的系統，我們可以在其中存儲一種配方，并將其自動傳輸到我們的系統中。   

專家們在市場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，鮑爾對蘭茨胡特開發人員的精神感到非常高興："因為這對我們來說過去和現在都是一個非常重要的課題，所以我們自己的 IT 團隊開發了一個應用程序，技術專家使用該程序將相關參數存儲在應用程序中，并將其保存為'配方'。從那時起，只要按一下按鈕，參數就能自動傳輸到系統中。據鮑爾說，這樣就能百分之百地確保只按照所需的參數進行澆鑄。如果參數出現偏差或有人更改了參數，系統會立即識別并停止澆鑄過程。

不是為了數字化而數字化 

順便提一下，澆鑄部件不僅在現場隨機掃描，而且百分之百都要掃描。這些掃描產生的數據量高達千兆字節，必須在緊迫的周期內進行分析。僅這一點就需要數字化，鮑爾說。除此之外，人工智能也開始發揮作用：CT 中的許多成分都可以通過算法識別，并在大量圖像的幫助下進行訓練。人類不可能做到這一點。然而，寶馬的數字化絕不是為了數字化而數字化，而是為了真正帶來進步、提高效率和可持續性而數字化，鮑爾補充說："說到數字化，我們自然不僅要看自己的水平，還要看其他原始設備制造商的水平，并進行適當的基準測試"。

在專門從事壓鑄的生產基地，在進行所謂的 "一體化壓鑄"或 "大型鑄造"（車身部件的整體鑄造）時也遵循這一理念。鮑爾強調說："當然，我們也在研究巨型鑄造的問題，以期生產出更大的部件，但我們只考慮對我們真正有意義且不會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為鋁壓鑄件是合理的，那么現在就已經在這樣做了。因此，蘭茨胡特已經在某些部件上使用了大型壓鑄機，"但只是在很小的范圍內"，鮑爾說，他總結道："從目前的情況來看，我們不會用壓鑄件一次性生產出整個車身"。   

生產系統必須增加附加值 

鮑爾說，人是所有這些創新的核心。當被問及上述所有成就如何融入所謂的以增值為導向的生產系統 WPS 時，這位鑄造專家強調了這一點。正如鮑爾所說，這是一個 "巨大的推動力"。WPS 的目標是追求卓越的流程、百分之百的零缺陷態度以及工作流程和工藝的持續優化。這也包括簡化工作組織，在寶馬公司，領班的作用被整合在一起："他的任務是在技術問題上減輕領班的負擔，從而使領班有更多的時間進行管理"。領班在早上就會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：優化流程、減少流程中斷、維持生產和培訓新員工。

當然，在鑄造工藝中引入智能技術還包括可持續發展的主題：蘭茲胡特使用太陽能發電來生產鋁，這有助于大幅減少二氧化碳排放量。為了節約資源，公司還提倡循環經濟。蘭茨胡特工廠的輕金屬鑄造廠每年需要數萬噸太陽能鋁，其中三分之一以上是太陽能鋁。由于使用了無機砂芯，幾乎不排放任何廢氣。十多年來，輕金屬鑄造廠一直與當地加工商合作，回收鑄造過程中產生的廢料。這里的決定性因素是按類型分離鋁殘渣，這樣就不會混入不同成分的材料。寶馬公司采購和供應商網絡董事會成員約阿希姆-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現這一目標發揮了重要作用。"           

什么是精益生產？

精益生產是生產系統的一種方法，旨在使價值流中的所有流程盡可能減少波動和浪費。及時生產和按序生產最初由豐田等日本汽車制造商采用，取代了歐洲和美國普遍采用的 "緩沖生產"，后者以長期生產量和不斷填充倉庫為基礎。精益生產利用標準化元素，在產量和質量方面實現可預測的產出。精益生產系統還能更快地對市場變化和波動做出反應。如今，工業 4.0 和數字化已成為精益生產不可或缺的組成部分和支持者。

參見2024年3月15日《輕量化技術網》微信號專訪報道