什么是智能化
随着科学技术的发展，人们对智能化越来越熟悉。所谓的智能化是指事物在网络、大数据、物联网和人工智能等技术的支持下， 所具有的能动地满足人的各种需求的属性。通俗的讲， 就是在各种先进技术的加持下，让那些没有生命的设备具有人一样的智慧，利用机器代替人工， “听懂”人的指令，满足人的要求。学术界和工业界对智能化的关注和追求长盛不衰。
什么是智能铸造
当今信息技术发展迅猛，全球科技创新呈现出新的发展趋势，世界主要国家都在寻找科技创新的突破口，抢占未来经济科技发展的先机。德国发布了“工业4.0”战略，成为整个国家的发展蓝图。面对科技创新发展的新态势，我国提出“中国制造2025”，加快从制造大国向制造强国的跨越。“中国制造2025”的主线是工业化和信息化的融合，重点发展智能制造，促使制造业数字化、网络化和智能化。
我国的铸造行业，与发达国家相比，专业化程度低，集约化程度低，劳动生产率也较低。近几年来，我国铸造行业取得了长足的进步，但是大而不强，已经严重影响自主创新能力的提高。在当今这个大数据和“互联网+”时代，传统的铸造企业和传统的生产方式正在面临严重挑战，我国作为铸造大国迫切需要铸造智能化。随着“工业4.0” 和“中国制造2025’’的提出，“智能铸造”应运而生，其目标是实现铸造各阶段的自感知、自决策和自执行，体现在机器人、传感器、数字化制造技术的普遍应用。
“智能铸造”需要信息化与铸造生产高度融合，主要包括智能铸造技术和智能铸造系统。智能铸造技术包括数字模拟、 虚拟制造、机器人、 ERP等；智能铸造系统是具有学习能力的大数据知识库，能够通过对环境信息和自身信息的对比分析而进行自我规划、自我改善。
“智能铸造”典型应用模式为“数字化铸造厂”，“数字化铸造厂”全部采用信息化手段管理生产流程、质量控制流程、财务流程、产品开发流程、人力资源管理培训流程等所有内部流程，同时用信息化手段处理与供应商、与客户的关联流程。可以对整个生产过程进行模拟仿真和调控。在“数字化铸造厂”里，基本消除了重体力劳动，环境清洁，同时生产效率和效益大幅度提高。
铸造工艺成本估算系统的算法原理[1]
智能铸造现状
目前，铸造企业信息化实力薄弱，国内自主研发软件资金、技术、人员投入较少，自主开发商品化铸造模拟软件能力仍然很弱，软件市场占有率不高，更缺乏世界影响力；上下游企业信息集成与协同管控较少；国内铸造企业应用铸造过程数值模拟软件和快速铸型铸造技术不够普及，生产质量数字化管控与 ERP 普及率仍有待发展；机器人应用很少，物联网+等技术的应用刚刚开始，与国外先进铸造企业还有很大的差距。在具备规模的铸造企业中一般都购置了铸造过程数值模拟软件，在新产品开发中一定程度上采用模拟技术，模拟结果为新产品开发的工艺制定和优化发挥了一定的作用。随着技术的进步，很多企业都使用了机械手或机器人，铸造企业的造型、制芯、落砂等工序的设备已经实现了半自动化和自动化生产。整体上进入发展阶段，且近几年呈现蓬勃发展态势。
智能铸造技术
(1) 数值模拟
近年来，我国铸造模拟仿真技术在轻金属材料铸造成形方面的研究和发展势头强劲，在铝、镁合金铸造及凝固过程宏/微观建模与仿真研究、铸件充型凝固过程微观模拟方面取得重要进展。东北大学采用数值模拟对高压压铸薄壁AlSi10MnMg纵向承重梁的浇注系统进行了优化[2]. 兰州理工大学对Ai-Cu二元合金在定向凝固过程中晶粒竞争生长进行了相场模拟 [3]。
AlSi10MnMg合金高压压铸工艺中经过优化的浇注系统模拟结果[2]
微观模拟的尺度包括纳米级、微米级及和毫米级，涉及结晶生核长大、树枝晶与柱状晶转变到金属基体控制等各个方面。另外，质量控制模拟正在向微观组织模拟、性能及使用寿命预测的方向发展。中科院金属所在研究复杂镍基单晶铸件时，采用Pro-cast 软件对定向凝固过程中的温度场分布进行了模拟[4]；河北工业大学在研究电极结构对M2高速钢钢锭电渣重熔工艺的影响的过程中，采用了有限元模拟分析，对渣池的流场和温度场进行了分析[5]。
镍基单晶铸件定向凝固过程中的温度场分布[4]
(2) 机器人
精准、高效是智能铸造的典型特征，而机器人是“智能铸造”理想的选择也是必备生产装备，在“数字化铸造厂”里，机器人广泛用于造型、制芯、浇注、清理等工序，与工人并肩合作或独立完成工作。机器人是实现铸造智能化的关键设备，制约铸造行业机器人应用的关键因素在于其综合成本，云端智能机器人编程系统，铸造模块化配件和软件，智能传感器及系统是实现铸造智能化三大关键技术。
我国铸造工厂智能化水平参差不齐，基于机器人应用的铸造智能化是迫切需要，然而铸造行业出现的量大、面广或产品附加值高的铸造智能化应用并不能在全行业推广。实现铸造智能化的关键设备机器人在铸造行业普及推广面临的问题不是需求，也不是机器人的成本和价格，而是机器人在铸造行业的综合应用成本。
（3）快速成型设备
快速成型分为增材快速成型（或称3D打印）和减材快速成型,两种快速成型方式均具有无模具快速自由成形，复杂构件近净成形以至净成形，全数字化、高柔性，可实现多材料任意复合制造等特征。是新产品快速开发的有效工具，更是“智能制造”的必备生产设备。清华大学团队结合模拟分析方法对3D打印砂型中气孔的绝缘作用进行了研究[6]，此外，还采用3D打印制备镂空铸型实现了铝合金铸造过程的可控冷却[7]
3D打印铸型[6]
两种不同的3D打印砂型[7]
（4）虚拟制造
虚拟制造是“数字化铸造厂”提高生产效率的有效途径之一，包括虚拟设计、虚拟检验、仿真分析等，通过“人脑+电脑”配合大数据资源，在正式生产前发现并解决产品的质量、成本、效率、关键参数等方面问题，进而大幅度提高生产效率和产品质量。目前这些虚拟制造技术在国内日益成熟。
智能铸造的发展趋势
人工智能技术的发展为生产数据与信息的分析和处理提供了有效的方法，尤其适合于解决特别复杂和不确定的问题，在铸造过程的各个环节几乎都可广泛应用人工智能技术。专家系统技术可以用于工程设计、工艺过程设计、生产调度、故障诊断等，也可以将神经网络和模糊控制技术等先进的计算机智能方法应用于产品配方、生产调度等，实现铸造过程智能化。
在经济转型过程中，铸造产业无疑将发挥基础性的作用。近年来，有关中国铸造产业未来发展将是智能化、服务化、品牌化、国际化。国内越来越多的铸造企业开始大量引进自动化生产设备、技术，部分铸造企业已经开始建设“数字化铸造厂”或“智能铸造车间”，在“十三五”期间将陆续投产使用。这些给都铸造行业传递了一个发展趋势：智能化方式进行生产正在逐步取代传统的生产方式。