2022年鑄鐵廠的技術趨勢和挑戰

對全球市場的考察表明，鑄鐵行業有增長的機會，但必須努力滿足客戶的需求。

北美金屬鑄造行業是世界鑄造業的一部分，在制定公司未來戰略時，探索全球大趨勢非常重要。 世界大趨勢包括全球化、氣候變化、城市化、稀缺資源、人口增長、電氣化、通信/大數據和人口老齡化。 這些趨勢表明，交通、食品、基礎設施、電力、水和健康是未來鑄造廠應努力定位的關鍵市場。

例如，圖1顯示了發電行業在過去40年中的發展情況以及未來的變化情況。 煤炭、石油、天然氣和自然資源的使用份額每年都在下降，而可再生能源則在上升。 世界正在尋求可再生的發電方式，鑄造廠可以成為這一變化的一部分。

圖1。 預計在未來20年內，可再生能源將在能源市場佔有更大的份額。

就汽車行業而言，主要趨勢是將繼續降低油耗、排放和車輛重量，發展電動和混合動力汽車，以及汽車互聯網化及自動駕駛。 該行業迫切需要開發和使用更輕、耐磨性更強的新材料來實現這些目標。

汽車減重的驅動因素包括油價上漲，馬力增加，減排法規（圖2）。 自1975年以來，馬力大幅增加，而車輛重量沒有增加那麼多。 功率與重量的關係並不是很高。 為了繼續這一趨勢，原廠配件製造商需要更輕、耐磨性更強的材料。

圖2。 汽車減重的驅動因素包括油價上漲、馬力增加和減排法規。 這張圖表顯示了馬力是如何相對於重量大幅度增加的。

我們還見證了電動汽車的快速發展。 圖3是市場份額增長的預測。 電動輕型乘用車和插電式混合動力電動汽車預計將在未來十年內大幅擴張。 鑄造廠可能會考慮提供更多種的合金產品，以滿足汽車客戶不斷變化的目標。

圖3。 未來十年，電動乘用車、輕型日用車和插電式混合動力電動汽車有望大幅擴張。

與此同時，用於汽車的材料也在發生重大變化。

圖4顯示了航空、風能和汽車市場中使用的不同材料的比例。

2010年至2030年間，航空和風力設備的構成與汽車相比沒有太大變化。 在汽車領域，高強度鋼的使用比例從2010年的15%上升到2030年的38%，而普通鋼的使用比例從2010年的  52%下降至2030年的13%。 這一點很重要，因為它將影響鋼鐵廠使用的汽車廢鋼。 未來，這種原材料將從低合金鋼廢料轉變成分為鉻、鉬、錳等的高合金鋼。 鑄造廠需要學習如何使用這種新的原材料。

圖4。 從普通鋼到高強度鋼的轉變是汽車工業的一個顯著變化。

最後，市場總是為新的開發和提供更好產品的方式打開了大門。 客戶購買的不是化學元素或合金，而是產品的機械性能。 客戶想要的是材料在耐久性、熱分佈、阻尼性、強度等方面的性能。 新材料和新複合材料的可能性很大。 圖5是汽車原廠裝配品廠商如何確定材料需求的範例。 他們在某些領域尋求高強度，在另一些領域尋求延展性，他們對任何能實現這一目標的材料都持開放態度。

圖5。 此圖表顯示了現代汽車設計中需要某些材料特性的地方。

今天的客戶也在尋找不僅僅是便宜的零部件。 他們正在尋找能夠提供完美品質和交付、卓越運營、靈活且經濟高效、成本透明、完全成品零件、支援零件設計優化和模組化的供應商。

如果一個鑄造廠能夠實現完美的品質、交付和運營，它可能被認為是一個可靠的供貨商，但客戶需要更多。 一個靈活且具有成本效益的鑄造廠可以被視為具有競爭力的供應商，而一個願意分擔成本和機會的鑄造廠則是一個具有承諾的供應商。 提供完全成品零件的鑄造廠是增值供應商，同時為零件優化提供支援的供應商被認為具有技術能力。 最後，那些能夠提供零部件組裝及模組化的供應商正在幫助客戶優化供應鏈。

北美的鑄造廠將繼續面臨價格競爭的艱難時期。 中國是一個低成本鑄造國家，生產世界上三分之一的鑄件（圖6-7），因此低成本工作崗位的市場份額很緊缺。

圖6-7。 中國生產了世界上大量的鐵（左）和鋁（右）鑄件。

那麼鑄造廠如何在不斷變化的世界中保持競爭力和吸引力呢？ 真實的挑戰正要開始， 在一個典型的工作天中，一個鑄造廠有137個變數需要被控制。（這一估計基於墨西哥的一家鑄鐵鑄造廠：Blackhawk。）為了具有競爭力，您需要管理生產過程在這137個變數的標準範圍內。

另外盈虧平衡點非常高。 鑄造廠運營總成本的70%用於直接材料、能源和工作力。 間接費用也是一種固定成本。 這使得運營效率、資產利用率和管理成為影響鑄鐵廠差額和利潤的關鍵因素（圖8）。

圖8。 鑄造廠的運營效率、資產利用率和管理是驅動利潤增長的關鍵因素。

為了使鑄造廠盈利，它必須具有高水準的效率、按市場行情購買的原材料、對數量和批量的靈活性、高產能利用率以及正確的產品和價格群組。 為了盈利，鑄造廠可能必須以70%-80%的產能運行。

讓我們看一個簡化的損益表，如果銷售額等於100美元，其中30美元用於材料，25美元用於工作力，15美元用於能源， 20美元用於管理費用，你可以預期利潤為10美元。 當效率低下時，利潤就會下降，迴旋餘地也不大。 例如，3%的低效率幾乎影響了三分之一的利潤。 而12%的低效率使得該部分完全無利可圖。 但換言之，提高效率可以顯著提高利潤。

鑄造企業需要擺脫低端的一般商業鑄件，因為客戶更願意從低價的賣家那裡購買產品。 預計利潤很低，而且非常敏感。 相反，鑄造廠應該考慮為客戶提供更多服務的策略。 這需要領導層思考與審查阻礙市場增長的業務模式和對客戶的限制。 這些限制包括：

  • 要求的最小鑄件厚度。
  • 自帶所需的模具和芯盒。
  • 所需的拔模斜度。
  • 整個工件的材料硬度不能均勻。
  • 所需的開口尺寸公差。
  • 表面光潔度不能平滑完美。
  • 不保證無氣孔鑄件。
  • 必須對鑄件進行機加工，以獲得最終工作尺寸。
  • 交付時間為4-6周。
  • 最低訂購數量。
  • 不接受採購訂單變更。

這些都是正常的要求，多年來鑄造廠已經將它們列為必要條件。 不幸的是，他們為試圖購買鑄件的客戶設置了主要障礙。 現在是時候審查我們認為常規的限制，並質疑是否可以取消任何限制。 例如，幾年前，人們認為不可能製造出鑄件或零件但卻沒有成型的模具和芯盒，但通過3D列印，我們現在可以做到這一點。

根據日立公司（Hitachi Solutions）的說法，未來幾年的一些製造趨勢包括物聯網、預測性維護、將重點從B2B轉移到B2B2C、利用供應鏈獲得競爭優勢、ERP 系統簡化流程、更深入地瞭解大數據、虛擬和增強現實、3D列印/添加、重新篩選、尋找和留住精通技術的員工。

這些製造趨勢不僅適用於原廠配件製造商，鑄造廠也應該考慮實施這些趨勢。 隨著客戶需求的快速變化，鑄造廠需要瞭解整個供應鏈，以及他們如何在供應鏈中發揮更重要的作用。 客戶正在轉向更小的生產批次和更多不同等級的材料。 如果一家鑄造廠能夠提供更多這樣的產品，那麼對客戶來說可能會更有價值。 減少從訂單到交付的總周期時間也非常重要。 找到消除客戶限制的方法，減少開發新鑄件的時間，並最大限度地減少模具投資，將有助於鑄造廠提高競爭力。

歸根結底，保持盈利對企業的可持續性至關重要，因為它使您能夠支援對技術的新投資，這是保持業務價值所必需的。 花點時間確定對您的業務至關重要的關鍵技術並加以實施。 在這個不斷變化的時代，尋找靈活的方法，以保證您的企業有一個強大的未來。

轉自<<美國現代鑄造雜誌>>

皇廣設計服務部翻譯