“工業(yè)4.0”背景下的自動化制造技術(shù)

摘 要：隨著生產(chǎn)工藝和科學技術(shù)的進步，“工業(yè)4.0”項目逐漸被重視，給制造業(yè)帶來了新的發(fā)展機會，旨在提高智能化和自動化水平。而中德合作的加深，進一步地推動了工業(yè)4.0在我國的建設(shè)程度，拉動了制造生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文介紹了工業(yè)4.0的相關(guān)概念和意義，提出了自動化制造技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：工業(yè)4.0；自動化；制造技術(shù)

工業(yè)4.0是2020年十大未來技術(shù)之一，側(cè)重點在整合合作伙伴和客戶，并優(yōu)化和升級制造業(yè)的智能化和自動化程度，有助于打破企業(yè)間的“圍墻”，促進企業(yè)向產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展轉(zhuǎn)變，進而升級為社會化商業(yè)。當前，如何在這一背景下，做好自動化制造技術(shù)有效應(yīng)用是研究的重中之重。

1 “工業(yè)4.0”理論和意義

工業(yè)4.0是由德國政府提出的未來項目之一，屬于高技術(shù)戰(zhàn)略，主要的投資部門為德國聯(lián)邦教育局及研究部（Bundesministerium für Bildung und Forschung，BMBF）和聯(lián)邦經(jīng)濟技術(shù)部（BMWI）斥資兩億歐元研發(fā)和推進的項目。簡要地概括工業(yè)4.0的實質(zhì)，就是指通過先進的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，將制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)涉及到的制造、銷售、信息自動化等結(jié)合到一起，實現(xiàn)高效的產(chǎn)品設(shè)計制造和供應(yīng)。2014年，中德簽訂了合作行動方案，標志著進入了中德合作的新時代，對提高數(shù)字化和自動化有著重要的意義。從意義的角度來看，工業(yè)4.0可稱之為第四次工業(yè)革命，充分地將網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和制造生產(chǎn)工作結(jié)合到一起，利用了信息通訊技術(shù)和虛擬信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System），推進了制造業(yè)向智能化和自動化的發(fā)展。而且，工業(yè)4.0項目的主題有三點，分別是智能工廠、生產(chǎn)和物流，以網(wǎng)絡(luò)化的制造形式，連接了智能化的物流管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了資源的快速分配和生產(chǎn)效率的提高。[1]

2 自動化制造技術(shù)的應(yīng)用方法

工業(yè)4.0的背景下，制造業(yè)的發(fā)展迎來了新的方向，引發(fā)了新一輪的技術(shù)革新，制造技術(shù)的自動化也成為了關(guān)鍵的研究內(nèi)容。針對新的工業(yè)形勢，自動化制造技術(shù)的應(yīng)用可以從兩個方面入手，以建立靈活的智能化和自動化的綜合性制造模式。

2.1 建立FMS系統(tǒng)，提高自動化綜合水平

工業(yè)4.0下，為降低零件的生產(chǎn)成本、保證設(shè)備的使用率，以往的剛性制造模式需要進行改變，轉(zhuǎn)化為柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System，F(xiàn)MS），提升制造體系的自動化和綜合性。FMS系統(tǒng)是由多個柔性制造模塊組成，把加工設(shè)備、存儲和運輸裝置以及計算機主控單元結(jié)合到一起，可根據(jù)實際的制造環(huán)境和條件，靈活地調(diào)整生產(chǎn)技術(shù)，實現(xiàn)多種類和批量生產(chǎn)的目的。在設(shè)計和建立系統(tǒng)的過程中，需遵守三個原則。一是，經(jīng)濟性原則。制造企業(yè)的經(jīng)營目的就是經(jīng)濟效益的最大化，設(shè)備的升級和自動化技術(shù)的引進，也需要綜合考慮到這一點，積極研發(fā)經(jīng)濟型的FMS系統(tǒng)，支持企業(yè)設(shè)備的更新，為自動化制造技術(shù)提供硬件支持。二是，高效性原則。對于自動化制造技術(shù)的應(yīng)用本質(zhì)而言，生產(chǎn)效率的提升是重點。FMS系統(tǒng)也要從高效的角度出發(fā)，對構(gòu)成的各個單元模塊進行升級，進而增加整體的制造效率。三是，規(guī)模功能化原則。制造業(yè)的生產(chǎn)線通常都需要處理復雜零件的裝配和加工，對零件功能和物流運輸?shù)暮侠砜刂普紦?jù)主要地位。為了簡化和提高制造的過程和效率，可以將產(chǎn)品生產(chǎn)的整個流程納入FMS系統(tǒng)中，自動地完成全部的生產(chǎn)、檢查測試和運輸?shù)炔襟E，降低時間的消耗。[2]

2.2 針對工業(yè)4.0三大主題，提升工業(yè)自動化制造

2.2.1智能物流技術(shù)的應(yīng)用

通過上文對工業(yè)4.0的研究可知，智能物流是重要的項目組成部分，利用了物流網(wǎng)、計算機網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，極大地提升了現(xiàn)有的制造業(yè)物流供應(yīng)的效率，也是實現(xiàn)自動化制造技術(shù)的關(guān)鍵。在應(yīng)用時，先要對制造資源的物流進行管理。物流信息的透明化是保證自動化制造順利展開的關(guān)鍵，以往的生產(chǎn)中設(shè)備物流常出現(xiàn)儲存效果低等問題，而物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層可以對數(shù)據(jù)信息進行交換、分析和云計算，可以對運輸中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)及時快速地儲存和彈性計算并定位追蹤，而且，可以根據(jù)收集的信息繪制車輛的運行形勢圖、人員身體機能變化圖等內(nèi)容，找出可能存在的問題，對緊急事件作出應(yīng)急方案，協(xié)調(diào)車輛和人員之間的關(guān)系，對資源要素合理分配。接著，可以通過射頻技術(shù)和智能傳感技術(shù)自動地對運輸物資進行處理，從時間和地區(qū)兩方面綜合考慮，以免造成浪費。之后，智能自動物流技術(shù)，能夠?qū)χ圃飙h(huán)節(jié)中產(chǎn)生的信息進行及時的處理、存儲、傳輸和應(yīng)用，能夠保證物資設(shè)備在運輸?shù)倪^程中隨時處在控制的范圍內(nèi)。

2.2.2智能工廠技術(shù)

智能工廠是制造業(yè)的未來發(fā)展方向，重點在于生產(chǎn)全過程的自動化，就是要追求制造過程的管理可控性，確保制造的每個環(huán)節(jié)都處在實時的有效管理下。實際的應(yīng)用環(huán)節(jié)，需按照配套的監(jiān)管系統(tǒng)，選取的設(shè)備為覆蓋范圍廣且感知能力強的傳感器，滿足自動化管控產(chǎn)品制造過程的要求。同時，產(chǎn)品的出入庫管理也要借助這一技術(shù)，以相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫作為存儲到運輸環(huán)節(jié)的信息處理手段。

綠色制造技術(shù)也屬于智能工廠的范圍，不僅減輕制造業(yè)給環(huán)境造成的污染，對降低消耗也有積極的作用，可以借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對制造過程中污染物的處理和產(chǎn)品的使用周期信息進行收集，建立制造商和使用者之間的聯(lián)系，提高自動化制造技術(shù)的針對性和制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

總而言之，工業(yè)4.0的來臨對我國制造業(yè)的發(fā)展和技術(shù)革新有著重要的意義，尤其是諸如互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的應(yīng)用，極大地提升了制造工藝的自動化。在新的發(fā)展時期，制造業(yè)要充分利用工業(yè)4.0背景下的先進技術(shù)，將自動制造技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相結(jié)合，切實地增強制造的智能化水平和效率。

參考文獻：

[1]楊國華，劉洪波，婁詠，等.大數(shù)據(jù)分析在“工業(yè)4.0”模式中的運用及對傳統(tǒng)釀酒產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展研究[J].釀酒科技，2015，46（11）：1-8.

[2]何廷潤，黃筱鸝，駱佳龍.“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略中CPS系統(tǒng)的挑戰(zhàn)與前瞻[J].移動通信，2015，38（21）：19-21.

作者簡介：安立成（1989-），男，甘肅蘭州人，本科，助理工程師，工業(yè)自動化方向。