“工業(yè)4.0”對機械設計制造及自動化行業(yè)的影響分析

趙傳生

（山東華宇工學院，山東德州 253034）

0 引言

隨著我國科學技術、社會經濟、教育事業(yè)的不斷發(fā)展與進步，機械設計與制造和自動化產業(yè)呈現出迅猛發(fā)展的勢頭，促進了我國現代社會經濟的持續(xù)、健康、穩(wěn)步與高速發(fā)展。伴隨行業(yè)內需的增長和要求的多元化趨勢，對機械設計、制造方面提出了更為嚴格、多樣、高效的要求。為了能使工業(yè)機械設計和制造滿足這一要求，要積極采取合理有效的方式與措施，提高現代機械設計自動化領域的發(fā)展水平。

1 工業(yè)機械設計制造自動化發(fā)展概述

機械設計與制造及自動化是現代化的綜合性學科，其涉及到各種工業(yè)機械裝備與機電產品，即涉及到機械的設計和制造，以及機械的運轉管控和后期維護保養(yǎng)等。機械被人們成為工程之母，能制造生產諸多產品，囊括人們現實生活的各個層面。大到遠洋巨輪，小到日常生活中的電話、手表以及玩具等，直至精度要求極高的航天飛機以及智能機器人等。整個社會領域的所有行業(yè)都涉及到機械技術的設計與制造。近年來，國內大型工業(yè)產業(yè)展現出強有力的發(fā)展趨勢，對機械設計、制造人才的需要量也在連年增加，機械制造類人才已成為行業(yè)領域急需的人才類型。

2 工業(yè)機械設計制造自動化發(fā)展形勢

網絡技術的不斷發(fā)展，對現代工業(yè)的設計、制造產生了巨大的影響，隨著現代的云計算、人工智能、移動網絡、大數據等高新科技的完善和發(fā)展，工業(yè)產業(yè)的“互聯(lián)網+”時代已經到來。站在經濟全球化的視角上進行綜合探析，發(fā)達國家已經使用這些現代化技術優(yōu)勢開始實施工業(yè)方面的機械設計和制造，工業(yè)機械自動化也呈現出高速、持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展趨勢。在西方發(fā)達國家中，德國綜合機械行業(yè)的未來發(fā)展方向及本國實際情況，最早出臺了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略概念及部署，希望實現未來工業(yè)行業(yè)生產處于全新方向與路徑層面上。值得我國注意的是，隨著工業(yè)生產技術和信息化技術的高度融合，計算機技術、互聯(lián)網、系統(tǒng)軟件以及信息、自動化等技術之間的交叉深度、廣度更加明顯，并且在此基礎上形成全新的，具有鮮明個性和智能化形式的虛擬互聯(lián)網。美國政府則提出了緊隨機械行業(yè)現實發(fā)展趨勢的全新策略及倡導，比如再工業(yè)化及能源網絡等，對美國現代化工業(yè)發(fā)展具有極為顯著的促進作用。并且，美國開始啟動工業(yè)網絡結構基礎上的很多計劃方案，例如先進的制造業(yè)等。亞洲的韓國與日本等發(fā)達國家更是緊隨其后，在機械設計、制造和自動化行業(yè)的發(fā)展中獲得了很大的成就。并不只是在工業(yè)機器人方面，在各行業(yè)領域也得到普及，并且能持續(xù)提高自身的智能化發(fā)展程度。基于此，我國也明確提出《中國制造2025》發(fā)展戰(zhàn)略，這一戰(zhàn)略的提出，被國際上看做是中國版本的“工業(yè)4.0”。由于德國的“工業(yè)4.0”在具體的形式，以及整體架構層面上，都和我國的工業(yè)發(fā)展格局、未來發(fā)展趨勢是統(tǒng)一的，所以，可以對德國的工業(yè)發(fā)展，特別是在機械設計、制造以及自動化領域的成功經驗，促進我國工業(yè)產業(yè)能實現更加快速、良好的發(fā)展。

3 德國“工業(yè)4.0”的基本特征

3.1 “工業(yè)4.0”最突出的主題就是互聯(lián)

在德國“工業(yè)4.0”框架結構中，連接一直都是其永恒的主體。在現代社會體系中，基本上包含所有的客戶、生產線、設備和供應商等。德國提出的“工業(yè)4.0”同目前甚至未來工業(yè)發(fā)展趨勢是相互吻合的，將諸多通信設施、傳感器、嵌入式終端設備以及智能化控制系統(tǒng)進行有機融合，使用現代化的信息物理系統(tǒng)，形成一個更加智能化的互聯(lián)網服務框架結構，讓物理世界、數字世界、諸多生產設備、產品和生產設備等，實現真實的互相關聯(lián)與互相溝通，使用現代化網絡技術傳播快速、高效的屬性，使系統(tǒng)、機器以及工作部件實現高效而快速的運作和生產活動，確保數字信息資源的有效融合。

3.2 智能化工廠

智能工廠是現代化工廠實現信息化發(fā)展而促生的全新產物，是在數字化工廠的基礎上，使用各種現代化設備監(jiān)督管控技術以及物聯(lián)網技術等，對服務工作進行強化，并且實施合理有效的信息管理工作。這樣才能實現對工廠產銷流程的全面、精準而深入的了解和掌握，切實提高整個工業(yè)生產流程的可操控性和高效性，把工廠生產線中的人工操作、干預等降低到最低標準。并且還要對各類不同生產線的數據信息實施實時精準的收集，對工業(yè)生產方案（生產進度）實施合理有效的編排，應用各種智能化系統(tǒng)、綠色措施等，積極構建環(huán)境更為舒適、節(jié)能效果更為優(yōu)異且人性化、現代化、和諧化的工廠。在德國提出的“工業(yè)4.0”框架結構中，智能工廠是“工業(yè)4.0”的精髓，是其關鍵組成部分。

3.3 “工業(yè)4.0”戰(zhàn)略部署中的軟件助力

德國提出的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略部署，是基于機器人、軟件、大數據技術等而存在的。在工業(yè)生產中，機器人能滿足不同生產要求，并且還能改變傳統(tǒng)的生產方式，減少實際生產過程中的人力勞動，提升工業(yè)生產的速度和質量。此外，在德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略部署的影響下，機器人會變得更加智能，不管機器人之間還是機器人與人之間，都能實現良好的溝通與交流?？梢允褂么髷祿畔①Y源，對實際生產中可能出現的諸多情況進行判斷，及時做出有效的處理和調整。而且，為了促進工業(yè)機械設計、制造以及自動化行業(yè)的良性、持續(xù)發(fā)展，計算機軟件和大數據技術在工業(yè)生產中的實際應用都是不可缺少的。鑒于此，應用現代化的技術、理念，能夠讓德國提出的“工業(yè)4.0”實現更加良好而高速的發(fā)展。

4 “工業(yè)4.0”背景下我國現代工業(yè)產業(yè)的發(fā)展措施

4.1 “工業(yè)4.0”對我國工業(yè)產業(yè)發(fā)展的指導效應

將德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略部署相關內容的導向作用發(fā)揮出來，就一定要著眼于全世界，對自身認知意識進行有效深化，拓展思維的深度，緊隨世界發(fā)展腳步以及我國相關政策的創(chuàng)新。在全球范圍內，網絡技術始終處在高速發(fā)展的狀態(tài)中，因此一定要緊緊跟隨德國提出的“工業(yè)4.0”理念，實現工業(yè)機械設計、制造以及自動化領域的有序發(fā)展，并且同國家基本國情，工廠實際情況相結合，這樣才能保持同德國“工業(yè)4.0”的統(tǒng)一性，為企業(yè)更好、更健康的發(fā)展夯實基礎，為我國工業(yè)發(fā)展指明方向。

4.2 基于德國“工業(yè)4.0”對未來發(fā)展的定位

基于德國“工業(yè)4.0”相關要求進行自身發(fā)展定位，制定更標準、嚴謹的發(fā)展規(guī)劃，對工業(yè)標準化的成功經驗進行及時分享。實現工業(yè)企業(yè)標準化生產，不但是完成智能化工程建設的前提，更是促進工業(yè)領域機械設計與制造、自動化行業(yè)都能符合“工業(yè)4.0”相關要求的關鍵內容。在現代工業(yè)產品生產制造過程中，必須首先完成工業(yè)標準化，才能逐漸讓產品生產變得可追溯、可復制。做好貨期、質量等方面的有效管控，實現工業(yè)產業(yè)機械設計與制造高質高效發(fā)展?；诘聡肮I(yè)4.0”的戰(zhàn)略部署，嚴格落實合理而規(guī)范的原則體系，將其引導作為自身發(fā)展的向導，促進機械設計與制造、自動化行業(yè)系統(tǒng)、深入、全面的發(fā)展。

5 我國工業(yè)產業(yè)的發(fā)展趨勢

5.1 全面實現數字化設計

現代社會背景下，互聯(lián)網技術、計算機技術以及工業(yè)制造技術等都得到了快速發(fā)展。在德國提出的“工業(yè)4.0”背景下，一定要實現互聯(lián)網技術、計算機技術與工業(yè)制造技術的合理整合，真正實現數字化工業(yè)制造。在諸多類別的工業(yè)企業(yè)中，大多都實現了數字化信息傳播，工業(yè)企業(yè)內部各部門之間的協(xié)調能力獲得明顯提升。在數字化技術的全面扶持下，產品信息的收集方式也變得更加多樣，搜集方式更加靈活，所搜集到的信息內容更加全面而具體。在工業(yè)企業(yè)制造生產中減少時間和流程，提高企業(yè)的整體生產成效。

5.2 工業(yè)生產實現低能源消耗

伴隨社會經濟的不斷發(fā)展，工業(yè)生產對自然生態(tài)環(huán)境必然會產生污染，并且，能源資源的大量消耗，使更多能源資源出現短缺，甚至面臨枯竭的威脅?，F代工業(yè)發(fā)展，要特別重視環(huán)保問題，因此，在工業(yè)行業(yè)的未來發(fā)展中，低能耗和環(huán)境保護是正確的發(fā)展方向。比如工業(yè)生產中所使用的材料，無論是回收再利用還是實施無害化處理，都要盡量做到環(huán)保和低能源消耗。

6 結束語

綜上所述，到目前為止，我國工業(yè)產業(yè)已經獲得了大幅度的進步與發(fā)展，從傳統(tǒng)形式的中國制造，逐漸發(fā)展成為現代化的中國智造，是我國經濟全面發(fā)展的根本方向。在德國“工業(yè)4.0”的戰(zhàn)略發(fā)展背景下，不斷促進我國工業(yè)產業(yè)結構的升級調整，深化合作與溝通，綜合諸多有力因素，參照德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略部署引領的發(fā)展機遇，明確發(fā)展方向，對促進我國工業(yè)機械設計與制造和自動化產業(yè)的快速、穩(wěn)定、持續(xù)、健康發(fā)展極為有利，是我國工業(yè)產業(yè)發(fā)展的推進劑。