自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)4.0時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)分析

鐘小雄

（佛山市欣榮新材料有限公司，廣東佛山 528000）

0.引言

工業(yè)4.0的概念最早是由德國所提出，后來其他國家也紛紛進(jìn)行了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃，我國結(jié)合現(xiàn)有的情況來提出了相關(guān)的方案，核心內(nèi)容就在于對(duì)工業(yè)的改革升級(jí)，其中最為重要的就是對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用要求，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的智能化發(fā)展。在工業(yè)4.0時(shí)代，如何更好地促進(jìn)自動(dòng)化發(fā)展，除了要保持傳統(tǒng)行業(yè)的穩(wěn)定性之外，也要積極的應(yīng)用智能化和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從而促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域的跨越式發(fā)展。

1.自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵特點(diǎn)

自動(dòng)化這一學(xué)科領(lǐng)域中所包含的技術(shù)是較為多樣的，一直以來我國都十分注重在這一領(lǐng)域的探索和發(fā)展，其中的重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)工業(yè)的自動(dòng)化控制，除了要保證產(chǎn)品的質(zhì)量之外，也要提升整個(gè)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。自動(dòng)化技術(shù)綜合了多個(gè)學(xué)科，包括機(jī)械制造、軟件工程、電子信息、傳感和檢測(cè)等方面的技術(shù)，通過這些技術(shù)的整合來進(jìn)一步促進(jìn)了自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。在實(shí)際的工程當(dāng)中，通過自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用來實(shí)現(xiàn)對(duì)多學(xué)科知識(shí)的優(yōu)化，從而組成了具備較強(qiáng)綜合性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)所運(yùn)用的是機(jī)電一體化和裝備制造業(yè)概念，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目和產(chǎn)品內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合，讓產(chǎn)品和項(xiàng)目設(shè)計(jì)能夠組成為一個(gè)有機(jī)的整體，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制。

2.工業(yè)4.0的基本架構(gòu)分析

工業(yè)4.0這一概念的出現(xiàn)，說明了一種新的技術(shù)架構(gòu)的誕生，以人的需求為基礎(chǔ)來進(jìn)行工業(yè)智能的發(fā)展，需要將自動(dòng)化和智能化進(jìn)行結(jié)合發(fā)展。工業(yè)4.0的基礎(chǔ)是通過互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化技術(shù)的集成來對(duì)工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)行協(xié)助，從而在傳統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上來由過去的集中控制向著分散增強(qiáng)控制模式進(jìn)行發(fā)展，通過網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用讓設(shè)備以及傳感裝置之間實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，進(jìn)而建立一個(gè)更具個(gè)性化和靈活性的生產(chǎn)模式，在這樣的模式中，自動(dòng)化技術(shù)可通過自我修正和診斷等功能來提升設(shè)備的智能性，從而更好地完成生產(chǎn)工作[1]。工業(yè)4.0時(shí)代被人們稱作為第四次工業(yè)革命，主要是以智能化為中心，從而促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變革。隨著經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展，世界各國的產(chǎn)品要素流動(dòng)速度加快，促進(jìn)了資源配置的優(yōu)化，隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，已經(jīng)逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)變革和創(chuàng)新密集化階段，人們的個(gè)性化需求推動(dòng)了市場(chǎng)的轉(zhuǎn)變，要求企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的柔性化和個(gè)性化處理。我國也需要緊跟世界發(fā)展潮流，向著工業(yè)4.0時(shí)代的自動(dòng)化進(jìn)行轉(zhuǎn)變。工業(yè)4.0主要的特點(diǎn)在于智能化和物聯(lián)化，目的在于通過信息技術(shù)的應(yīng)用來進(jìn)一步提升企業(yè)生產(chǎn)效率和個(gè)性化服務(wù)能力，并強(qiáng)化了各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的連接性，從而為企業(yè)創(chuàng)造更大的利益。我國是工業(yè)大國，但工業(yè)發(fā)展水平仍然有待于進(jìn)一步的提升，在全球化發(fā)展中會(huì)面臨國際工業(yè)發(fā)展所帶來的沖擊，作為國家經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，工業(yè)發(fā)展同時(shí)也是國家項(xiàng)目建設(shè)的基本保障[2]。我國遵循改革開放的要求，對(duì)工業(yè)發(fā)展未來進(jìn)行積極探索，使得我國的工業(yè)產(chǎn)品能夠朝著定制時(shí)代發(fā)展，并完成相應(yīng)的自動(dòng)化創(chuàng)新改革。傳統(tǒng)工業(yè)因?yàn)槌杀竞图夹g(shù)的影響而存在著局限性，無法獲得良好發(fā)展，很多企業(yè)都因此而倒閉，而在工業(yè)4.0時(shí)代，工業(yè)發(fā)展因?yàn)樽詣?dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，將會(huì)進(jìn)入一個(gè)效率更高且成本更低的生產(chǎn)時(shí)代，在提升工業(yè)生產(chǎn)力的同時(shí)也降低了制造成本。目前來看，我國的天津、青島等地已經(jīng)開始進(jìn)行了碼頭集裝箱的自動(dòng)化改革。從目前的情況來看，有關(guān)于工業(yè)4.0時(shí)代的研究仍然更多地處于理論層面，還沒有對(duì)模式進(jìn)行明確，工業(yè)4.0時(shí)代的目的是提升產(chǎn)品及服務(wù)模式的數(shù)字化和個(gè)性化，具體的層次架構(gòu)主要分為了企業(yè)、管理、操作、控制和現(xiàn)場(chǎng)這樣幾個(gè)層面，且不同的層面所對(duì)應(yīng)的設(shè)備也有所不同，相互之間的聯(lián)系十分緊密，企業(yè)這一層面具體所負(fù)責(zé)的是設(shè)計(jì)和開發(fā)產(chǎn)品，同時(shí)也包括了產(chǎn)品的生命周期和資源計(jì)劃等。在管理這一層面更多的是對(duì)企業(yè)部分功能進(jìn)行承接，包括執(zhí)行制造和工廠組態(tài)等。操作這一層面上所涉及的是數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、分布式控制等系統(tǒng)，主要由MES系統(tǒng)來發(fā)布執(zhí)行任務(wù)。控制這一層面上主要涉及的內(nèi)容為人機(jī)界面和可編程邏輯控制器?，F(xiàn)場(chǎng)層面主要是指設(shè)備的應(yīng)用?？刂啤?zhí)行等多個(gè)不同層次分別對(duì)應(yīng)的是工業(yè)4.0時(shí)代的不同階段。從目前的情況來看，工業(yè)4.0目前主要被應(yīng)用在電氣工程和機(jī)械制造這兩個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，我國在這方面的發(fā)展有著巨大優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槲覈侨蛭ㄒ痪邆淙抗I(yè)產(chǎn)業(yè)門類的國家，我國的工業(yè)體系完整且龐大，為工業(yè)4.0時(shí)代的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著人口紅利的逐步消失，我國需要推動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型需要依托于智能化生產(chǎn)，除了很多大型制造企業(yè)積極地在進(jìn)行轉(zhuǎn)型之外，一些中小企業(yè)也在緊跟工業(yè)4.0時(shí)代的潮流，通過自動(dòng)化技術(shù)來對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型和升級(jí)，大幅度提升生產(chǎn)效率，促進(jìn)企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展[3]。

3.工業(yè)4.0時(shí)代的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 品牌意識(shí)不足

隨著經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展，全球范圍內(nèi)的資源加速流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的優(yōu)化配置，同時(shí)世界各國也在積極地進(jìn)行工業(yè)技術(shù)交流發(fā)展，從而進(jìn)一步弱化了工業(yè)核心產(chǎn)品所具備的優(yōu)勢(shì)，工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的差距逐漸縮小。同時(shí)，因?yàn)楫a(chǎn)品市場(chǎng)的逐步規(guī)范化，過去的關(guān)系式營銷模式逐步失去了自身的優(yōu)勢(shì)，更多的企業(yè)開始重視品牌的建立，根據(jù)人們的心理、情感以及個(gè)性化需求來進(jìn)行品牌的經(jīng)營。相比于過去的關(guān)系式營銷模式，工業(yè)4.0時(shí)代更加重視品牌式的營銷，對(duì)客戶產(chǎn)生更強(qiáng)的號(hào)召力。

3.2 發(fā)展?fàn)顟B(tài)不均衡

工業(yè)4.0時(shí)代我國的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展與我國不同地區(qū)所具備的經(jīng)濟(jì)水平有著重要的關(guān)聯(lián)，目前我國的工業(yè)發(fā)展?fàn)顟B(tài)并不均衡，東南沿海區(qū)域的發(fā)展速度較快，而東西部區(qū)域的發(fā)展較為緩慢，所以會(huì)將東部區(qū)域作為自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的主要陣地，無論是發(fā)展水平上，還是品牌價(jià)值上都有著巨大的優(yōu)勢(shì)。想要從根本上改變過去的市場(chǎng)模式是較為困難的，很多工業(yè)企業(yè)所處的位置較為被動(dòng)，思想受到禁錮，缺乏主動(dòng)創(chuàng)新思維，例如某些企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品較為單一，且供給的客戶也十分單一，并未積極的創(chuàng)新經(jīng)營模式。與此同時(shí)，這些企業(yè)所應(yīng)用的溝通策略也并不完善，僅為了達(dá)到業(yè)務(wù)目標(biāo)來進(jìn)行短暫的會(huì)議溝通，或者和政府及客戶之間進(jìn)行短暫的交流，并未重視品牌意識(shí)的建立，僅將品牌看作為信號(hào)的傳達(dá)標(biāo)志，對(duì)于企業(yè)文化的展現(xiàn)缺少足夠的全面性[4]。另外，相比于傳統(tǒng)的工業(yè)市場(chǎng)來說，工業(yè)4.0時(shí)代對(duì)于人力資源的利用效率有著較大的優(yōu)勢(shì)，有利于工作效率的顯著提升，利用智能化技術(shù)來對(duì)傳統(tǒng)市場(chǎng)進(jìn)行改變，例如智能化軟件的應(yīng)用等。

4.自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)4.0時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，隨著各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造了更大的發(fā)展空間，以往在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中僅能實(shí)現(xiàn)人和人之間相互連接的情況發(fā)生了改變，物聯(lián)網(wǎng)使得物與物之間實(shí)現(xiàn)了有效連接，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的規(guī)模進(jìn)行了大幅度的擴(kuò)增，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展的進(jìn)程，在對(duì)各個(gè)領(lǐng)域形成影響的同時(shí)，也改變了人們的工作和生活，可以說物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的融合會(huì)為人們帶來一個(gè)新的工業(yè)時(shí)代[5]。

4.2 工業(yè)智能化發(fā)展

近年來隨著人工智能技術(shù)的高速發(fā)展，其逐漸被應(yīng)用到了更多的領(lǐng)域當(dāng)中，相信隨著人工智能技術(shù)的逐步成熟，會(huì)推動(dòng)工業(yè)智能化的發(fā)展，通過智能化技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的配合來為人們創(chuàng)造出更高的效益，達(dá)到智能化制造的目標(biāo)。與此同時(shí)，人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用也能夠促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新，為工業(yè)4.0時(shí)代的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用帶來更大的空間。

4.3 新型的機(jī)電一體化

工業(yè)4.0時(shí)代推動(dòng)了傳感技術(shù)、電子技術(shù)以及軟件技術(shù)的融合發(fā)展，在這樣的背景下出現(xiàn)了新型的機(jī)電一體化技術(shù)，這是未來自動(dòng)化技術(shù)的主要發(fā)展方向，該技術(shù)是在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造當(dāng)中綜合運(yùn)用了多種科學(xué)技術(shù)，可以說新型的機(jī)電一體化技術(shù)為自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)4.0時(shí)代的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。

5.工業(yè)4.0時(shí)代自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展策略

5.1 重視品牌建設(shè)和投入

對(duì)于工業(yè)發(fā)展來說，品牌的建立并不是單純的對(duì)外，同樣也要加速品牌的內(nèi)部發(fā)展，作為工業(yè)制造企業(yè)應(yīng)該將品牌建設(shè)作為中心，加強(qiáng)品牌和企業(yè)內(nèi)部之間的聯(lián)系，使得企業(yè)員工能夠具備更強(qiáng)的品牌榮譽(yù)感。與此同時(shí)，品牌建設(shè)也有利于提升企業(yè)員工的工作熱情和工作效率，讓企業(yè)各個(gè)部門之間形成更好地協(xié)作，從而使得企業(yè)的運(yùn)行效率得到提升，獲得更強(qiáng)的凝聚力[6]。工業(yè)4.0時(shí)代充分運(yùn)用智能化技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來對(duì)自己的品牌進(jìn)行建立和完善，提升客戶滿意度的同時(shí)也獲得更多的銷售額。

5.2 智能化技術(shù)的應(yīng)用

工業(yè)4.0時(shí)代對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，使得工業(yè)生產(chǎn)模式以及交付方式變得更加靈活，同時(shí)也獲得了更高的生產(chǎn)效率，逐漸朝著定制化生產(chǎn)的方向發(fā)展。例如通過應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)和智能化技術(shù)的新型機(jī)床，能夠直接通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行生產(chǎn)監(jiān)控管理、錯(cuò)誤修正和自我檢測(cè)，同時(shí)也可以通過虛擬化和數(shù)字化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的三維分析。在工業(yè)4.0時(shí)代，對(duì)于機(jī)器人的應(yīng)用是重要的要求，同時(shí)也是智能化發(fā)展的重要產(chǎn)物，通過建立工業(yè)大數(shù)據(jù)來進(jìn)一步強(qiáng)化工業(yè)數(shù)據(jù)的處理能力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化和完善，在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)也為工業(yè)制造的發(fā)展提供了支持。

5.3 重視專業(yè)人才的培養(yǎng)

在我國工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程中，專業(yè)人才的稀缺也是一個(gè)需要去關(guān)注的問題，對(duì)于人才的培養(yǎng)不應(yīng)該局限于某個(gè)專業(yè)，而是要重視人才的全面培養(yǎng)，完成產(chǎn)品制造和研發(fā)的創(chuàng)新，而不是因?yàn)閷I(yè)來進(jìn)行分割。在高校教學(xué)中，應(yīng)該將應(yīng)用型學(xué)習(xí)作為主要目標(biāo)，讓學(xué)生真正具備應(yīng)對(duì)時(shí)代變遷的能力，調(diào)整社會(huì)人才培養(yǎng)方向，建立新的人才培養(yǎng)模式，為工業(yè)4.0時(shí)代的到來做好充足的準(zhǔn)備[7]。

5.4 加強(qiáng)抗危機(jī)能力

從工業(yè)企業(yè)的角度來看，想要更好地應(yīng)對(duì)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展變化就必須提升自身的抗危機(jī)能力，一方面要明確分類不同的工業(yè)類型，如果屬于資本密集型的就需要重視信息效率的提升，如果工業(yè)產(chǎn)品主要是面向大眾就需要進(jìn)一步提升產(chǎn)品的價(jià)值，并為客戶帶來更多的人性化服務(wù)，從而降低自身的風(fēng)險(xiǎn)。把新技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)工業(yè)運(yùn)營環(huán)節(jié)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營模式的智能化，特別是通過遠(yuǎn)程協(xié)作技術(shù)的應(yīng)用以更好地解決問題，同時(shí)也可以通過應(yīng)用云服務(wù)技術(shù)來更好地應(yīng)對(duì)頻繁變化的工業(yè)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。工業(yè)4.0時(shí)代需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程和產(chǎn)品的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)我國傳統(tǒng)工業(yè)中存在的缺陷進(jìn)行彌補(bǔ)，為企業(yè)帶來更多的利益。與此同時(shí)，也要積極地面對(duì)新技術(shù)所帶來的挑戰(zhàn)，因?yàn)榧夹g(shù)能力有限，但又需要制定更高的標(biāo)準(zhǔn)，所以需要重視自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用。自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)4.0時(shí)代的應(yīng)用為工業(yè)生產(chǎn)帶來了更大的便利，這是時(shí)代發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要要求。我國作為工業(yè)大國，要在工業(yè)4.0時(shí)代積極地進(jìn)行創(chuàng)新改革，面對(duì)區(qū)域發(fā)展不平衡以及品牌意識(shí)缺乏等問題，需要工業(yè)企業(yè)能夠重視品牌投入，促進(jìn)凝聚力的增強(qiáng)，從而在國際競(jìng)爭(zhēng)中獲得更大的優(yōu)勢(shì)。

6.結(jié)語

從目前的情況來看，工業(yè)4.0在我國仍然處于發(fā)展的初期，在這一時(shí)期對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用、創(chuàng)新和發(fā)展仍然處于實(shí)驗(yàn)過程中，仍然需要大量的研究和探索，鼓勵(lì)更多的企業(yè)通過自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)改革創(chuàng)新，當(dāng)技術(shù)的應(yīng)用和融合獲得了成效，就可以積極地進(jìn)行推廣和普及。當(dāng)前在自動(dòng)化控制領(lǐng)域，無論是變頻設(shè)備還是可編程控制裝置都得到了進(jìn)一步的升級(jí)和完善，通過物聯(lián)網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)的增加來獲得更強(qiáng)的智能化效果。在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中，軟件處理逐步取代了過去的人工管理模式，加速了數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)化，為工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用過程中的數(shù)據(jù)處理帶來重要的幫助。工業(yè)4.0時(shí)代，企業(yè)對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)包含了工藝工程、工程自動(dòng)化和機(jī)械工程等方面，所以需要有關(guān)方面能夠建立一個(gè)具備足夠認(rèn)可度的問題處理標(biāo)準(zhǔn)和方法，這并非通過幾家企業(yè)就能夠?qū)崿F(xiàn)的，而是需要多個(gè)領(lǐng)域的專家來進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，才能夠制定出具備足夠可行性的，促進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。