淺談工業(yè)4.0時(shí)代下的機(jī)電一體化專業(yè)改革趨勢①

李波，趙雷，楊川

[摘 要] 按照德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略計(jì)劃的發(fā)展方向，根據(jù)自動(dòng)化—信息物理系統(tǒng)（CPS）的發(fā)展趨勢，結(jié)合“中國制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略，分析前三次工業(yè)革命的發(fā)展規(guī)律，結(jié)合機(jī)電一體化專業(yè)的特點(diǎn)，分析預(yù)測了工業(yè)4.0革命將引發(fā)的機(jī)電一體化專業(yè)變革，提出了機(jī)電一體化專業(yè)人才需求的新方向。

[關(guān) 鍵 詞] 工業(yè)4.0時(shí)代；CPS；機(jī)電一體化；改革

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）05-0019-01

一、工業(yè)4.0概述

“第四次工業(yè)革命”是德國的國家級戰(zhàn)略，是德國工程院、西門子公司、弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)等德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和驅(qū)動(dòng)下形成的，以智慧工廠、智能生產(chǎn)為主題，以自動(dòng)化—信息物理系統(tǒng)（CPS）為基本標(biāo)志，這已不單是德國人的戰(zhàn)略，現(xiàn)已被國際廣泛認(rèn)可，成為全球工業(yè)發(fā)展的方向性綱領(lǐng)。我國也提出了中國制造2025發(fā)展戰(zhàn)略。中國的2025發(fā)展戰(zhàn)略與德國人的工業(yè)4.0異曲同工，可見，工業(yè)革命已悄然來臨。

二、工業(yè)4.0前引發(fā)的社會(huì)重大變革

在分析工業(yè)4.0變革之前，先對前三次工業(yè)革命進(jìn)行回顧。

第一次工業(yè)革命：18世紀(jì)末，以蒸汽機(jī)問世并廣泛應(yīng)用為標(biāo)志。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，機(jī)器生產(chǎn)行業(yè)快速發(fā)展，由此引發(fā)了冶金業(yè)、礦業(yè)、運(yùn)輸業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的迅猛發(fā)展，汽船、蒸汽機(jī)車等交通工具的出現(xiàn)，讓交通運(yùn)輸業(yè)得到質(zhì)的變革。以蒸汽機(jī)為動(dòng)力核心的各種新技術(shù)、新發(fā)明層出不窮，并被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，人類進(jìn)入蒸汽機(jī)時(shí)代。

第二次工業(yè)革命：20世紀(jì)初，以電力廣泛應(yīng)用為標(biāo)志，人類進(jìn)入了電氣時(shí)代。電氣時(shí)代最典型的應(yīng)用即為電機(jī)（發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)）的廣泛應(yīng)用，發(fā)電機(jī)的出現(xiàn)，補(bǔ)充和取代了蒸汽機(jī)為動(dòng)力的新能源，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。隨后，電動(dòng)機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，各種機(jī)床、加工設(shè)備、電動(dòng)裝置層出不窮，引發(fā)了工業(yè)加工方式的變革，滲透到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，電氣取代蒸汽機(jī)主宰了整個(gè)時(shí)代。

第三次工業(yè)革命：20世紀(jì)中后期，以計(jì)算機(jī)等的發(fā)明和應(yīng)用為標(biāo)志的第三次工業(yè)革命爆發(fā)，極大地推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政治、文化等領(lǐng)域的變革。特別是80年代后，電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，徹底改變了人們的觀念和生活方式，以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的全球高速公路誕生。

三、工業(yè)4.0將引發(fā)機(jī)電一體化專業(yè)重大變革

通過前三次工業(yè)革命，我們不難發(fā)現(xiàn)，每一次工業(yè)革命都有重大的技術(shù)突破，都對經(jīng)濟(jì)及世界格局產(chǎn)生了重大影響，同時(shí)，都是有規(guī)律可尋的，如果在相應(yīng)的時(shí)期按規(guī)律去做對應(yīng)的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，都會(huì)有重大的收獲。第四次工業(yè)革命也將引起社會(huì)的巨大變革，那么作為機(jī)電結(jié)合典型的專業(yè)，第四次工業(yè)革命將會(huì)引發(fā)機(jī)電一體化專業(yè)什么樣的變革呢？機(jī)電一體化下，非標(biāo)設(shè)備的研發(fā)、電子產(chǎn)品的研發(fā)都將進(jìn)入一個(gè)新的領(lǐng)域。CPS的廣泛應(yīng)用，將帶入人類走進(jìn)自動(dòng)化、智能、互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。簡單來說，進(jìn)入了4.0時(shí)代后，我們的產(chǎn)品都應(yīng)該有相應(yīng)的傳感器、智能芯片和聯(lián)網(wǎng)功能，我們的產(chǎn)品能如實(shí)反映工作的實(shí)際情況。如我們用的防盜門，以后能通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制監(jiān)控，我們用的空調(diào)能通過APP及時(shí)反映當(dāng)前的工作狀態(tài)，如，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、零部件壽命分析、遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)控制等。這種大環(huán)境下，各種智能產(chǎn)品將層出不窮，可以通過APP來實(shí)現(xiàn)查詢、顯示、分析、控制相關(guān)信息等功能。

四、機(jī)電一體化專業(yè)在工業(yè)4.0背景下的特殊地位

我國的很多產(chǎn)品普遍處于工業(yè)2.0、3.0的標(biāo)準(zhǔn)，2.0產(chǎn)品以電氣時(shí)代為主要標(biāo)志，3.0的電子計(jì)算機(jī)時(shí)代也與電氣自動(dòng)化專業(yè)有著緊密的聯(lián)系，工業(yè)4.0時(shí)代要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能化、網(wǎng)絡(luò)化，這些都與機(jī)電一體化專業(yè)息息相關(guān)。比如要實(shí)現(xiàn)智能產(chǎn)品的生產(chǎn)，必須在產(chǎn)品中內(nèi)置更多的傳感器，需要進(jìn)一步集成傳感器，提高傳感器的精度和靈敏度。同時(shí)產(chǎn)品要能如實(shí)反映相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，需要在產(chǎn)品中植入相應(yīng)的智能芯片，工控中的自動(dòng)化生產(chǎn)離不開PLC的核心控制技術(shù)，這些都是工業(yè)4.0的關(guān)鍵技術(shù)，也是機(jī)電一體化專業(yè)人才的核心技能。這些行業(yè)的發(fā)展對機(jī)電一體化專業(yè)人才需求巨大。

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