“工業4.0”對機械設計制造及自動化行業的影響分析

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、教育事業的不斷發展與進步，機械設計與制造和自動化產業呈現出迅猛發展的勢頭，促進了我國現代社會經濟的持續、健康、穩步與高速發展。伴隨行業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展水平。

1 工業機械設計制造自動化發展概述

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都涉及到機械技術的設計與制造。近年來，國內大型工業產業展現出強有力的發展趨勢，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領域急需的人才類型。

2 工業機械設計制造自動化發展形勢

網絡技術的不斷發展，對現代工業的設計、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展，工業產業的“互聯網+”時代已經到來。站在經濟全球化的視角上進行綜合探析，發達國家已經使用這些現代化技術優勢開始實施工業方面的機械設計和制造，工業機械自動化也呈現出高速、持續、穩定的發展趨勢。在西方發達國家中，德國綜合機械行業的未來發展方向及本國實際情況，最早出臺了“工業4.0”戰略概念及部署，希望實現未來工業行業生產處于全新方向與路徑層面上。值得我國注意的是，隨著工業生產技術和信息化技術的高度融合，計算機技術、互聯網、系統軟件以及信息、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網。美國政府則提出了緊隨機械行業現實發展趨勢的全新策略及倡導，比如再工業化及能源網絡等，對美國現代化工業發展具有極為顯著的促進作用。并且，美國開始啟動工業網絡結構基礎上的很多計劃方案，例如先進的制造業等。亞洲的韓國與日本等發達國家更是緊隨其后，在機械設計、制造和自動化行業的發展中獲得了很大的成就。并不只是在工業機器人方面，在各行業領域也得到普及，并且能持續提高自身的智能化發展程度。基于此，我國也明確提出《中國制造2025》發展戰略，這一戰略的提出，被國際上看做是中國版本的“工業4.0”。由于德國的“工業4.0”在具體的形式，以及整體架構層面上，都和我國的工業發展格局、未來發展趨勢是統一的，所以，可以對德國的工業發展，特別是在機械設計、制造以及自動化領域的成功經驗，促進我國工業產業能實現更加快速、良好的發展。

3 德國“工業4.0”的基本特征

3.1 “工業4.0”最突出的主題就是互聯

在德國“工業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4.0”同目前甚至未來工業發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進行有機融合，使用現代化的信息物理系統，形成一個更加智能化的互聯網服務框架結構，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、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督管控技術以及物聯網技術等，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、綠色措施等，積極構建環境更為舒適、節能效果更為優異且人性化、現代化、和諧化的工廠。在德國提出的“工業4.0”框架結構中，智能工廠是“工業4.0”的精髓，是其關鍵組成部分。

3.3 “工業4.0”戰略部署中的軟件助力

德國提出的“工業4.0”戰略部署，是基于機器人、軟件、大數據技術等而存在的。在工業生產中，機器人能滿足不同生產要求，并且還能改變傳統的生產方式，減少實際生產過程中的人力勞動，提升工業生產的速度和質量。此外，在德國“工業4.0”戰略部署的影響下，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。可以使用大數據信息資源，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，為了促進工業機械設計、制造以及自動化行業的良性、持續發展，計算機軟件和大數據技術在工業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4.0”實現更加良好而高速的發展。

4 “工業4.0”背景下我國現代工業產業的發展措施

4.1 “工業4.0”對我國工業產業發展的指導效應

將德國“工業4.0”戰略部署相關內容的導向作用發揮出來，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，緊隨世界發展腳步以及我國相關政策的創新。在全球范圍內，網絡技術始終處在高速發展的狀態中，因此一定要緊緊跟隨德國提出的“工業4.0”理念，實現工業機械設計、制造以及自動化領域的有序發展，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4.0”的統一性，為企業更好、更健康的發展夯實基礎，為我國工業發展指明方向。

4.2 基于德國“工業4.0”對未來發展的定位

基于德國“工業4.0”相關要求進行自身發展定位，制定更標準、嚴謹的發展規劃，對工業標準化的成功經驗進行及時分享。實現工業企業標準化生產，不但是完成智能化工程建設的前提，更是促進工業領域機械設計與制造、自動化行業都能符合“工業4.0”相關要求的關鍵內容。在現代工業產品生產制造過程中，必須首先完成工業標準化，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，實現工業產業機械設計與制造高質高效發展。基于德國“工業4.0”的戰略部署，嚴格落實合理而規范的原則體系，將其引導作為自身發展的向導，促進機械設計與制造、自動化行業系統、深入、全面的發展。

5 我國工業產業的發展趨勢

5.1 全面實現數字化設計

現代社會背景下，互聯網技術、計算機技術以及工業制造技術等都得到了快速發展。在德國提出的“工業4.0”背景下，一定要實現互聯網技術、計算機技術與工業制造技術的合理整合，真正實現數字化工業制造。在諸多類別的工業企業中，大多都實現了數字化信息傳播，工業企業內部各部門之間的協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。在工業企業制造生產中減少時間和流程，提高企業的整體生產成效。

5.2 工業生產實現低能源消耗

伴隨社會經濟的不斷發展，工業生產對自然生態環境必然會產生污染，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。現代工業發展，要特別重視環保問題，因此，在工業行業的未來發展中，低能耗和環境保護是正確的發展方向。比如工業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，都要盡量做到環保和低能源消耗。

6 結束語

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