淺議“工業4.0”背景下機電一體化的發展

張嘎熟

フ?要：在工業4.0的背景下，我國工業發展面臨著重大的機遇與挑戰，而工業4.0對機電一體化的發展有著重要的作用。本文從機械技術、信息技術等方面出發分析了工業4.0對機電一體化技術的影響。

ス丶詞：工業4.0；機電一體化；信息技術

一、工業4.0概述

スひ4.0是德國政府2013年在漢諾威工業博覽會上正式提出的一個高科技戰略計劃，以物聯網和網絡體系為基礎，推動工業智能化，旨在創建適應能力強、資源效率高和智能化程度高的智慧工廠，并且在制造流程對商業客戶和合作伙伴進行整合。

サ苯袢嗣僑銜“工業4.0”是以智能制造為主導的第四次工業革命，或革命性的生產方法，利用信息化技術促進產業變革的時代，也就是智能化時代?！肮I4.0”項目主要涉及三大領域：“智能工廠”、“智能生產”和“智能物流”。

二、機電一體化概述

ァ盎電一體化”概念最早是由日本學者提出的，全稱為機械電子工程學，它是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并廣泛應用到各個技術領域之中，而現代化自動生產設備幾乎都是機電一體化的設備，可以說機電一體化技術對各個領域的發展起著重要作用。

三、“工業4.0”對機電一體化發展的影響

（一）對機械技術發展的影響

ゴ踴械技術發展的歷程來看，機械技術的改善是從質量、性能和精度等方面進行的?，F代機械產品朝著輕型化、微型化、智能化方向發展，而現代大多數的機械產品是用鋼鐵材料制造而成，為了符合技術發展的需求，一方面考慮對機械進行改進，另一方面考慮采用新型材料，以達到減輕機械本體的重量、提高機械產品的性能，進而使得機械生產低消耗、高效率。

スひ4.0對機械技術的發展有著重要的作用，我們以數控機床技術和機器人技術為例進行說明。數控機床技術是一種典型的機電一體化產品，用于加工復雜、精密的零件。數控機床技術對我國制造業有著重要的作用，而工業4.0對于開發精度高、性能強的數控機床和集成制造系統有很大幫助。工業40項目的實施對數控機床的研發主要體現在電機、光柵、軸承等機械部件以及數控系統等方面，以提升數控機床的精度和穩定性。

セ器人技術在近年來取得了迅速發展，已經廣泛應用到醫療、工業、航空、軍事等領域。工業4.0一方面對機器人執行機構（機器人本體）、驅動裝置（步進電機、伺服電機）、檢測裝置（傳感器、控制器）、控制系統等相關零部件的制造以及系統集成設計等技術的突破有至關重要的作用；另一方面工業4.0對基于機器人在家庭、教育、軍事、醫療衛生、工業制造等領域的需求，從而推動機器人向家務型、操作型、程控型、數控型、搜救型、平臺型、示教再現性、感覺控制型、適應控制型、學習控制型等方面研發新產品，使得機器人技術向標準化、模塊化等方向發展，讓機器人的應用更加廣泛。

（二）對信息技術發展的影響

セ電一體化的發展離不開信息技術的應用。機電一體化的發展，需要進一步提高信息處理設備的可靠性和處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。工業4.0對集成電路、信息通信、操作系統及工業軟件等信息技術的發展產生重要的影響。

スひ4.0對我國集成電路產業的發展極其關鍵。由于我國集成電路產業在設計、制造、封裝測試以及產業鏈上下游不協同，芯片、軟件、系統、應用等各環節銜接不緊密，我國集成電路產業的發展必須集成電路產業鏈上下游虛擬一體化模式探索，工業4.0對強化集成電路產業鏈上下游的合作與協同，改善集成電路發展的生態環境，加強集成電路產品設計與軟件、系統及服務的有機連接，增強集成電路大產業鏈的整體競爭優勢有著重要的作用。

バ畔⑼ㄐ派璞甘腔電一體化應用十分重要的領域，工業40對數據的計算、連接、存儲、加密等技術的發展有著重要的作用。我們以第五代移動通信（5G）技術為例，5G技術的發展，是以超高速大容量智能光傳輸技術以及巨型的網絡架構為基礎，需要對各個硬件設備進行升級。工業4.0有利于對服務器、路由交換機、智能終端、基站等設備的研發，推動核心通信設備體系化發展以及規?；瘧谩?/p>

ニ孀嘔電一體化的發展，操作系統及工業軟件已經成為發展機電一體化產業的關鍵要素，工業4.0對開發基礎軟件，產品設計、工業系統設計、數據處理等起著非常重要的作用。同時，工業4.0有利于完善工業軟件集成標準和安全測評體系，推進工業軟件體系化發展和產業化應用，大大提高設計效率，節約成本，實現可視化管理。工業4.0促使操作系統和工業軟件成為企業調整經濟結構，轉變經濟增長方式的主要因素。

ネ時，工業4.0推動綠色能源的發展。工業4.0推進新能源和可再生能源裝備、儲能裝置、用戶終端設備以及電子器件、高溫超導材料等重要元器件和關鍵材料的生產，進一步提高綠色能源生產水平，形成產業化結構。

スひ4.0還對接口技術、軟件技術等發展有著重要作用，同時工業4.0推動機電一體化技術向智能化、模塊化、網絡化和微型化與綠色化方向發展。

ハ紙錐撾夜從勞動密集型生產模式向高效的高科技生產模式實現工業現代化中國工業轉型，而“工業4.0”在我國轉變經濟增長模式的過程中扮演著重要角色。2014年10月10日，我國同德國政府共同簽署《中德合作行動綱要：共塑創新》，該文件明確提出工業生產的數字化對于未來中德經濟發展和更好地滿足人類的生產生活實際具有重大意義，標志著工業4.0進入到中德合作的新模式?！肮I4.0”背景下，機電一體化技術的發展，需要實踐應用與理論創新的共同跟進，伴隨其發展趨勢而不斷發展。