自動化技術在工業4.0時代的發展趨勢分析

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4.0的概念最早是由德國所提出，后來其他國家也紛紛進行了工業物聯網的規劃，我國結合現有的情況來提出了相關的方案，核心內容就在于對工業的改革升級，其中最為重要的就是對自動化技術的應用要求，實現傳統自動化技術的智能化發展。在工業4.0時代，如何更好地促進自動化發展，除了要保持傳統行業的穩定性之外，也要積極的應用智能化和互聯網技術，從而促進工業領域的跨越式發展。

1.自動化技術的內涵特點

自動化這一學科領域中所包含的技術是較為多樣的，一直以來我國都十分注重在這一領域的探索和發展，其中的重點在于實現工業的自動化控制，除了要保證產品的質量之外，也要提升整個系統的安全性和穩定性。自動化技術綜合了多個學科，包括機械制造、軟件工程、電子信息、傳感和檢測等方面的技術，通過這些技術的整合來進一步促進了自動化技術的發展。在實際的工程當中，通過自動化技術的運用來實現對多學科知識的優化，從而組成了具備較強綜合性的系統，該系統所運用的是機電一體化和裝備制造業概念，實現了項目和產品內容的有機結合，讓產品和項目設計能夠組成為一個有機的整體，從而實現對系統的設計和控制。

2.工業4.0的基本架構分析

工業4.0這一概念的出現，說明了一種新的技術架構的誕生，以人的需求為基礎來進行工業智能的發展，需要將自動化和智能化進行結合發展。工業4.0的基礎是通過互聯網和數字化技術的集成來對工業自動化進行協助，從而在傳統自動化技術的基礎上來由過去的集中控制向著分散增強控制模式進行發展，通過網絡的應用讓設備以及傳感裝置之間實現無縫對接，進而建立一個更具個性化和靈活性的生產模式，在這樣的模式中，自動化技術可通過自我修正和診斷等功能來提升設備的智能性，從而更好地完成生產工作[1]。工業4.0時代被人們稱作為第四次工業革命，主要是以智能化為中心，從而促進產業的發展變革。隨著經濟全球化發展，世界各國的產品要素流動速度加快，促進了資源配置的優化，隨著世界經濟的發展，已經逐步進入產業變革和創新密集化階段，人們的個性化需求推動了市場的轉變，要求企業能夠實現產品的柔性化和個性化處理。我國也需要緊跟世界發展潮流，向著工業4.0時代的自動化進行轉變。工業4.0主要的特點在于智能化和物聯化，目的在于通過信息技術的應用來進一步提升企業生產效率和個性化服務能力，并強化了各個生產環節之間的連接性，從而為企業創造更大的利益。我國是工業大國，但工業發展水平仍然有待于進一步的提升，在全球化發展中會面臨國際工業發展所帶來的沖擊，作為國家經濟基礎，工業發展同時也是國家項目建設的基本保障[2]。我國遵循改革開放的要求，對工業發展未來進行積極探索，使得我國的工業產品能夠朝著定制時代發展，并完成相應的自動化創新改革。傳統工業因為成本和技術的影響而存在著局限性，無法獲得良好發展，很多企業都因此而倒閉，而在工業4.0時代，工業發展因為自動化技術的應用，將會進入一個效率更高且成本更低的生產時代，在提升工業生產力的同時也降低了制造成本。目前來看，我國的天津、青島等地已經開始進行了碼頭集裝箱的自動化改革。從目前的情況來看，有關于工業4.0時代的研究仍然更多地處于理論層面，還沒有對模式進行明確，工業4.0時代的目的是提升產品及服務模式的數字化和個性化，具體的層次架構主要分為了企業、管理、操作、控制和現場這樣幾個層面，且不同的層面所對應的設備也有所不同，相互之間的聯系十分緊密，企業這一層面具體所負責的是設計和開發產品，同時也包括了產品的生命周期和資源計劃等。在管理這一層面更多的是對企業部分功能進行承接，包括執行制造和工廠組態等。操作這一層面上所涉及的是數據采集、監控、分布式控制等系統，主要由MES系統來發布執行任務。控制這一層面上主要涉及的內容為人機界面和可編程邏輯控制器。現場層面主要是指設備的應用。控制、執行等多個不同層次分別對應的是工業4.0時代的不同階段。從目前的情況來看，工業4.0目前主要被應用在電氣工程和機械制造這兩個領域當中，我國在這方面的發展有著巨大優勢，因為我國是全球唯一具備全部工業產業門類的國家，我國的工業體系完整且龐大，為工業4.0時代的發展打下了堅實的基礎。隨著人口紅利的逐步消失，我國需要推動自動化技術在制造業中的應用，產業轉型需要依托于智能化生產，除了很多大型制造企業積極地在進行轉型之外，一些中小企業也在緊跟工業4.0時代的潮流，通過自動化技術來對傳統制造業進行轉型和升級，大幅度提升生產效率，促進企業的進一步發展[3]。

3.工業4.0時代的自動化技術發展現狀

3.1 品牌意識不足

隨著經濟全球化發展，全球范圍內的資源加速流動，實現了進一步的優化配置，同時世界各國也在積極地進行工業技術交流發展，從而進一步弱化了工業核心產品所具備的優勢，工業產品質量的差距逐漸縮小。同時，因為產品市場的逐步規范化，過去的關系式營銷模式逐步失去了自身的優勢，更多的企業開始重視品牌的建立，根據人們的心理、情感以及個性化需求來進行品牌的經營。相比于過去的關系式營銷模式，工業4.0時代更加重視品牌式的營銷，對客戶產生更強的號召力。

3.2 發展狀態不均衡

工業4.0時代我國的自動化技術發展與我國不同地區所具備的經濟水平有著重要的關聯，目前我國的工業發展狀態并不均衡，東南沿海區域的發展速度較快，而東西部區域的發展較為緩慢，所以會將東部區域作為自動化技術發展的主要陣地，無論是發展水平上，還是品牌價值上都有著巨大的優勢。想要從根本上改變過去的市場模式是較為困難的，很多工業企業所處的位置較為被動，思想受到禁錮，缺乏主動創新思維，例如某些企業生產的產品較為單一，且供給的客戶也十分單一，并未積極的創新經營模式。與此同時，這些企業所應用的溝通策略也并不完善，僅為了達到業務目標來進行短暫的會議溝通，或者和政府及客戶之間進行短暫的交流，并未重視品牌意識的建立，僅將品牌看作為信號的傳達標志，對于企業文化的展現缺少足夠的全面性[4]。另外，相比于傳統的工業市場來說，工業4.0時代對于人力資源的利用效率有著較大的優勢，有利于工作效率的顯著提升，利用智能化技術來對傳統市場進行改變，例如智能化軟件的應用等。

4.自動化技術在工業4.0時代的發展趨勢

4.1 物聯網技術的應用

在互聯網時代，隨著各項技術的發展，為物聯網的發展創造了更大的發展空間，以往在互聯網環境中僅能實現人和人之間相互連接的情況發生了改變，物聯網使得物與物之間實現了有效連接，從而對網絡互聯的規模進行了大幅度的擴增，隨著物聯網技術的發展，推動了經濟全球化發展的進程，在對各個領域形成影響的同時，也改變了人們的工作和生活，可以說物聯網技術和自動化技術的融合會為人們帶來一個新的工業時代[5]。

4.2 工業智能化發展

近年來隨著人工智能技術的高速發展，其逐漸被應用到了更多的領域當中，相信隨著人工智能技術的逐步成熟，會推動工業智能化的發展，通過智能化技術和自動化技術的配合來為人們創造出更高的效益，達到智能化制造的目標。與此同時，人工智能技術的發展和應用也能夠促進工業領域的創新，為工業4.0時代的自動化技術應用帶來更大的空間。

4.3 新型的機電一體化

工業4.0時代推動了傳感技術、電子技術以及軟件技術的融合發展，在這樣的背景下出現了新型的機電一體化技術，這是未來自動化技術的主要發展方向，該技術是在機械設計和制造當中綜合運用了多種科學技術，可以說新型的機電一體化技術為自動化技術在工業4.0時代的發展奠定了重要基礎。

5.工業4.0時代自動化技術的發展策略

5.1 重視品牌建設和投入

對于工業發展來說，品牌的建立并不是單純的對外，同樣也要加速品牌的內部發展，作為工業制造企業應該將品牌建設作為中心，加強品牌和企業內部之間的聯系，使得企業員工能夠具備更強的品牌榮譽感。與此同時，品牌建設也有利于提升企業員工的工作熱情和工作效率，讓企業各個部門之間形成更好地協作，從而使得企業的運行效率得到提升，獲得更強的凝聚力[6]。工業4.0時代充分運用智能化技術和物聯網技術來對自己的品牌進行建立和完善，提升客戶滿意度的同時也獲得更多的銷售額。

5.2 智能化技術的應用

工業4.0時代對于自動化技術的運用，使得工業生產模式以及交付方式變得更加靈活，同時也獲得了更高的生產效率，逐漸朝著定制化生產的方向發展。例如通過應用自動化技術和智能化技術的新型機床，能夠直接通過網絡來進行生產監控管理、錯誤修正和自我檢測，同時也可以通過虛擬化和數字化技術來實現對生產線的三維分析。在工業4.0時代，對于機器人的應用是重要的要求，同時也是智能化發展的重要產物，通過建立工業大數據來進一步強化工業數據的處理能力，從而實現對產業鏈的優化和完善，在降低生產成本的同時也為工業制造的發展提供了支持。

5.3 重視專業人才的培養

在我國工業自動化發展進程中，專業人才的稀缺也是一個需要去關注的問題，對于人才的培養不應該局限于某個專業，而是要重視人才的全面培養，完成產品制造和研發的創新，而不是因為專業來進行分割。在高校教學中，應該將應用型學習作為主要目標，讓學生真正具備應對時代變遷的能力，調整社會人才培養方向，建立新的人才培養模式，為工業4.0時代的到來做好充足的準備[7]。

5.4 加強抗危機能力

從工業企業的角度來看，想要更好地應對全球經濟發展變化就必須提升自身的抗危機能力，一方面要明確分類不同的工業類型，如果屬于資本密集型的就需要重視信息效率的提升，如果工業產品主要是面向大眾就需要進一步提升產品的價值，并為客戶帶來更多的人性化服務，從而降低自身的風險。把新技術應用到各個工業運營環節當中，實現運營模式的智能化，特別是通過遠程協作技術的應用以更好地解決問題，同時也可以通過應用云服務技術來更好地應對頻繁變化的工業發展狀態。工業4.0時代需要實現生產流程和產品的模塊化和標準化，對我國傳統工業中存在的缺陷進行彌補，為企業帶來更多的利益。與此同時，也要積極地面對新技術所帶來的挑戰，因為技術能力有限，但又需要制定更高的標準，所以需要重視自動化技術在工業發展中的應用。自動化技術在工業4.0時代的應用為工業生產帶來了更大的便利，這是時代發展和經濟發展的重要要求。我國作為工業大國，要在工業4.0時代積極地進行創新改革，面對區域發展不平衡以及品牌意識缺乏等問題，需要工業企業能夠重視品牌投入，促進凝聚力的增強，從而在國際競爭中獲得更大的優勢。

6.結語

從目前的情況來看，工業4.0在我國仍然處于發展的初期，在這一時期對于自動化技術的應用、創新和發展仍然處于實驗過程中，仍然需要大量的研究和探索，鼓勵更多的企業通過自動化技術的應用實現改革創新，當技術的應用和融合獲得了成效，就可以積極地進行推廣和普及。當前在自動化控制領域，無論是變頻設備還是可編程控制裝置都得到了進一步的升級和完善，通過物聯網通信結構的增加來獲得更強的智能化效果。在數據處理領域中，軟件處理逐步取代了過去的人工管理模式，加速了數據信息的轉化，為工業自動化技術應用過程中的數據處理帶來重要的幫助。工業4.0時代，企業對于自動化技術的應用所面臨的挑戰包含了工藝工程、工程自動化和機械工程等方面，所以需要有關方面能夠建立一個具備足夠認可度的問題處理標準和方法，這并非通過幾家企業就能夠實現的，而是需要多個領域的專家來進行統籌規劃，才能夠制定出具備足夠可行性的，促進自動化技術發展的協議標準。