基于德国工业4.0背景下机械设计制造及其自动化行业的影响探讨

程心远

(上海理工大学,上海 200093)

基于德国工业4.0背景下机械设计制造及其自动化行业的影响探讨

程心远

(上海理工大学,上海 200093)

德国工业4.0的战略部署与实施,影响并有力推动了世界范围内的工业大变革.本文基于德国工业4.0背景下,探讨了《中国制造2025》的实际推进与实施情况,剖析其对机械设计制造及自动化行业发展所带来的积极影响,并对机械设计制造及其自动化的未来发展趋势进行探讨.

德国工业4.0;机械设计制造;自动化行业;影响

近年来,随着我国科学技术的日益发展与完备,机械设计制造及自动化行业在此大背景下,呈现出较快的发展势头,有力推动我国社会经济的持续、高速、稳健发展.当前,工业制造行业的发展已有较大程度提升,但随着行业内需求、要求的日趋多元化,对机械设计与制造提出了更高且更加多样的要求,为了能够较好的满足此要求,需积极采取各种有效方法与措施,最大化提升机械设计、制造及其自动化水平.

1 机械设计制造及其自动化行业概述

机械设计、制造及其自动化作为一种综合技术学科,涉及各种工业机械装备与机电产品的全程(设计、制造到运行控制、维护等).机械被人们形象的称之为quot;工程之母quot;,大到几万吨甚至十几万吨的巨轮,小到电话、手表或儿童玩具等,高精到航天飞机、机器人技术等,普通到曲别针、日常生活用品等,在社会领域内,几乎全部行业均需要机械技术与制造.近年来,我国大型工业呈现出强劲的发展势头,社会对机械设计与制造人才的实际需求不断增加,机械类人才已成为行业的急需型人才.

2 国内外发展现状

在工业设计与制造方面,伴随互联网所带来的影响与变革,当今云计算、大数据、移动互联网、人工智能等高新技术的发展与完善,产业互联网时代已经临至.从全球角度总体来看,发达国家已开始借助这些关键技术优势,展开自身机械设计、制造及其自动化行业的高速、稳健、持续化发展.在发达的欧洲,德国结合机械行业未来发展趋向及自身实际,率先提出了quot;工业4.0quot;战略概念,并期望以此来更好、更加全面的探索未来工业生产的新方向、新路径.我们应关注到,伴随工业技术与信息技术之间的持续、高度融合,计算机技术、网络、软件、信息技术与自动化技术的持续交织程度的加深,由此便产生了新的、充满个性化与智能化的虚拟网络,即quot;实体物理系统quot;.在美洲,美国政府还提出了符合机械行业未来发展趋向的新策略与口号,如quot;能源互联网quot;、quot;再工业化quot;等,这有力推动着美国工业发展.另外,美国启动了基于工业互联网架构下的诸多计划,比如quot;先进制造业quot;等;在亚洲地区,韩国、日本等发达国家奋起直追,在机械设计制造及其自动化行业取得了许多成就.不仅在工业机器人方面,在各领域得到普及,而且还在持续提升自身的智能化程度.对于我国而言,我国明确提出quot;中国制造2025quot;的发展战略,这一战略被外界视为中国版的工业4.0.因德国工业4.0在具体形式、整体框架上,与我国工业发展格局与未来趋势相一致,因而可借鉴德国在工业发展,尤其在机械设计制造及其自动化行业发展中的有益经验,推动我国实现更好、更快的发展.

3 基本特征

(1)工业4.0,互联为其突出主题.在工业4.0架构中,quot;连接quot;为其不变的主题,在社会体系中,几乎囊括全部客户、供应商、生产线与设备等.工业4.0与当前乃至今后的工业发展趋向相符,将各种通信设施、嵌入式终端设备、传感器及智能控制系统融合在一起.然后利用信息物理系统,组合成一个系统更加强大、更为智能的网络服务架构,使物理世界与数字世界间、各种生产设备间、产品与生产设备间,均能够真正意义上实现互联互通,利用互联网高效、快速的传播特性,使系统、工作部件、机器等更加高效的运作与生产,保持数字信息的持续融合.

(2)针对智能工厂而言,作为现代工厂信息化发展驱动下的全新阶段,将基于数字化工厂,运用各种设备监控技术与物联网技术等,强化服务与信息管理.更加全面、深入、准确的了解与掌握产销流程,提升整个生产过程的高效化与可控性,将生产线中的人工操作与干预降至最低.还能对各种生产线数据进行实时、准确的采集,对生产计划即生产进度进行合理编排,通过各种智能系统、绿色智能手段的应用,建立一个环境舒适、高效节能的人性化、和谐化工厂.在整个工业4.0架构中,智能工厂为其精髓所在.

(3)工业4.0时代,机器人、大数据技术及各类软件为其助力.在实际生产过程中,机器人不仅能够较好满足多样化的生产需求,而且还能改变传统的生产方式,减轻人力劳作,能够使生产程度变得更加快速、高效.另外,基于工业4.0背景下,机器人将更加智能化,无论是在机器人之间,还是人与机器之间,均能够实现沟通,能够利用海量的数据信息,判断生产中可能出现的各种情况,及时作出处理与调整.

此外,为推动机械设计制造及其自动化行业的健康、持久发展,软件与大数据技术的应用必不可少.所以,高效化应用各种先进技术与理念,有利于推动工业4.0更好、更快的发展.

4 发展策略

(1)发挥工业4.0的导向作用,要学会放眼世界,深化自身认识,扩展思维深度,紧跟世界潮流与国家政策方向.当前,互联网技术仍处于高速发展状态,只有紧跟工业4.0理念下机械设计制造及其自动化行业的发展趋向,并与自身实际相结合,方能做到与工业4.0相一致,才能为企业更好发展、为行业健康发展,去制定模式、铺平道路、指明方向.

(2)以工业4.0标准为自身的发展标尺,制定更加标准化的发展进程,实时分享工业标准化所带来的有益经验.实现工业的标准化,不仅是建设智能工厂的基础前提,还是推动机械设计、制造及其自动化行业符合德国工业4.0要求的重要内容.在工业产品生产制造中,只有先实现工业标准化,才能使生产的产品可追溯、可移植,在货期与质量方面才能更好控制,因而能够促进机械设计制造的高效化、优质化,因此,在德国工业4.0的大背景下,只有始终遵行合理、规范的原则体系,以其引导为导向,才能更好地推动整个机械设计制造及其自动化行业的深入、系统化发展.

5 发展趋势

(1)数字化设计.目前,无论是网络技术,还是计算机技术、工业制作技术,均得到较快发展,而在此大背景下,只有实现三者的有机结合,方能更好的实现数字化制造.当前,在各类型制造企业当中,许多已实现数字化信息传播,另外,对于企业内各部门而言,在彼此的协调能力方面,也得到显著提升.在各种数字化技术的有力支撑下,收集产品信息的方法变得更加多样,方式也更为灵活,信息内容更加全面.此外,在实际生产中,还切实实现了仿真化,因而能够显著缩短生产时间与流程,提升整体的生产效率.

(2)低耗能化的生产全程.随着现代社会经济的持续发展及工业革命的持续推进,或多或少的会对环境带来污染与影响,另外,资源的大量使用,使得各类资源变得更为短缺,甚至有枯竭风险.尤其是在工业4.0要求和谐化发展的背景下,人们在发展工业时,尤其是发展机械设计、制造及其自动化行业时,需特别注重环境保护问题,因此,在今后的发展道路上,低能耗及保护环境是未来发展趋势.比如针对机械制造业当中所使用的材料,不管是回收使用,还是消除处理,均需做到环保与低能耗.此外,在选择某一项新的机械设计或技术时,已不再单纯性的强调或考虑效率性,而是更加注重低能耗.因此,这不仅与工业4.0时代要求相符,而且还满足我国国情需要与未来发展需要.

6 结语

综而观之,从原本的中国制造发展至中国智造,乃是我国经济发展的本质目标.在工业4.0的发展背景下,持续推动我国产业结构调整与升级,深化同德方的交流与合作,结合各方面有利因素,借鉴工业4.0所带来的发展机遇与方向,将有利于推动我国机械设计、制造及其自动化行业的更好、更快发展.

[1]刘英, 赵茂程, 单玉霞等. quot;中国制造2025quot;引领下的案例教学研究[J]. 机械设计与制造工程, 2016, 45(12):100-103.

[2]朱言亮. 机械制造工艺发展现状与未来发展方向探究[J]. 工程技术:全文版, 2015(12):00265-00265.

[3]张曙. 工业4.0和智能制造[J]. 机械设计与制造工程,2014(8):1-5.

TH122;TH16

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1671-0711(2017)11(下)-0185-02