“工业4.0”对机械设计制造及自动化行业的影响分析

赵传生

（山东华宇工学院，山东德州 253034）

0 引言

随着我国科学技术、社会经济、教育事业的不断发展与进步，机械设计与制造和自动化产业呈现出迅猛发展的势头，促进了我国现代社会经济的持续、健康、稳步与高速发展。伴随行业内需的增长和要求的多元化趋势，对机械设计、制造方面提出了更为严格、多样、高效的要求。为了能使工业机械设计和制造满足这一要求，要积极采取合理有效的方式与措施，提高现代机械设计自动化领域的发展水平。

1 工业机械设计制造自动化发展概述

机械设计与制造及自动化是现代化的综合性学科，其涉及到各种工业机械装备与机电产品，即涉及到机械的设计和制造，以及机械的运转管控和后期维护保养等。机械被人们成为工程之母，能制造生产诸多产品，囊括人们现实生活的各个层面。大到远洋巨轮，小到日常生活中的电话、手表以及玩具等，直至精度要求极高的航天飞机以及智能机器人等。整个社会领域的所有行业都涉及到机械技术的设计与制造。近年来，国内大型工业产业展现出强有力的发展趋势，对机械设计、制造人才的需要量也在连年增加，机械制造类人才已成为行业领域急需的人才类型。

2 工业机械设计制造自动化发展形势

网络技术的不断发展，对现代工业的设计、制造产生了巨大的影响，随着现代的云计算、人工智能、移动网络、大数据等高新科技的完善和发展，工业产业的“互联网+”时代已经到来。站在经济全球化的视角上进行综合探析，发达国家已经使用这些现代化技术优势开始实施工业方面的机械设计和制造，工业机械自动化也呈现出高速、持续、稳定的发展趋势。在西方发达国家中，德国综合机械行业的未来发展方向及本国实际情况，最早出台了“工业4.0”战略概念及部署，希望实现未来工业行业生产处于全新方向与路径层面上。值得我国注意的是，随着工业生产技术和信息化技术的高度融合，计算机技术、互联网、系统软件以及信息、自动化等技术之间的交叉深度、广度更加明显，并且在此基础上形成全新的，具有鲜明个性和智能化形式的虚拟互联网。美国政府则提出了紧随机械行业现实发展趋势的全新策略及倡导，比如再工业化及能源网络等，对美国现代化工业发展具有极为显著的促进作用。并且，美国开始启动工业网络结构基础上的很多计划方案，例如先进的制造业等。亚洲的韩国与日本等发达国家更是紧随其后，在机械设计、制造和自动化行业的发展中获得了很大的成就。并不只是在工业机器人方面，在各行业领域也得到普及，并且能持续提高自身的智能化发展程度。基于此，我国也明确提出《中国制造2025》发展战略，这一战略的提出，被国际上看做是中国版本的“工业4.0”。由于德国的“工业4.0”在具体的形式，以及整体架构层面上，都和我国的工业发展格局、未来发展趋势是统一的，所以，可以对德国的工业发展，特别是在机械设计、制造以及自动化领域的成功经验，促进我国工业产业能实现更加快速、良好的发展。

3 德国“工业4.0”的基本特征

3.1 “工业4.0”最突出的主题就是互联

在德国“工业4.0”框架结构中，连接一直都是其永恒的主体。在现代社会体系中，基本上包含所有的客户、生产线、设备和供应商等。德国提出的“工业4.0”同目前甚至未来工业发展趋势是相互吻合的，将诸多通信设施、传感器、嵌入式终端设备以及智能化控制系统进行有机融合，使用现代化的信息物理系统，形成一个更加智能化的互联网服务框架结构，让物理世界、数字世界、诸多生产设备、产品和生产设备等，实现真实的互相关联与互相沟通，使用现代化网络技术传播快速、高效的属性，使系统、机器以及工作部件实现高效而快速的运作和生产活动，确保数字信息资源的有效融合。

3.2 智能化工厂

智能工厂是现代化工厂实现信息化发展而促生的全新产物，是在数字化工厂的基础上，使用各种现代化设备监督管控技术以及物联网技术等，对服务工作进行强化，并且实施合理有效的信息管理工作。这样才能实现对工厂产销流程的全面、精准而深入的了解和掌握，切实提高整个工业生产流程的可操控性和高效性，把工厂生产线中的人工操作、干预等降低到最低标准。并且还要对各类不同生产线的数据信息实施实时精准的收集，对工业生产方案（生产进度）实施合理有效的编排，应用各种智能化系统、绿色措施等，积极构建环境更为舒适、节能效果更为优异且人性化、现代化、和谐化的工厂。在德国提出的“工业4.0”框架结构中，智能工厂是“工业4.0”的精髓，是其关键组成部分。

3.3 “工业4.0”战略部署中的软件助力

德国提出的“工业4.0”战略部署，是基于机器人、软件、大数据技术等而存在的。在工业生产中，机器人能满足不同生产要求，并且还能改变传统的生产方式，减少实际生产过程中的人力劳动，提升工业生产的速度和质量。此外，在德国“工业4.0”战略部署的影响下，机器人会变得更加智能，不管机器人之间还是机器人与人之间，都能实现良好的沟通与交流。可以使用大数据信息资源，对实际生产中可能出现的诸多情况进行判断，及时做出有效的处理和调整。而且，为了促进工业机械设计、制造以及自动化行业的良性、持续发展，计算机软件和大数据技术在工业生产中的实际应用都是不可缺少的。鉴于此，应用现代化的技术、理念，能够让德国提出的“工业4.0”实现更加良好而高速的发展。

4 “工业4.0”背景下我国现代工业产业的发展措施

4.1 “工业4.0”对我国工业产业发展的指导效应

将德国“工业4.0”战略部署相关内容的导向作用发挥出来，就一定要着眼于全世界，对自身认知意识进行有效深化，拓展思维的深度，紧随世界发展脚步以及我国相关政策的创新。在全球范围内，网络技术始终处在高速发展的状态中，因此一定要紧紧跟随德国提出的“工业4.0”理念，实现工业机械设计、制造以及自动化领域的有序发展，并且同国家基本国情，工厂实际情况相结合，这样才能保持同德国“工业4.0”的统一性，为企业更好、更健康的发展夯实基础，为我国工业发展指明方向。

4.2 基于德国“工业4.0”对未来发展的定位

基于德国“工业4.0”相关要求进行自身发展定位，制定更标准、严谨的发展规划，对工业标准化的成功经验进行及时分享。实现工业企业标准化生产，不但是完成智能化工程建设的前提，更是促进工业领域机械设计与制造、自动化行业都能符合“工业4.0”相关要求的关键内容。在现代工业产品生产制造过程中，必须首先完成工业标准化，才能逐渐让产品生产变得可追溯、可复制。做好货期、质量等方面的有效管控，实现工业产业机械设计与制造高质高效发展。基于德国“工业4.0”的战略部署，严格落实合理而规范的原则体系，将其引导作为自身发展的向导，促进机械设计与制造、自动化行业系统、深入、全面的发展。

5 我国工业产业的发展趋势

5.1 全面实现数字化设计

现代社会背景下，互联网技术、计算机技术以及工业制造技术等都得到了快速发展。在德国提出的“工业4.0”背景下，一定要实现互联网技术、计算机技术与工业制造技术的合理整合，真正实现数字化工业制造。在诸多类别的工业企业中，大多都实现了数字化信息传播，工业企业内部各部门之间的协调能力获得明显提升。在数字化技术的全面扶持下，产品信息的收集方式也变得更加多样，搜集方式更加灵活，所搜集到的信息内容更加全面而具体。在工业企业制造生产中减少时间和流程，提高企业的整体生产成效。

5.2 工业生产实现低能源消耗

伴随社会经济的不断发展，工业生产对自然生态环境必然会产生污染，并且，能源资源的大量消耗，使更多能源资源出现短缺，甚至面临枯竭的威胁。现代工业发展，要特别重视环保问题，因此，在工业行业的未来发展中，低能耗和环境保护是正确的发展方向。比如工业生产中所使用的材料，无论是回收再利用还是实施无害化处理，都要尽量做到环保和低能源消耗。

6 结束语

综上所述，到目前为止，我国工业产业已经获得了大幅度的进步与发展，从传统形式的中国制造，逐渐发展成为现代化的中国智造，是我国经济全面发展的根本方向。在德国“工业4.0”的战略发展背景下，不断促进我国工业产业结构的升级调整，深化合作与沟通，综合诸多有力因素，参照德国“工业4.0”战略部署引领的发展机遇，明确发展方向，对促进我国工业机械设计与制造和自动化产业的快速、稳定、持续、健康发展极为有利，是我国工业产业发展的推进剂。