趙傳生

（山東華宇工學(xué)院，山東德州 253034）

0 引言

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、教育事業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造和自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展的勢(shì)頭，促進(jìn)了我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、健康、穩(wěn)步與高速發(fā)展。伴隨行業(yè)內(nèi)需的增長(zhǎng)和要求的多元化趨勢(shì)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)、制造方面提出了更為嚴(yán)格、多樣、高效的要求。為了能使工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)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(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展水平。

1 工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化發(fā)展概述

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及自動(dòng)化是現(xiàn)代化的綜合性學(xué)科，其涉及到各種工業(yè)機(jī)械裝備與機(jī)電產(chǎn)品，即涉及到機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造，以及機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)管控和后期維護(hù)保養(yǎng)等。機(jī)械被人們成為工程之母，能制造生產(chǎn)諸多產(chǎn)品，囊括人們現(xiàn)實(shí)生活的各個(gè)層面。大到遠(yuǎn)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(jī)以及智能機(jī)器人等。整個(gè)社會(huì)領(lǐng)域的所有行業(yè)都涉及到機(jī)械技術(shù)的設(shè)計(jì)與制造。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)大型工業(yè)產(chǎn)業(yè)展現(xiàn)出強(qiáng)有力的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)、制造人才的需要量也在連年增加，機(jī)械制造類人才已成為行業(yè)領(lǐng)域急需的人才類型。

2 工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化發(fā)展形勢(shì)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的設(shè)計(jì)、制造產(chǎn)生了巨大的影響，隨著現(xiàn)代的云計(jì)算、人工智能、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)等高新科技的完善和發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。站在經(jīng)濟(jì)全球化的視角上進(jìn)行綜合探析，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)使用這些現(xiàn)代化技術(shù)優(yōu)勢(shì)開始實(shí)施工業(yè)方面的機(jī)械設(shè)計(jì)和制造，工業(yè)機(jī)械自動(dòng)化也呈現(xiàn)出高速、持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展趨勢(shì)。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家中，德國(guó)綜合機(jī)械行業(yè)的未來(lái)發(fā)展方向及本國(guó)實(shí)際情況，最早出臺(tái)了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略概念及部署，希望實(shí)現(xiàn)未來(lái)工業(yè)行業(yè)生產(chǎn)處于全新方向與路徑層面上。值得我國(guó)注意的是，隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和信息化技術(shù)的高度融合，計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)軟件以及信息、自動(dòng)化等技術(shù)之間的交叉深度、廣度更加明顯，并且在此基礎(chǔ)上形成全新的，具有鮮明個(gè)性和智能化形式的虛擬互聯(lián)網(wǎng)。美國(guó)政府則提出了緊隨機(jī)械行業(yè)現(xiàn)實(shí)發(fā)展趨勢(shì)的全新策略及倡導(dǎo)，比如再工業(yè)化及能源網(wǎng)絡(luò)等，對(duì)美國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展具有極為顯著的促進(jìn)作用。并且，美國(guó)開始啟動(dòng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的很多計(jì)劃方案，例如先進(jìn)的制造業(yè)等。亞洲的韓國(guó)與日本等發(fā)達(dá)國(guó)家更是緊隨其后，在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造和自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展中獲得了很大的成就。并不只是在工業(yè)機(jī)器人方面，在各行業(yè)領(lǐng)域也得到普及，并且能持續(xù)提高自身的智能化發(fā)展程度?；诖耍覈?guó)也明確提出《中國(guó)制造2025》發(fā)展戰(zhàn)略，這一戰(zhàn)略的提出，被國(guó)際上看做是中國(guó)版本的“工業(yè)4.0”。由于德國(guó)的“工業(yè)4.0”在具體的形式，以及整體架構(gòu)層面上，都和我國(guó)的工業(yè)發(fā)展格局、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是統(tǒng)一的，所以，可以對(duì)德國(guó)的工業(yè)發(fā)展，特別是在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造以及自動(dòng)化領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)能實(shí)現(xiàn)更加快速、良好的發(fā)展。

3 德國(guó)“工業(yè)4.0”的基本特征

3.1 “工業(yè)4.0”最突出的主題就是互聯(lián)

在德國(guó)“工業(yè)4.0”框架結(jié)構(gòu)中，連接一直都是其永恒的主體。在現(xiàn)代社會(huì)體系中，基本上包含所有的客戶、生產(chǎn)線、設(shè)備和供應(yīng)商等。德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”同目前甚至未來(lái)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)是相互吻合的，將諸多通信設(shè)施、傳感器、嵌入式終端設(shè)備以及智能化控制系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)融合，使用現(xiàn)代化的信息物理系統(tǒng)，形成一個(gè)更加智能化的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)框架結(jié)構(gòu)，讓物理世界、數(shù)字世界、諸多生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)真實(shí)的互相關(guān)聯(lián)與互相溝通，使用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳播快速、高效的屬性，使系統(tǒng)、機(jī)器以及工作部件實(shí)現(xiàn)高效而快速的運(yùn)作和生產(chǎn)活動(dòng)，確保數(shù)字信息資源的有效融合。

3.2 智能化工廠

智能工廠是現(xiàn)代化工廠實(shí)現(xiàn)信息化發(fā)展而促生的全新產(chǎn)物，是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，使用各種現(xiàn)代化設(shè)備監(jiān)督管控技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，對(duì)服務(wù)工作進(jìn)行強(qiáng)化，并且實(shí)施合理有效的信息管理工作。這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠產(chǎn)銷流程的全面、精準(zhǔn)而深入的了解和掌握，切實(shí)提高整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)流程的可操控性和高效性，把工廠生產(chǎn)線中的人工操作、干預(yù)等降低到最低標(biāo)準(zhǔn)。并且還要對(duì)各類不同生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)信息實(shí)施實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的收集，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)方案（生產(chǎn)進(jìn)度）實(shí)施合理有效的編排，應(yīng)用各種智能化系統(tǒng)、綠色措施等，積極構(gòu)建環(huán)境更為舒適、節(jié)能效果更為優(yōu)異且人性化、現(xiàn)代化、和諧化的工廠。在德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”框架結(jié)構(gòu)中，智能工廠是“工業(yè)4.0”的精髓，是其關(guān)鍵組成部分。

3.3 “工業(yè)4.0”戰(zhàn)略部署中的軟件助力

德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略部署，是基于機(jī)器人、軟件、大數(shù)據(jù)技術(shù)等而存在的。在工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)器人能滿足不同生產(chǎn)要求，并且還能改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，減少實(shí)際生產(chǎn)過程中的人力勞動(dòng)，提升工業(yè)生產(chǎn)的速度和質(zhì)量。此外，在德國(guó)“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略部署的影響下，機(jī)器人會(huì)變得更加智能，不管機(jī)器人之間還是機(jī)器人與人之間，都能實(shí)現(xiàn)良好的溝通與交流?？梢允褂么髷?shù)據(jù)信息資源，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的諸多情況進(jìn)行判斷，及時(shí)做出有效的處理和調(diào)整。而且，為了促進(jìn)工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)、制造以及自動(dòng)化行業(yè)的良性、持續(xù)發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件和大數(shù)據(jù)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用都是不可缺少的。鑒于此，應(yīng)用現(xiàn)代化的技術(shù)、理念，能夠讓德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”實(shí)現(xiàn)更加良好而高速的發(fā)展。

4 “工業(yè)4.0”背景下我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展措施

4.1 “工業(yè)4.0”對(duì)我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)效應(yīng)

將德國(guó)“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略部署相關(guān)內(nèi)容的導(dǎo)向作用發(fā)揮出來(lái)，就一定要著眼于全世界，對(duì)自身認(rèn)知意識(shí)進(jìn)行有效深化，拓展思維的深度，緊隨世界發(fā)展腳步以及我國(guó)相關(guān)政策的創(chuàng)新。在全球范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)始終處在高速發(fā)展的狀態(tài)中，因此一定要緊緊跟隨德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”理念，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)、制造以及自動(dòng)化領(lǐng)域的有序發(fā)展，并且同國(guó)家基本國(guó)情，工廠實(shí)際情況相結(jié)合，這樣才能保持同德國(guó)“工業(yè)4.0”的統(tǒng)一性，為企業(yè)更好、更健康的發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)，為我國(guó)工業(yè)發(fā)展指明方向。

4.2 基于德國(guó)“工業(yè)4.0”對(duì)未來(lái)發(fā)展的定位

基于德國(guó)“工業(yè)4.0”相關(guān)要求進(jìn)行自身發(fā)展定位，制定更標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌l(fā)展規(guī)劃，對(duì)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行及時(shí)分享。實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，不但是完成智能化工程建設(shè)的前提，更是促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、自動(dòng)化行業(yè)都能符合“工業(yè)4.0”相關(guān)要求的關(guān)鍵內(nèi)容。在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中，必須首先完成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，才能逐漸讓產(chǎn)品生產(chǎn)變得可追溯、可復(fù)制。做好貨期、質(zhì)量等方面的有效管控，實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造高質(zhì)高效發(fā)展?；诘聡?guó)“工業(yè)4.0”的戰(zhàn)略部署，嚴(yán)格落實(shí)合理而規(guī)范的原則體系，將其引導(dǎo)作為自身發(fā)展的向?qū)?，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、自動(dòng)化行業(yè)系統(tǒng)、深入、全面的發(fā)展。

5 我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

5.1 全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)

現(xiàn)代社會(huì)背景下，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及工業(yè)制造技術(shù)等都得到了快速發(fā)展。在德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”背景下，一定要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)制造技術(shù)的合理整合，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工業(yè)制造。在諸多類別的工業(yè)企業(yè)中，大多都實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化信息傳播，工業(yè)企業(yè)內(nèi)部各部門之間的協(xié)調(diào)能力獲得明顯提升。在數(shù)字化技術(shù)的全面扶持下，產(chǎn)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(nèi)容更加全面而具體。在工業(yè)企業(yè)制造生產(chǎn)中減少時(shí)間和流程，提高企業(yè)的整體生產(chǎn)成效。

5.2 工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)低能源消耗

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境必然會(huì)產(chǎn)生污染，并且，能源資源的大量消耗，使更多能源資源出現(xiàn)短缺，甚至面臨枯竭的威脅?，F(xiàn)代工業(yè)發(fā)展，要特別重視環(huán)保問題，因此，在工業(yè)行業(yè)的未來(lái)發(fā)展中，低能耗和環(huán)境保護(hù)是正確的發(fā)展方向。比如工業(yè)生產(chǎn)中所使用的材料，無(wú)論是回收再利用還是實(shí)施無(wú)害化處理，都要盡量做到環(huán)保和低能源消耗。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，到目前為止，我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)獲得了大幅度的進(jìn)步與發(fā)展，從傳統(tǒng)形式的中國(guó)制造，逐漸發(fā)展成為現(xiàn)代化的中國(guó)智造，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展的根本方向。在德國(guó)“工業(yè)4.0”的戰(zhàn)略發(fā)展背景下，不斷促進(jìn)我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)調(diào)整，深化合作與溝通，綜合諸多有力因素，參照德國(guó)“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略部署引領(lǐng)的發(fā)展機(jī)遇，明確發(fā)展方向，對(duì)促進(jìn)我國(guó)工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造和自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的快速、穩(wěn)定、持續(xù)、健康發(fā)展極為有利，是我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推進(jìn)劑。