工業4.0背景下機械設計制造及其自動化行業的影響分析

金軍

摘 要：隨著德國工業4.0戰略的大面積推廣和實施，全球范圍內的工業發展都受到了一定程度的影響，并表現出新的發展特點和趨勢。本文筆者就針對工業4.0背景下機械設計制造及其自動化行業的影響進行了分析和研究。

關鍵詞：工業4.0;機械設計制造;自動化行業;影響

中圖分類號：TH122;TH16 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）03-0230-02

近些年，伴隨我國科學技術發展水平的不斷提升，機械制造及其自動化行業的發展勢頭也越來越強勁，這對我國現代社會的穩定持續發展來說起到了巨大的推動作用。現階段，我國的工業制造行業雖然在諸多方面都取得了極大的改善和提升，但隨著行業需求的越發多樣化，對機械設計制造及其自動化發展也提出了更多且更高的要求，因此，工業制造行業還需在今后的實踐中不斷提高自身的機械設計制造與自動化發展水平。

1 機械設計制造及其自動化行業的概述

機械設計制造及其自動化實際上是一門綜合性、技術性的學科，其主要研究對象是各類機械設備和機電產品在整個設計制造流程中的管理問題。機械被譽為工程之母，不管是何種類型、何種規模的工程項目，都必然涉及到機械人才的應用。最近幾年，我國的大型工業企業開始呈現出復蘇的趨勢，整個社會對優秀智能制造人才的需求量也越來越大，這就為我國機械專業的優秀畢業生提供了良好的就業機遇。相關部門通過調查分析發現，我國近些年的高校機械類專業人才輸出量正逐漸增大，而且人才的總體質量也有所提升，這對機械設計制造及其自動化行業的發展來說是大有好處的。與傳統的機械設計相比，機械設計制造及其自動化的突出特點是智能化與自動化，其涉及到多種技術的融合利用，但這并不意味著機械設計制造及其自動化是各種不同技術的簡單疊加，而是在各類技術的基礎之上，實現功能的協調統一發揮。

2 機械設計制造及其自動化行業的國內外發展情況

對工業設計與制造行業來說，由于受到互聯網大面積普及的影響以及人工智能技術、大數據技術、云計算技術等的不斷改進與更新，工業互聯網時代已經悄然到來。縱觀國內外相關行業的發展現狀，大多數發達國家都開始利用其先進的技術優勢來促進機械設計制造與自動化行業的平穩高度發展。尤其是在歐洲，德國根據自身對機械行業未來發展趨勢的預測，并參考當前的發展現狀，明確提出了工業4.0的發展戰略，希望通過該戰略的實施來實現智能制造行業的跨越式、創新性發展。在當前的時代背景下，我們應當意識到，隨著計算機信息技術與工業技術的緊密結合，網絡技術、軟件等與自動化技術的交叉程度也進一步提升，在此基礎上便出現了極具個性的、新型的智能化虛擬網絡體系，該網絡體系又被稱作“實體物理系統”。在美洲的一些國家，政府已經提出了與機械行業未來發展趨勢相符的新口號和新對策，如比較著名的“再工業化”、“能源互聯網”等，這些都在很大程度上促進了當地工業的高速發展。此外，美國還制定并實施了依托工業互聯網的各項計劃，例如《先進制造業計劃》等。僅僅從亞洲地區來看，日本和韓國等經濟發展水平較高的國家已經開始向歐美看齊了，并在實踐中取得了諸多成就，這些成就不單單表現在工業機器人方面，同時還涉及到諸多相關領域智能化水平的提升。就國內而言，當前我國已經明確提出了“中國制造2025”的發展規劃，這一規劃部署被外界稱作“中國版的工業4.0”由于德國所提出的工業4.0計劃與我國工業發展現狀及未來發展趨勢基本吻合，因此，我國可適當借鑒德國工業發展的經驗，特別是機械設計制造及其自動化行業的相關成功經驗，從而促進我國工業科學化、高效化發展。

3 工業4.0背景下機械設計制造及其自動化行業的發展特征分析

3.1 工業4.0時代，大數據技術、機器人技術和各種先進軟件是其主要推動力

在實際開展生產活動的時候，機器人不但能有效適應多樣化的生產需求，同時還能實現對傳統生產方式的改進和完善，降低人工勞動的壓力，使生產速度和質量得到有效提升。此外，在工業4.0的時代背景下，機器人的智能化水平將得到顯著提升，不管是機器人之間，還是機器人和人類之間，基本上能實現相互交流和溝通，不僅如此，機器人還能在短時間內分析海量的數據信息，進而準確預測生產過程中可能面臨的各類問題，以便在第一時間加以預防和解決。

3.2 工業4.0時代，工業標準化是必備條件之一

所謂標準化，指的就是為了確保整個工作流程的協調性、統一性，實現工作效率和質量的有效提升，而對作業模式、具體程序、時間與數量等進行明確規定的過程。在工業4.0的時代背景下，標準化的作用已經變得越發關鍵，并逐漸成為第四次工業革命成功與否的重要影響因素之一。

3.3 工業4.0時代，互聯是最突出的主題

“互聯”是工業4.0時代背景下永遠不變的主題詞，其涉及面非常廣泛，幾乎包括所有供應商、生產線、客戶及產品。工業4.0與當今網絡技術的發展趨勢是相符的，它將智能控制系統、嵌入式終端設備以及傳感器等相互聯結在一起，組成一個完整的智能化網絡體系，進而使各類生產設備之間、產品和生產設備之間實現相互溝通。

4 工業4.0背景下機械設計制造及其自動化行業發展的制約因素與發展對策

4.1 制約因素

由于我國工業起步比較晚，在技術積累上相對比較薄弱，新技術的產業化發展水平與國外相比仍存在比較明顯的差距，這就導致我國智能制造產業的發展面臨一些技術和市場上的阻礙。對于機械設計制造與自動化行業的發展來說，面臨的主要制約因素如下：第一，關鍵的零部件主要依靠進口，導致采購成本大幅提升。以工業機器人為例，我國核心零部件的采購成本已遠遠超出國外相同類型機器人的售價，在高端機器人市場上完全沒有能力與國外發達國家競爭。第二，軟件系統的發展水平偏低。一直以來我國都存在偏重于硬件研究而忽視軟件研發的問題，這就導致機械設計制造及其自動化行業的發展缺乏必要的軟件技術作為支撐。

4.2 發展對策

4.2.1 向工業4.0標準看齊，編制更具長遠性和可行性的發展戰略

產品工業標準化目標的實現，既是智能工廠建設的基本條件，同時也是促進我國機械設計制造及自動化行業不斷向著德國工業4.0標準邁進的關鍵一環。在生產制造工業產品的過程中，只有滿足工業標準化的要求，才能實現產品追溯和移植的目標，進而更加有效地掌控產品生產效率和質量，不斷提升機械設計制造的整體水平。所以，在德國工業4.0的影響下，我國必須始終堅持規范化、科學化的基本準則，將其作為方向指導，這樣才能推進機械設計制造及其自動化行業的可持續發展。

4.2.2 將工業4.0與自身發展實際相結合

現階段，網絡技術、信息技術等仍然在不斷更新和發展，只有對工業4.0予以更高的關注，并考慮到企業發展的實際狀況，才能始終保持正確的發展方向和步伐，探索出適合于自身的發展策略。與此同時，還必須時刻關注國家相關政策的更新，以便及時對企業的生產結構、工作重心等進行調整，從而在市場競爭中占據更為有利的地位。

4.2.3 加強對見效快、投資少的低成本自動化技術的發展

當前，低成本的自動化技術具有比較廣闊的發展前景，其投資相對來說較低，而且見效比較快，可實現事半功倍的效果，與現階段我國的基本國情完全契合，這就要求機械設計制造及其自動化技術朝著虛擬化和網絡化的方向發展，伴隨網絡通訊技術的不斷改進及其應用范圍的普及化和大眾化，企業的生產經營也發生了根本性的變革，不管是產品設計、材料選擇，還是零部件的制造、市場空間的拓展，這些都可實現跨地區、跨國界進行。另外，網絡通訊技術的高速發展也為產品的研發、信息的交流共享等提供了有力的技術環境。機械設計制造企業應當將產品制造工藝的優化、生產成本的降低及產品質量的提升等作為基本目標，全面開展生產過程、供應鏈以及組織管理等方面的建模與仿真工作，從而促進企業在競爭與合作兼顧的道路上不斷前進。

5 工業4.0背景下機械設計及其自動化行業的發展趨勢分析

5.1 數字化設計的發展趨勢

現階段，不管是網絡技術、信息技術，還是工業制造技術、計算機技術等，都處于高速發展的態勢，在這樣的背景下，只有加強技術之間融合，才能加快實現數字化制造的目標，從目前各類制造企業的發展現狀來看，其中有一些已經實現了數字化信息的有效傳播，此外，對于企業內部的各部門來說，彼此之間的協調與配合能力也顯著增強。借助數字化技術這一有力的支撐，對產品信息的收集手段變得越發多樣化，可利用的方式也要靈活得多，而且信息內容比以前更加豐富、全面。另外，在實際開展生產活動的過程中，還逐漸實現了仿真化的目標，使得產品生產流程得到簡化，生產效率和質量也顯著提升，進而從整體上提升了企業運作效益。

5.2 低耗能化的發展趨勢

伴隨現代社會經濟發展水平的提升以及工業革命的深入推進，對生態環境造成的污染和破壞也進一步加劇，此外，由于資源的大量消耗，導致我國面臨的資源緊缺問題越來越嚴重，有的資源甚至面臨枯竭的風險，特別是在工業4.0提出和諧化發展要求的背景下，相關企業在開展工業活動的時候，特別是在進行機械設計制造及自動化生產活動的時候，必須提高對生態環保問題的重視度，所以，在今后的前進道路上，綠色環保、低耗能是基本發展趨勢。例如，在進行機械制造的時候，應盡量選擇新型環保材料，無論是材料的利用還是回收處理，都應當最大限度做到環保和低耗能。另外，在引入某種新的技術類型或者機械設計方法的時候，已不再僅僅關注其利用效率、價格等，而更加關注其節能環保性能，所以，生產過程低耗能的發展趨勢不僅與工業4.0時代的要求相契合，同時也是與當前我國基本國情相適應的。

5.3 虛擬化發展趨勢

所謂虛擬化，主要指的是計算機技術中對生產與設計的虛擬化演練，借助這一演練與分析過程，可發現整個設計生產過程中存在的問題及其原因，這樣就能便于相關工作人員在實際操作的時候提前制定好預案，以免在問題出現的時候手足無措，這是提高問題解決效率的重要方式之一，不僅如此，通過提前編制預案，還能減少生產過程中各種資源的大量浪費，使機械設計制造的質量和效益得到有效保證。

6 結語

綜上所述，德國工業4.0所帶來的影響是非常深遠的，我國機械設計及其自動化行業要得到持續化、高效化發展，就必須順應這一宏觀背景，找準自身的定位和發展方向，制定與當今時代發展趨勢相符的戰略計劃，學會在放眼世界與反思自身中不斷前進。

參考文獻

[1] 程心遠.基于德國工業4.0背景下機械設計制造及其自動化行業的影響探討[J].中國設備工程，2017（22）：185-186.

[2] 張寶坤，王淑霞，王艷等.機械設計制造及其自動化的發展方向[J].化工裝備技術，2011，32（4）：48-54，57.

[3] 梁喜佳，張洪偉.淺析機械設計制造及其自動化的特點與優勢及發展趨勢[J].科技創新與應用，2016（6）：126.

[4] 黃小璜，陳勇將.“3+4”機械設計制造及其自動化專業人才需求分析[J].職教論壇，2016（26）：86-88.

[5] 劉超.我國機械設計制造及其自動化發展方向研究[J].河南科技，2013（6）：105.