工业4.0背景下机械设计制造及其自动化行业的影响分析

金军

摘 要：随着德国工业4.0战略的大面积推广和实施，全球范围内的工业发展都受到了一定程度的影响，并表现出新的发展特点和趋势。本文笔者就针对工业4.0背景下机械设计制造及其自动化行业的影响进行了分析和研究。

关键词：工业4.0;机械设计制造;自动化行业;影响

中图分类号：TH122;TH16 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）03-0230-02

近些年，伴随我国科学技术发展水平的不断提升，机械制造及其自动化行业的发展势头也越来越强劲，这对我国现代社会的稳定持续发展来说起到了巨大的推动作用。现阶段，我国的工业制造行业虽然在诸多方面都取得了极大的改善和提升，但随着行业需求的越发多样化，对机械设计制造及其自动化发展也提出了更多且更高的要求，因此，工业制造行业还需在今后的实践中不断提高自身的机械设计制造与自动化发展水平。

1 机械设计制造及其自动化行业的概述

机械设计制造及其自动化实际上是一门综合性、技术性的学科，其主要研究对象是各类机械设备和机电产品在整个设计制造流程中的管理问题。机械被誉为工程之母，不管是何种类型、何种规模的工程项目，都必然涉及到机械人才的应用。最近几年，我国的大型工业企业开始呈现出复苏的趋势，整个社会对优秀智能制造人才的需求量也越来越大，这就为我国机械专业的优秀毕业生提供了良好的就业机遇。相关部门通过调查分析发现，我国近些年的高校机械类专业人才输出量正逐渐增大，而且人才的总体质量也有所提升，这对机械设计制造及其自动化行业的发展来说是大有好处的。与传统的机械设计相比，机械设计制造及其自动化的突出特点是智能化与自动化，其涉及到多种技术的融合利用，但这并不意味着机械设计制造及其自动化是各种不同技术的简单叠加，而是在各类技术的基础之上，实现功能的协调统一发挥。

2 机械设计制造及其自动化行业的国内外发展情况

对工业设计与制造行业来说，由于受到互联网大面积普及的影响以及人工智能技术、大数据技术、云计算技术等的不断改进与更新，工业互联网时代已经悄然到来。纵观国内外相关行业的发展现状，大多数发达国家都开始利用其先进的技术优势来促进机械设计制造与自动化行业的平稳高度发展。尤其是在欧洲，德国根据自身对机械行业未来发展趋势的预测，并参考当前的发展现状，明确提出了工业4.0的发展战略，希望通过该战略的实施来实现智能制造行业的跨越式、创新性发展。在当前的时代背景下，我们应当意识到，随着计算机信息技术与工业技术的紧密结合，网络技术、软件等与自动化技术的交叉程度也进一步提升，在此基础上便出现了极具个性的、新型的智能化虚拟网络体系，该网络体系又被称作“实体物理系统”。在美洲的一些国家，政府已经提出了与机械行业未来发展趋势相符的新口号和新对策，如比较著名的“再工业化”、“能源互联网”等，这些都在很大程度上促进了当地工业的高速发展。此外，美国还制定并实施了依托工业互联网的各项计划，例如《先进制造业计划》等。仅仅从亚洲地区来看，日本和韩国等经济发展水平较高的国家已经开始向欧美看齐了，并在实践中取得了诸多成就，这些成就不单单表现在工业机器人方面，同时还涉及到诸多相关领域智能化水平的提升。就国内而言，当前我国已经明确提出了“中国制造2025”的发展规划，这一规划部署被外界称作“中国版的工业4.0”由于德国所提出的工业4.0计划与我国工业发展现状及未来发展趋势基本吻合，因此，我国可适当借鉴德国工业发展的经验，特别是机械设计制造及其自动化行业的相关成功经验，从而促進我国工业科学化、高效化发展。

3 工业4.0背景下机械设计制造及其自动化行业的发展特征分析

3.1 工业4.0时代，大数据技术、机器人技术和各种先进软件是其主要推动力

在实际开展生产活动的时候，机器人不但能有效适应多样化的生产需求，同时还能实现对传统生产方式的改进和完善，降低人工劳动的压力，使生产速度和质量得到有效提升。此外，在工业4.0的时代背景下，机器人的智能化水平将得到显著提升，不管是机器人之间，还是机器人和人类之间，基本上能实现相互交流和沟通，不仅如此，机器人还能在短时间内分析海量的数据信息，进而准确预测生产过程中可能面临的各类问题，以便在第一时间加以预防和解决。

3.2 工业4.0时代，工业标准化是必备条件之一

所谓标准化，指的就是为了确保整个工作流程的协调性、统一性，实现工作效率和质量的有效提升，而对作业模式、具体程序、时间与数量等进行明确规定的过程。在工业4.0的时代背景下，标准化的作用已经变得越发关键，并逐渐成为第四次工业革命成功与否的重要影响因素之一。

3.3 工业4.0时代，互联是最突出的主题

“互联”是工业4.0时代背景下永远不变的主题词，其涉及面非常广泛，几乎包括所有供应商、生产线、客户及产品。工业4.0与当今网络技术的发展趋势是相符的，它将智能控制系统、嵌入式终端设备以及传感器等相互联结在一起，组成一个完整的智能化网络体系，进而使各类生产设备之间、产品和生产设备之间实现相互沟通。

4 工业4.0背景下机械设计制造及其自动化行业发展的制约因素与发展对策

4.1 制约因素

由于我国工业起步比较晚，在技术积累上相对比较薄弱，新技术的产业化发展水平与国外相比仍存在比较明显的差距，这就导致我国智能制造产业的发展面临一些技术和市场上的阻碍。对于机械设计制造与自动化行业的发展来说，面临的主要制约因素如下：第一，关键的零部件主要依靠进口，导致采购成本大幅提升。以工业机器人为例，我国核心零部件的采购成本已远远超出国外相同类型机器人的售价，在高端机器人市场上完全没有能力与国外发达国家竞争。第二，软件系统的发展水平偏低。一直以来我国都存在偏重于硬件研究而忽视软件研发的问题，这就导致机械设计制造及其自动化行业的发展缺乏必要的软件技术作为支撑。

4.2 发展对策

4.2.1 向工业4.0标准看齐，编制更具长远性和可行性的发展战略

产品工业标准化目标的实现，既是智能工厂建设的基本条件，同时也是促进我国机械设计制造及自动化行业不断向着德国工业4.0标准迈进的关键一环。在生产制造工业产品的过程中，只有满足工业标准化的要求，才能实现产品追溯和移植的目标，进而更加有效地掌控产品生产效率和质量，不断提升机械设计制造的整体水平。所以，在德国工业4.0的影响下，我国必须始终坚持规范化、科学化的基本准则，将其作为方向指导，这样才能推进机械设计制造及其自动化行业的可持续发展。

4.2.2 将工业4.0与自身发展实际相结合

现阶段，网络技术、信息技术等仍然在不断更新和发展，只有对工业4.0予以更高的关注，并考虑到企业发展的实际状况，才能始终保持正确的发展方向和步伐，探索出适合于自身的发展策略。与此同时，还必须时刻关注国家相关政策的更新，以便及时对企业的生产结构、工作重心等进行调整，从而在市场竞争中占据更为有利的地位。

4.2.3 加强对见效快、投资少的低成本自动化技术的发展

当前，低成本的自动化技术具有比较广阔的发展前景，其投资相对来说较低，而且见效比较快，可实现事半功倍的效果，与现阶段我国的基本国情完全契合，这就要求机械设计制造及其自动化技术朝着虚拟化和网络化的方向发展，伴随网络通讯技术的不断改进及其应用范围的普及化和大众化，企业的生产经营也发生了根本性的变革，不管是产品设计、材料选择，还是零部件的制造、市场空间的拓展，这些都可实现跨地区、跨国界进行。另外，网络通讯技术的高速发展也为产品的研发、信息的交流共享等提供了有力的技术环境。机械设计制造企业应当将产品制造工艺的优化、生产成本的降低及产品质量的提升等作为基本目标，全面开展生产过程、供应链以及组织管理等方面的建模与仿真工作，从而促进企业在竞争与合作兼顾的道路上不断前进。

5 工业4.0背景下机械设计及其自动化行业的发展趋势分析

5.1 数字化设计的发展趋势

现阶段，不管是网络技术、信息技术，还是工业制造技术、计算机技术等，都处于高速发展的态势，在这样的背景下，只有加强技术之间融合，才能加快实现数字化制造的目标，从目前各類制造企业的发展现状来看，其中有一些已经实现了数字化信息的有效传播，此外，对于企业内部的各部门来说，彼此之间的协调与配合能力也显著增强。借助数字化技术这一有力的支撑，对产品信息的收集手段变得越发多样化，可利用的方式也要灵活得多，而且信息内容比以前更加丰富、全面。另外，在实际开展生产活动的过程中，还逐渐实现了仿真化的目标，使得产品生产流程得到简化，生产效率和质量也显著提升，进而从整体上提升了企业运作效益。

5.2 低耗能化的发展趋势

伴随现代社会经济发展水平的提升以及工业革命的深入推进，对生态环境造成的污染和破坏也进一步加剧，此外，由于资源的大量消耗，导致我国面临的资源紧缺问题越来越严重，有的资源甚至面临枯竭的风险，特别是在工业4.0提出和谐化发展要求的背景下，相关企业在开展工业活动的时候，特别是在进行机械设计制造及自动化生产活动的时候，必须提高对生态环保问题的重视度，所以，在今后的前进道路上，绿色环保、低耗能是基本发展趋势。例如，在进行机械制造的时候，应尽量选择新型环保材料，无论是材料的利用还是回收处理，都应当最大限度做到环保和低耗能。另外，在引入某种新的技术类型或者机械设计方法的时候，已不再仅仅关注其利用效率、价格等，而更加关注其节能环保性能，所以，生产过程低耗能的发展趋势不仅与工业4.0时代的要求相契合，同时也是与当前我国基本国情相适应的。

5.3 虚拟化发展趋势

所谓虚拟化，主要指的是计算机技术中对生产与设计的虚拟化演练，借助这一演练与分析过程，可发现整个设计生产过程中存在的问题及其原因，这样就能便于相关工作人员在实际操作的时候提前制定好预案，以免在问题出现的时候手足无措，这是提高问题解决效率的重要方式之一，不仅如此，通过提前编制预案，还能减少生产过程中各种资源的大量浪费，使机械设计制造的质量和效益得到有效保证。

6 结语

综上所述，德国工业4.0所带来的影响是非常深远的，我国机械设计及其自动化行业要得到持续化、高效化发展，就必须顺应这一宏观背景，找准自身的定位和发展方向，制定与当今时代发展趋势相符的战略计划，学会在放眼世界与反思自身中不断前进。

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