浅议“工业4.0”背景下机电一体化的发展

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　　摘 要：在工业4.0的背景下，我国工业发展面临着重大的机遇与挑战，而工业4.0对机电一体化的发展有着重要的作用。本文从机械技术、信息技术等方面出发分析了工业4.0对机电一体化技术的影响。
　　关键词：工业4.0；机电一体化；信息技术
　　一、工业4.0概述
　　工业4.0是德国政府2013年在汉诺威工业博览会上正式提出的一个高科技战略计划，以物联网和网络体系为基础，推动工业智能化，旨在创建适应能力强、资源效率高和智能化程度高的智慧工厂，并且在制造流程对商业客户和合作伙伴进行整合。
　　当今人们认为“工业4.0”是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法，利用信息化技术促进产业变革的时代，也就是智能化时代。“工业4.0”项目主要涉及三大领域：“智能工厂”、“智能生产”和“智能物流”。
　　二、机电一体化概述
　　“机电一体化”概念最早是由日本学者提出的，全称为机械电子工程学，它是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并广泛应用到各个技术领域之中，而现代化自动生产设备几乎都是机电一体化的设备，可以说机电一体化技术对各个领域的发展起着重要作用。
　　三、“工业4.0”对机电一体化发展的影响
　　（一）对机械技术发展的影响
　　从机械技术发展的历程来看，机械技术的改善是从质量、性能和精度等方面进行的。现代机械产品朝着轻型化、微型化、智能化方向发展，而现代大多数的机械产品是用钢铁材料制造而成，为了符合技术发展的需求，一方面考虑对机械进行改进，另一方面考虑采用新型材料，以达到减轻机械本体的重量、提高机械产品的性能，进而使得机械生产低消耗、高效率。
　　工业4.0对机械技术的发展有着重要的作用，我们以数控机床技术和机器人技术为例进行说明。数控机床技术是一种典型的机电一体化产品，用于加工复杂、精密的零件。数控机床技术对我国制造业有着重要的作用，而工业4.0对于开发精度高、性能强的数控机床和集成制造系统有很大帮助。工业40项目的实施对数控机床的研发主要体现在电机、光栅、轴承等机械部件以及数控系统等方面，以提升数控机床的精度和稳定性。
　　机器人技术在近年来取得了迅速发展，已经广泛应用到医疗、工业、航空、军事等领域。工业4.0一方面对机器人执行机构（机器人本体）、驱动装置（步进电机、伺服电机）、检测装置（传感器、控制器）、控制系统等相关零部件的制造以及系统集成设计等技术的突破有至关重要的作用；另一方面工业4.0对基于机器人在家庭、教育、军事、医疗卫生、工业制造等领域的需求，从而推动机器人向家务型、操作型、程控型、数控型、搜救型、平台型、示教再现性、感觉控制型、适应控制型、学习控制型等方面研发新产品，使得机器人技术向标准化、模块化等方向发展，让机器人的应用更加广泛。
　　（二）对信息技术发展的影响
　　机电一体化的发展离不开信息技术的应用。机电一体化的发展，需要进一步提高信息处理设备的可靠性和处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。工业4.0对集成电路、信息通信、操作系統及工业软件等信息技术的发展产生重要的影响。
　　工业4.0对我国集成电路产业的发展极其关键。由于我国集成电路产业在设计、制造、封装测试以及产业链上下游不协同，芯片、软件、系统、应用等各环节衔接不紧密，我国集成电路产业的发展必须集成电路产业链上下游虚拟一体化模式探索，工业4.0对强化集成电路产业链上下游的合作与协同，改善集成电路发展的生态环境，加强集成电路产品设计与软件、系统及服务的有机连接，增强集成电路大产业链的整体竞争优势有着重要的作用。
　　信息通信设备是机电一体化应用十分重要的领域，工业40对数据的计算、连接、存储、加密等技术的发展有着重要的作用。我们以第五代移动通信（5G）技术为例，5G技术的发展，是以超高速大容量智能光传输技术以及巨型的网络架构为基础，需要对各个硬件设备进行升级。工业4.0有利于对服务器、路由交换机、智能终端、基站等设备的研发，推动核心通信设备体系化发展以及规模化应用。
　　随着机电一体化的发展，操作系统及工业软件已经成为发展机电一体化产业的关键要素，工业4.0对开发基础软件，产品设计、工业系统设计、数据处理等起着非常重要的作用。同时，工业4.0有利于完善工业软件集成标准和安全测评体系，推进工业软件体系化发展和产业化应用，大大提高设计效率，节约成本，实现可视化管理。工业4.0促使操作系统和工业软件成为企业调整经济结构，转变经济增长方式的主要因素。
　　同时，工业4.0推动绿色能源的发展。工业4.0推进新能源和可再生能源装备、储能装置、用户终端设备以及电子器件、高温超导材料等重要元器件和关键材料的生产，进一步提高绿色能源生产水平，形成产业化结构。
　　工业4.0还对接口技术、软件技术等发展有着重要作用，同时工业4.0推动机电一体化技术向智能化、模块化、网络化和微型化与绿色化方向发展。
　　现阶段我国从劳动密集型生产模式向高效的高科技生产模式实现工业现代化中国工业转型，而“工业4.0”在我国转变经济增长模式的过程中扮演着重要角色。2014年10月10日，我国同德国政府共同签署《中德合作行动纲要：共塑创新》，该文件明确提出工业生产的数字化对于未来中德经济发展和更好地满足人类的生产生活实际具有重大意义，标志着工业4.0进入到中德合作的新模式。“工业4.0”背景下，机电一体化技术的发展，需要实践应用与理论创新的共同跟进，伴随其发展趋势而不断发展。
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