工業(yè)4.0時(shí)代 機(jī)械行業(yè)如何掌握未來

　　大力發(fā)展工業(yè)智能化

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場前所未有的變革，工業(yè)控制系統(tǒng)智能化初露崢嶸。控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從最初的CCS(計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng))，到第二代的DCS(分散控制系統(tǒng))，發(fā)展到現(xiàn)在流行的FCS(現(xiàn)場總線控制系統(tǒng))。現(xiàn)階段，對諸如圖像、語音信號等大數(shù)據(jù)量、高速率傳輸?shù)囊螅执呱水?dāng)前在工業(yè)控制領(lǐng)域以太網(wǎng)與控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。

　　現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)包括過程控制、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(sCaDa)，分布式控制系統(tǒng)(DCB}，程序邏輯控制(PLC以及其他控制系統(tǒng)等?，F(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中，必然是朝著生產(chǎn)裝備智能化、生產(chǎn)過程自動(dòng)化發(fā)展，只有實(shí)現(xiàn)智能工業(yè)才能保證生產(chǎn)制造乃至產(chǎn)品整個(gè)生命生產(chǎn)周期中多領(lǐng)域之間的協(xié)調(diào)合作完全智能化，幫助生產(chǎn)型企業(yè)“智能制造”的完美轉(zhuǎn)型。

　　大力發(fā)展工業(yè)智能化得到國家政策的大力支持，工業(yè)轉(zhuǎn)型的需要推動(dòng)工業(yè)控制的車輪駛向“智能制造”的方向。在“十五”期間，國家用信息化帶動(dòng)工業(yè)化的工作重點(diǎn)有三個(gè)方面：一是以電子信息技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn)，提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化、控制智能化和管理信息化水平;二是以先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn)，推進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)，振興裝備制造業(yè);三是改造提升重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)及其相關(guān)配套技術(shù)水平、工藝和裝備水平。

　　工控系統(tǒng)智能化催生智能工廠

　　智能化工廠是部分國家實(shí)現(xiàn)軟高度自動(dòng)化生產(chǎn)之后，提出的新概念，它的理念優(yōu)勢在于推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)智能化，從而實(shí)現(xiàn)科幻般的工業(yè)生產(chǎn)模式。工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)及過程、網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)、新技術(shù)的使用以及使用嵌入式傳感器來監(jiān)測有關(guān)的環(huán)境參數(shù)和生產(chǎn)等都需要智能化設(shè)備的支持。

　　工業(yè)控制系統(tǒng)的重要發(fā)展方向之一就是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。德國專家們提出的“工業(yè)4.0”的全新理念，主要就對聯(lián)網(wǎng)工廠以及相關(guān)方面的演變進(jìn)行研究。對產(chǎn)品開發(fā)、物流以及生產(chǎn)的集成將通過材料流、產(chǎn)品流、以及信息流得以實(shí)現(xiàn)，從而構(gòu)建高度復(fù)雜又極為高效的全球化生產(chǎn)運(yùn)營。這樣一來，一條生產(chǎn)線就能夠跟供應(yīng)商以及消費(fèi)信息進(jìn)行連接，從而根據(jù)消費(fèi)者需求對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，并對所交付的原材料進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

　　隨著自動(dòng)化、信息化的設(shè)備基礎(chǔ)改進(jìn)到涉及制造、工程、材料使用和供應(yīng)鏈以及生命周期管理的工業(yè)工序，現(xiàn)代化的工廠工廠似乎已經(jīng)開始使用一種全新的智能的途徑來生產(chǎn)產(chǎn)品了。相信未來工廠將可以從很大程度自行優(yōu)化和控制其制造流程。盡管在這之前還有很長一段路要走，然而這絲毫不會(huì)影響到未來智能化的趨勢方向。

　　“走向智造”先要“走向設(shè)計(jì)”

　　數(shù)據(jù)表明，在現(xiàn)代工業(yè)制造中，70%的錯(cuò)誤都產(chǎn)生于設(shè)計(jì)階段，而80%的錯(cuò)誤往往在生產(chǎn)或是更后續(xù)的階段，才被發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行修正。“中國設(shè)計(jì)亟待變革升級!在目前中國處于工業(yè)化、信息化、全球化、城市化和市場化‘五化’結(jié)合的獨(dú)特形勢下，要推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，從‘中國制造’走向‘中國創(chuàng)造’，中國創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須實(shí)現(xiàn)從科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新、文化藝術(shù)創(chuàng)新到用戶服務(wù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)模式創(chuàng)新的集成創(chuàng)新變革。”中國工程院常務(wù)副院長潘云鶴說。

　　在他看來，有別于以往的工業(yè)設(shè)計(jì)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)要充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力，利用已有的科技成果進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思，融合信息技術(shù)、材料技術(shù)、色彩造型、制造工藝等多種學(xué)科，設(shè)計(jì)出具有科學(xué)性、創(chuàng)造性、新穎性及實(shí)用性的成果。這樣的創(chuàng)新設(shè)計(jì)將成為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的最有效抓手。

　　然而，當(dāng)前的中國制造業(yè)普遍存在對設(shè)計(jì)研發(fā)與創(chuàng)新的重視與投入不夠，缺乏新型高水平創(chuàng)新設(shè)計(jì)人才，大學(xué)教育方式和課程設(shè)置錯(cuò)位等問題，嚴(yán)重制約了設(shè)計(jì)創(chuàng)新的發(fā)展。楊海成說：“當(dāng)前的中國企業(yè)發(fā)展很不平衡，差距主要是對技術(shù)和人才的認(rèn)識(shí)不足和準(zhǔn)備不夠。認(rèn)識(shí)不足主要表現(xiàn)在重研究開發(fā)、輕工業(yè)應(yīng)用;準(zhǔn)備不夠主要表現(xiàn)在新技術(shù)的應(yīng)用推廣不夠，新型應(yīng)用人才不足，人才培養(yǎng)的方式亟待變革。”

　　人才培養(yǎng)方式亟待變革

　　中國制造行業(yè)目前數(shù)字化3D設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用人才的缺口約為800萬人，未來的需求還在加速攀升。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步呼喚一種比傳統(tǒng)模式更加自由、靈活和有效的教育變革。潘云鶴強(qiáng)調(diào)，要造就帥才，不但能與各種工程師、設(shè)計(jì)師、藝術(shù)家、市場經(jīng)理協(xié)作和交流，而且能組織他們一起為產(chǎn)品創(chuàng)新而協(xié)同工作。

　　從“雜志縫里找課題”還是走進(jìn)企業(yè)實(shí)際需求中去，對大學(xué)教師而言，一直是很糾結(jié)的問題。從課程設(shè)置上來說，傳統(tǒng)的課程體系不能適應(yīng)新型實(shí)用人才的培養(yǎng)，但是不按照傳統(tǒng)大綱、另辟途徑到企業(yè)的實(shí)戰(zhàn)教學(xué)，又得不到學(xué)分。而在教與學(xué)的方式上，“填鴨式”的教學(xué)讓學(xué)生為了學(xué)歷無奈地被動(dòng)學(xué)習(xí)。

　　對此，楊海成也疾呼，設(shè)計(jì)教育亟待變革，培養(yǎng)學(xué)生不但要讓他們掌握有關(guān)科技創(chuàng)新、藝術(shù)創(chuàng)新、服務(wù)創(chuàng)新、市場模式創(chuàng)新的知識(shí)、方法和工具，還要有能將它們集成、服務(wù)市場的能力，以及與多領(lǐng)域?qū)＜覅f(xié)同創(chuàng)新的素質(zhì)。