導讀：繼蒸汽機的發(fā)明、大規(guī)模生產和自動化之后，“工業(yè)4.0”時代開始被人們提及。前三次工業(yè)革命的到來造就了機械、電氣和信息技術。如今，物聯網和智能制造正宣告著第四次工業(yè)革命——工業(yè)4.0的到來。智能化制造、聯網化及集成化工廠正逐漸支撐起這一趨勢。工業(yè)4.0擁有巨大的潛力，通向工業(yè)4.0的路將會是一段革命性的進展。現有的科技將不得不為了適應制造工業(yè)中的新需要而進行改變和革新。 大力發(fā)展工業(yè)智能化 隨著計算機技術、通信技術和控制技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的控制領域正經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)的結構從最初的CCS（計算機集中控制系統(tǒng)），到第二代的DCS（分散控制系統(tǒng)），發(fā)展到現在流行的FCS（現場總線控制系統(tǒng)）。現階段，對諸如圖像、語音信號等大數據量、高速率傳輸的要求，又催生了當前在工業(yè)控制領域以太網與控制網絡的結合。
現代工業(yè)控制系統(tǒng)包括過程控制、數據采集系統(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。現代工業(yè)發(fā)展的進程中，必然是朝著生產裝備智能化、生產過程自動化發(fā)展，只有實現智能工業(yè)才能保證生產制造乃至產品整個生命生產周期中多領域之間的協(xié)調合作完全智能化，幫助生產型企業(yè)“智能制造”的完美轉型。
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)轉型的需要推動工業(yè)控制的車輪駛向“智能制造”的方向。在“十五”期間，國家用信息化帶動工業(yè)化的工作重點有三個方面：一是以電子信息技術應用為重點，提高傳統(tǒng)產業(yè)生產過程自動化、控制智能化和管理信息化水平;二是以先進制造技術應用為重點，推進制造業(yè)領域的優(yōu)質高效生產，振興裝備制造業(yè);三是改造提升重點產業(yè)的關鍵技術、共性技術及其相關配套技術水平、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現軟高度自動化生產之后，提出的新概念，它的理念優(yōu)勢在于推動工業(yè)生產智能化，從而實現科幻般的工業(yè)生產模式。工業(yè)生產系統(tǒng)及過程、網絡化分布式生產設施的實現、生產物流管理、人機互動、新技術的使用以及使用嵌入式傳感器來監(jiān)測有關的環(huán)境參數和生產等都需要智能化設備的支持。
工業(yè)控制系統(tǒng)的重要發(fā)展方向之一就是“智能工廠”，重點研究智能化生產系統(tǒng)及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現。德國專家們提出的“工業(yè)4.0”的全新理念，主要就對聯網工廠以及相關方面的演變進行研究。對產品開發(fā)、物流以及生產的集成將通過材料流、產品流、以及信息流得以實現，從而構建高度復雜又極為高效的全球化生產運營。這樣一來，一條生產線就能夠跟供應商以及消費信息進行連接，從而根據消費者需求對生產環(huán)節(jié)進行動態(tài)調整，并對所交付的原材料進行相應調整。
隨著自動化、信息化的設備基礎改進到涉及制造、工程、材料使用和供應鏈以及生命周期管理的工業(yè)工序，現代化的工廠工廠似乎已經開始使用一種全新的智能的途徑來生產產品了。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，然而這絲毫不會影響到未來智能化的趨勢方向。
“走向智造”先要“走向設計” 數據表明，在現代工業(yè)制造中，70%的錯誤都產生于設計階段，而80%的錯誤往往在生產或是更后續(xù)的階段，才被發(fā)現并進行修正。“中國設計亟待變革升級！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’結合的獨特形勢下，要推動產業(yè)轉型升級，從‘中國制造’走向‘中國創(chuàng)造’，中國創(chuàng)新設計必須實現從科學技術創(chuàng)新、文化藝術創(chuàng)新到用戶服務創(chuàng)新與產業(yè)模式創(chuàng)新的集成創(chuàng)新變革。”中國工程院常務副院長潘云鶴說。
在他看來，有別于以往的工業(yè)設計，創(chuàng)新設計要充分發(fā)揮設計者的創(chuàng)造力，利用已有的科技成果進行創(chuàng)新構思，融合信息技術、材料技術、色彩造型、制造工藝等多種學科，設計出具有科學性、創(chuàng)造性、新穎性及實用性的成果。這樣的創(chuàng)新設計將成為制造業(yè)轉型升級的最有效抓手。
然而，當前的中國制造業(yè)普遍存在對設計研發(fā)與創(chuàng)新的重視與投入不夠，缺乏新型高水平創(chuàng)新設計人才，大學教育方式和課程設置錯位等問題，嚴重制約了設計創(chuàng)新的發(fā)展。楊海成說：“當前的中國企業(yè)發(fā)展很不平衡，差距主要是對技術和人才的認識不足和準備不夠。認識不足主要表現在重研究開發(fā)、輕工業(yè)應用；準備不夠主要表現在新技術的應用推廣不夠，新型應用人才不足，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)目前數字化3D設計技術應用人才的缺口約為800萬人，未來的需求還在加速攀升。經濟的發(fā)展和技術的進步呼喚一種比傳統(tǒng)模式更加自由、靈活和有效的教育變革。潘云鶴強調，要造就帥才，不但能與各種工程師、設計師、藝術家、市場經理協(xié)作和交流，而且能組織他們一起為產品創(chuàng)新而協(xié)同工作。
從“雜志縫里找課題”還是走進企業(yè)實際需求中去，對大學教師而言，一直是很糾結的問題。從課程設置上來說，傳統(tǒng)的課程體系不能適應新型實用人才的培養(yǎng)，但是不按照傳統(tǒng)大綱、另辟途徑到企業(yè)的實戰(zhàn)教學，又得不到學分。而在教與學的方式上，“填鴨式”的教學讓學生為了學歷無奈地被動學習。
對此，楊海成也疾呼，設計教育亟待變革，培養(yǎng)學生不但要讓他們掌握有關科技創(chuàng)新、藝術創(chuàng)新、服務創(chuàng)新、市場模式創(chuàng)新的知識、方法和工具，還要有能將它們集成、服務市場的能力，以及與多領域專家協(xié)同創(chuàng)新的素質。
小編總結：未來，隨著智能制造機械技術地不斷進步，其逐漸呈現出精準自律、人機一體、感應識別、超柔性、強大的學習和自我維護能力等特點。目前，專業(yè)技術人員逐漸嘗試把智能制造機械應用到現實的社會生產中去，并在焊接、碼垛、分揀、碼頭及高危工作環(huán)境中替代人力的作用日漸顯現，其精準度高、速度快、工作時間長、解放勞動力及低成本運轉等特性越來越受到制造業(yè)的歡迎。
