電子機械行業分析精選(九篇)

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第1篇：電子機械行業分析范文

關鍵詞：工程機械；液壓；控制系統；應用

中圖分類號： O434 文獻標識碼： A

前言

目前，我國科學技術的發展突飛猛進，在建筑工程中，機械液壓控制系統也受到了很深的影響，其發展隨度也隨之加快。但是，在相關工程中的應用還存在著某些問題，因此，對于工程機械液壓控制系統技術的研究還需要進一步的提高。

一、工程機械液壓控制系統技術的概述

在現代化工程機械的發展過程中，液壓傳動與控制系統技術是最為重要的組成部分，并且在其中發揮著非常重要的作用，然而在實際工作中應該如何充分發揮液壓控制技術系統的功能與作用，才能夠全面提高工程機械的各項性能，是當前我們亟需解決的問題之一。

（一）、液壓控制技術的含義

目前，在工程機械行業當中，液壓控制技術是最為常見的一種控制系統，它的工作主要是圍繞工程機械工作為核心的。事實上，液壓控制技術可以分為兩個方面的技術，首先是液壓傳動技術，其次是液壓控制技術，二者相互影響相互作用，從而促進工程機械行業的健康快速發展。所謂液壓控制技術也就是在實際工作中通過電子機械，采用液壓泵將機械能轉變成壓力，從而促進液壓油工作，然后在通過控制閥門來對液壓油進行合理的控制，使液壓缸通過不同的動作與路徑來完成各項工作。

（二）、液壓控制技術的特點

在工程機械行業當中，液壓控制技術的應用，具有以下特點：

1、能夠全方位在狹小的孔完成較大功率的工作或者操作，并且通過該控制技術能夠對機械設備進行遠程控制，這樣有利于保證工作的質量；

2、在電子機械的工作條件下，我們可以使各項能源充分發揮作用，提高其利用價值，從而達到規定的標準要求；

3、在該技術工作過程中，液壓控制技術并不會受到各種條件的限制，同樣能夠保證其安全性與可靠性；

4、液壓控制系統本身也就是一種環境友好型系統，也就是說，在其生產與工作過程中，并不會破壞外界的生態環境，實現了社會、經濟、環境和諧統一的發展。

二、液壓技術在工程機械上的應用范圍

（一）、液壓技術在工程機械工作裝置中的應用

由于液壓傳動的突出優點，目前幾乎所有工程機械的工作裝置都采用了液壓傳動控制。即使以前很少采用液壓技術的塔式起重機，現也開始用低速大扭矩馬達驅動起重機的提升、變幅、回轉等機構，出現了全液壓塔式起重機，大大提高了起重機操作性能和調速性能。

（二）、液壓技術在工程機械轉向系的應用

許多工程機械（如裝載機等）采用了轉向液壓缸來實現整機轉向控制，全液壓工程機械（如全液壓挖掘機等）則通過對內外側車輪的驅動馬達轉速的控制實現滑移轉向，甚至原地轉向，大大提高了整機的機動性和靈活性。

（三）、液壓技術在工程機械行走系的應用

由于靜液傳動具有滿載工況下起動平穩、功率損耗小、易于實現前進倒退的轉換、可實現無級調速、且單位傳遞功率大等優點，而廣泛應用在工程機械行走系（如全液壓裝載機，全液壓挖掘機的行走系等）。

（四）、液壓技術在工程機械傳動系及制動系的應用

由于液壓制動器具有動作響應快、制動平穩等特點，廣泛應用于工程機械制動系統中，縮小了作業人員的勞動能力，提高了傳動效能和安全性。

三、工程機械液壓設備的維護

（一）、液壓油的選擇與更換

液壓油的化學成分會在液壓系統的工作過程中發生變化，因此經過長時間的使用，油液的性能就會降低，無法滿足液壓系統的需要，此時就需要對系統中的液壓油進行更換。更換液壓油應使用設計要求的液壓油型號。為了防止發生化學變化，不能混合使用不同型號的液壓油。在液壓系統使用過程中，油液可能會對系統產生污染，油液污染容易是引起系統的故障。這種因素給設備的威脅是很普遍的，由其引起的故障數量占到系統故障總量的70%～80%。所以，預防液壓系統的污染應當在使用過程引起的足夠重視。首先需要提高油液的清潔度，油液中存在的污染物，會對系統元件壽命和穩定性造成危害，油液的清潔度不高是引起液壓系統故障的主要因素。油液中的污染物主要包括主要包括：水、空氣、固態雜質、微生物、能量污染和化學物質等。注意定期保養等事項目前有的工程機械液壓系統設置了智能裝置，該裝置對液壓系統某些隱患有警示功能，但其監測范圍和準確程度有一定的局限性，所以液壓系統的檢查保養應將智能裝置監測結果與定期檢查保養相結合。

（二）、防止固體雜質混入液壓系統

清潔的液壓油是液壓系統的生命。液壓系統中有許多精密偶件，有的設阻尼小孔或縫隙等。若固體雜質入侵將造成精密偶件拉傷、發卡、油道堵塞等，危及液壓系統的安全運行。一般固體物質入侵途徑有：液壓油不潔；加油工具不潔；加油和維修、保養不慎；液壓元件脫屑等。

（三）、防止空氣和水入侵液壓系統

1要防止空氣入侵液壓系統

在常壓常溫下液壓油中含有容積比為6%～8%的空氣，壓力降低時空氣會從油中游離出來，氣泡破裂使液壓元件“氣蝕”，產生噪聲。大量的空氣進入油液中將使“氣蝕”現象加劇，液壓油壓縮性增大，工作不穩定，降低工作效率，執行元件出現“爬行”等不良后果。另外，空氣還會使液壓油氧化，加速其變質。

2要防止水入侵液壓系統

液壓油中含有過量水分會使液壓元件銹蝕，油液乳化變質、油膜強度降低，加速機械磨損。除了維修保養時要防止水分入侵外，還要注意儲油桶不用時要擰緊蓋子，最好倒置放置。

四、提高工程機械液壓系統修理技術水平

（一）、加強電子技術的應用

衡量維修手段現代水平的一個重要標志就是電子技術在維修設備和儀器中應用的廣度和深度。在檢測設備中，大量地采用計算機技術和先進的傳感器，可使發動機和液壓系統在故障診斷、參數測量和調試時達到不解體、快速和準確的目的、使維修工能在較短時間內掌握測試技術和提高故障診斷能力。例如，采用超聲電子技術，可在液壓系統油管外測其流量，判斷故障部位。超聲波清洗機配上高效、無毒、無磷的常溫汞基金屬洗滌劑，就可以快速安全、低成本地清洗許多手工難以清洗的零部件，超聲電子技術還可以進行無損探傷、測厚等。

（二）、采用多功能、輕型的機械加工設備

在現場進行修理時，比較常見多功能小型設備的使用，這些設備的工作可以不需要任何的幫助，可以臨時的對部分急需的零部件進行加工仿制。例如，一種重量較輕、功能很強、專為修理車設計制造的多功能小型機床，利用變換多種功能附件，便能實現車、銑、磨、鉆等多種功能。對于各種高效、多功能、適用的電動、液壓和手動的工具，要大力加強使用，主要是因為這些工具能夠快速、安全地拆裝零部件。

（三）、努力引進多功能的修理車

多功能的工程機械修理車對于整個工程機械液壓系統來說，是維修中最主要的工具。在進行維修時，要根據自身的實際需要來引進一系列不同用途的多功能工程機械修理車，從而能夠很好的進行工程機械液壓系統的維修工作。這些多功能工程機械修理有的是以檢測為主，有的是以發動機、液壓系統修理為主，有的是以通用機械修理為主。

結束語

綜上所述，對于工程機械液壓控制系統的研究不僅要對其應用進行探索，還要對其維護和保養進行進一步的發展。雖然社會的科技水平在不斷的發展，但是工程機械液壓控制系統技術目前在我國的應用中還存在某些問題，相關工程的建設單位要從自身出發，掌握問題出現的原因，根據自己工作的經驗研究出相應的措施。促使我國的工程機械液壓控制系統技術得到進一步的提升，促進我國建筑工程的發展。

參考文獻

[1]韓慧仙，曹顯利.工程機械液壓控制系統技術體系分析[J].液壓氣動與密封，2010,(5).

[2]高炳天.工程機械液壓控制系統的技術分析[J]. 液壓與氣動，2012,(05).

第2篇：電子機械行業分析范文

關鍵詞：機電一體化；工程機械；應用；分析

隨著社會經濟和科學技術的發展，促進了工程機械行業的進一步優化和完善，同時也對其領域相關技術水平提出了新的要求。在實際發展中，機電一體化技術的應用給工程機械的發展注入了新的力量，對機械、液壓以及電子控制技術進行了有效的融合，進而大大提高工程機械的性能，延長工程機械的使用壽命。因此，機電一體化技術的應用不僅是工程機械現代化發展需求，同時也是工程機械未來主要的發展方向，使得工程機械和現代科技有效的結合在一起，全面提高機械工程的科技水平和運行效率，改善工程機械的相關使用性能，進而推動工程機械的進一步創新與改革。

一、機電一體化技術綜合分析

機電一體化技術即結合應用機械技術和電子技術于一體。隨著計算機技術迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展，成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術，目前正向光機電一體化技術方向發展，應用范圍愈來愈廣泛。其發展方向主要表現為以下幾方面，第一，模塊化。模塊化是機電一體化重要的發展方向，在實際應用中，機電一體化具有多個動力單元，這些動力單元可以實現工程機械圖像處理、識別以及測距等操作功能，并自動化生成一套完整的標準單元，迅速開發出新的機械產品，進而滿足項目工程的實際需要。同時，規模化有助于生產規模的擴大，進而促進即機電一體化企業的快速發展。第二，網絡化。網格技術的發展給機電一體化的應用帶來新的方向，并將全球經濟與生產緊密的連接在一起，促進企業發展的全球化，進而擴大了機電一體化產品的銷售渠道。除了銷售渠道之外，同時也促進了機電一體化產品的技術革新和完善，其中最具代表性的就是現場總線與局域網技術的廣泛應用。第三，微型化。微型化主要是指機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢，又稱微電子機械系統，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢【1】。

二、機電一體化在工程機械中的應用

（一）工程機械作業精度控制

在實際的工程機械生產中，成本的精度是工程機械的主要標準與要求，若成品精度發生較大的偏差，會大大降低機械產品的使用性能，進而影響工程機械的運行效率和運行質量。機電一體化的實際應用很好的解決了成品精度問題，通過自動化數字監控系統，可以在實際生產中進行操作數據的收集和整理，實現對機械生產的實際監控，保證成品精度和整體質量。例如，在使用攪拌機進行混凝土攪拌施工中，要對混凝土各個原料重量進行人工計量，這樣很容易會造成數據誤差，進而影響混凝土配比的合理性，降低混凝土整體質量。在機電一體化應用后，可以通過微機控制電子稱量系統對各種施工原料進行稱量，降低傳統計量方式的誤差，實現混凝土原料配比的高精度，保證項目工程施工質量【2】。

（二）實現工程機械自動化

在工程機械中引進機電一體化技術，可以有效實現項目工程的自動化與半自動化作業施工，有效降低施工人員的勞動強度與勞動量，降低施工人員的使用，有效節省項目工程的人力資源，在保證施工質量的基礎上減少了施工成本，有助于項目工程經濟利益最大化實現。除此之外，在施工質量方面，自動化技術可以有效防止施工過程中的人為失誤，提高工程作業精度，保證工程機械的運行效率和運行質量。

（三）提高工程監控水平

機電一體化技術通過先進的電子監控系統，可以在工程機械生產中實現監控系統與操作系統的高度結合，利用模擬攝像頭和模擬硬盤攝像機實現工程機械的實際監控，采用300萬像素逐行掃描CMOS，捕捉運動圖像無鋸齒，提高監控畫面的清晰度，支持同軸高清輸出，實現工程機械的無死角循環監控。同時，其電子監控系統還包含傳動系統、執行裝置、制動系統以及液壓系統等，在工程機械生產中可以準確找出故障的位置，并對對故障位置進行數據收集和處理，找出發生故障的原因，發出警報提示管理人員，進而保證工程機械的正常運行。

（四）節約工程能耗

在傳統工程機械生產中，為了保證機械的正常運行往往要消耗大量的資源，其主要原因是在機械生產會帶動額定負荷進行非正常運作，使得機械運行效率沒有達到規定功率，或者是存在過載運行的情況，大量增加了工程機械的運行能耗，不利于工程機械的可持續發展。而機電一體化技術的應用，可以根據實際的工程需要，自動對機械功率進行調節，進而節省了不必要的能耗，達到工程機械運行節約能耗的目的。另外，在燃料能量方面，機電一體化技術可以在保證工程機械運行質量的基礎上，提高機械利用率，達到節省燃料的目的。

結束語：

本文通過對機電一體化在機械工程中的應用分析，讓我們知道了機電一體化技術的應用不僅是工程機械現代化發展需求，同時也是工程機械未來主要的發展方向，提高工程機械的運行效率和運行質量。因此，本文主要提出工程機械作業精度控制、實現工程機械自動化、提高工程監控水平等措施，不斷優化機電一體化技術，實現工程機械的快速發展。

參考文獻：

[1]張良秀. 機電一體化在工程機械中的應用分析[J]. 黑龍江交通科技，2014，10：177+179.

第3篇：電子機械行業分析范文

關鍵詞：機械 制造 自動化 機械手

一、引言

隨著工業技術的飛速發展機械化生產以走進各大小企業，與之息息相關的就是各式各樣的機器。而機器是由機械零件裝配而成，機器的失效是由個別零件的失效而造成的，其根本原因是零件喪失了其應具備的使用性能。而通過研究與生產實踐證明，零件的失效大都從表面開始，零件表面質量的高低是決定其使用性能好壞的重要因素。因此，正確地理解零件表面質量內涵，分析機械加工過程中影響加工表面質量的各種工藝因素，通過改變這些因素從而改善工件表面質量，提高產品的使用性能及對未來機械行業的發展具有重要的意義。 隨著機械行業在社會中占得地位越來越重，人們對機器的使用要求越來越高，一些重要零件在高壓力、高速、高溫等高要求條件下工作，零件表面的任何缺陷，不僅直接影響零件的工作性能，而且還可能引起應力集中、應力腐蝕等現象將進一步加速零件的失效，這一切都與加工表面質量有很大關系。一個零件的失效或者突然間損壞，其原因除了少數因設計不周而強度不夠，或者是由于偶然的事故引起超負荷而造成了失效或損壞以外，大多數都是由于磨損、受到外界環境的腐蝕或疲勞破壞。磨損、腐蝕和疲勞損壞都是發生在零件的表面，或是從零件表面開始的。因此，加工表面質量將直接影響到零件的使用性能，因而表面質量問題越來越受到各方面的重視。

二、機械制造業與自動化

制造業特別是機械制造業是國民經濟的支柱產業，現代制造業正在改變著人們的生產方式、生活方式、經營管理模式乃至社會的組織結構和文化。由于中國潛在的巨大市場和豐富的勞動力資源，世界的制造業正在向中國轉移，中國正在成為世界的制造大國。因此，機械制造自動化在中國的機械制造業中的顯得尤為重要。機械制造自動化，主要是指在機械制造業中應用自動化技術，實現對加工對象的連續自動生產，實現優化有效的自動化生產過程，加快生產投入原料的加工變換和流動速度，節約人力資源。機械自動化技術的應用與發展，是機械制造業技術改造、升級和進步的主要手段，是未來機械制造業技術發展的主要方向和核心?？萍嫉倪M步發展，是不斷開發、應用、實踐的結果。大力推廣科技成果，加快科學技術商品化，正確判斷、識別并堅持機械自動化技術的發展走向，對于機械自動化技術的發展至關重要。隨著我國機械制造業的快速發展，對于機械自動化技術的發展至關重要?；仡櫸覈鴻C械自動化技術近些年的發展，是一項理論課題，也是一項實踐性課題，具有非常重要的理論意義和現實意義?？偨Y了幾個方面著重介紹我國近些年來機械自動化技術發展歷程中出現的一些經驗。

首先先介紹機械自動化技術的應用與發展是機械制造業技術改造、技術進步的主要手段和技術發展的主要方向。就如何發展機械制造自動化技術從四方面進行闡述。 機械自動化， 主要指在機械制造業中應用自動化技術， 實現加工對象的連續自動生產，實現優化有效的自動生產過程， 加快生產投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術的應用與發展， 是機械制造業技術改造、技術進步的主要手段和技術發展的主要方向。機械自動化的技術水準， 不僅影響整個機械制造業的發展， 而且對國民經濟各部門的技術進步有很大的直接影響。 如何發展我國的機械自動化技術， 應實事求是， 一切從我國的具體國情出發， 做好各項基礎工作， 走中國的機械自動化技術發展之路。

三、機器手

工業機器人由操作機（機械本體）、控制器、伺服驅動系統和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作，自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業的機電一體化自動化生產設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產。它對穩定、提高產品質量，提高生產效率，改善勞動條件和產品的快速更新換代起著十分重要的作用。機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。機器人應用情況，是一個國家工業自動化水平的重要標志。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環境狀態的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續工作、精確度高、抗惡劣環境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產物，它是工業以及非產業界的重要生產和服務性設各，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備.機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業生產中應用的機械手被稱為“工業機械手”。生產中應用機械手可以提高生產的自動化水平和勞動生產率：可以減輕勞動強度、保證產品質量、實現安全生產；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業、交通運輸業等方面得到越來越廣泛的引用.機械手的結構形式開始比較簡單，專用性較強，僅為某臺機床的上下料裝置，是附屬于該機床的專用機械手。隨著工業技術的發展，制成了能夠獨立的按程序控制實現重復操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應性較強，所以它在不斷變換生產品種的中小批量生產中獲得廣泛的引用。

第4篇：電子機械行業分析范文

關鍵詞 液壓支架；CAD；CAE；有限元軟件；三維建模；實體模型

中圖分類號TP31 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）65-0173-03

0引言

近階段，世界各國都對液壓支架的研發和設計非常重視。尤其是近年來，隨著各國在經濟與科技領域的合作不斷擴大，技術不斷得到完善和發展，作為液壓支架，很多機械化生產中的關鍵設備，在CAD與CAE軟件里也得到了不同程度的發展。世界各國從20世紀70年代開始，對CAD以及CAE軟件應用于液壓支架設計方面的工作，做了許多研究和工作，并且帶來了非常不錯的經濟效益。給機械行業的發展以新的前景與啟示，使世界工業實現自動化和精密化發展提供了可能。

1 CAD與CAE軟件于液壓支架設計中的應用

CAD在其發明的初期是英文Computer Aided Drafting（計算機輔助制圖）的縮寫，由于計算機軟件技術和硬件技術的逐漸發展，人們慢慢地認識到單一地只運用計算機制圖還不可以稱之為計算機輔助設計；對于整個產品，包括產品的構思、產品的功能設計、產品的結構分析和產品的加工制造等的設計才是真正的設計。二維的工程圖設計只是產品設計中的一個分支；由于這些原因，Computer Aided Design也取代了Computer Aided Drafting，成為了CAD的代稱。與此同時，CAD也拜托了輔助繪圖這個單一地功能，成為了整個產品的輔助設計工具。

CAE、PDM以及CAM等軟件都是在CAD的基礎上實現的。對于CAE來說，CAD不僅為單個零件提供造型設計、還為整機提供有限元分析、機構的運動分析、造型設計以及裝配成型。在CAD中對零件及部件所做的任何改變，都會在CAE、CAM和PDM中有所反應?？偠灾坏〤AD做得不理想，CAE、PDM以及CAM就很難做好。

CAE是計算機輔助工程的英文縮寫，其全稱是Computer-Aided Engineering。隨著計算技術的逐步應用，對于每個即將投產的產品，企業都可以先在計算機上建立一個數字樣機，然后通過數字樣機來模擬產品和零件的工作狀態，通過這些模擬實驗來對零件和產品做出工程校驗、有限元分析以及計算機仿真。在產品研發過程中，企業通過CAE模擬軟件的應用，可以方便地對零件和產品進行仿真檢測。這些仿真實驗能夠得到零件或者是產品的相關運行參數，對于產品缺陷的發現、產品設計的優化以及產品的設計成本的降低有這極大的促進作用。而且CAE軟件模擬能對產品維護檢修提供很大的幫助。例如：分析產品故障的原因以及產品質量因素等。 CAE軟件通常會有有限元分析模塊。把物體，也可以稱之為連續的求解域，通過離散的方法分解為有限個簡單單元的組成形式是有限單元法的基本思路。為了將連續的具有無限個自由度的問題進行簡化，形成離散的有限自由度問題，需要對這些被離散過得單元進行模擬并且得到原來的物體。通過對被離散的物體的每個單元進行有限元分析，進而能得到物體被離散前的分析結構。并且所得到的解會隨著單元數目的增加而越來越準確得逼近真實的情況。

最新研究表明，許多復雜的，諸如機構分析、強度分析、靜態干涉檢查、動力學分析、動態干涉分析以及裝配模擬等工作，都可以通過在由CAD軟件創建的實體模型上進行。而一些簡單的工作比如模型的鑄造、加工以及產品效果的渲染處理等，也能由此實現。與以往通過消耗大量資源的基于傳統理念的設計思路“物理樣機驗證試驗”相比，基于三維模型的CAE分析，憑借著其能夠借助現代計算機所擁有的突出的數值計算能力，能夠建立“虛擬樣機”，從而有效地降低了設計成本并且使設計周期縮短。并且，隨著信息技術的進步，這種基于CAE技術的產品設計手段將會越來越有效。

2 通過有限元軟件實現液壓支架運動的仿真

目前，市面上有關于CAD以及CAE的軟件很多，大部分的三維機械設計軟件除了能夠實現三維建模功能以外，都附帶有用于結構分析的有限元模塊。而動力學模塊以及機構干涉檢查運動學模塊等常見的模塊，大部分軟件也會帶有。UnigraphicsSolutions公司推出的產品：UG，以其突破傳統模式的創新性，為用戶帶來了與眾不同的模型建立系統。UG軟件非常有效地將參數化與變量化等先進的技術與以往的平面功能如實體、線框等相結合，并且廣泛得為許多軟件公司所采用。UG軟件是基于許多傳統的功能比如說曲面造型、二維空間繪圖亦或是數控加工編程等發展起來的。UnigraphicsSolutions公司于上世紀90年代后期成功得將Intergraph公司的運用于機械方面的CAD產品合并，并且通過Parasolid平臺統一了微機版的SOLIDEDGE軟件。并通過這項運作，組建了一個既有WindowsNT微機版，又有Unix工作站版的相對完整的集成了CAD、CAE、CAM的系統。美國參數技術公司(PTC)，提供了一款有趣的產品叫做Pro/Engineer。PTC公司提出許多從未有過的理念：單一數據庫、參數化、基于特性、全相關等等，這些理念改變了傳統的機械設計軟件的概念, 其帶來的這種前所未有的理念已經作為新的標準在世界范圍內的機械CAD/CAE設計方案所推廣應用。利用這種理念研制出來的第3代機械CAD/CAE產品Pro/Engineer-wildfire野火版便是采用這種理念所開發出來的，這種產品能夠充分地利用網絡資源,并且充分得表達了并行工程的內在理念。

應用于Windows平臺上得機械設計軟件有生信國際有限公司出品的SolidWorks。改公司的產品可以形容為：應用于Windows平臺的集成CAD、CAE、CAM和PDM功能的桌面系統。其核心是SolidWorks軟件。這個桌面系統包括有各種各樣的應用，最主要的有工程數據管理、運動分析、結構分析以及數控加工等。SolidWorks是最近涌現出的應用于微型計算機上的參數化特征造型軟件，其主要優點是價格低廉，使眾多從事機械設計工作的人員可以在舒適的界面與環境中運用實體造型等實用的功能。SolidWorks是應用于Windows平臺的特征造型軟件，它能實現全參數化，并且在工程圖的生成、復雜裝配以及三維零件的造型設計方面也非常便捷。

由于整個設計過程全部建立在物體的三維模型上，通過直觀的圖形與圖像將產品的設計與思路進行了清晰的表達，三維CAD技術符合了人們正常的思維習慣，成為廣大設計者所常用的設計軟件。

3 液壓支架設計中的三維CAD建模

線框建模、表面建模以及實體建模是三維建模的三個組成部分。在液壓支架設計時，我們通常采用的是實體建模，原因是在計算機內部，只有要對幾何物體實行獨一無二的無沖突的完整的描繪必須采用實體模型。這樣做得好處是我們每做一次有效的操作，都能生成一個有效的模型，這樣就能使設計工作者擺脫幾何一致性檢查這種浪費時間與精力的步驟，將寶貴的精力投入到其他工作中。三維實體建?？梢詾樵O計者提供眾多幫助：對復雜的形體進行形象的描述與清晰的表達，簡化評價的難度；按照設計師的要求在3D模型的基礎上做出產品的剖面圖與效果圖；進行產品裝配過程的研究以及空間布局的研究；實現干涉碰撞問題的簡化；模擬空間運動，仿真加工順序；實現有限元模型的自動生成。

頂梁、掩護梁、底座、尾梁、側護板、護幫機構、推移機構、立柱、千斤頂和液壓控制系統等不同構建組成了液壓支架的主要部分。通過組焊鋼板來得到結構件，但是這樣的情況下得到的結構件不規則并且有很大的形變。從優化結構設計的角度講，最好是在支架的總體方案設計完成后，再建立液壓支架的三維模型，這樣就能輕松地實現對支架的幾何結構干涉問題進行檢查。

對于支架強度分析來說，三維建模在液壓支架設計上得運用能大大地提升它的效率。支架有限元分析需要以三維建模為基礎，CAD軟件擁有有效的模型建立功能，通過它的運用，我們能夠將支架的實體模型建立起來，之后再借助接口的轉換，將實體模型置于有限元軟件中分析，從而得到需要的結果。《液壓支架通用技術條件》對于不同的加載方式都有詳細的規定，將不同的墊塊放置在在支架模型的不同位置上，以此來模擬其承擔井下圍巖的擠壓力時的工況，通過定義求解項和程序的運算，軟件模擬其在多項空間力系作用下的應力變化和形狀變化的分布狀態，可以用云圖的形式來輸出用以表明變形、應力等趨勢和以顏色表示的數值，為以后的支架設計優化提供數據參考。

4 設計方案的優化以及CAE應用的作用

通過運用先進的計算機所擁有的非凡的數值計算能力來制作虛擬樣機，并將此種虛擬樣機用來取代傳統液壓支架設計中需要花費大量資源的驗證物理樣機的過程,CAE軟件設計能夠將樣本的設計周期極大地壓縮并且將設計成本降到很低的水平。在確定產品設計方案的過程中，有限元計算作為檢驗液壓支架的力學性能的一種仿真手段，一直都非常受到重視, 但是其卻并沒有作為普遍應用的設計手段得以推廣應用，究其原因主要有過于繁雜的計算過程, 邊界條件無法確定, 過長的計算時間等。不過其作為一種可行的數值計算方法,有限元法可以輕松解決很多問題，比如說對于結構形狀、載荷和支撐情況復雜的零部件進行應力分析等， 這是任何其他傳統的設計方法不能做到的。因而, 有限元法在機械設備的強度計算中的占據了非常有利的位置。在立柱、千斤頂產品和技術標準更新的研究課題中, 采用ANSYS軟件對新型QXEK200千斤頂和LSGGK360立柱進行了整體有限元仿真分析計算, 以了解立柱、千斤頂的整體應力及其應力分布情況。并對立柱、千斤頂的局部構造進行了有限元仿真分析, 用來處理無法通過常規計算方法來實現的的計算局部應力的問題。

通過美國機械工程師協會( ASME) 、美國核安全局( NQA) 等權威機構認證的標準化的設計軟件：ANSYS軟件，是近年來全世界應用最為普遍的CAE分析軟件。并且其是首個通過了中國壓力窗口標準化技術委員會的認證，而且在眾多個部委被廣泛應用的分析軟件。ANSYS分析軟件現在已經為全世界超過七成的高校和研究機構所使用。ANSYS分析軟件不同于之前PTC公司(其全稱為 ParametricTechnology Corporation) 的軟件Pro/Engineer本身就有的有限元分析模塊和SolidWorks的cosmos模塊, 它的功能以及界面都有了較大的改觀, 并且在此基礎上實現了這兩個軟件沒有辦法做到的約束、加載邊界工況。ANSYS分析軟件適應于各種類型的設計工作并且能夠勝任之。

由于千斤頂和需要加載的立柱模型具有非常繁雜的表面與邊界條件, 雙伸縮立柱的外側為具有球形地面的外缸, 柱頭在其活動端為球形, 結構具有不規則的立體形狀,但是邊界條件和載荷情況與實際工況相一致是模型分析所要求的基本原則, 因為只有這樣的計算結果才具有參考價值, 除此之外,在導向環以及密封裝置等環節的作用下，各個相互接觸的面之間（雙伸縮立柱的外缸、中缸以及小柱發生接觸的部分；千斤頂的活塞和缸體之間）會發生相互作用, 在這些地方創建面-面接觸單元并且對其相互作用力進行模擬; 運用耦合自由度法來對節點的自由度進行限定，并且運用了多種處理方法進行建模工作, 建立了用來定義邊界坐標的局部坐標系, 以此最大限度地與實體工況相一致, 同時不出現附加應力。

通過對CAE軟件的綜合運用，在液壓支架設計階段能夠借助于三維造型對液壓支架進行有限元、運動仿真以及動力學方面的研究與分析，從而有效地減少在運動中產生機構干涉現象, 這樣一來，設計中的虛擬樣機檢驗就能產生非常大的作用, 并且確保液壓支架的安全性以及可靠性, 對結構的合理性進行較大優化, 并且對探索液壓支架設計的新思路,液壓支架設計水平的提高有很大幫助。

5 結論

三維 CAD軟件 為虛擬產品的描述帶來了前所未有的福音，以支架方案設計為開始，然后進行詳細的設計、計算以及圖形繪制，最后是產品的完善，支架生產設計制造的全過程都是在三維CAD軟件的幫助下完成的。由于通過實體模型，我們能得到產品完整的特性數據，物理模型或者樣品的制造就變得沒有必要了，這樣就大大縮短了模型或樣品制作過程所用去的時間。

通過三維建模設計液壓支架的成功，使設計者擺脫圖紙低級錯誤的困擾，運用計算機技術解決這些問題，提高了設計質量，縮短了設計周期，更好地為企業現代化生產服務。

參考文獻

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第5篇：電子機械行業分析范文

一、全球迎來“工業4.0”浪潮

目前，全球在“工業4.0”領域的競爭可分為以下三大陣營：

第一陣營：以德國和美國為代表的制造強國。在這一陣營中，德國和美國正在搶占第四次工業革命的話語權，也即是成為全球標準的制定者。

第二陣營：以日本、法國等為代表的發達國家，這些國家的制造業在全球居于前列，卻難以成為全球標準的制定者。

第三陣營：中、印等發展中國家，他們是第四次工業革命的追趕者。

二、德、美、日新一輪工業革命的戰略路徑

1.德國將“工業4.0”視為國家戰略，將工廠智能化視為國家方針。在德國工業4.0工作組的《實施“工業4.0”攻略的建議》中，工作組認為，實現“工業4.0”的關鍵是要推動“雙重戰略”。

2.“再工業化”是奧巴馬政府重振美國經濟的戰略選擇，這一經濟復興戰略有豐富的內涵以及深層次的長遠考慮，即營造經濟新時代。

3.日本將機器人作為經濟增長戰略的重要支柱，希望通過發掘機器人的可能性實現日本經濟的增長。日本政府打算在新經濟增長戰略中寫入促進護理、農業、建設第一線利用機器人的相關內容，并設立“實現機器人革命會議”加快技術開發。

三、“工業4.0”背景下中國的行動路徑

以“工業4.0”為代表的新一輪工業革命給中國制造業的轉型升級提出了全新的、更為艱難的要求，使正在努力向工業3.0追趕進軍的中國，面臨更為嚴峻的挑戰。

為全面迎接新一輪工業革命，中國的產業政策思路和行動路徑應當適時調整。

（1）需要制定具有前瞻性的“頂層設計”；（2）優化產業結構；（3）制造業對外合作與內部改革并舉；（4）繼續推進兩化融合；（5）推行精準主義和標準主義，構建中國制造標準體系；（6）縮短與發達國家在研發投入的差距，提高科研成果轉化效率。

全球迎來“工業4.0”浪潮

智能化工業裝備已經成為全球制造業升級轉型的基礎，發達國家不一而同地將制造業升級作為新一輪工業革命的首要任務。德國、美國、日本等世界各傳統工業強國無不高度重視全面信息化對制造業已有和潛在的影響，思考及采取對策加速自身制造業的轉型升級，以期占領未來國際較量的戰略制高點。這其中尤以德國提出的“工業4.0”概念最為引人矚目，被認為是德國吹響了新一輪工業革命的前進號角。

德國學術界和產業界普遍認為，

“工業4.0”即是以智能制造為主導的第四次工業革命，或革命性的生產方法，旨在通過充分利用信息通訊技術和網絡物理系統等手段，將制造業向智能化轉型。德國“工業4.0”的大體概念是在2011年于德國舉行的“漢諾威工業博覽會”上提出的。當時，德國人工智能研究中心董事兼行政總裁沃爾夫岡?瓦爾斯特爾教授在開幕式中提到，要通過物聯網等媒介來推動第四次工業革命，提高制造業水平。2年后，在2013年4月舉辦的“Hannover Messe 2013”上，由產官學專家組成的德國“工業4.0工作組”發表了最終報告――《保障德國制造業的未來：關于實施“工業4.0”戰略的建議》（包括德語版和英文版）。與美國流行的第三次工業革命的說法不同，德國將18世紀引入機械制造設備定義為工業1.0，20世紀初的電氣化為2.0，始于20世紀70年代的信息化定義為3.0，而物聯網和制造業服務化宣告著第四次工業革命到來。

德國產業界普遍認為，工業4.0將正視和解決某些當今世界面臨的挑戰，如資源能源利用效率、城鎮化、人口結構變化等。工業4.0能持續帶來覆蓋整個價值網絡的資源生產率和效率的增益。它能將人口結構變化和社會因素考慮在內，以適合的方式組織生產。智能輔助系統讓工人從單調、程序化的工作中解放出來，能把精力集中在創新和增值業務上。

正是認識到“工業4.0”戰略的重要意義，發達國家在制造工程領域的競爭變得愈加激烈，而且，并非只有亞洲的競爭對手對德國工業造成威脅，美國也在采取措施，通過推進“高端制造業”計劃反對“去工業化”。目前，全球在“工業4.0”領域的競爭可分為以下三大陣營：

第一陣營：以德國和美國為代表的制造強國。在這一陣營中。德國和美國正在搶占第四次工業革命的話語權。也即是成為全球標準的制定者。

作為傳統的制造強國，德國充分認識到以互聯網為代表的新一輪科技革命將對制造業產生的重大影響，而自身在信息產業方面卻沒有明顯優勢。因此，德國提出工業4.0的概念，既是以工業3.0已經實現、制造業自動化程度極高的優勢為基礎和條件，更是德國對制造業未來轉型升級的戰略預判及方向明確。不僅如此，德國還希望通過推動“工業4.0”戰略，而繼續保持自己稱霸國際制造業的競爭優勢。

德國總理默克爾曾指出，數字化生產對德國的繁榮富裕至關重要，德國可成為“工業4.0”標準的推動者，并在歐洲甚至全球推行這些標準。默克爾說，德國工業產值占國內生產總值的20%，德國希望繼續保持工業強國地位。因此，德國工業生產必須邁向數字化，即實現“工業4.0”，而如今已是設立相關標準的時候了。默克爾認為，德國應抓住歐洲內部市場的優勢?！耙簿褪钦f，德國可以成為特定標準的推動者，并使其扎根歐洲，”她說，“同時我們也有機會將其推向全球?！?/p>

默克爾政府希望通過推動“工業4.0”，重塑自己在工業領域的全球龍頭地位，并建立解決老齡化等問題的積極應對戰略。在這一高度下，德國本身的工業4.0規劃，非常側重借助信息產業將其原有的先進工業模式智能化和虛擬化，重視智能工廠和智慧生產，并把制定和推廣新的行業標準放在發展的首要位置即德國的工業4.0的產業集成。

從短中期來看，奧巴馬政府實施的“再工業化”戰略目標是要重振美國制造業，創造就業，推動美國經濟走出低谷等。這既源于對金融危機前“去工業化”潮流的糾正，也源于制造業的價值被重新發現：制造業能夠幫助一個國家保持產業領先地位，同時提供實實在在的就業崗位。在全美所有行業中，制造業提供的就業崗位排第4位，大約是美國一直引以為傲的金融服務業的3倍。據統計，自2010年2月以來，制造業已為美國人創造了53萬個就業計劃，實現連續31個月增長，創過去近25年以來最佳表現，其中多為高新尖端技術就業機會。正是發現了制造業在政治和經濟上的乘數效應，2008年還在競選總統期間，奧巴馬就公布了自己的美國制造業復興計劃以吸引基數龐大的藍領投票者。

奧巴馬政府“再工業化”的遠期目標則是要在世界經濟領域掀起一場“戰略大反攻”，以“再工業化”作為搶占世界高端制造業的戰略跳板，促使主導“新型制造制業”的先進技術和設備在環保、能源、交通，乃至所有經濟領域遍地開花，以達到鞏固并長期維持其世界第一經濟超級大國地位的戰略目標。從―開始，奧巴馬政府就是把“再工業化”作為一種國家戰略來策劃和實施的。在第一任期內，奧巴馬政府就先后推出“買美國貨”、《制造業促進法案》、“五年出口翻番目標”，以及“促進就業措施”等一系列政策措施及戰略部署?！霸俟I化”戰略的實質，是要推動美國制造業的脫胎換骨，要催生一種新的生產方式，造就類似于信息革命那樣的大趨勢，掀起第四次工業革命。

二、美國“再工業化”的路徑選擇

“再工業化”是奧巴馬政府重振美國經濟的戰略選擇，這一經濟復興戰略有豐富的內涵和深層次的長遠考慮，即營造經濟新時代。奧巴馬政府一直在細化并推進相關戰略，主要包括以下幾個方面：

1.建設有利于制造業復蘇的法律政策環境。美國出臺了帶資金的《美國復蘇和再投資法案》，其中7872億美元的財政刺激計劃相當一部分撥給了制造業。此后，又出臺了《重振美國制造業框架》、《美國制造業促進法案》、《先進制造伙伴計劃》、《先進制造業國家戰略計劃》、《制造創新國家網絡》計劃等。

2.加強實體經濟與虛擬經濟的協調發展。雖然在全球制造業中所占的比重一直比較高，但美國制造業占GDP的比重卻在逐年下降。過度依賴以金融業、房地產業為代表的虛擬經濟，使美國在此次危機中受到了沉重打擊，市場大幅萎縮，以先進制造業為代表的實體經濟的作用重新凸現出來，受到了美國各界的重點關注。先進制造業包含了精益生產、準時生產、清潔生產、柔性制造、敏捷制造、計算機集成制造、虛擬制造、綠色制造等眾多先進模式，不僅能推動產業結構轉型升級和產業發展，更重要的是能帶來一場生產方式的深刻變革，提高經濟抵抗金融風險的能力，從而扭轉美國當前嚴重的虛擬經濟與實體經濟倒掛現象。目前，美國為了重塑制造業的優勢地位，向實體經濟轉型，采取了諸多措施：加強振興制造業的有關立法工作；鼓勵制造業研發創新及產業化；大力培育新興先進制造業；為制造業提供積極的金融支持等。

3.保證中小企業的創新能力。美國聯邦實驗室和聯邦資助研發中心的研發量只占美國研發的10%左右，超過80%的研發是企業完成的。為保證美國的研發能力，美國政府極其重視為中小企業提供法律和公共服務幫助，而發達的金融服務業能夠敏銳發現有前景的中小企業，并提供融資機會。2009年3月16日，奧巴馬宣布計劃從7870億美元經濟刺激方案中劃撥部分款項（約7.3億美元）解決小企業貸款難的問題。2009年10月21日，奧巴馬宣布一項支持小企業發展的新計劃，以幫助小企業渡過信貸緊縮難關。2009年12月11日，奧巴馬政府計劃將7000億美元問題資產救助計劃（TARP）的剩余資金用于扶持小企業，旨在遏制失業率高企帶來的政治和經濟不良后果；還準備要求國會對TARP進行修正，放寬將施加給小企業貸款機構的薪資限制及其他限制。美國政府還多次敦促美國銀行為那些有可能增加就業機會的小企業提供更多貸款。

4.構建完整的科技創新體系。美國國會公布的《2009年美國恢復和再投資法案》的草案包含增加133億美元科技投入，其中研究和開發99億美元，研究和開發設施設備34億美元。2010財年聯邦部門研發撥款中，美國國家科學基金會、能源部科學辦公室和國家標準技術研究院為代表的基礎研究主體的研發撥款朝著十年內翻番的目標穩步前進。今天，在全球的研發開支中，美國一家就占到31%，遠超歐盟的17%和日本的11%。

此外，美國政府非常重視產學研體系的構建。2011年，奧巴馬總統推出了“高端制造合作伙伴”（AdvancedManufacturing Partnership，AMP）計劃。該計劃由道氏化學公司和麻省理工學院共同領導實施，而非政府部門直接負責實施，主要致力于四方面的工作：建設國家安全關鍵產業的國內制造能力；縮短先進材料從開發到推廣應用的時間；投資新一代機器人；開發創新型的節能制造工藝?？梢?，這是美國官產學研協同作戰振興制造業的一項重大舉措。

日本工業機器人發展計劃

說到日本工業，就不得不提到日本的工業機器人產業。日本具有國際上最先進的機器人技術，不論在技術方面，還是在市場規模方面，日本可以稱得上是“機器人大國”。根據日本產經省統計：2013年日本工業機器人產業總產值達到3611.84億日元，年度產量為99858臺，供應全球50%以上的工業機器人產品。2014年日本工業機器人產業總產值達到4470.21億日元。從供應方來看，日本60年代末從美國引進機器人技術后，已經成為機器人第一大生產國，并且形成了濃厚的機器人文化，工業機器人約占全球66%份額，代表企業有發那科、安川、那智不二越等。日本工業機器人的應用領域主要集中在汽車和電子機械行業，約占70%。

由于日本地少人多，人口老齡化嚴重，長期以來日本對機器人比較重視，特別是在服務機器人和工業機器人方面，都在世界遙遙領先。日本對機器人產業―直抱有非常大的希望，希望機器人能在日常生活和公共場所中成為更加貼近人類的工具，能在應對日本高齡化社會、解決日本勞動力下降、實現安心安全社會、創建便利和幸福的生活環境等方面發揮作用。據統計，在金融危機前的2005年，日本有37萬個機器人在工廠工作，占全球總量的大約40%。也就是說，制造業平均每1000個工作崗位中，就有32個是工業機器人。

日本機器人產業的快速發展，與日本政府的支持分不開：

其一，日本政府對工業機器人產業給予了巨額的資金支持。2013年，日本政府撥款23.9億日元，幫助24家企業開發和推廣護理機器人。日本還計劃至2020年，實現產業機器人市場規模翻番，擴大至1.2萬億日元（約合人民幣732億元）。護理和醫療機器人領域的市場規模也將達到1.2萬億日元，是現在的20倍。日本首相安倍稱，日本將把機器人作為經濟增長戰略的重要支柱，希望通過發掘機器人的可能性實現日本經濟的增長。安倍還稱，會出臺放寬限制的政策來大力促進機器人使用。日本政府打算在新經濟增長戰略中寫入促進護理、農業、建設第一線利用機器人的相關內容，并設立“實現機器人革命會議”加快技術開發。

日本政府對中、小企業采取了諸多經濟優惠措施，2014年日本政府擬把機器人作為經濟增長戰略的重要支柱，通過擴大機器人應用領域、設立“實現機器人革命會議”、加快技術研發、出臺放寬限制的政策等，大力促進機器人使用。

其二，日本把實現市場需求和社會需求（所對應的產品形象）有關的技術課題經過整理和展望，編制成技術路線圖。同時，把解決這些課題所還需要的單元技術和技術性能的進程沿著時間軸展開，編匯成完整的機器人路線圖。機器人路線圖劃分為三個領域，即“新世紀工業機器人”、“服務機器人”和“特種機器人”，勾畫出了10年以后各種機器人的未來形象（任務），從技術圖中的重要技術中抽出其性能和所需要的技術等。路線圖中提到為了創建和擴大新世紀機器人的早期市場，重要的是要縮短滿足多種需求的機器人的開發時間、降低成本、擴大加入的企業。為此，提出了有助于縮短機器人開發，擴大機器人開發企業的“共同基礎性技術”；有助于開發高級需求的機器人的“突破性新技術”；進而，從在其他領域中應用來擴大機器人技術的觀點出發考慮“市場沖擊力”，以及“基礎技術開發的需要”。同時，路線圖稱，為了確保日本在這樣的機器人市場中的占有率，強化日本的技術競爭力也是很重要的。

“工業4.0”背景下中國的行動路徑

美德日等發達國家的工業革命信號給中國制造業敲響了警鐘。發達國家“再工業化”與“工業4.0”，向我們展現了不同于傳統流水線、集中化機器大生產的全新生產方式，生產要素、組織模式乃至市場供給與需求都將出現重大變化。這對我國進一步推進增長方式轉型、實現可持續發展給予了重要啟示。以“工業4.0”為代表的新一輪工業革命是發達國家反思過度“去工業化”、推動回歸實體經濟的發展戰略。新一輪工業革命并非簡單的制造業回歸，而是在發展先進制造業的基礎上，加強制造業與服務業的融合，實現服務業高端化發展，優化產業結構。那么，在發達國家新一輪工業革命如火如荼之際，中國制造業將面臨怎樣的挑戰，出路何在？中國應該選擇怎樣的行動路徑，方能跟上“工業4.0”的時代步伐？

新一輪工業革命對中國的影響

以“工業4.0”為代表的新一輪工業革命給中國制造業的轉型升級提出了全新的、更為艱難的要求，使正在努力向“工業3.0”追趕進軍的中國，面臨更為嚴峻的挑戰。業內人士認為，這些挑戰在于：一方面，發達國家可能將通過“再工業化”再次占領制高點，后發國家的產業趕超可能面臨來自發達國家的全方位抑制；另一方面，“工業4.0”對制造業提出了更高的標準，中國制造業如果選擇“跨越式”地迅速跟上，以現有水平來看難度較大。

1.后發國家的產業趕超可能面臨來自發達國家的全方位抑制。羅寧博士的觀點認為，中國需要警惕的是發達國家可能將通過“再工業化”再次占領制高點，對中國提升產業競爭力形成挑戰。新一輪工業革命將可能使發達國家在科技、信息、資本等方面長期積累的優勢進一步強化，搶占全球產業鏈關鍵環節，主導新型裝備、新材料的生產和供應，成為未來科技革新與產業革命紅利的主要受益者，這將對中國提升產業競爭力形成挑戰。

中國社會科學院工業經濟研究所黃群慧也撰文認為，德國“工業4.0”為代表的新一輪工業革命不僅會削弱發展中國家的低成本比較優勢，而且有利于發達國家形成新的競爭優勢。因此，后發國家的產業趕超將面臨來自發達國家的全方位抑制。如果后發國家不能充分利用現代制造技術創造的技術和市場機會，新一輪工業革命將使不利于發展中國家的“中心一”世界分工體系被進一步固化。曾經為尋找更低成本要素而從發達國家轉出的生產活動有可能向發達國家回溯，導致制造業重心再次向發達國家偏移。

2.新的技術標準和競爭規則可能阻礙中國制造產品出口。業內人士指出，西方國家正從制造業的現代化、高級化和清潔化中尋找“再工業化”的出路，這意味著西方國家將在技術標準和國際貿易規則上做文章，以阻礙中國制造產品出口。目前，西方發達國家在各種技術標準化委員會和國際經濟組織中占據強勢，其操縱技術標準和競爭規則的能力較強，再工業化戰略更加強化了其規則制定者的地位。西方發達國家通過發展各種高端技術甚至極端技術搶先制定有利于自身的工業品的技術標準和貿易規則，設置較高市場門檻，使以中國為代表的新興國家無法進入該市場與其平分秋色。中國的制造產品出口將受到較大的負面影響，制造技術上與西方發達國家的差距將成為產品的市場認可度的一大制約。

因此，中國必須站在國家高度充分認識“工業4.0”的全局性和戰略性，認真研究理解“工業4.0”的核心內容，關注如何讓互聯技術在制造業全產業鏈上都發揮作用，重點關注和全面建設制造過程的系統化和標準化。中國應當在制造領域加快引進互聯網產業體系，推動生產要素的互聯，使之向“智能制造”的方向快速前進，這對于中國制造業的提升與趕超將是一個絕佳的機會。

“工業4.0”背景下中國的行動路徑

為全面迎接新一輪工業革命，中國的產業政策思路和行動路徑應當適時調整。

1.需要制定具有前瞻性的“頂層設計”。全面推行“工業4.0”、加速制造業轉型升級是一項復雜的系統工程，需要國家、產業、企業與科研機構的共同努力、通力協作。這其中，國家具有前瞻性的“頂層設計”和發展規劃至關重要。2015年5月，中國政府了《中國制造2025》行動綱領。該綱領將制造業定位成“立國之本、興國之器、強國之基”，提出了建設制造業強國的三步走戰略：第一步，2015-2025年，邁入制造強國行列；第二步，2025-2035年，達到制造強國陣營的中等水平；第三步，2035-2049年，進入世界制造強國前列，建成全球領先的技術體系和產業體系?！吨袊圃?025》將是中國工業未來10年的發展綱領、頂層設計。政府的諸多行動向市場傳遞出強烈信號，顯示工業轉型將迎來大突破、大提速。

“工業4.0”精彩案例

一、德國安貝格西門子智能工廠

作為工業4.0概念的提出者，德國也是第一個實踐智能工廠的國家。位于德國巴伐利亞州陳部城市安貝格的西門子工廠就是德國政府、企業、大學以及研究機構合力研發全自動、基于互聯網智能工廠的早期案例。占地10萬平方米的廠房內，員工僅有1000名，近千個制造單元僅通過互聯網進行聯絡，大多數設備都在無人力操作狀態下進行挑選和組裝。最令人驚嘆的是，在安貝格工廠中，每100萬件產品中次品約為15件，可靠性達到99%，追溯性更是達到100%。這樣的智能工廠能夠讓產品完全實現自動化生產，堪稱智能工廠的典范。其中有很多值得學習和借鑒的地方。

數字化工廠概念：數字化工廠不是無人工廠，而是根據生產工藝的實際情況，在考慮投資成本的情況下，為人提供最佳支持。這一點在安貝格工廠得到了很好的體現。整個廠內甚至沒有看到一臺六軸機器人，但求所需，無求多余。目前安貝格工廠仍有1200多名員工，一條生產線仍然有6-8名操作工人，同時有30-40人的技術人員進行支撐，確保物料、設備、產品檢驗等工作。

持續改進的過程：安貝格工廠走到今天這樣出色，是持續改進的結果，“質量第一”仍然是其發展戰略的重中之重。歷經25年，通過持續的改善，在員工沒有增加的情況下，產能提高到原來的8倍，質量從上世紀90年代的560百萬出錯率，下降到2014年的11.5百萬出錯率，質量水平達到了99.9989%。可見質量是企業的生命線，而數字化、網絡化、智能化的工廠也絕對不是一蹴而就的，需要對產品、工藝進行持續的改進。

數字雙胞胎概念：西門子認為安貝格工廠的成功是數字化的成功，將工藝的規劃與工程化、生產系統的規劃與工程化、仿真優化及驗證全部實現數字化，并且能夠達到實體與數字信息同步，達到設計、制造、調試信息一體化的聯動，其中任何一個環節的數據變化，都能在整個環節上同步進行變更，強調的是集成的、統一的數據標準。

信息化系統與自動化裝備的高度結合：安貝格工廠的生產過程的自動化率達到75%，但更為關鍵的是物流的自動化與信息的自動化、生產過程的自動化相匹配，真正達到了物流、信息流及仿真的完美統一。

模塊化設計：縮短為客戶提供服務的周期，為客戶提供更加便捷的服務。目前安貝格工廠為全球6萬多家客戶提品，達到自接到訂單，最短可達到一天之內為用戶提品，生產組織形式真正高效、靈活。其中，模塊化設計是其能夠靈活組織生產的重要保證，模塊化設計包含產品的設計，也包含了生產設備、信息化軟件系統的模塊化設計與相對標準化的設計。

另外，安貝格工廠的生產現場布局也很有特點，在場內基本看不到地面排線等，據西門子的專家介紹，其排線系統與物流系統一樣，都放在了一樓，地面上設了多個能源供應點，可以根據生產布局的需要隨時靈活調整。

綜上所述，數字化、模擬仿真、模塊化及相對標準化的產品設計，基于自己產品的物料清單和工藝清單的數字化，以及信息化與自動化的高度融合是德國實現“工業4.0”的重要因素。對產品設計和生產工藝持續的改進，并且不斷地將BOM與BOP進行數字化后與自動化裝備完美結合，才是不斷提高生產效率、改善產品質量的王道。

二、施耐德電氣EcoStruxure能效管理平臺

全球能效管理專家施耐德電氣2010年推出EcoStruxure能效管理平臺，該平臺融合施耐德電氣在電力、工業、建筑樓宇、數據中心和安防5個領域的獨特技術和專業經驗，為需要尋求多個業務領域提高能源效率的客戶提供智能化的能源管理解決方案。

EcoStruxure的承諾主要基于兩個方面：首先，EcoStruxure是基于5個技術領域里有特定目的的應用的最全面組合，而這五個領域是解決能源方程所必需的。（1）電力：為設施、工廠提供完整的電源管理解決方案，實現高效、安全、可靠的電力分配。（2）數據中心：APC by Schneider Electric為數據中心提供了備受贊譽的InfraStruxure架構，該架構采用了模塊化的、可擴展的方法，不但可以優化關鍵電源和制冷服務，還可以改進重復建設導致的低效。（3）工業：自動化解決方案關注靈活性、可擴展性、易使用性，面向最終用戶及原始設備制造商需求提供自動化控制和管理控制平臺。（4）建筑樓宇：管理解決方案關注降低安裝和運營成本，并通過對溫度、照明以及百葉窗等的實時控制來提高最終用戶的舒適度。（5）安防：Pelco by SchneiderElectric提供的架構擁有行業領先的視頻、門禁與安保技術，可以盡可能地降低計劃外的停機而導致的成本和效率損失，并提供全面的風險分析。其次，EcoStruxure能夠將以上五種技術整合在開放的、靈活的技術平臺上，（該系統需要用到IP和網絡服務），并能夠連接特定應用，設置不同級別。