电子机械行业分析精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的电子机械行业分析主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：电子机械行业分析范文

关键词：工程机械；液压；控制系统；应用

中图分类号： O434 文献标识码： A

前言

目前，我国科学技术的发展突飞猛进，在建筑工程中，机械液压控制系统也受到了很深的影响，其发展随度也随之加快。但是，在相关工程中的应用还存在着某些问题，因此，对于工程机械液压控制系统技术的研究还需要进一步的提高。

一、工程机械液压控制系统技术的概述

在现代化工程机械的发展过程中，液压传动与控制系统技术是最为重要的组成部分，并且在其中发挥着非常重要的作用，然而在实际工作中应该如何充分发挥液压控制技术系统的功能与作用，才能够全面提高工程机械的各项性能，是当前我们亟需解决的问题之一。

（一）、液压控制技术的含义

目前，在工程机械行业当中，液压控制技术是最为常见的一种控制系统，它的工作主要是围绕工程机械工作为核心的。事实上，液压控制技术可以分为两个方面的技术，首先是液压传动技术，其次是液压控制技术，二者相互影响相互作用，从而促进工程机械行业的健康快速发展。所谓液压控制技术也就是在实际工作中通过电子机械，采用液压泵将机械能转变成压力，从而促进液压油工作，然后在通过控制阀门来对液压油进行合理的控制，使液压缸通过不同的动作与路径来完成各项工作。

（二）、液压控制技术的特点

在工程机械行业当中，液压控制技术的应用，具有以下特点：

1、能够全方位在狭小的孔完成较大功率的工作或者操作，并且通过该控制技术能够对机械设备进行远程控制，这样有利于保证工作的质量；

2、在电子机械的工作条件下，我们可以使各项能源充分发挥作用，提高其利用价值，从而达到规定的标准要求；

3、在该技术工作过程中，液压控制技术并不会受到各种条件的限制，同样能够保证其安全性与可靠性；

4、液压控制系统本身也就是一种环境友好型系统，也就是说，在其生产与工作过程中，并不会破坏外界的生态环境，实现了社会、经济、环境和谐统一的发展。

二、液压技术在工程机械上的应用范围

（一）、液压技术在工程机械工作装置中的应用

由于液压传动的突出优点，目前几乎所有工程机械的工作装置都采用了液压传动控制。即使以前很少采用液压技术的塔式起重机，现也开始用低速大扭矩马达驱动起重机的提升、变幅、回转等机构，出现了全液压塔式起重机，大大提高了起重机操作性能和调速性能。

（二）、液压技术在工程机械转向系的应用

许多工程机械（如装载机等）采用了转向液压缸来实现整机转向控制，全液压工程机械（如全液压挖掘机等）则通过对内外侧车轮的驱动马达转速的控制实现滑移转向，甚至原地转向，大大提高了整机的机动性和灵活性。

（三）、液压技术在工程机械行走系的应用

由于静液传动具有满载工况下起动平稳、功率损耗小、易于实现前进倒退的转换、可实现无级调速、且单位传递功率大等优点，而广泛应用在工程机械行走系（如全液压装载机，全液压挖掘机的行走系等）。

（四）、液压技术在工程机械传动系及制动系的应用

由于液压制动器具有动作响应快、制动平稳等特点，广泛应用于工程机械制动系统中，缩小了作业人员的劳动能力，提高了传动效能和安全性。

三、工程机械液压设备的维护

（一）、液压油的选择与更换

液压油的化学成分会在液压系统的工作过程中发生变化，因此经过长时间的使用，油液的性能就会降低，无法满足液压系统的需要，此时就需要对系统中的液压油进行更换。更换液压油应使用设计要求的液压油型号。为了防止发生化学变化，不能混合使用不同型号的液压油。在液压系统使用过程中，油液可能会对系统产生污染，油液污染容易是引起系统的故障。这种因素给设备的威胁是很普遍的，由其引起的故障数量占到系统故障总量的70%～80%。所以，预防液压系统的污染应当在使用过程引起的足够重视。首先需要提高油液的清洁度，油液中存在的污染物，会对系统元件寿命和稳定性造成危害，油液的清洁度不高是引起液压系统故障的主要因素。油液中的污染物主要包括主要包括：水、空气、固态杂质、微生物、能量污染和化学物质等。注意定期保养等事项目前有的工程机械液压系统设置了智能装置，该装置对液压系统某些隐患有警示功能，但其监测范围和准确程度有一定的局限性，所以液压系统的检查保养应将智能装置监测结果与定期检查保养相结合。

（二）、防止固体杂质混入液压系统

清洁的液压油是液压系统的生命。液压系统中有许多精密偶件，有的设阻尼小孔或缝隙等。若固体杂质入侵将造成精密偶件拉伤、发卡、油道堵塞等，危及液压系统的安全运行。一般固体物质入侵途径有：液压油不洁；加油工具不洁；加油和维修、保养不慎；液压元件脱屑等。

（三）、防止空气和水入侵液压系统

1要防止空气入侵液压系统

在常压常温下液压油中含有容积比为6%～8%的空气，压力降低时空气会从油中游离出来，气泡破裂使液压元件“气蚀”，产生噪声。大量的空气进入油液中将使“气蚀”现象加剧，液压油压缩性增大，工作不稳定，降低工作效率，执行元件出现“爬行”等不良后果。另外，空气还会使液压油氧化，加速其变质。

2要防止水入侵液压系统

液压油中含有过量水分会使液压元件锈蚀，油液乳化变质、油膜强度降低，加速机械磨损。除了维修保养时要防止水分入侵外，还要注意储油桶不用时要拧紧盖子，最好倒置放置。

四、提高工程机械液压系统修理技术水平

（一）、加强电子技术的应用

衡量维修手段现代水平的一个重要标志就是电子技术在维修设备和仪器中应用的广度和深度。在检测设备中，大量地采用计算机技术和先进的传感器，可使发动机和液压系统在故障诊断、参数测量和调试时达到不解体、快速和准确的目的、使维修工能在较短时间内掌握测试技术和提高故障诊断能力。例如，采用超声电子技术，可在液压系统油管外测其流量，判断故障部位。超声波清洗机配上高效、无毒、无磷的常温汞基金属洗涤剂，就可以快速安全、低成本地清洗许多手工难以清洗的零部件，超声电子技术还可以进行无损探伤、测厚等。

（二）、采用多功能、轻型的机械加工设备

在现场进行修理时，比较常见多功能小型设备的使用，这些设备的工作可以不需要任何的帮助，可以临时的对部分急需的零部件进行加工仿制。例如，一种重量较轻、功能很强、专为修理车设计制造的多功能小型机床，利用变换多种功能附件，便能实现车、铣、磨、钻等多种功能。对于各种高效、多功能、适用的电动、液压和手动的工具，要大力加强使用，主要是因为这些工具能够快速、安全地拆装零部件。

（三）、努力引进多功能的修理车

多功能的工程机械修理车对于整个工程机械液压系统来说，是维修中最主要的工具。在进行维修时，要根据自身的实际需要来引进一系列不同用途的多功能工程机械修理车，从而能够很好的进行工程机械液压系统的维修工作。这些多功能工程机械修理有的是以检测为主，有的是以发动机、液压系统修理为主，有的是以通用机械修理为主。

结束语

综上所述，对于工程机械液压控制系统的研究不仅要对其应用进行探索，还要对其维护和保养进行进一步的发展。虽然社会的科技水平在不断的发展，但是工程机械液压控制系统技术目前在我国的应用中还存在某些问题，相关工程的建设单位要从自身出发，掌握问题出现的原因，根据自己工作的经验研究出相应的措施。促使我国的工程机械液压控制系统技术得到进一步的提升，促进我国建筑工程的发展。

参考文献

[1]韩慧仙，曹显利.工程机械液压控制系统技术体系分析[J].液压气动与密封，2010,(5).

[2]高炳天.工程机械液压控制系统的技术分析[J]. 液压与气动，2012,(05).

第2篇：电子机械行业分析范文

关键词：机电一体化；工程机械；应用；分析

随着社会经济和科学技术的发展，促进了工程机械行业的进一步优化和完善，同时也对其领域相关技术水平提出了新的要求。在实际发展中，机电一体化技术的应用给工程机械的发展注入了新的力量，对机械、液压以及电子控制技术进行了有效的融合，进而大大提高工程机械的性能，延长工程机械的使用寿命。因此，机电一体化技术的应用不仅是工程机械现代化发展需求，同时也是工程机械未来主要的发展方向，使得工程机械和现代科技有效的结合在一起，全面提高机械工程的科技水平和运行效率，改善工程机械的相关使用性能，进而推动工程机械的进一步创新与改革。

一、机电一体化技术综合分析

机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术方向发展，应用范围愈来愈广泛。其发展方向主要表现为以下几方面，第一，模块化。模块化是机电一体化重要的发展方向，在实际应用中，机电一体化具有多个动力单元，这些动力单元可以实现工程机械图像处理、识别以及测距等操作功能，并自动化生成一套完整的标准单元，迅速开发出新的机械产品，进而满足项目工程的实际需要。同时，规模化有助于生产规模的扩大，进而促进即机电一体化企业的快速发展。第二，网络化。网格技术的发展给机电一体化的应用带来新的方向，并将全球经济与生产紧密的连接在一起，促进企业发展的全球化，进而扩大了机电一体化产品的销售渠道。除了销售渠道之外，同时也促进了机电一体化产品的技术革新和完善，其中最具代表性的就是现场总线与局域网技术的广泛应用。第三，微型化。微型化主要是指机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，又称微电子机械系统，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势【1】。

二、机电一体化在工程机械中的应用

（一）工程机械作业精度控制

在实际的工程机械生产中，成本的精度是工程机械的主要标准与要求，若成品精度发生较大的偏差，会大大降低机械产品的使用性能，进而影响工程机械的运行效率和运行质量。机电一体化的实际应用很好的解决了成品精度问题，通过自动化数字监控系统，可以在实际生产中进行操作数据的收集和整理，实现对机械生产的实际监控，保证成品精度和整体质量。例如，在使用搅拌机进行混凝土搅拌施工中，要对混凝土各个原料重量进行人工计量，这样很容易会造成数据误差，进而影响混凝土配比的合理性，降低混凝土整体质量。在机电一体化应用后，可以通过微机控制电子称量系统对各种施工原料进行称量，降低传统计量方式的误差，实现混凝土原料配比的高精度，保证项目工程施工质量【2】。

（二）实现工程机械自动化

在工程机械中引进机电一体化技术，可以有效实现项目工程的自动化与半自动化作业施工，有效降低施工人员的劳动强度与劳动量，降低施工人员的使用，有效节省项目工程的人力资源，在保证施工质量的基础上减少了施工成本，有助于项目工程经济利益最大化实现。除此之外，在施工质量方面，自动化技术可以有效防止施工过程中的人为失误，提高工程作业精度，保证工程机械的运行效率和运行质量。

（三）提高工程监控水平

机电一体化技术通过先进的电子监控系统，可以在工程机械生产中实现监控系统与操作系统的高度结合，利用模拟摄像头和模拟硬盘摄像机实现工程机械的实际监控，采用300万像素逐行扫描CMOS，捕捉运动图像无锯齿，提高监控画面的清晰度，支持同轴高清输出，实现工程机械的无死角循环监控。同时，其电子监控系统还包含传动系统、执行装置、制动系统以及液压系统等，在工程机械生产中可以准确找出故障的位置，并对对故障位置进行数据收集和处理，找出发生故障的原因，发出警报提示管理人员，进而保证工程机械的正常运行。

（四）节约工程能耗

在传统工程机械生产中，为了保证机械的正常运行往往要消耗大量的资源，其主要原因是在机械生产会带动额定负荷进行非正常运作，使得机械运行效率没有达到规定功率，或者是存在过载运行的情况，大量增加了工程机械的运行能耗，不利于工程机械的可持续发展。而机电一体化技术的应用，可以根据实际的工程需要，自动对机械功率进行调节，进而节省了不必要的能耗，达到工程机械运行节约能耗的目的。另外，在燃料能量方面，机电一体化技术可以在保证工程机械运行质量的基础上，提高机械利用率，达到节省燃料的目的。

结束语：

本文通过对机电一体化在机械工程中的应用分析，让我们知道了机电一体化技术的应用不仅是工程机械现代化发展需求，同时也是工程机械未来主要的发展方向，提高工程机械的运行效率和运行质量。因此，本文主要提出工程机械作业精度控制、实现工程机械自动化、提高工程监控水平等措施，不断优化机电一体化技术，实现工程机械的快速发展。

参考文献：

[1]张良秀. 机电一体化在工程机械中的应用分析[J]. 黑龙江交通科技，2014，10：177+179.

第3篇：电子机械行业分析范文

关键词：机械 制造 自动化 机械手

一、引言

随着工业技术的飞速发展机械化生产以走进各大小企业，与之息息相关的就是各式各样的机器。而机器是由机械零件装配而成，机器的失效是由个别零件的失效而造成的，其根本原因是零件丧失了其应具备的使用性能。而通过研究与生产实践证明，零件的失效大都从表面开始，零件表面质量的高低是决定其使用性能好坏的重要因素。因此，正确地理解零件表面质量内涵，分析机械加工过程中影响加工表面质量的各种工艺因素，通过改变这些因素从而改善工件表面质量，提高产品的使用性能及对未来机械行业的发展具有重要的意义。 随着机械行业在社会中占得地位越来越重，人们对机器的使用要求越来越高，一些重要零件在高压力、高速、高温等高要求条件下工作，零件表面的任何缺陷，不仅直接影响零件的工作性能，而且还可能引起应力集中、应力腐蚀等现象将进一步加速零件的失效，这一切都与加工表面质量有很大关系。一个零件的失效或者突然间损坏，其原因除了少数因设计不周而强度不够，或者是由于偶然的事故引起超负荷而造成了失效或损坏以外，大多数都是由于磨损、受到外界环境的腐蚀或疲劳破坏。磨损、腐蚀和疲劳损坏都是发生在零件的表面，或是从零件表面开始的。因此，加工表面质量将直接影响到零件的使用性能，因而表面质量问题越来越受到各方面的重视。

二、机械制造业与自动化

制造业特别是机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。由于中国潜在的巨大市场和丰富的劳动力资源，世界的制造业正在向中国转移，中国正在成为世界的制造大国。因此，机械制造自动化在中国的机械制造业中的显得尤为重要。机械制造自动化，主要是指在机械制造业中应用自动化技术，实现对加工对象的连续自动生产，实现优化有效的自动化生产过程，加快生产投入原料的加工变换和流动速度，节约人力资源。机械自动化技术的应用与发展，是机械制造业技术改造、升级和进步的主要手段，是未来机械制造业技术发展的主要方向和核心。科技的进步发展，是不断开发、应用、实践的结果。大力推广科技成果，加快科学技术商品化，正确判断、识别并坚持机械自动化技术的发展走向，对于机械自动化技术的发展至关重要。随着我国机械制造业的快速发展，对于机械自动化技术的发展至关重要。回顾我国机械自动化技术近些年的发展，是一项理论课题，也是一项实践性课题，具有非常重要的理论意义和现实意义。总结了几个方面着重介绍我国近些年来机械自动化技术发展历程中出现的一些经验。

首先先介绍机械自动化技术的应用与发展是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。就如何发展机械制造自动化技术从四方面进行阐述。 机械自动化， 主要指在机械制造业中应用自动化技术， 实现加工对象的连续自动生产，实现优化有效的自动生产过程， 加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展， 是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准， 不仅影响整个机械制造业的发展， 而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。 如何发展我国的机械自动化技术， 应实事求是， 一切从我国的具体国情出发， 做好各项基础工作， 走中国的机械自动化技术发展之路。

三、机器手

工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率：可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。

第4篇：电子机械行业分析范文

关键词 液压支架；CAD；CAE；有限元软件；三维建模；实体模型

中图分类号TP31 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）65-0173-03

0引言

近阶段，世界各国都对液压支架的研发和设计非常重视。尤其是近年来，随着各国在经济与科技领域的合作不断扩大，技术不断得到完善和发展，作为液压支架，很多机械化生产中的关键设备，在CAD与CAE软件里也得到了不同程度的发展。世界各国从20世纪70年代开始，对CAD以及CAE软件应用于液压支架设计方面的工作，做了许多研究和工作，并且带来了非常不错的经济效益。给机械行业的发展以新的前景与启示，使世界工业实现自动化和精密化发展提供了可能。

1 CAD与CAE软件于液压支架设计中的应用

CAD在其发明的初期是英文Computer Aided Drafting（计算机辅助制图）的缩写，由于计算机软件技术和硬件技术的逐渐发展，人们慢慢地认识到单一地只运用计算机制图还不可以称之为计算机辅助设计；对于整个产品，包括产品的构思、产品的功能设计、产品的结构分析和产品的加工制造等的设计才是真正的设计。二维的工程图设计只是产品设计中的一个分支；由于这些原因，Computer Aided Design也取代了Computer Aided Drafting，成为了CAD的代称。与此同时，CAD也拜托了辅助绘图这个单一地功能，成为了整个产品的辅助设计工具。

CAE、PDM以及CAM等软件都是在CAD的基础上实现的。对于CAE来说，CAD不仅为单个零件提供造型设计、还为整机提供有限元分析、机构的运动分析、造型设计以及装配成型。在CAD中对零件及部件所做的任何改变，都会在CAE、CAM和PDM中有所反应。总而言之，一旦CAD做得不理想，CAE、PDM以及CAM就很难做好。

CAE是计算机辅助工程的英文缩写，其全称是Computer-Aided Engineering。随着计算技术的逐步应用，对于每个即将投产的产品，企业都可以先在计算机上建立一个数字样机，然后通过数字样机来模拟产品和零件的工作状态，通过这些模拟实验来对零件和产品做出工程校验、有限元分析以及计算机仿真。在产品研发过程中，企业通过CAE模拟软件的应用，可以方便地对零件和产品进行仿真检测。这些仿真实验能够得到零件或者是产品的相关运行参数，对于产品缺陷的发现、产品设计的优化以及产品的设计成本的降低有这极大的促进作用。而且CAE软件模拟能对产品维护检修提供很大的帮助。例如：分析产品故障的原因以及产品质量因素等。 CAE软件通常会有有限元分析模块。把物体，也可以称之为连续的求解域，通过离散的方法分解为有限个简单单元的组成形式是有限单元法的基本思路。为了将连续的具有无限个自由度的问题进行简化，形成离散的有限自由度问题，需要对这些被离散过得单元进行模拟并且得到原来的物体。通过对被离散的物体的每个单元进行有限元分析，进而能得到物体被离散前的分析结构。并且所得到的解会随着单元数目的增加而越来越准确得逼近真实的情况。

最新研究表明，许多复杂的，诸如机构分析、强度分析、静态干涉检查、动力学分析、动态干涉分析以及装配模拟等工作，都可以通过在由CAD软件创建的实体模型上进行。而一些简单的工作比如模型的铸造、加工以及产品效果的渲染处理等，也能由此实现。与以往通过消耗大量资源的基于传统理念的设计思路“物理样机验证试验”相比，基于三维模型的CAE分析，凭借着其能够借助现代计算机所拥有的突出的数值计算能力，能够建立“虚拟样机”，从而有效地降低了设计成本并且使设计周期缩短。并且，随着信息技术的进步，这种基于CAE技术的产品设计手段将会越来越有效。

2 通过有限元软件实现液压支架运动的仿真

目前，市面上有关于CAD以及CAE的软件很多，大部分的三维机械设计软件除了能够实现三维建模功能以外，都附带有用于结构分析的有限元模块。而动力学模块以及机构干涉检查运动学模块等常见的模块，大部分软件也会带有。UnigraphicsSolutions公司推出的产品：UG，以其突破传统模式的创新性，为用户带来了与众不同的模型建立系统。UG软件非常有效地将参数化与变量化等先进的技术与以往的平面功能如实体、线框等相结合，并且广泛得为许多软件公司所采用。UG软件是基于许多传统的功能比如说曲面造型、二维空间绘图亦或是数控加工编程等发展起来的。UnigraphicsSolutions公司于上世纪90年代后期成功得将Intergraph公司的运用于机械方面的CAD产品合并，并且通过Parasolid平台统一了微机版的SOLIDEDGE软件。并通过这项运作，组建了一个既有WindowsNT微机版，又有Unix工作站版的相对完整的集成了CAD、CAE、CAM的系统。美国参数技术公司(PTC)，提供了一款有趣的产品叫做Pro/Engineer。PTC公司提出许多从未有过的理念：单一数据库、参数化、基于特性、全相关等等，这些理念改变了传统的机械设计软件的概念, 其带来的这种前所未有的理念已经作为新的标准在世界范围内的机械CAD/CAE设计方案所推广应用。利用这种理念研制出来的第3代机械CAD/CAE产品Pro/Engineer-wildfire野火版便是采用这种理念所开发出来的，这种产品能够充分地利用网络资源,并且充分得表达了并行工程的内在理念。

应用于Windows平台上得机械设计软件有生信国际有限公司出品的SolidWorks。改公司的产品可以形容为：应用于Windows平台的集成CAD、CAE、CAM和PDM功能的桌面系统。其核心是SolidWorks软件。这个桌面系统包括有各种各样的应用，最主要的有工程数据管理、运动分析、结构分析以及数控加工等。SolidWorks是最近涌现出的应用于微型计算机上的参数化特征造型软件，其主要优点是价格低廉，使众多从事机械设计工作的人员可以在舒适的界面与环境中运用实体造型等实用的功能。SolidWorks是应用于Windows平台的特征造型软件，它能实现全参数化，并且在工程图的生成、复杂装配以及三维零件的造型设计方面也非常便捷。

由于整个设计过程全部建立在物体的三维模型上，通过直观的图形与图像将产品的设计与思路进行了清晰的表达，三维CAD技术符合了人们正常的思维习惯，成为广大设计者所常用的设计软件。

3 液压支架设计中的三维CAD建模

线框建模、表面建模以及实体建模是三维建模的三个组成部分。在液压支架设计时，我们通常采用的是实体建模，原因是在计算机内部，只有要对几何物体实行独一无二的无冲突的完整的描绘必须采用实体模型。这样做得好处是我们每做一次有效的操作，都能生成一个有效的模型，这样就能使设计工作者摆脱几何一致性检查这种浪费时间与精力的步骤，将宝贵的精力投入到其他工作中。三维实体建模可以为设计者提供众多帮助：对复杂的形体进行形象的描述与清晰的表达，简化评价的难度；按照设计师的要求在3D模型的基础上做出产品的剖面图与效果图；进行产品装配过程的研究以及空间布局的研究；实现干涉碰撞问题的简化；模拟空间运动，仿真加工顺序；实现有限元模型的自动生成。

顶梁、掩护梁、底座、尾梁、侧护板、护帮机构、推移机构、立柱、千斤顶和液压控制系统等不同构建组成了液压支架的主要部分。通过组焊钢板来得到结构件，但是这样的情况下得到的结构件不规则并且有很大的形变。从优化结构设计的角度讲，最好是在支架的总体方案设计完成后，再建立液压支架的三维模型，这样就能轻松地实现对支架的几何结构干涉问题进行检查。

对于支架强度分析来说，三维建模在液压支架设计上得运用能大大地提升它的效率。支架有限元分析需要以三维建模为基础，CAD软件拥有有效的模型建立功能，通过它的运用，我们能够将支架的实体模型建立起来，之后再借助接口的转换，将实体模型置于有限元软件中分析，从而得到需要的结果。《液压支架通用技术条件》对于不同的加载方式都有详细的规定，将不同的垫块放置在在支架模型的不同位置上，以此来模拟其承担井下围岩的挤压力时的工况，通过定义求解项和程序的运算，软件模拟其在多项空间力系作用下的应力变化和形状变化的分布状态，可以用云图的形式来输出用以表明变形、应力等趋势和以颜色表示的数值，为以后的支架设计优化提供数据参考。

4 设计方案的优化以及CAE应用的作用

通过运用先进的计算机所拥有的非凡的数值计算能力来制作虚拟样机，并将此种虚拟样机用来取代传统液压支架设计中需要花费大量资源的验证物理样机的过程,CAE软件设计能够将样本的设计周期极大地压缩并且将设计成本降到很低的水平。在确定产品设计方案的过程中，有限元计算作为检验液压支架的力学性能的一种仿真手段，一直都非常受到重视, 但是其却并没有作为普遍应用的设计手段得以推广应用，究其原因主要有过于繁杂的计算过程, 边界条件无法确定, 过长的计算时间等。不过其作为一种可行的数值计算方法,有限元法可以轻松解决很多问题，比如说对于结构形状、载荷和支撑情况复杂的零部件进行应力分析等， 这是任何其他传统的设计方法不能做到的。因而, 有限元法在机械设备的强度计算中的占据了非常有利的位置。在立柱、千斤顶产品和技术标准更新的研究课题中, 采用ANSYS软件对新型QXEK200千斤顶和LSGGK360立柱进行了整体有限元仿真分析计算, 以了解立柱、千斤顶的整体应力及其应力分布情况。并对立柱、千斤顶的局部构造进行了有限元仿真分析, 用来处理无法通过常规计算方法来实现的的计算局部应力的问题。

通过美国机械工程师协会( ASME) 、美国核安全局( NQA) 等权威机构认证的标准化的设计软件：ANSYS软件，是近年来全世界应用最为普遍的CAE分析软件。并且其是首个通过了中国压力窗口标准化技术委员会的认证，而且在众多个部委被广泛应用的分析软件。ANSYS分析软件现在已经为全世界超过七成的高校和研究机构所使用。ANSYS分析软件不同于之前PTC公司(其全称为 ParametricTechnology Corporation) 的软件Pro/Engineer本身就有的有限元分析模块和SolidWorks的cosmos模块, 它的功能以及界面都有了较大的改观, 并且在此基础上实现了这两个软件没有办法做到的约束、加载边界工况。ANSYS分析软件适应于各种类型的设计工作并且能够胜任之。

由于千斤顶和需要加载的立柱模型具有非常繁杂的表面与边界条件, 双伸缩立柱的外侧为具有球形地面的外缸, 柱头在其活动端为球形, 结构具有不规则的立体形状,但是边界条件和载荷情况与实际工况相一致是模型分析所要求的基本原则, 因为只有这样的计算结果才具有参考价值, 除此之外,在导向环以及密封装置等环节的作用下，各个相互接触的面之间（双伸缩立柱的外缸、中缸以及小柱发生接触的部分；千斤顶的活塞和缸体之间）会发生相互作用, 在这些地方创建面-面接触单元并且对其相互作用力进行模拟; 运用耦合自由度法来对节点的自由度进行限定，并且运用了多种处理方法进行建模工作, 建立了用来定义边界坐标的局部坐标系, 以此最大限度地与实体工况相一致, 同时不出现附加应力。

通过对CAE软件的综合运用，在液压支架设计阶段能够借助于三维造型对液压支架进行有限元、运动仿真以及动力学方面的研究与分析，从而有效地减少在运动中产生机构干涉现象, 这样一来，设计中的虚拟样机检验就能产生非常大的作用, 并且确保液压支架的安全性以及可靠性, 对结构的合理性进行较大优化, 并且对探索液压支架设计的新思路,液压支架设计水平的提高有很大帮助。

5 结论

三维 CAD软件 为虚拟产品的描述带来了前所未有的福音，以支架方案设计为开始，然后进行详细的设计、计算以及图形绘制，最后是产品的完善，支架生产设计制造的全过程都是在三维CAD软件的帮助下完成的。由于通过实体模型，我们能得到产品完整的特性数据，物理模型或者样品的制造就变得没有必要了，这样就大大缩短了模型或样品制作过程所用去的时间。

通过三维建模设计液压支架的成功，使设计者摆脱图纸低级错误的困扰，运用计算机技术解决这些问题，提高了设计质量，缩短了设计周期，更好地为企业现代化生产服务。

参考文献

[1]王国法，等.液压支架三维建模及运动仿真[J].煤炭科学技术，2003(1)：42-44.

[2]王诗丽，龚光辉.Pro/E与AutoCAD在机械产品结构设计中的功能比较[J].机械与电子，2003(2)：65-67.

[3]刘晓冰，高天一.CAD技术的发展趋势及主流软件产品[J].中国制造业信息化，2003(1)：41-45.

[4]叶著，叶渭川.CAD在国内大型企业中的应用与发展[J].电子机械工程，2002(4)：24-2

[5]岳文辉.大采高强力液压支架的参数确定及结构设计[J].矿山压力与顶板管理，2002，22(3)：72－74．

[6]王国法，徐亚军，孙守山.液压支架三维建模及其运动仿真[J].煤炭科学技术，2003，31(1)：42－45．

[7]叶先磊，等.ANSYS工程分析软件应用实例[M].北京：清华大学出版社，2003.

[8]李皓月，等.ANSYS工程计算应用教程[M].北京：“中国铁道出版社，2003.

第5篇：电子机械行业分析范文

一、全球迎来“工业4.0”浪潮

目前，全球在“工业4.0”领域的竞争可分为以下三大阵营：

第一阵营：以德国和美国为代表的制造强国。在这一阵营中，德国和美国正在抢占第四次工业革命的话语权，也即是成为全球标准的制定者。

第二阵营：以日本、法国等为代表的发达国家，这些国家的制造业在全球居于前列，却难以成为全球标准的制定者。

第三阵营：中、印等发展中国家，他们是第四次工业革命的追赶者。

二、德、美、日新一轮工业革命的战略路径

1.德国将“工业4.0”视为国家战略，将工厂智能化视为国家方针。在德国工业4.0工作组的《实施“工业4.0”攻略的建议》中，工作组认为，实现“工业4.0”的关键是要推动“双重战略”。

2.“再工业化”是奥巴马政府重振美国经济的战略选择，这一经济复兴战略有丰富的内涵以及深层次的长远考虑，即营造经济新时代。

3.日本将机器人作为经济增长战略的重要支柱，希望通过发掘机器人的可能性实现日本经济的增长。日本政府打算在新经济增长战略中写入促进护理、农业、建设第一线利用机器人的相关内容，并设立“实现机器人革命会议”加快技术开发。

三、“工业4.0”背景下中国的行动路径

以“工业4.0”为代表的新一轮工业革命给中国制造业的转型升级提出了全新的、更为艰难的要求，使正在努力向工业3.0追赶进军的中国，面临更为严峻的挑战。

为全面迎接新一轮工业革命，中国的产业政策思路和行动路径应当适时调整。

（1）需要制定具有前瞻性的“顶层设计”；（2）优化产业结构；（3）制造业对外合作与内部改革并举；（4）继续推进两化融合；（5）推行精准主义和标准主义，构建中国制造标准体系；（6）缩短与发达国家在研发投入的差距，提高科研成果转化效率。

全球迎来“工业4.0”浪潮

智能化工业装备已经成为全球制造业升级转型的基础，发达国家不一而同地将制造业升级作为新一轮工业革命的首要任务。德国、美国、日本等世界各传统工业强国无不高度重视全面信息化对制造业已有和潜在的影响，思考及采取对策加速自身制造业的转型升级，以期占领未来国际较量的战略制高点。这其中尤以德国提出的“工业4.0”概念最为引人瞩目，被认为是德国吹响了新一轮工业革命的前进号角。

德国学术界和产业界普遍认为，

“工业4.0”即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，旨在通过充分利用信息通讯技术和网络物理系统等手段，将制造业向智能化转型。德国“工业4.0”的大体概念是在2011年于德国举行的“汉诺威工业博览会”上提出的。当时，德国人工智能研究中心董事兼行政总裁沃尔夫冈・瓦尔斯特尔教授在开幕式中提到，要通过物联网等媒介来推动第四次工业革命，提高制造业水平。2年后，在2013年4月举办的“Hannover Messe 2013”上，由产官学专家组成的德国“工业4.0工作组”发表了最终报告――《保障德国制造业的未来：关于实施“工业4.0”战略的建议》（包括德语版和英文版）。与美国流行的第三次工业革命的说法不同，德国将18世纪引入机械制造设备定义为工业1.0，20世纪初的电气化为2.0，始于20世纪70年代的信息化定义为3.0，而物联网和制造业服务化宣告着第四次工业革命到来。

德国产业界普遍认为，工业4.0将正视和解决某些当今世界面临的挑战，如资源能源利用效率、城镇化、人口结构变化等。工业4.0能持续带来覆盖整个价值网络的资源生产率和效率的增益。它能将人口结构变化和社会因素考虑在内，以适合的方式组织生产。智能辅助系统让工人从单调、程序化的工作中解放出来，能把精力集中在创新和增值业务上。

正是认识到“工业4.0”战略的重要意义，发达国家在制造工程领域的竞争变得愈加激烈，而且，并非只有亚洲的竞争对手对德国工业造成威胁，美国也在采取措施，通过推进“高端制造业”计划反对“去工业化”。目前，全球在“工业4.0”领域的竞争可分为以下三大阵营：

第一阵营：以德国和美国为代表的制造强国。在这一阵营中。德国和美国正在抢占第四次工业革命的话语权。也即是成为全球标准的制定者。

作为传统的制造强国，德国充分认识到以互联网为代表的新一轮科技革命将对制造业产生的重大影响，而自身在信息产业方面却没有明显优势。因此，德国提出工业4.0的概念，既是以工业3.0已经实现、制造业自动化程度极高的优势为基础和条件，更是德国对制造业未来转型升级的战略预判及方向明确。不仅如此，德国还希望通过推动“工业4.0”战略，而继续保持自己称霸国际制造业的竞争优势。

德国总理默克尔曾指出，数字化生产对德国的繁荣富裕至关重要，德国可成为“工业4.0”标准的推动者，并在欧洲甚至全球推行这些标准。默克尔说，德国工业产值占国内生产总值的20%，德国希望继续保持工业强国地位。因此，德国工业生产必须迈向数字化，即实现“工业4.0”，而如今已是设立相关标准的时候了。默克尔认为，德国应抓住欧洲内部市场的优势。“也就是说，德国可以成为特定标准的推动者，并使其扎根欧洲，”她说，“同时我们也有机会将其推向全球。”

默克尔政府希望通过推动“工业4.0”，重塑自己在工业领域的全球龙头地位，并建立解决老龄化等问题的积极应对战略。在这一高度下，德国本身的工业4.0规划，非常侧重借助信息产业将其原有的先进工业模式智能化和虚拟化，重视智能工厂和智慧生产，并把制定和推广新的行业标准放在发展的首要位置即德国的工业4.0的产业集成。

从短中期来看，奥巴马政府实施的“再工业化”战略目标是要重振美国制造业，创造就业，推动美国经济走出低谷等。这既源于对金融危机前“去工业化”潮流的纠正，也源于制造业的价值被重新发现：制造业能够帮助一个国家保持产业领先地位，同时提供实实在在的就业岗位。在全美所有行业中，制造业提供的就业岗位排第4位，大约是美国一直引以为傲的金融服务业的3倍。据统计，自2010年2月以来，制造业已为美国人创造了53万个就业计划，实现连续31个月增长，创过去近25年以来最佳表现，其中多为高新尖端技术就业机会。正是发现了制造业在政治和经济上的乘数效应，2008年还在竞选总统期间，奥巴马就公布了自己的美国制造业复兴计划以吸引基数庞大的蓝领投票者。

奥巴马政府“再工业化”的远期目标则是要在世界经济领域掀起一场“战略大反攻”，以“再工业化”作为抢占世界高端制造业的战略跳板，促使主导“新型制造制业”的先进技术和设备在环保、能源、交通，乃至所有经济领域遍地开花，以达到巩固并长期维持其世界第一经济超级大国地位的战略目标。从―开始，奥巴马政府就是把“再工业化”作为一种国家战略来策划和实施的。在第一任期内，奥巴马政府就先后推出“买美国货”、《制造业促进法案》、“五年出口翻番目标”，以及“促进就业措施”等一系列政策措施及战略部署。“再工业化”战略的实质，是要推动美国制造业的脱胎换骨，要催生一种新的生产方式，造就类似于信息革命那样的大趋势，掀起第四次工业革命。

二、美国“再工业化”的路径选择

“再工业化”是奥巴马政府重振美国经济的战略选择，这一经济复兴战略有丰富的内涵和深层次的长远考虑，即营造经济新时代。奥巴马政府一直在细化并推进相关战略，主要包括以下几个方面：

1.建设有利于制造业复苏的法律政策环境。美国出台了带资金的《美国复苏和再投资法案》，其中7872亿美元的财政刺激计划相当一部分拨给了制造业。此后，又出台了《重振美国制造业框架》、《美国制造业促进法案》、《先进制造伙伴计划》、《先进制造业国家战略计划》、《制造创新国家网络》计划等。

2.加强实体经济与虚拟经济的协调发展。虽然在全球制造业中所占的比重一直比较高，但美国制造业占GDP的比重却在逐年下降。过度依赖以金融业、房地产业为代表的虚拟经济，使美国在此次危机中受到了沉重打击，市场大幅萎缩，以先进制造业为代表的实体经济的作用重新凸现出来，受到了美国各界的重点关注。先进制造业包含了精益生产、准时生产、清洁生产、柔性制造、敏捷制造、计算机集成制造、虚拟制造、绿色制造等众多先进模式，不仅能推动产业结构转型升级和产业发展，更重要的是能带来一场生产方式的深刻变革，提高经济抵抗金融风险的能力，从而扭转美国当前严重的虚拟经济与实体经济倒挂现象。目前，美国为了重塑制造业的优势地位，向实体经济转型，采取了诸多措施：加强振兴制造业的有关立法工作；鼓励制造业研发创新及产业化；大力培育新兴先进制造业；为制造业提供积极的金融支持等。

3.保证中小企业的创新能力。美国联邦实验室和联邦资助研发中心的研发量只占美国研发的10%左右，超过80%的研发是企业完成的。为保证美国的研发能力，美国政府极其重视为中小企业提供法律和公共服务帮助，而发达的金融服务业能够敏锐发现有前景的中小企业，并提供融资机会。2009年3月16日，奥巴马宣布计划从7870亿美元经济刺激方案中划拨部分款项（约7.3亿美元）解决小企业贷款难的问题。2009年10月21日，奥巴马宣布一项支持小企业发展的新计划，以帮助小企业渡过信贷紧缩难关。2009年12月11日，奥巴马政府计划将7000亿美元问题资产救助计划（TARP）的剩余资金用于扶持小企业，旨在遏制失业率高企带来的政治和经济不良后果；还准备要求国会对TARP进行修正，放宽将施加给小企业贷款机构的薪资限制及其他限制。美国政府还多次敦促美国银行为那些有可能增加就业机会的小企业提供更多贷款。

4.构建完整的科技创新体系。美国国会公布的《2009年美国恢复和再投资法案》的草案包含增加133亿美元科技投入，其中研究和开发99亿美元，研究和开发设施设备34亿美元。2010财年联邦部门研发拨款中，美国国家科学基金会、能源部科学办公室和国家标准技术研究院为代表的基础研究主体的研发拨款朝着十年内翻番的目标稳步前进。今天，在全球的研发开支中，美国一家就占到31%，远超欧盟的17%和日本的11%。

此外，美国政府非常重视产学研体系的构建。2011年，奥巴马总统推出了“高端制造合作伙伴”（AdvancedManufacturing Partnership，AMP）计划。该计划由道氏化学公司和麻省理工学院共同领导实施，而非政府部门直接负责实施，主要致力于四方面的工作：建设国家安全关键产业的国内制造能力；缩短先进材料从开发到推广应用的时间；投资新一代机器人；开发创新型的节能制造工艺。可见，这是美国官产学研协同作战振兴制造业的一项重大举措。

日本工业机器人发展计划

说到日本工业，就不得不提到日本的工业机器人产业。日本具有国际上最先进的机器人技术，不论在技术方面，还是在市场规模方面，日本可以称得上是“机器人大国”。根据日本产经省统计：2013年日本工业机器人产业总产值达到3611.84亿日元，年度产量为99858台，供应全球50%以上的工业机器人产品。2014年日本工业机器人产业总产值达到4470.21亿日元。从供应方来看，日本60年代末从美国引进机器人技术后，已经成为机器人第一大生产国，并且形成了浓厚的机器人文化，工业机器人约占全球66%份额，代表企业有发那科、安川、那智不二越等。日本工业机器人的应用领域主要集中在汽车和电子机械行业，约占70%。

由于日本地少人多，人口老龄化严重，长期以来日本对机器人比较重视，特别是在服务机器人和工业机器人方面，都在世界遥遥领先。日本对机器人产业―直抱有非常大的希望，希望机器人能在日常生活和公共场所中成为更加贴近人类的工具，能在应对日本高龄化社会、解决日本劳动力下降、实现安心安全社会、创建便利和幸福的生活环境等方面发挥作用。据统计，在金融危机前的2005年，日本有37万个机器人在工厂工作，占全球总量的大约40%。也就是说，制造业平均每1000个工作岗位中，就有32个是工业机器人。

日本机器人产业的快速发展，与日本政府的支持分不开：

其一，日本政府对工业机器人产业给予了巨额的资金支持。2013年，日本政府拨款23.9亿日元，帮助24家企业开发和推广护理机器人。日本还计划至2020年，实现产业机器人市场规模翻番，扩大至1.2万亿日元（约合人民币732亿元）。护理和医疗机器人领域的市场规模也将达到1.2万亿日元，是现在的20倍。日本首相安倍称，日本将把机器人作为经济增长战略的重要支柱，希望通过发掘机器人的可能性实现日本经济的增长。安倍还称，会出台放宽限制的政策来大力促进机器人使用。日本政府打算在新经济增长战略中写入促进护理、农业、建设第一线利用机器人的相关内容，并设立“实现机器人革命会议”加快技术开发。

日本政府对中、小企业采取了诸多经济优惠措施，2014年日本政府拟把机器人作为经济增长战略的重要支柱，通过扩大机器人应用领域、设立“实现机器人革命会议”、加快技术研发、出台放宽限制的政策等，大力促进机器人使用。

其二，日本把实现市场需求和社会需求（所对应的产品形象）有关的技术课题经过整理和展望，编制成技术路线图。同时，把解决这些课题所还需要的单元技术和技术性能的进程沿着时间轴展开，编汇成完整的机器人路线图。机器人路线图划分为三个领域，即“新世纪工业机器人”、“服务机器人”和“特种机器人”，勾画出了10年以后各种机器人的未来形象（任务），从技术图中的重要技术中抽出其性能和所需要的技术等。路线图中提到为了创建和扩大新世纪机器人的早期市场，重要的是要缩短满足多种需求的机器人的开发时间、降低成本、扩大加入的企业。为此，提出了有助于缩短机器人开发，扩大机器人开发企业的“共同基础性技术”；有助于开发高级需求的机器人的“突破性新技术”；进而，从在其他领域中应用来扩大机器人技术的观点出发考虑“市场冲击力”，以及“基础技术开发的需要”。同时，路线图称，为了确保日本在这样的机器人市场中的占有率，强化日本的技术竞争力也是很重要的。

“工业4.0”背景下中国的行动路径

美德日等发达国家的工业革命信号给中国制造业敲响了警钟。发达国家“再工业化”与“工业4.0”，向我们展现了不同于传统流水线、集中化机器大生产的全新生产方式，生产要素、组织模式乃至市场供给与需求都将出现重大变化。这对我国进一步推进增长方式转型、实现可持续发展给予了重要启示。以“工业4.0”为代表的新一轮工业革命是发达国家反思过度“去工业化”、推动回归实体经济的发展战略。新一轮工业革命并非简单的制造业回归，而是在发展先进制造业的基础上，加强制造业与服务业的融合，实现服务业高端化发展，优化产业结构。那么，在发达国家新一轮工业革命如火如荼之际，中国制造业将面临怎样的挑战，出路何在？中国应该选择怎样的行动路径，方能跟上“工业4.0”的时代步伐？

新一轮工业革命对中国的影响

以“工业4.0”为代表的新一轮工业革命给中国制造业的转型升级提出了全新的、更为艰难的要求，使正在努力向“工业3.0”追赶进军的中国，面临更为严峻的挑战。业内人士认为，这些挑战在于：一方面，发达国家可能将通过“再工业化”再次占领制高点，后发国家的产业赶超可能面临来自发达国家的全方位抑制；另一方面，“工业4.0”对制造业提出了更高的标准，中国制造业如果选择“跨越式”地迅速跟上，以现有水平来看难度较大。

1.后发国家的产业赶超可能面临来自发达国家的全方位抑制。罗宁博士的观点认为，中国需要警惕的是发达国家可能将通过“再工业化”再次占领制高点，对中国提升产业竞争力形成挑战。新一轮工业革命将可能使发达国家在科技、信息、资本等方面长期积累的优势进一步强化，抢占全球产业链关键环节，主导新型装备、新材料的生产和供应，成为未来科技革新与产业革命红利的主要受益者，这将对中国提升产业竞争力形成挑战。

中国社会科学院工业经济研究所黄群慧也撰文认为，德国“工业4.0”为代表的新一轮工业革命不仅会削弱发展中国家的低成本比较优势，而且有利于发达国家形成新的竞争优势。因此，后发国家的产业赶超将面临来自发达国家的全方位抑制。如果后发国家不能充分利用现代制造技术创造的技术和市场机会，新一轮工业革命将使不利于发展中国家的“中心一”世界分工体系被进一步固化。曾经为寻找更低成本要素而从发达国家转出的生产活动有可能向发达国家回溯，导致制造业重心再次向发达国家偏移。

2.新的技术标准和竞争规则可能阻碍中国制造产品出口。业内人士指出，西方国家正从制造业的现代化、高级化和清洁化中寻找“再工业化”的出路，这意味着西方国家将在技术标准和国际贸易规则上做文章，以阻碍中国制造产品出口。目前，西方发达国家在各种技术标准化委员会和国际经济组织中占据强势，其操纵技术标准和竞争规则的能力较强，再工业化战略更加强化了其规则制定者的地位。西方发达国家通过发展各种高端技术甚至极端技术抢先制定有利于自身的工业品的技术标准和贸易规则，设置较高市场门槛，使以中国为代表的新兴国家无法进入该市场与其平分秋色。中国的制造产品出口将受到较大的负面影响，制造技术上与西方发达国家的差距将成为产品的市场认可度的一大制约。

因此，中国必须站在国家高度充分认识“工业4.0”的全局性和战略性，认真研究理解“工业4.0”的核心内容，关注如何让互联技术在制造业全产业链上都发挥作用，重点关注和全面建设制造过程的系统化和标准化。中国应当在制造领域加快引进互联网产业体系，推动生产要素的互联，使之向“智能制造”的方向快速前进，这对于中国制造业的提升与赶超将是一个绝佳的机会。

“工业4.0”背景下中国的行动路径

为全面迎接新一轮工业革命，中国的产业政策思路和行动路径应当适时调整。

1.需要制定具有前瞻性的“顶层设计”。全面推行“工业4.0”、加速制造业转型升级是一项复杂的系统工程，需要国家、产业、企业与科研机构的共同努力、通力协作。这其中，国家具有前瞻性的“顶层设计”和发展规划至关重要。2015年5月，中国政府了《中国制造2025》行动纲领。该纲领将制造业定位成“立国之本、兴国之器、强国之基”，提出了建设制造业强国的三步走战略：第一步，2015-2025年，迈入制造强国行列；第二步，2025-2035年，达到制造强国阵营的中等水平；第三步，2035-2049年，进入世界制造强国前列，建成全球领先的技术体系和产业体系。《中国制造2025》将是中国工业未来10年的发展纲领、顶层设计。政府的诸多行动向市场传递出强烈信号，显示工业转型将迎来大突破、大提速。

“工业4.0”精彩案例

一、德国安贝格西门子智能工厂

作为工业4.0概念的提出者，德国也是第一个实践智能工厂的国家。位于德国巴伐利亚州陈部城市安贝格的西门子工厂就是德国政府、企业、大学以及研究机构合力研发全自动、基于互联网智能工厂的早期案例。占地10万平方米的厂房内，员工仅有1000名，近千个制造单元仅通过互联网进行联络，大多数设备都在无人力操作状态下进行挑选和组装。最令人惊叹的是，在安贝格工厂中，每100万件产品中次品约为15件，可靠性达到99%，追溯性更是达到100%。这样的智能工厂能够让产品完全实现自动化生产，堪称智能工厂的典范。其中有很多值得学习和借鉴的地方。

数字化工厂概念：数字化工厂不是无人工厂，而是根据生产工艺的实际情况，在考虑投资成本的情况下，为人提供最佳支持。这一点在安贝格工厂得到了很好的体现。整个厂内甚至没有看到一台六轴机器人，但求所需，无求多余。目前安贝格工厂仍有1200多名员工，一条生产线仍然有6-8名操作工人，同时有30-40人的技术人员进行支撑，确保物料、设备、产品检验等工作。

持续改进的过程：安贝格工厂走到今天这样出色，是持续改进的结果，“质量第一”仍然是其发展战略的重中之重。历经25年，通过持续的改善，在员工没有增加的情况下，产能提高到原来的8倍，质量从上世纪90年代的560百万出错率，下降到2014年的11.5百万出错率，质量水平达到了99.9989%。可见质量是企业的生命线，而数字化、网络化、智能化的工厂也绝对不是一蹴而就的，需要对产品、工艺进行持续的改进。

数字双胞胎概念：西门子认为安贝格工厂的成功是数字化的成功，将工艺的规划与工程化、生产系统的规划与工程化、仿真优化及验证全部实现数字化，并且能够达到实体与数字信息同步，达到设计、制造、调试信息一体化的联动，其中任何一个环节的数据变化，都能在整个环节上同步进行变更，强调的是集成的、统一的数据标准。

信息化系统与自动化装备的高度结合：安贝格工厂的生产过程的自动化率达到75%，但更为关键的是物流的自动化与信息的自动化、生产过程的自动化相匹配，真正达到了物流、信息流及仿真的完美统一。

模块化设计：缩短为客户提供服务的周期，为客户提供更加便捷的服务。目前安贝格工厂为全球6万多家客户提品，达到自接到订单，最短可达到一天之内为用户提品，生产组织形式真正高效、灵活。其中，模块化设计是其能够灵活组织生产的重要保证，模块化设计包含产品的设计，也包含了生产设备、信息化软件系统的模块化设计与相对标准化的设计。

另外，安贝格工厂的生产现场布局也很有特点，在场内基本看不到地面排线等，据西门子的专家介绍，其排线系统与物流系统一样，都放在了一楼，地面上设了多个能源供应点，可以根据生产布局的需要随时灵活调整。

综上所述，数字化、模拟仿真、模块化及相对标准化的产品设计，基于自己产品的物料清单和工艺清单的数字化，以及信息化与自动化的高度融合是德国实现“工业4.0”的重要因素。对产品设计和生产工艺持续的改进，并且不断地将BOM与BOP进行数字化后与自动化装备完美结合，才是不断提高生产效率、改善产品质量的王道。

二、施耐德电气EcoStruxure能效管理平台

全球能效管理专家施耐德电气2010年推出EcoStruxure能效管理平台，该平台融合施耐德电气在电力、工业、建筑楼宇、数据中心和安防5个领域的独特技术和专业经验，为需要寻求多个业务领域提高能源效率的客户提供智能化的能源管理解决方案。

EcoStruxure的承诺主要基于两个方面：首先，EcoStruxure是基于5个技术领域里有特定目的的应用的最全面组合，而这五个领域是解决能源方程所必需的。（1）电力：为设施、工厂提供完整的电源管理解决方案，实现高效、安全、可靠的电力分配。（2）数据中心：APC by Schneider Electric为数据中心提供了备受赞誉的InfraStruxure架构，该架构采用了模块化的、可扩展的方法，不但可以优化关键电源和制冷服务，还可以改进重复建设导致的低效。（3）工业：自动化解决方案关注灵活性、可扩展性、易使用性，面向最终用户及原始设备制造商需求提供自动化控制和管理控制平台。（4）建筑楼宇：管理解决方案关注降低安装和运营成本，并通过对温度、照明以及百叶窗等的实时控制来提高最终用户的舒适度。（5）安防：Pelco by SchneiderElectric提供的架构拥有行业领先的视频、门禁与安保技术，可以尽可能地降低计划外的停机而导致的成本和效率损失，并提供全面的风险分析。其次，EcoStruxure能够将以上五种技术整合在开放的、灵活的技术平台上，（该系统需要用到IP和网络服务），并能够连接特定应用，设置不同级别。