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第1篇：電子機械行業(yè)分析范文

關鍵詞：工程機械；液壓；控制系統(tǒng)；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(fā)展突飛猛進，在建筑工程中，機械液壓控制系統(tǒng)也受到了很深的影響，其發(fā)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(tǒng)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(tǒng)技術的概述

在現(xiàn)代化工程機械的發(fā)展過程中，液壓傳動與控制系統(tǒng)技術是最為重要的組成部分，并且在其中發(fā)揮著非常重要的作用，然而在實際工作中應該如何充分發(fā)揮液壓控制技術系統(tǒng)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(yè)當中，液壓控制技術是最為常見的一種控制系統(tǒng)，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(yè)的健康快速發(fā)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(zhuǎn)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(yè)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?qū)C械設備進行遠程控制，這樣有利于保證工作的質(zhì)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(fā)揮作用，提高其利用價值，從而達到規(guī)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(tǒng)本身也就是一種環(huán)境友好型系統(tǒng)，也就是說，在其生產(chǎn)與工作過程中，并不會破壞外界的生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)了社會、經(jīng)濟、環(huán)境和諧統(tǒng)一的發(fā)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(yōu)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(xiàn)也開始用低速大扭矩馬達驅(qū)動起重機的提升、變幅、回轉(zhuǎn)等機構，出現(xiàn)了全液壓塔式起重機，大大提高了起重機操作性能和調(diào)速性能。

（二）、液壓技術在工程機械轉(zhuǎn)向系的應用

許多工程機械（如裝載機等）采用了轉(zhuǎn)向液壓缸來實現(xiàn)整機轉(zhuǎn)向控制，全液壓工程機械（如全液壓挖掘機等）則通過對內(nèi)外側(cè)車輪的驅(qū)動馬達轉(zhuǎn)速的控制實現(xiàn)滑移轉(zhuǎn)向，甚至原地轉(zhuǎn)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(wěn)、功率損耗小、易于實現(xiàn)前進倒退的轉(zhuǎn)換、可實現(xiàn)無級調(diào)速、且單位傳遞功率大等優(yōu)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(wěn)等特點，廣泛應用于工程機械制動系統(tǒng)中，縮小了作業(yè)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(tǒng)的工作過程中發(fā)生變化，因此經(jīng)過長時間的使用，油液的性能就會降低，無法滿足液壓系統(tǒng)的需要，此時就需要對系統(tǒng)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(fā)生化學變化，不能混合使用不同型號的液壓油。在液壓系統(tǒng)使用過程中，油液可能會對系統(tǒng)產(chǎn)生污染，油液污染容易是引起系統(tǒng)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(shù)量占到系統(tǒng)故障總量的70%～80%。所以，預防液壓系統(tǒng)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(tǒng)元件壽命和穩(wěn)定性造成危害，油液的清潔度不高是引起液壓系統(tǒng)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(tài)雜質(zhì)、微生物、能量污染和化學物質(zhì)等。注意定期保養(yǎng)等事項目前有的工程機械液壓系統(tǒng)設置了智能裝置，該裝置對液壓系統(tǒng)某些隱患有警示功能，但其監(jiān)測范圍和準確程度有一定的局限性，所以液壓系統(tǒng)的檢查保養(yǎng)應將智能裝置監(jiān)測結(jié)果與定期檢查保養(yǎng)相結(jié)合。

（二）、防止固體雜質(zhì)混入液壓系統(tǒng)

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

（三）、防止空氣和水入侵液壓系統(tǒng)

1要防止空氣入侵液壓系統(tǒng)

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(chǎn)生噪聲。大量的空氣進入油液中將使“氣蝕”現(xiàn)象加劇，液壓油壓縮性增大，工作不穩(wěn)定，降低工作效率，執(zhí)行元件出現(xiàn)“爬行”等不良后果。另外，空氣還會使液壓油氧化，加速其變質(zhì)。

2要防止水入侵液壓系統(tǒng)

液壓油中含有過量水分會使液壓元件銹蝕，油液乳化變質(zhì)、油膜強度降低，加速機械磨損。除了維修保養(yǎng)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(tǒng)修理技術水平

（一）、加強電子技術的應用

衡量維修手段現(xiàn)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(fā)動機和液壓系統(tǒng)在故障診斷、參數(shù)測量和調(diào)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(nèi)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(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)來說，是維修中最主要的工具。在進行維修時，要根據(jù)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(tǒng)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(fā)動機、液壓系統(tǒng)修理為主，有的是以通用機械修理為主。

結(jié)束語

綜上所述，對于工程機械液壓控制系統(tǒng)的研究不僅要對其應用進行探索，還要對其維護和保養(yǎng)進行進一步的發(fā)展。雖然社會的科技水平在不斷的發(fā)展，但是工程機械液壓控制系統(tǒng)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(fā)，掌握問題出現(xiàn)的原因，根據(jù)自己工作的經(jīng)驗研究出相應的措施。促使我國的工程機械液壓控制系統(tǒng)技術得到進一步的提升，促進我國建筑工程的發(fā)展。

參考文獻

[1]韓慧仙，曹顯利.工程機械液壓控制系統(tǒng)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(tǒng)的技術分析[J]. 液壓與氣動，2012,(05).

第2篇：電子機械行業(yè)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(jīng)濟和科學技術的發(fā)展，促進了工程機械行業(yè)的進一步優(yōu)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(fā)展中，機電一體化技術的應用給工程機械的發(fā)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(xiàn)代化發(fā)展需求，同時也是工程機械未來主要的發(fā)展方向，使得工程機械和現(xiàn)代科技有效的結(jié)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(chuàng)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(jié)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(fā)展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發(fā)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(tǒng)技術，目前正向光機電一體化技術方向發(fā)展，應用范圍愈來愈廣泛。其發(fā)展方向主要表現(xiàn)為以下幾方面，第一，模塊化。模塊化是機電一體化重要的發(fā)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(xiàn)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(fā)出新的機械產(chǎn)品，進而滿足項目工程的實際需要。同時，規(guī)?；兄谏a(chǎn)規(guī)模的擴大，進而促進即機電一體化企業(yè)的快速發(fā)展。第二，網(wǎng)絡化。網(wǎng)格技術的發(fā)展給機電一體化的應用帶來新的方向，并將全球經(jīng)濟與生產(chǎn)緊密的連接在一起，促進企業(yè)發(fā)展的全球化，進而擴大了機電一體化產(chǎn)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(chǎn)品的技術革新和完善，其中最具代表性的就是現(xiàn)場總線與局域網(wǎng)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(fā)展的趨勢，又稱微電子機械系統(tǒng)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢【1】。

二、機電一體化在工程機械中的應用

（一）工程機械作業(yè)精度控制

在實際的工程機械生產(chǎn)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(fā)生較大的偏差，會大大降低機械產(chǎn)品的使用性能，進而影響工程機械的運行效率和運行質(zhì)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(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，可以在實際生產(chǎn)中進行操作數(shù)據(jù)的收集和整理，實現(xiàn)對機械生產(chǎn)的實際監(jiān)控，保證成品精度和整體質(zhì)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(shù)據(jù)誤差，進而影響混凝土配比的合理性，降低混凝土整體質(zhì)量。在機電一體化應用后，可以通過微機控制電子稱量系統(tǒng)對各種施工原料進行稱量，降低傳統(tǒng)計量方式的誤差，實現(xiàn)混凝土原料配比的高精度，保證項目工程施工質(zhì)量【2】。

（二）實現(xiàn)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(xiàn)項目工程的自動化與半自動化作業(yè)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(jié)省項目工程的人力資源，在保證施工質(zhì)量的基礎上減少了施工成本，有助于項目工程經(jīng)濟利益最大化實現(xiàn)。除此之外，在施工質(zhì)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(yè)精度，保證工程機械的運行效率和運行質(zhì)量。

（三）提高工程監(jiān)控水平

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

（四）節(jié)約工程能耗

在傳統(tǒng)工程機械生產(chǎn)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(chǎn)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(guī)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(xù)發(fā)展。而機電一體化技術的應用，可以根據(jù)實際的工程需要，自動對機械功率進行調(diào)節(jié)，進而節(jié)省了不必要的能耗，達到工程機械運行節(jié)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(zhì)量的基礎上，提高機械利用率，達到節(jié)省燃料的目的。

結(jié)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(xiàn)代化發(fā)展需求，同時也是工程機械未來主要的發(fā)展方向，提高工程機械的運行效率和運行質(zhì)量。因此，本文主要提出工程機械作業(yè)精度控制、實現(xiàn)工程機械自動化、提高工程監(jiān)控水平等措施，不斷優(yōu)化機電一體化技術，實現(xiàn)工程機械的快速發(fā)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(yè)分析范文

關鍵詞：機械 制造 自動化 機械手

一、引言

隨著工業(yè)技術的飛速發(fā)展機械化生產(chǎn)以走進各大小企業(yè)，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(chǎn)實踐證明，零件的失效大都從表面開始，零件表面質(zhì)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(zhì)量內(nèi)涵，分析機械加工過程中影響加工表面質(zhì)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(zhì)量，提高產(chǎn)品的使用性能及對未來機械行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。 隨著機械行業(yè)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(xiàn)象將進一步加速零件的失效，這一切都與加工表面質(zhì)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(shù)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(shù)都是由于磨損、受到外界環(huán)境的腐蝕或疲勞破壞。磨損、腐蝕和疲勞損壞都是發(fā)生在零件的表面，或是從零件表面開始的。因此，加工表面質(zhì)量將直接影響到零件的使用性能，因而表面質(zhì)量問題越來越受到各方面的重視。

二、機械制造業(yè)與自動化

制造業(yè)特別是機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式、經(jīng)營管理模式乃至社會的組織結(jié)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(yè)正在向中國轉(zhuǎn)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(yè)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(yè)中應用自動化技術，實現(xiàn)對加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn)，實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動化生產(chǎn)過程，加快生產(chǎn)投入原料的加工變換和流動速度，節(jié)約人力資源。機械自動化技術的應用與發(fā)展，是機械制造業(yè)技術改造、升級和進步的主要手段，是未來機械制造業(yè)技術發(fā)展的主要方向和核心?？萍嫉倪M步發(fā)展，是不斷開發(fā)、應用、實踐的結(jié)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(fā)展走向，對于機械自動化技術的發(fā)展至關重要。隨著我國機械制造業(yè)的快速發(fā)展，對于機械自動化技術的發(fā)展至關重要。回顧我國機械自動化技術近些年的發(fā)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(xiàn)實意義?？偨Y(jié)了幾個方面著重介紹我國近些年來機械自動化技術發(fā)展歷程中出現(xiàn)的一些經(jīng)驗。

首先先介紹機械自動化技術的應用與發(fā)展是機械制造業(yè)技術改造、技術進步的主要手段和技術發(fā)展的主要方向。就如何發(fā)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(yè)中應用自動化技術， 實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn)，實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程， 加快生產(chǎn)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(fā)展， 是機械制造業(yè)技術改造、技術進步的主要手段和技術發(fā)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(yè)的發(fā)展， 而且對國民經(jīng)濟各部門的技術進步有很大的直接影響。 如何發(fā)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(fā)， 做好各項基礎工作， 走中國的機械自動化技術發(fā)展之路。

三、機器手

工業(yè)機器人由操作機（機械本體）、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)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(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q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(yè)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(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)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(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。生產(chǎn)中應用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率：可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn)；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(huán)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(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用.機械手的結(jié)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(yè)技術的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)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(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。

第4篇：電子機械行業(yè)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(fā)和設計非常重視。尤其是近年來，隨著各國在經(jīng)濟與科技領域的合作不斷擴大，技術不斷得到完善和發(fā)展，作為液壓支架，很多機械化生產(chǎn)中的關鍵設備，在CAD與CAE軟件里也得到了不同程度的發(fā)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?guī)砹朔浅２诲e的經(jīng)濟效益。給機械行業(yè)的發(fā)展以新的前景與啟示，使世界工業(yè)實現(xiàn)自動化和精密化發(fā)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(fā)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(fā)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(chǎn)品，包括產(chǎn)品的構思、產(chǎn)品的功能設計、產(chǎn)品的結(jié)構分析和產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)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?，一旦CAD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(chǎn)的產(chǎn)品，企業(yè)都可以先在計算機上建立一個數(shù)字樣機，然后通過數(shù)字樣機來模擬產(chǎn)品和零件的工作狀態(tài)，通過這些模擬實驗來對零件和產(chǎn)品做出工程校驗、有限元分析以及計算機仿真。在產(chǎn)品研發(fā)過程中，企業(yè)通過CAE模擬軟件的應用，可以方便地對零件和產(chǎn)品進行仿真檢測。這些仿真實驗能夠得到零件或者是產(chǎn)品的相關運行參數(shù)，對于產(chǎn)品缺陷的發(fā)現(xiàn)、產(chǎn)品設計的優(yōu)化以及產(chǎn)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(chǎn)品維護檢修提供很大的幫助。例如：分析產(chǎn)品故障的原因以及產(chǎn)品質(zhì)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(xù)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(xù)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(jié)構。并且所得到的解會隨著單元數(shù)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(tài)干涉檢查、動力學分析、動態(tài)干涉分析以及裝配模擬等工作，都可以通過在由CAD軟件創(chuàng)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(chǎn)品效果的渲染處理等，也能由此實現(xiàn)。與以往通過消耗大量資源的基于傳統(tǒng)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(xiàn)代計算機所擁有的突出的數(shù)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(chǎn)品設計手段將會越來越有效。

2 通過有限元軟件實現(xiàn)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?qū)崿F(xiàn)三維建模功能以外，都附帶有用于結(jié)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(chǎn)品：UG，以其突破傳統(tǒng)模式的創(chuàng)新性，為用戶帶來了與眾不同的模型建立系統(tǒng)。UG軟件非常有效地將參數(shù)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(jié)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(tǒng)的功能比如說曲面造型、二維空間繪圖亦或是數(shù)控加工編程等發(fā)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(chǎn)品合并，并且通過Parasolid平臺統(tǒng)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(tǒng)。美國參數(shù)技術公司(PTC)，提供了一款有趣的產(chǎn)品叫做Pro/Engineer。PTC公司提出許多從未有過的理念：單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特性、全相關等等，這些理念改變了傳統(tǒng)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(jīng)作為新的標準在世界范圍內(nèi)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(chǎn)品Pro/Engineer-wildfire野火版便是采用這種理念所開發(fā)出來的，這種產(chǎn)品能夠充分地利用網(wǎng)絡資源,并且充分得表達了并行工程的內(nèi)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(chǎn)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(tǒng)。其核心是SolidWorks軟件。這個桌面系統(tǒng)包括有各種各樣的應用，最主要的有工程數(shù)據(jù)管理、運動分析、結(jié)構分析以及數(shù)控加工等。SolidWorks是最近涌現(xiàn)出的應用于微型計算機上的參數(shù)化特征造型軟件，其主要優(yōu)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(huán)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(xiàn)全參數(shù)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(chǎn)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(nèi)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(chǎn)品的剖面圖與效果圖；進行產(chǎn)品裝配過程的研究以及空間布局的研究；實現(xiàn)干涉碰撞問題的簡化；模擬空間運動，仿真加工順序；實現(xiàn)有限元模型的自動生成。

頂梁、掩護梁、底座、尾梁、側(cè)護板、護幫機構、推移機構、立柱、千斤頂和液壓控制系統(tǒng)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(jié)構件，但是這樣的情況下得到的結(jié)構件不規(guī)則并且有很大的形變。從優(yōu)化結(jié)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(xiàn)對支架的幾何結(jié)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?qū)⒅Ъ艿膶嶓w模型建立起來，之后再借助接口的轉(zhuǎn)換，將實體模型置于有限元軟件中分析，從而得到需要的結(jié)果?！兑簤褐Ъ芡ㄓ眉夹g條件》對于不同的加載方式都有詳細的規(guī)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(tài)，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(shù)值，為以后的支架設計優(yōu)化提供數(shù)據(jù)參考。

4 設計方案的優(yōu)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(shù)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(tǒng)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?qū)颖镜脑O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(chǎn)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(shù)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(jié)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(tǒng)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(jù)了非常有利的位置。在立柱、千斤頂產(chǎn)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?shù)恼w應力及其應力分布情況。并對立柱、千斤頂?shù)木植繕嬙爝M行了有限元仿真分析, 用來處理無法通過常規(guī)計算方法來實現(xiàn)的的計算局部應力的問題。

通過美國機械工程師協(xié)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(xiàn)在已經(jīng)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(xiàn)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(cè)為具有球形地面的外缸, 柱頭在其活動端為球形, 結(jié)構具有不規(guī)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(jié)果才具有參考價值, 除此之外,在導向環(huán)以及密封裝置等環(huán)節(jié)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(fā)生接觸的部分；千斤頂?shù)幕钊透左w之間）會發(fā)生相互作用, 在這些地方創(chuàng)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(jié)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(xiàn)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(chǎn)生機構干涉現(xiàn)象, 這樣一來，設計中的虛擬樣機檢驗就能產(chǎn)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(jié)構的合理性進行較大優(yōu)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(jié)論

三維 CAD軟件 為虛擬產(chǎn)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(chǎn)品的完善，支架生產(chǎn)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(chǎn)品完整的特性數(shù)據(jù)，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(zhì)量，縮短了設計周期，更好地為企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)服務。

參考文獻

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第5篇：電子機械行業(yè)分析范文

一、全球迎來“工業(yè)4.0”浪潮

目前，全球在“工業(yè)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(yè)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(fā)達國家，這些國家的制造業(yè)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(fā)展中國家，他們是第四次工業(yè)革命的追趕者。

二、德、美、日新一輪工業(yè)革命的戰(zhàn)略路徑

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

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

3.日本將機器人作為經(jīng)濟增長戰(zhàn)略的重要支柱，希望通過發(fā)掘機器人的可能性實現(xiàn)日本經(jīng)濟的增長。日本政府打算在新經(jīng)濟增長戰(zhàn)略中寫入促進護理、農(nóng)業(yè)、建設第一線利用機器人的相關內(nèi)容，并設立“實現(xiàn)機器人革命會議”加快技術開發(fā)。

三、“工業(yè)4.0”背景下中國的行動路徑

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

為全面迎接新一輪工業(yè)革命，中國的產(chǎn)業(yè)政策思路和行動路徑應當適時調(diào)整。

（1）需要制定具有前瞻性的“頂層設計”；（2）優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構；（3）制造業(yè)對外合作與內(nèi)部改革并舉；（4）繼續(xù)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(fā)達國家在研發(fā)投入的差距，提高科研成果轉(zhuǎn)化效率。

全球迎來“工業(yè)4.0”浪潮

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

德國學術界和產(chǎn)業(yè)界普遍認為，

“工業(yè)4.0”即是以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法，旨在通過充分利用信息通訊技術和網(wǎng)絡物理系統(tǒng)等手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。德國“工業(yè)4.0”的大體概念是在2011年于德國舉行的“漢諾威工業(yè)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?qū)?瓦爾斯特爾教授在開幕式中提到，要通過物聯(lián)網(wǎng)等媒介來推動第四次工業(yè)革命，提高制造業(yè)水平。2年后，在2013年4月舉辦的“Hannover Messe 2013”上，由產(chǎn)官學專家組成的德國“工業(yè)4.0工作組”發(fā)表了最終報告――《保障德國制造業(yè)的未來：關于實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的建議》（包括德語版和英文版）。與美國流行的第三次工業(yè)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(yè)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(lián)網(wǎng)和制造業(yè)服務化宣告著第四次工業(yè)革命到來。

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

正是認識到“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的重要意義，發(fā)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(yè)造成威脅，美國也在采取措施，通過推進“高端制造業(yè)”計劃反對“去工業(yè)化”。目前，全球在“工業(yè)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(yè)革命的話語權。也即是成為全球標準的制定者。

作為傳統(tǒng)的制造強國，德國充分認識到以互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一輪科技革命將對制造業(yè)產(chǎn)生的重大影響，而自身在信息產(chǎn)業(yè)方面卻沒有明顯優(yōu)勢。因此，德國提出工業(yè)4.0的概念，既是以工業(yè)3.0已經(jīng)實現(xiàn)、制造業(yè)自動化程度極高的優(yōu)勢為基礎和條件，更是德國對制造業(yè)未來轉(zhuǎn)型升級的戰(zhàn)略預判及方向明確。不僅如此，德國還希望通過推動“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，而繼續(xù)保持自己稱霸國際制造業(yè)的競爭優(yōu)勢。

德國總理默克爾曾指出，數(shù)字化生產(chǎn)對德國的繁榮富裕至關重要，德國可成為“工業(yè)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(yè)產(chǎn)值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的20%，德國希望繼續(xù)保持工業(yè)強國地位。因此，德國工業(yè)生產(chǎn)必須邁向數(shù)字化，即實現(xiàn)“工業(yè)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(nèi)部市場的優(yōu)勢。“也就是說，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(yè)4.0”，重塑自己在工業(yè)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(zhàn)略。在這一高度下，德國本身的工業(yè)4.0規(guī)劃，非常側(cè)重借助信息產(chǎn)業(yè)將其原有的先進工業(yè)模式智能化和虛擬化，重視智能工廠和智慧生產(chǎn)，并把制定和推廣新的行業(yè)標準放在發(fā)展的首要位置即德國的工業(yè)4.0的產(chǎn)業(yè)集成。

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

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

二、美國“再工業(yè)化”的路徑選擇

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

1.建設有利于制造業(yè)復蘇的法律政策環(huán)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(yè)。此后，又出臺了《重振美國制造業(yè)框架》、《美國制造業(yè)促進法案》、《先進制造伙伴計劃》、《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》、《制造創(chuàng)新國家網(wǎng)絡》計劃等。

2.加強實體經(jīng)濟與虛擬經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展。雖然在全球制造業(yè)中所占的比重一直比較高，但美國制造業(yè)占GDP的比重卻在逐年下降。過度依賴以金融業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)為代表的虛擬經(jīng)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(yè)為代表的實體經(jīng)濟的作用重新凸現(xiàn)出來，受到了美國各界的重點關注。先進制造業(yè)包含了精益生產(chǎn)、準時生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)、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(chǎn)業(yè)結(jié)構轉(zhuǎn)型升級和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，更重要的是能帶來一場生產(chǎn)方式的深刻變革，提高經(jīng)濟抵抗金融風險的能力，從而扭轉(zhuǎn)美國當前嚴重的虛擬經(jīng)濟與實體經(jīng)濟倒掛現(xiàn)象。目前，美國為了重塑制造業(yè)的優(yōu)勢地位，向?qū)嶓w經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，采取了諸多措施：加強振興制造業(yè)的有關立法工作；鼓勵制造業(yè)研發(fā)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化；大力培育新興先進制造業(yè)；為制造業(yè)提供積極的金融支持等。

3.保證中小企業(yè)的創(chuàng)新能力。美國聯(lián)邦實驗室和聯(lián)邦資助研發(fā)中心的研發(fā)量只占美國研發(fā)的10%左右，超過80%的研發(fā)是企業(yè)完成的。為保證美國的研發(fā)能力，美國政府極其重視為中小企業(yè)提供法律和公共服務幫助，而發(fā)達的金融服務業(yè)能夠敏銳發(fā)現(xiàn)有前景的中小企業(yè)，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(jīng)濟刺激方案中劃撥部分款項（約7.3億美元）解決小企業(yè)貸款難的問題。2009年10月21日，奧巴馬宣布一項支持小企業(yè)發(fā)展的新計劃，以幫助小企業(yè)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(chǎn)救助計劃（TARP）的剩余資金用于扶持小企業(yè)，旨在遏制失業(yè)率高企帶來的政治和經(jīng)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(yè)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(yè)機會的小企業(yè)提供更多貸款。

4.構建完整的科技創(chuàng)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(fā)99億美元，研究和開發(fā)設施設備34億美元。2010財年聯(lián)邦部門研發(fā)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(fā)撥款朝著十年內(nèi)翻番的目標穩(wěn)步前進。今天，在全球的研發(fā)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(chǎn)學研體系的構建。2011年，奧巴馬總統(tǒng)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(chǎn)業(yè)的國內(nèi)制造能力；縮短先進材料從開發(fā)到推廣應用的時間；投資新一代機器人；開發(fā)創(chuàng)新型的節(jié)能制造工藝?？梢?，這是美國官產(chǎn)學研協(xié)同作戰(zhàn)振興制造業(yè)的一項重大舉措。

日本工業(yè)機器人發(fā)展計劃

說到日本工業(yè)，就不得不提到日本的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)。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(guī)模方面，日本可以稱得上是“機器人大國”。根據(jù)日本產(chǎn)經(jīng)省統(tǒng)計：2013年日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達到3611.84億日元，年度產(chǎn)量為99858臺，供應全球50%以上的工業(yè)機器人產(chǎn)品。2014年日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)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(jīng)成為機器人第一大生產(chǎn)國，并且形成了濃厚的機器人文化，工業(yè)機器人約占全球66%份額，代表企業(yè)有發(fā)那科、安川、那智不二越等。日本工業(yè)機器人的應用領域主要集中在汽車和電子機械行業(yè)，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(yè)機器人方面，都在世界遙遙領先。日本對機器人產(chǎn)業(yè)―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(xiàn)安心安全社會、創(chuàng)建便利和幸福的生活環(huán)境等方面發(fā)揮作用。據(jù)統(tǒng)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(yè)平均每1000個工作崗位中，就有32個是工業(yè)機器人。

日本機器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，與日本政府的支持分不開：

其一，日本政府對工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)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(yè)開發(fā)和推廣護理機器人。日本還計劃至2020年，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)機器人市場規(guī)模翻番，擴大至1.2萬億日元（約合人民幣732億元）。護理和醫(yī)療機器人領域的市場規(guī)模也將達到1.2萬億日元，是現(xiàn)在的20倍。日本首相安倍稱，日本將把機器人作為經(jīng)濟增長戰(zhàn)略的重要支柱，希望通過發(fā)掘機器人的可能性實現(xiàn)日本經(jīng)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(jīng)濟增長戰(zhàn)略中寫入促進護理、農(nóng)業(yè)、建設第一線利用機器人的相關內(nèi)容，并設立“實現(xiàn)機器人革命會議”加快技術開發(fā)。

日本政府對中、小企業(yè)采取了諸多經(jīng)濟優(yōu)惠措施，2014年日本政府擬把機器人作為經(jīng)濟增長戰(zhàn)略的重要支柱，通過擴大機器人應用領域、設立“實現(xiàn)機器人革命會議”、加快技術研發(fā)、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(xiàn)市場需求和社會需求（所對應的產(chǎn)品形象）有關的技術課題經(jīng)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(yè)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(chuàng)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(fā)時間、降低成本、擴大加入的企業(yè)。為此，提出了有助于縮短機器人開發(fā)，擴大機器人開發(fā)企業(yè)的“共同基礎性技術”；有助于開發(fā)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(fā)考慮“市場沖擊力”，以及“基礎技術開發(fā)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(yè)4.0”背景下中國的行動路徑

美德日等發(fā)達國家的工業(yè)革命信號給中國制造業(yè)敲響了警鐘。發(fā)達國家“再工業(yè)化”與“工業(yè)4.0”，向我們展現(xiàn)了不同于傳統(tǒng)流水線、集中化機器大生產(chǎn)的全新生產(chǎn)方式，生產(chǎn)要素、組織模式乃至市場供給與需求都將出現(xiàn)重大變化。這對我國進一步推進增長方式轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展給予了重要啟示。以“工業(yè)4.0”為代表的新一輪工業(yè)革命是發(fā)達國家反思過度“去工業(yè)化”、推動回歸實體經(jīng)濟的發(fā)展戰(zhàn)略。新一輪工業(yè)革命并非簡單的制造業(yè)回歸，而是在發(fā)展先進制造業(yè)的基礎上，加強制造業(yè)與服務業(yè)的融合，實現(xiàn)服務業(yè)高端化發(fā)展，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構。那么，在發(fā)達國家新一輪工業(yè)革命如火如荼之際，中國制造業(yè)將面臨怎樣的挑戰(zhàn)，出路何在？中國應該選擇怎樣的行動路徑，方能跟上“工業(yè)4.0”的時代步伐？

新一輪工業(yè)革命對中國的影響

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

1.后發(fā)國家的產(chǎn)業(yè)趕超可能面臨來自發(fā)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(fā)達國家可能將通過“再工業(yè)化”再次占領制高點，對中國提升產(chǎn)業(yè)競爭力形成挑戰(zhàn)。新一輪工業(yè)革命將可能使發(fā)達國家在科技、信息、資本等方面長期積累的優(yōu)勢進一步強化，搶占全球產(chǎn)業(yè)鏈關鍵環(huán)節(jié)，主導新型裝備、新材料的生產(chǎn)和供應，成為未來科技革新與產(chǎn)業(yè)革命紅利的主要受益者，這將對中國提升產(chǎn)業(yè)競爭力形成挑戰(zhàn)。

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

2.新的技術標準和競爭規(guī)則可能阻礙中國制造產(chǎn)品出口。業(yè)內(nèi)人士指出，西方國家正從制造業(yè)的現(xiàn)代化、高級化和清潔化中尋找“再工業(yè)化”的出路，這意味著西方國家將在技術標準和國際貿(mào)易規(guī)則上做文章，以阻礙中國制造產(chǎn)品出口。目前，西方發(fā)達國家在各種技術標準化委員會和國際經(jīng)濟組織中占據(jù)強勢，其操縱技術標準和競爭規(guī)則的能力較強，再工業(yè)化戰(zhàn)略更加強化了其規(guī)則制定者的地位。西方發(fā)達國家通過發(fā)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(yè)品的技術標準和貿(mào)易規(guī)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(chǎn)品出口將受到較大的負面影響，制造技術上與西方發(fā)達國家的差距將成為產(chǎn)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(yè)4.0”的全局性和戰(zhàn)略性，認真研究理解“工業(yè)4.0”的核心內(nèi)容，關注如何讓互聯(lián)技術在制造業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈上都發(fā)揮作用，重點關注和全面建設制造過程的系統(tǒng)化和標準化。中國應當在制造領域加快引進互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系，推動生產(chǎn)要素的互聯(lián)，使之向“智能制造”的方向快速前進，這對于中國制造業(yè)的提升與趕超將是一個絕佳的機會。

“工業(yè)4.0”背景下中國的行動路徑

為全面迎接新一輪工業(yè)革命，中國的產(chǎn)業(yè)政策思路和行動路徑應當適時調(diào)整。

1.需要制定具有前瞻性的“頂層設計”。全面推行“工業(yè)4.0”、加速制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級是一項復雜的系統(tǒng)工程，需要國家、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)與科研機構的共同努力、通力協(xié)作。這其中，國家具有前瞻性的“頂層設計”和發(fā)展規(guī)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(yè)定位成“立國之本、興國之器、強國之基”，提出了建設制造業(yè)強國的三步走戰(zhàn)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(chǎn)業(yè)體系?！吨袊圃?025》將是中國工業(yè)未來10年的發(fā)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(yè)轉(zhuǎn)型將迎來大突破、大提速。

“工業(yè)4.0”精彩案例

一、德國安貝格西門子智能工廠

作為工業(yè)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(yè)、大學以及研究機構合力研發(fā)全自動、基于互聯(lián)網(wǎng)智能工廠的早期案例。占地10萬平方米的廠房內(nèi)，員工僅有1000名，近千個制造單元僅通過互聯(lián)網(wǎng)進行聯(lián)絡，大多數(shù)設備都在無人力操作狀態(tài)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(chǎn)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(chǎn)品完全實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，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(shù)字化工廠概念：數(shù)字化工廠不是無人工廠，而是根據(jù)生產(chǎn)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(xiàn)。整個廠內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)品檢驗等工作。

持續(xù)改進的過程：安貝格工廠走到今天這樣出色，是持續(xù)改進的結(jié)果，“質(zhì)量第一”仍然是其發(fā)展戰(zhàn)略的重中之重。歷經(jīng)25年，通過持續(xù)的改善，在員工沒有增加的情況下，產(chǎn)能提高到原來的8倍，質(zhì)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(zhì)量水平達到了99.9989%?？梢娰|(zhì)量是企業(yè)的生命線，而數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的工廠也絕對不是一蹴而就的，需要對產(chǎn)品、工藝進行持續(xù)的改進。

數(shù)字雙胞胎概念：西門子認為安貝格工廠的成功是數(shù)字化的成功，將工藝的規(guī)劃與工程化、生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)劃與工程化、仿真優(yōu)化及驗證全部實現(xiàn)數(shù)字化，并且能夠達到實體與數(shù)字信息同步，達到設計、制造、調(diào)試信息一體化的聯(lián)動，其中任何一個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)變化，都能在整個環(huán)節(jié)上同步進行變更，強調(diào)的是集成的、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準。

信息化系統(tǒng)與自動化裝備的高度結(jié)合：安貝格工廠的生產(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)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(nèi)為用戶提品，生產(chǎn)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(chǎn)的重要保證，模塊化設計包含產(chǎn)品的設計，也包含了生產(chǎn)設備、信息化軟件系統(tǒng)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(chǎn)現(xiàn)場布局也很有特點，在場內(nèi)基本看不到地面排線等，據(jù)西門子的專家介紹，其排線系統(tǒng)與物流系統(tǒng)一樣，都放在了一樓，地面上設了多個能源供應點，可以根據(jù)生產(chǎn)布局的需要隨時靈活調(diào)整。

綜上所述，數(shù)字化、模擬仿真、模塊化及相對標準化的產(chǎn)品設計，基于自己產(chǎn)品的物料清單和工藝清單的數(shù)字化，以及信息化與自動化的高度融合是德國實現(xiàn)“工業(yè)4.0”的重要因素。對產(chǎn)品設計和生產(chǎn)工藝持續(xù)的改進，并且不斷地將BOM與BOP進行數(shù)字化后與自動化裝備完美結(jié)合，才是不斷提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)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(yè)、建筑樓宇、數(shù)據(jù)中心和安防5個領域的獨特技術和專業(yè)經(jīng)驗，為需要尋求多個業(yè)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(xiàn)高效、安全、可靠的電力分配。（2）數(shù)據(jù)中心：APC by Schneider Electric為數(shù)據(jù)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(yōu)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(yè)：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(yè)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?qū)⒁陨衔宸N技術整合在開放的、靈活的技術平臺上，（該系統(tǒng)需要用到IP和網(wǎng)絡服務），并能夠連接特定應用，設置不同級別。