探討工業(yè)4.0概念下的工業(yè)設計變化的論文
工業(yè)4.0”成了全球工業(yè)領(lǐng)域的一個(gè)熱門(mén)話(huà)題�！肮I(yè)4.0”是德國在2011年漢諾威工業(yè)博覽會(huì )上提出的概念。它指出了信息化時(shí)代，德國制造業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向和趨勢。美國、日本等發(fā)達國家也提出了類(lèi)似的理念來(lái)發(fā)展制造業(yè)。而制造業(yè)的轉變，必然會(huì )引起息息相關(guān)的工業(yè)設計行業(yè)的改變，這些轉變又將給制造業(yè)帶來(lái)更多的創(chuàng )意和產(chǎn)品。所以關(guān)注工業(yè)4.0概念下工業(yè)設計的變化，將會(huì )推動(dòng)國內的工業(yè)技術(shù)設計的發(fā)展。
1.工業(yè)設計4.0的概念、主題與特點(diǎn)
德國是制造業(yè)強國，但在信息化的時(shí)代，傳統制造業(yè)的競爭優(yōu)勢面臨各方的挑戰，為了鞏固其制造業(yè)的競爭優(yōu)勢地位，所以提出了工業(yè)4.0概念。
工業(yè)4.0概念由德國人于2011年漢諾威工業(yè)博覽會(huì )提出，旨在將制造領(lǐng)域中的資源、信息、物品與人相互關(guān)聯(lián)，形成“信息物理系統”(Cyber-Physical System，CPS)，通過(guò)整合網(wǎng)絡(luò )信息與物理系統，從而改變工業(yè)生產(chǎn)模式，實(shí)現高度個(gè)性化和數字化的智能生產(chǎn)方式，推動(dòng)德國的工業(yè)生產(chǎn)制造業(yè)進(jìn)一步向智能化的方向升級。
它的基礎是互聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，意在將傳統工業(yè)生產(chǎn)與現代信息技術(shù)相結合，推動(dòng)生產(chǎn)方式的變革。
2.工業(yè)4.0的主題與變化
工業(yè)4.0有兩個(gè)主題：智慧工廠(chǎng)(Intelligent Factory，IF)和智能生產(chǎn)(Intelligent Manufacturing，IM)。
智慧工廠(chǎng)：智慧工廠(chǎng)是現代工廠(chǎng)信息化發(fā)展的新階段，其核心是工業(yè)自動(dòng)化和信息化的高度整合，即基于CPS實(shí)現智能化的生產(chǎn)系統，工業(yè)4.0概念下，產(chǎn)品生命周期和制造流程實(shí)現可視化，生產(chǎn)可控性提高，風(fēng)險降低。
智能生產(chǎn)：將CPS運用到生產(chǎn)制造過(guò)程中，形成一個(gè)高度靈活、個(gè)性化、數字化的動(dòng)態(tài)配置生產(chǎn)模式，使得傳統的產(chǎn)品設計、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)方式得到改變，產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)時(shí)間將大大減少，生產(chǎn)效率大步提高。
3.工業(yè)4.0下制造業(yè)的變化
(1)高度定制
工業(yè)4.0下的生產(chǎn)模式允許用戶(hù)從設計、材料采購、加工制造、物流配送等環(huán)節實(shí)現高度個(gè)性化定制，從而滿(mǎn)足不同的用戶(hù)個(gè)性化的需求
(2)按需生產(chǎn)
傳統的生產(chǎn)制造需要企業(yè)去預估市場(chǎng)的需求，這樣的方式有很大的缺陷和盲目性，也會(huì )導致生產(chǎn)過(guò)剩和環(huán)境污染的問(wèn)題。而在工業(yè)4.0的概念下，企業(yè)可以獲得用戶(hù)準確的需求，能夠按照用戶(hù)的需求生產(chǎn)產(chǎn)品。
(3)生產(chǎn)方式的靈活性
工業(yè)4.0采用動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)方式，從事作業(yè)的機器人能夠訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )相關(guān)信息和數據，自主切換生產(chǎn)方式以及更換生產(chǎn)材料，從而調整成為最匹配模式的生產(chǎn)作業(yè)。
與傳統生產(chǎn)方式不同，動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)方式在生產(chǎn)之前或者生產(chǎn)過(guò)程中，能夠實(shí)現為每個(gè)客戶(hù)從產(chǎn)品設計到物流配送環(huán)節進(jìn)行不同的方案設計，并且允許用戶(hù)在生產(chǎn)的過(guò)程中更改最初的設計方案。另外，不同于傳統的大批量生產(chǎn)方式，工業(yè)4.0可實(shí)現小批量、多批次的生產(chǎn)。
�、偕a(chǎn)效率提高。工業(yè)4.0的基礎是建立在機械自動(dòng)化和信息化基礎上的，所以未來(lái)絕大部分傳統的勞動(dòng)力將會(huì )被機械化取代，信息的傳遞變得更加方便、快速，生產(chǎn)效率將變得更高。另外，由于信息化的融入，使得傳統線(xiàn)性的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)方式得以改變，研發(fā)時(shí)間和生產(chǎn)時(shí)間將大大減少。
�、谥悄芑�。工業(yè)4.0下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮巨大的作用。它能使生產(chǎn)過(guò)程透明化，生產(chǎn)過(guò)程可控化，并能精確控制產(chǎn)能， 降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高管理效率。
�、酃I(yè)4.0之前的工業(yè)設計。著(zhù)名科學(xué)家揚振寧博士指出：“21世紀將是工業(yè)設計世紀，一個(gè)不重視工業(yè)設計的國家將是落伍者�！惫I(yè)設計是傳統制造業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的一個(gè)環(huán)節，它幫助企業(yè)針對市場(chǎng)和客戶(hù)的需求，通過(guò)研究產(chǎn)品的功能與使用方法等，提出設計方案，解決生產(chǎn)技術(shù)、加工工藝與材料的問(wèn)題，降低原材料的使用量與成本，提高產(chǎn)品的裝配效率等等，使產(chǎn)品能夠為企業(yè)創(chuàng )造價(jià)值與利潤，所以工業(yè)設計的作用不容小覷。
傳統制造企業(yè)中工業(yè)設計師的`工作內容和流程主要包括市場(chǎng)需求分析，構思設計方案，優(yōu)化方案，結構實(shí)現，原型制作，小批量試制與驗證，正式投產(chǎn)等環(huán)節。
傳統企業(yè)里產(chǎn)品設計研發(fā)需要耗費大量的時(shí)間和精力，由于市場(chǎng)需求的準確度不夠和市場(chǎng)需求的快速變化等因素，不可避免的會(huì )開(kāi)發(fā)出不對市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，這也會(huì )導致企業(yè)利益受損。如何提高設計的價(jià)值，將會(huì )是工業(yè)4.0概念下值得研究與思考的問(wèn)題。
4.工業(yè)4.0概念下的工業(yè)設計的變化
工業(yè)4.0時(shí)代，運用CPS可以獲得用戶(hù)準確的需求，從而減少了傳統設計流程中用戶(hù)需求調查所需的大量時(shí)間。獲取用戶(hù)準確的需求后，設計的目標更加的明確，設計方案也將更匹配用戶(hù)需求。工業(yè)4.0允許用戶(hù)高度個(gè)性化定制，未來(lái)將會(huì )出現一款手機有成百上千的款式的情形，所以市場(chǎng)對設計服務(wù)的需求將更大，企業(yè)也將需要更多從業(yè)人員。
3d打印技術(shù)和其他加工技術(shù)的發(fā)展，結合工業(yè)4.0的概念，設計師在構思設計方案時(shí)所受到的結構和加工工藝的限制變少，設計師能夠更大程度的發(fā)揮自己的創(chuàng )意。智能化的生產(chǎn)方式，使得設計師能夠在獲得用戶(hù)需求后設計出準確的產(chǎn)品，而傳統流程中的結構實(shí)現、原型制作評估和小批量試制流程也將被軟件模擬所替代，所以設計流程將大大的縮短。工業(yè)4.0下，工業(yè)設計對企業(yè)的作用將會(huì )變得越來(lái)越重要。
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